CN101581095B - 抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础 - Google Patents

抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础，其特征在于：所述制备管桩桩身的混凝土所采用的胶凝材料为不同品种和不同细度的颗粒状微粉材料，采用梯级配比法匹配。本发明显著优点是：(1)无需改变管桩的生产工艺和增加制造设备的前提下即可显著提高混凝土的抗渗性、抗硫酸盐性，且抗腐蚀性效果更佳、更持久；(2)利用了废渣原料，比涂料的方法和渗阻锈剂的方法都便宜。

Description

抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础
技术领域：
本发明涉及一种先张法预应力混凝土管桩基础，是一种抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础。
背景技术：
预应力混凝土管桩基础被各类建筑广泛应用，对于腐蚀性地质条件下，需要对形成预应力混凝土管桩基础的桩尖、桩身、桩接头，桩承台等可接触腐蚀性介质的各个环节采取防腐蚀性措施。目前可见到报道的抗腐蚀性预应力管桩多侧重于桩身或侧重于接头，尚未见到抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础的报道，既往有过管桩桩身的防腐蚀方法有：
(1)在管桩外表涂刷防腐材料，例如沥青、环氧树脂等，但是在沉桩的过程中，由于管桩表层与土壤的磨擦，导致防腐材料脱落，影响了效果，而这种方法在运输过程中也十分不安全。
(2)在管桩混凝土中掺入各种复合阻锈剂的方法，来提高混凝土的抗腐蚀性，但由于管桩生产工艺采用了高压蒸养，在高压蒸养的过程中，掺入的复合阻锈剂的功效被破坏，其抗腐蚀性功能几乎丧失。
(3)浸渍法，即将管桩浸渍在活性有机硅材料中，使有机硅先渗入混凝土，已起到阻滞腐蚀性介质渗入的作用，此方法造价高，使用不便。
接头的防腐蚀方法可见报道的有机械接头方式，造价很高，桩端尚未见到有效的抗腐蚀性的报道。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础，该混凝土管桩制造成本较低、抗腐蚀持久。
本发明抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础，其特征在于：所述制备管桩桩身的混凝土所采用的胶凝材料为不同品种和不同细度的颗粒状微粉材料，采用梯级配比法匹配。
本发明磨细微粉梯级配比法的抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础的机理是：
(1)磨细微粉梯级配比法就是在制备管桩所需的混凝土时，采用不同品种和不同细度的颗粒状微粉材料，使其在水化硬化后更加致密，由于不同细度的微粉，有效的填充了微细空隙，改善了混凝土的微结构，提高了混凝土的抗渗性，从而延缓了腐蚀介质的浸入程度和速度。
(2)磨细微粉梯级配比法使水泥水化过程中析出Ca(OH)2与磨细微粉的反应促进了水泥进一步反应，同时又生成更多的强度很高的C-S-H-C，改变了混凝土的晶相结构，提高了混凝土的强度。
(3)磨细微粉梯级配比由于替代了部份水泥，减少了胶结材料中的C3A含量，避免C3A与硫酸根反应生成水化硫铝酸钙，使得抗硫酸盐的性能得到较大提高。
本发明显著优点是：(1)无需改变管桩的生产工艺和增加制造设备的前提下即可显著提高混凝土的抗渗性、抗硫酸盐性，且抗腐蚀性效果更佳、更持久；(2)利用了废渣原料，比涂料的方法和渗阻锈剂的方法都便宜。
附图说明：
图1是现有先张法预应力混凝土管桩接头的连接结构示意图；
图2是本发明先张法预应力混凝土管桩接头的连接结构示意图；
图3是本发明先张法预应力混凝土管桩接头板的构造示意图；
图4是图3的仰视图；
图5为本发明桩尖构造示意图。
具体实施方式：
本发明抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础，制备管桩的混凝土所采用的胶凝材料为不同品种和不同细度的颗粒状微粉材料；其中不同品种的微粉材料为水泥微粉、磨细砂微粉或磨细石英砂微粉、粒化高炉水淬渣微粉；其中微粉材料的不同细度为水泥微粉比表面积大于350m2/Kg且小于380m2/Kg；磨细砂微粉或磨细石英砂微粉比表面积大于380m2/Kg且小于420m2/Kg；粒化高炉水淬渣微粉比表面积大于430m2/Kg且小于480m2/Kg；低碱烧结法赤泥超细微粉的比表面积大于480m2/Kg且小于1500m2/Kg。
在每立方混凝土中水泥微粉、磨细砂微粉或磨细石英砂微粉、粒化高炉水淬渣微粉用量为420Kg-450Kg，其比例为：水泥微粉40％-50％、磨细砂微粉或磨细石英砂微粉20％-25％、粒化高炉水淬渣微粉20％-25％、低碱烧结法赤泥超细微粉5％-10％。
本发明抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础准备方法：按照上述配比制成胶凝材料，在胶凝材料中加入水、中砂、5-25mm粒径的碎石、减水剂，以制备抗腐蚀性的混凝土，混凝土在离心成型机中制成预应力混凝土管桩，离心成型的成型工艺中分低速、低中速、中速、中高速四个阶段，离心加速度根据预应力混凝土管桩壁厚设计不同的离心力。
成型后的混凝土管桩进行常压蒸汽养护，控制恒温温度在65℃-90℃；常压蒸汽养护后的管桩脱模后放入蒸压釜进行压力蒸汽养护，恒压压力为0.8Mpa-1.0Mpa。
本发明磨细微粉梯级配比方法，使不同材料不同细度的颗粒状微粉在搅拌混凝土阶段充填于水泥颗粒之间，使水泥颗粒“解絮”扩散，改善了混凝土的和易性，增加了粘聚性和离心成型后密实性，从而使管桩混凝土结构致密，使管桩混凝土的抗渗性得到较大的提高，管桩混凝土抗氯离子的渗透性，抗硫酸盐的侵蚀性能等都得到有效提高。梯级配比法的各种细度的微粉除相互填充了空隙外，由于磨细砂微粉、粒化高炉水淬渣微粉的需水量比水泥小，因此在保持混凝土料的工作度不变的情况下可进一步减少混凝土拌和用水，降低了混凝土的水灰比，使混凝土的密实性和抗渗性都得到提高；磨细微粉梯级配比法中水泥水化过程中析出Ca(OH)2与磨细微粉的反应促进了水泥进一步反应，同时又生成更多的强度很高的C-S-H-C，改变了混凝土的晶相结构，进一步提高混凝土的抗腐蚀性；磨细微粉梯级配比由于替代了部份水泥，减少了胶结材料中的C3A含量，避免C3A与硫酸根反应生成水化硫铝酸钙，使得抗硫酸盐的性能得到较大提高。
下面为本发明梯级配比法制得的混凝土管桩与传统混凝土管桩各种性能参数的对比：
1、电量法评价氯离子渗透性
Figure G2009101119657D00031
2、PHC管桩混凝土试件氯离子扩散系数测试值
  氯离子扩散系数测试结果   测试结论
 传统PHC管桩混凝土   2.1×10-12m2/s   抗氯离子渗透性较好
 梯级配比法PHC管桩混凝土   0.89×10-12m2/s   抗氯离子渗透性非常好
PHC管桩混凝土试件抗硫酸盐测试结果
  抗压强度下降/％   测试结论
 传统PHC管桩混凝土   24.7   尚耐蚀
梯级配比法PHC管桩混凝土   12.20   耐蚀
上述针对的是管桩桩身部分的抗腐蚀，下面针对各管桩的连接部分：
现有管桩的两端为钢制接头板，当两支管桩连结后，接头板和两接头板的焊缝a与桩身b同径且接头板环状侧面c是完全裸露的(如图1所示)，即使表层有涂刷防腐蚀材料，但在沉桩时与土(岩)磨擦，沉桩后，裸露的接头板和焊缝易受地下腐蚀性介质的侵蚀，造成接头板和焊缝的逐步腐蚀，从而影响上部建筑的安全。
本发明通过将接头板1的连接端4制成环状锥形(如图2所示)，以使相连接的两接头板的外缘形成凹口5，使两管桩的接缝和坡面处在沉桩时不与土(岩)磨擦，且在凹口中设有防腐材料6，从而隔绝了裸露的接头板与腐蚀性介质接触，达到防腐蚀的目的；防腐蚀性材料可以涂覆或包覆在凹口中；两接头板通过机械接头或焊接方式紧固连接均可。
上述防腐蚀性材料可以为沥青、环氧树脂或聚氨酯等。
此外，目前采用的基桩的桩尖主要采用钢铁整体制品，这种桩尖一方面抗腐蚀性也很差，对整体基桩的抗腐蚀性影响也很大；另一方面现有桩尖与桩身是两分离个体，现场施工时要临时焊接和冷却，大大增加了施工人员的工作强度和降低了施工进度。
本实用新型所述的管桩体2的底端部设有与其浇铸成一体的混凝土桩尖7，桩尖由钢筋骨架8和混凝土浇铸而成，该钢筋骨架经联接钢棒9与管桩体内的筒形钢筋骨架10相联接，所述的桩尖为圆锥体。
由于混凝土桩尖抗腐蚀性比钢桩尖强，而桩身与混凝土桩尖浇铸成一体，桩底密封，腐蚀液不会成桩底进入管桩内腔形成双向腐蚀。

Claims (7)

1.一种抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础，其特征在于：所述制备管桩桩身的混凝土所采用的胶凝材料为不同品种和不同细度的颗粒状微粉材料，采用梯级配比法匹配，所述不同品种的微粉材料为水泥微粉、磨细砂微粉、粒化高炉水淬渣微粉、低碱烧结法赤泥超细微粉，所述微粉材料的不同细度为水泥微粉比表面积大于350m2/Kg且小于380m2/Kg；磨细砂微粉比表面积大于380m2/Kg且小于420m2/Kg；粒化高炉水淬渣微粉比表面积大于430m2/Kg且小于480m2/Kg；低碱烧结法赤泥超细微粉的比表面积大于480m2/Kg且小于1500m2/Kg，所述每立方混凝土中水泥微粉、磨细砂微粉、粒化高炉水淬渣微粉用量为420Kg-450Kg，其比例为：水泥微粉40％-50％、磨细砂微粉20％-25％、粒化高炉水淬渣微粉20％-25％、低碱烧结法赤泥超细微粉5％-10％，两相邻管桩的连接端部上分别设有接头板，所述接头板的连接端呈环状锥形以使相连接的接头板的外缘形成凹口，所述凹口中设有防腐蚀性材料。
2.根据权利要求1所述的抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础，其特征在于：所述的防腐蚀性材料涂覆或包覆在凹口中。
3.根据权利要求1或2所述的抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础，其特征在于：所述两接头板通过机械接头或焊接方式紧固连接。
4.根据权利要求3所述的抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础，其特征在于：所述防腐蚀性材料为沥青、环氧树脂或聚氨酯。
5.根据权利要求4所述的抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础，其特征在于：打头管桩体的底部设有与其浇铸成一体的混凝土桩尖。
6.根据权利要求5所述的抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础，其特征在于：所述的混凝土桩尖由钢筋骨架和混凝土浇铸而成，该钢筋骨架经联接钢棒与管桩体内的筒形钢筋骨架相联接。
7.根据权利要求1所述的抗腐蚀性预应力混凝土管桩基础，其特征在于：所述磨细砂微粉为磨细石英砂微粉。
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