一种预制混凝土螺纹薄壁桩及其制备方法与流程

一种预制混凝土螺纹薄壁桩及其制备方法
【技术领域】
[0001]
本发明涉及预制桩制造技术领域，尤其是涉及一种预制混凝土螺纹薄壁桩及其制备方法。


背景技术：

[0002]
钢筋混凝土预制桩在预制构件加工厂，经过钢筋绑扎、混凝土浇捣、蒸汽养护等工艺，达到设计强度后，运至施工现场，用桩机打入地基中，用来提高建筑物基础抗压、抗浮的能力。钢筋混凝土预制桩主要可分为管桩与方桩两类，管桩的优点是工艺简单，成桩质量好，造价低，但承载力、桩身刚度、抗剪性方面，与同规格的方桩相比，差距较大，但方桩工艺复杂，成本高，市场占有率不如管桩。
[0003]
管桩因其产品质量可靠，生产、施工效率高，成本低等特点，在建筑、市政工程等领域应用广泛。但管桩的缺点同样明显，因其圆形截面的特点，与土层间的摩擦力小，决定了其在地基工程中，难以作为摩擦型基桩使用，而主要是用作端承桩将桩端打入持力层中。因此管桩基桩通常都要由多节桩身通过焊接等方式进行接长，才能满足设计的承载要求，而桩身总长度往往会达到30-60米。如此长的基桩，在刚度、抗拔性、经济性等方面，就完全失去了优势。


技术实现要素：

[0004]
本发明要解决的技术问题，在于提供一种预制混凝土螺纹薄壁桩及其制备方法，生产出的预制混凝土螺纹薄壁桩，承载力大，桩身耐腐蚀性、耐久性好，抗弯、抗剪性能优于普通管桩，对混凝土的消耗少，性价比高，具有广阔的应用前景。
[0005]
本发明是这样实现的：
[0006]
一种预制混凝土螺纹薄壁桩，包括如下重量份数组分的超高强混凝土：水泥300-500份，矿物掺合料100-150份，粗骨料900-1200份，细骨料500-800份，水100-200份，减水剂5-20份，引气剂3-8份，钢纤维50-150份。
[0007]
进一步地，所述螺纹薄壁桩的结构如下：包括环状混凝土柱、钢筋笼、端头板以及混凝土螺纹加强条，所述环状混凝土柱、混凝土螺纹加强条为所述超高强混凝土浇筑得到；所述混凝土螺纹加强条螺旋式的连续环绕在所述环状混凝土柱外侧，所述端头板固定设置在钢筋笼的两端，所述钢筋笼包括主筋和箍筋，各所述主筋围设成一环形，且纵向埋设在环状混凝土柱内；所述箍筋螺旋式环绕在主筋外侧，且所述箍筋埋设在混凝土螺纹加强条内。
[0008]
进一步地，所述水泥选用42.5硅酸盐水泥；所述砂选用细度模数2.5-3.0，含泥量≤0.5％的天然河砂。
[0009]
进一步地，所述矿物掺合料由重量比1:2的硅灰与s95粒化高炉矿渣粉组成。
[0010]
进一步地，所述钢纤维为波形钢纤维，纤维抗拉强度≥500mpa。
[0011]
进一步地，所述减水剂采用聚羧酸高性能减水剂；所述引气剂为ah系列。
[0012]
进一步地，所述环状混凝土柱的壁厚为3-10cm，所述混凝土螺纹薄壁桩的外径为
300-1000mm。
[0013]
进一步地，所述混凝土螺纹加强条的宽度为2-6cm，深度为1-5cm，所述混凝土螺纹加强条的环绕间距为3-8cm。
[0014]
进一步地，所述端头板采用q235b钢板。
[0015]
进一步地，所述的一种预制混凝土螺纹薄壁桩的制备方法，所述方法步骤如下：
[0016]
步骤1、超高性能混凝土的制备：
[0017]
将粗骨料、细骨料、水泥、掺合料投入强制式搅拌机中搅拌均匀，边搅拌边加入35％的水，接着均匀投入钢纤维，然后继续添加减水剂、引气剂与剩余水的混合物继续搅拌，制成坍落度在70-120mm的新拌混凝土；
[0018]
步骤2、制作薄壁桩：
[0019]
先将编制好的钢筋笼两端用端头板固定并置于管模上，管模内壁加工成螺旋式的凹槽形状，凹槽面顺滑连续，凹槽宽度2-6cm，深度1-5cm，螺旋环绕间距3-8cm，然后把步骤1新拌的混凝土均匀布于管模内，接着进行合模，预应力张拉，离心成型，制成壁厚在30-100mm的管桩；
[0020]
成型完毕后，先将管桩带模放进蒸养池中养护，待混凝土强度达到脱模标准后，拆模并静置一段时间，放入蒸压釜中继续养护，达到出厂规定的强度标准后就可作为成品使用。
[0021]
本发明具有如下优点：
[0022]
1、本发明制作的预制混凝土螺纹薄壁桩，因管模内壁加入了螺旋式凹槽条纹，使得成型后的管桩，沿纵向外表面均匀分布着螺旋式混凝土螺纹加强条。这大大增加了桩身与土层间的接触面积，从而提高桩与土之间的摩擦力，使之能够作为摩擦型基桩使用，大大减小了配桩总长度。此外，因管桩桩身布有混凝土螺纹加强条，使得管桩的抗弯、抗剪性能得到了增强，同时也提高了管桩的耐打性和抵抗外力变形的能力。
[0023]
2、本发明制作的预制混凝土螺纹薄壁桩，在混凝土中添加了钢纤维，通过离心工艺，将装有混凝土的管模至于高速离心机上，按设定的程序进行慢速、中速、快速的转动，使纤维均匀分布于管桩截面内，并与混凝土紧密结合，能够显著提高混凝土的抗压、抗劈裂及抗折强度，还能提高构件的抗冲击性能及抗弯性能。同时，钢纤维的展开面积大，与混凝土的粘结力很强，有效提高了混凝土的抗拉及抗剪性能。
[0024]
3、本发明在混凝土中掺入硅灰及粒化高炉矿渣粉，两种掺和料中的活性成分与水泥中的氢氧化钙反应生成铝硅酸钙等水化产物。能使混凝土的抗压、抗弯和劈裂抗拉强度得到增强。此外，硅灰具有很好的填充效应，能够提高混凝土的密实性，还能显著改善混凝土的碱—集料反应，保持后期强度的稳定增长，使构件能够经受住氯盐、硫酸盐等恶劣环境的长期侵蚀，保证了桩身具有较好的耐久性和较长的使用寿命。
[0025]
4、本发明制作的预制混凝土螺纹薄壁桩，加入了聚羧酸减水剂及引气剂组分，在低用水量的情况下，使得混凝土粘度降低，并能引入一定量均匀分布的微小气泡，可以降低混凝土的热传导性，增强混凝土的体积稳定性、抗冻性、抗盐渍性、抗渗性等性能，从而有效提高构件的使用寿命。
[0026]
总之，本发明预制混凝土螺纹薄壁桩是一种新型混凝土预制管桩，它承载性好，桩身耐腐蚀性、耐久性强，能与土层紧密结合，大大提高了桩身与土层的摩擦力，适用于多种
地质条件，此外，它的桩身刚度及抗弯性能，相比于同规格的管桩而言，也有非常明显的提升。因此，在同等直径、材料相同的情况下，预制混凝土螺纹薄壁桩使用范围更广，力学性能更优异，性价比更突出，具有非常广阔的应用前景。
【附图说明】
[0027]
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0028]
图1是本发明一种预制混凝土螺纹薄壁桩纵向截面示意图。
[0029]
图2是本发明一种预制混凝土螺纹薄壁桩的主视图。
[0030]
图3是本发明一种预制混凝土螺纹薄壁桩横向截面示意图。
[0031]
图4是本发明一种预制混凝土螺纹薄壁桩的端头板的示意图。
【具体实施方式】
[0032]
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0033]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0034]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0035]
参阅图1-4所示，本发明涉及一种预制混凝土螺纹薄壁桩，包括如下重量份数组分的超高强混凝土：水泥300-500份，矿物掺合料100-150份，粗骨料900-1200份，细骨料500-800份，水100-200份，减水剂5-20份，引气剂3-8份，钢纤维50-150份。
[0036]
在具实施中，优选的一实施例：所述螺纹薄壁桩的结构如下：包括环状混凝土柱1、钢筋笼2、端头板3以及混凝土螺纹加强条4，所述环状混凝土柱1、混凝土螺纹加强条4为所述超高强混凝土浇筑得到；所述混凝土螺纹加强条4螺旋式的连续环绕在所述环状混凝土柱1外侧，所述端头板3固定设置在钢筋笼2的两端，所述钢筋笼2包括主筋21和箍筋22，各所述主筋21围设成一环形，且纵向埋设在环状混凝土柱1内；所述箍筋22螺旋式环绕固定在环形的主筋21外侧，且所述箍筋22埋设在混凝土螺纹加强条4内。
[0037]
在具实施中，优选的一实施例：所述水泥选用42.5硅酸盐水泥；所述砂选用细度模数2.5-3.0，含泥量≤0.5％的天然河砂。
[0038]
在具实施中，优选的一实施例：所述矿物掺合料由重量比1:2的硅灰与s95粒化高炉矿渣粉组成。
[0039]
在具实施中，优选的一实施例：所述钢纤维为波形钢纤维，纤维抗拉强度≥500mpa。
[0040]
在具实施中，优选的一实施例：所述减水剂采用聚羧酸高性能减水剂；所述引气剂为ah系列。
[0041]
在具实施中，优选的一实施例：所述环状混凝土柱1的壁厚l1为3-10cm，所述混凝土螺纹薄壁桩的外径l2为300-1000mm。
[0042]
在具实施中，优选的一实施例：所述环状混凝土柱1的壁厚l1为4-6cm。
[0043]
在具实施中，优选的一实施例：所述混凝土螺纹加强条4的宽度l3为2-6cm，深度l4为1-5cm，所述混凝土螺纹加强条4的环绕间距l5为3-8cm。
[0044]
在具实施中，优选的一实施例：所述端头板3采用q235b钢板。
[0045]
本发明还涉及一种预制混凝土螺纹薄壁桩的制备方法，所述方法步骤如下：
[0046]
步骤1、超高性能混凝土的制备：
[0047]
将粗骨料、细骨料、水泥、掺合料投入强制式搅拌机中搅拌均匀，边搅拌边加入35％的水，接着均匀投入钢纤维，然后继续添加减水剂、引气剂与剩余水的混合物继续搅拌，制成坍落度在70-120mm的新拌混凝土；
[0048]
步骤2、制作薄壁桩：
[0049]
先将编制好的钢筋笼2两端用端头板3固定(端头板3上设置有主筋固定孔31和螺栓固定孔32，各主筋21的两端嵌设在对应的主筋固定孔31内)并置于管模上，管模内壁加工成螺旋式的凹槽形状，凹槽面顺滑连续，凹槽宽度2-6cm，深度1-5cm，螺旋环绕间距3-8cm(即凹槽形状尺寸与混凝土螺纹加强条4相对应)，然后把步骤1新拌的混凝土均匀布于管模内，接着进行合模，预应力张拉，离心成型，制成壁厚在30-100mm的管桩。
[0050]
成型完毕后，先将管桩带模放进蒸养池中养护，待混凝土强度达到脱模标准后，拆模并静置一段时间，放入蒸压釜中继续养护，达到出厂规定的强度标准后就可作为成品使用。
[0051]
以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0052]
以下表1为本发明的三组实施例和二组对照例的混凝土组分配比，表2为本发明的三组实施例和二组对照例制备得到的混凝土的检测性能对比。
[0053]
表1、实施例与对照例混凝土配合比 单位(份)
[0054]
[0055][0056]
表2、实施例与对照例混凝土检验结果
[0057][0058]
通过上述表1和表2中实施例与对照例的试验结果分析，用于制作本发明薄壁桩的超高性能混凝土，在各组分配比合理的情况下，材料的性能得以充分发挥，配制出的混凝土性能相当可观。其抗压强度能够达到c80以上，且抗拉强度远高于普通混凝土。在抗碳化、抗侵蚀性、抗冻性等方面，均有不俗的表现。
[0059]
本发明在普通管桩的生产工艺上进行改良，首先要将管模内壁加工成螺旋式的凹槽形状，凹槽面应顺滑连续，凹槽宽度2-6cm，深度1-5cm，螺旋环绕间距3-8cm；视使用条件及桩型大小而定，可制成外径在300-1000mm的螺纹薄壁桩。接着制作钢筋笼，钢筋笼由主筋及箍筋焊接而成，注意箍筋间距应满足管模螺纹凹槽的合模要求，使箍筋均匀安放在凹槽内，端头两侧的箍筋应加密。而后采用超高性能混凝土浇筑合模，经过离心、养护工艺后制作出预制混凝土螺纹薄壁桩。不同于普通的预制管桩及薄壁管桩，该桩型不仅具有薄壁桩轻薄、性价比高的优点，而且在力学性能、桩身强度、刚度等方面均优于同直径的混凝土管桩。这大大减小了配桩长度，使之不仅能在基础工程中作为持力桩使用，也能在地基处理中
作为劲性体使用，具有经济实用、耐久稳定的特点，应用前景广阔。
[0060]
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人均匀地沿管桩外周分布。员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

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