CN105780769A - 一种先张法预应力混凝土高强防腐抗震实心方桩 - Google Patents

一种先张法预应力混凝土高强防腐抗震实心方桩 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种先张法预应力混凝土高强防腐抗震实心方桩，包括混凝土桩身、设置于混凝土桩身中的钢筋笼，以及位于混凝土桩身两端的端板和套箍；所述混凝土桩身的横截面为具有弧角的四边形，所述钢筋笼的横截面为具有弧角的矩形，所述钢筋笼包括预应力筋，以及与所述预应力筋固定连接的内螺旋箍筋和外螺旋箍筋；所述内螺旋箍筋和外螺旋箍筋的绕制方向相反，所述预应力筋位于钢筋笼的四个边上和弧角处。在本发明中，内螺旋箍筋和外螺旋箍筋的绕制方向相反，形成网状结构，能够极大地增强管桩的抗震性能。

Description

一种先张法预应力混凝土高强防腐抗震实心方桩
技术领域
本发明属于管桩领域，尤其是一种先张法预应力混凝土高强防腐抗震实心方桩。
背景技术
现有的PHC管桩强度较高，但是由于内部的主筋均为预应力筋，脆性大，容易损坏，而非预应力筋的受拉承载力和受剪承载力没有得到改善，桩身易产生裂缝。同时，现有管桩的抗震性能还不够，在收到水平荷载时，容易发生断裂或者裂纹，从而影响建筑的安全。
发明内容
发明目的：设计一种先张法预应力混凝土高强防腐抗震实心方桩，以解决现有技术存在的抗震性能差的问题。
技术方案：一种先张法预应力混凝土高强防腐抗震实心方桩，包括混凝土桩身、设置于混凝土桩身中的钢筋笼，以及位于混凝土桩身两端的端板和套箍；所述混凝土桩身的横截面为具有弧角的四边形，所述钢筋笼的横截面为具有弧角的矩形，所述钢筋笼包括预应力筋，以及与所述预应力筋固定连接的内螺旋箍筋和外螺旋箍筋；所述内螺旋箍筋和外螺旋箍筋的绕制方向相反，所述预应力筋位于钢筋笼的四个边上和弧角处。
优选的，以重量份数计，所述混凝土桩身中的混凝土配比为：水泥380-620、硅灰90-150、粉煤灰75-125、砂420-580、石子980-1100、石灰石粉11-23、助剂8-15、水240-280、陶粒15-35、松香3-6、甲基纤维素5-10、海泡石纤维5-10、二氧化钛5-10。
优选的，所述助剂由以下重量份数的组分组成：减水剂5-10、阻锈剂2-6、缓凝剂0.1-0.6、EVA5-10。
优选的，所述减水剂的结构式为：
式中，R1、R2、R3和R7为H或CH3，R4和R5为H、CH3、异丙基中的一种，R6和R8为H或OH，Ph为苯环，A、B为二价有机基团；M为H或Na，Z为Na+或K+离子，a、b、c、d分别为合成共聚物单体时的摩尔分数，即(1～3)：(3～5)：(1～2)：(0.5～1.5)；Y为-CH2-，或-CH2CH(CH3)-；m为40～80。
优选的，所述缓凝剂为羟基羧酸、糖蜜缓凝剂或木质素磺酸盐类缓凝剂中的一种。
优选的，所述阻锈剂为RI钢筋阻锈剂、JK-H2O复合氨基醇、COR防腐阻锈剂、乙酸钙或苯甲酸钠中的至少一种。
优选的，所述混凝土桩身外周还设置有防腐涂层，所述防腐涂层由如下重量份数的组分组成：聚乙烯醇5-12、水解维尼纶胶45-55、重晶石粉5-10、甲基纤维素2-5、羟乙基纤维素3-5、甲基硅油3-8、弹性纯丙烯酸酯乳液150-200、疏水改性聚氨酯缔合型增稠剂20-25、聚醋酸乙烯乳液15-25、十二碳醇酯1-5。
有益效果：在本发明中，内螺旋箍筋和外螺旋箍筋的绕制方向相反，形成网状结构，能够极大地增强管桩的抗震性能。在进一步的实施例中，通过采用高强耐腐蚀的混凝土，也提高了管桩的物理性能，包括强度和耐久性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。以下详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
一种先张法预应力混凝土高强防腐抗震实心方桩，包括混凝土桩身、设置于混凝土桩身中的钢筋笼，以及位于混凝土桩身两端的端板和套箍；所述混凝土桩身的横截面为具有弧角的四边形，所述钢筋笼的横截面为具有弧角的矩形，所述钢筋笼包括预应力筋，以及与所述预应力筋固定连接的内螺旋箍筋和外螺旋箍筋；所述内螺旋箍筋和外螺旋箍筋的绕制方向相反，所述预应力筋位于钢筋笼的四个边上和弧角处。
其中，以重量份数计，所述混凝土桩身中的混凝土配比为：水泥380-620、硅灰90-150、粉煤灰75-125、砂420-580、石子980-1100、石灰石粉11-23、助剂8-15、水240-280、陶粒15-35、松香3-6、甲基纤维素5-10、海泡石纤维5-10、二氧化钛5-10。
所述助剂由以下重量份数的组分组成：减水剂5-10、阻锈剂2-6、缓凝剂0.1-0.6、EVA5-10。
所述减水剂的结构式为：
式中，R1、R2、R3和R7为H或CH3，R4和R5为H、CH3、异丙基中的一种，R6和R8为H或OH，Ph为苯环，A、B为二价有机基团；M为H或Na，Z为Na+或K+离子，a、b、c、d分别为合成共聚物单体时的摩尔分数，即(1～3)：(3～5)：(1～2)：(0.5～1.5)；Y为-CH2-，或-CH2CH(CH3)-；m为40～80。
所述缓凝剂为羟基羧酸、糖蜜缓凝剂或木质素磺酸盐类缓凝剂中的一种。所述阻锈剂为RI钢筋阻锈剂、JK-H2O复合氨基醇、COR防腐阻锈剂、乙酸钙或苯甲酸钠中的至少一种。所述混凝土桩身外周还设置有防腐涂层，所述防腐涂层由如下重量份数的组分组成：聚乙烯醇5-12、水解维尼纶胶45-55、重晶石粉5-10、甲基纤维素2-5、羟乙基纤维素3-5、甲基硅油3-8、弹性纯丙烯酸酯乳液150-200、疏水改性聚氨酯缔合型增稠剂20-25、聚醋酸乙烯乳液15-25、十二碳醇酯1-5。
管桩性能测试
实验1～实验6
例1 例2 例3 例4 例5 例6 例7
水泥 450 382 480 520 580 622 410
硅灰 110 92 145 136 152 124 105
粉煤灰 115 95 83 74 126 105 120
砂 420 575 445 550 480 525 505
石子 1005 990 985 1105 995 1100 980
石灰石粉 11.5 13.5 23 18.5 21.5 22.5 20.5
助剂 9 12 15 10 8 14 13
水 250 265 278 242 283 240 270
陶粒 18 25 22 15 28 35 32
松香 3.5 5.5 4.5 3.2 4.8 5.8 6.0
甲基纤维素 6 8.8 7.5 5.2 9.5 10.1 6.5
海泡石纤维 6.5 8.2 7.6 9.5 7.8 5.5 8.8
氧化钛 6.8 7.5 8.3 9.2 10.1 6.2 9.6
实施例N1～实施例N7，N为1～5，N1中各实施例的其他组分相同，助剂的配比不同。
当N为1～5时，助剂的配比分别如下：
减水剂6.1、阻锈剂(RI钢筋阻锈剂)4.5、缓凝剂(糖蜜缓凝剂)0.3、EVA6.5。
减水剂9.2、阻锈剂(苯甲酸钠)3.2、缓凝剂(羟基羧酸)0.1、EVA7.5。
减水剂5.1、阻锈剂(RI钢筋阻锈剂)5.1、缓凝剂(糖蜜缓凝剂)0.2、EVA8.5。
减水剂7.3、阻锈剂(苯甲酸钠)2.2、缓凝剂(木质素磺酸盐类缓凝剂)0.4、EVA5.5。
减水剂10.3、阻锈剂(JK-H2O复合氨基醇)6.2、缓凝剂(木质素磺酸盐类缓凝剂)0.5、EVA10.5。
实施例11至17的实验结果：
例11 例12 例13 例14 例15 例16 例17 对照
抗压强度 120 115 145 130 160 180 155 65
抗折刚度 18.5 25.5 32.5 16.5 20.5 22.5 18.5 6.2
极限弯矩 350 450 550 480 380 370 420 175
抗拉强度 5.65 6.75 7.25 8.50 7.55 5.55 8.25 4.3
断裂能 250 245 270.5 255 280 340 320 185
抗硫酸盐腐蚀 220 130 190 180 150 220 175 50
Cl扩散系数 1.35 1.10 1.45 1.05 1.20 1.35 1.35 2.4
抗冻次数 180 175 165 150 170 155 160 66
电通量 450 620 480 380 420 550 580 850
实施例21至27的实验结果：
实施例31至37的实验结果：
实施例41至47的实验结果：
例41 例42 例43 例44 例45 例46 例47 对照
抗压强度 130 125 145 140 170 180 165 65
抗折刚度 16.5 25.5 31.5 20.5 23.5 22.5 25.5 6.2
极限弯矩 375 445 565 510 380 400 445 175
抗拉强度 5.25 6.35 7.25 8.55 7.25 6.25 8.25 4.3
断裂能 260 255 270 260 290 340 350 185
抗硫酸盐腐蚀 240 150 210 190 165 240 210 50
Cl扩散系数 1.25 1.15 1.40 1.25 1.25 1.55 1.35 2.4
抗冻次数 155 175 170 160 170 180 155 66
电通量 325 560 440 395 450 540 580 850
实施例51至57的实验结果：
本发明的减水剂具有梳形结构，分子中的长链被水溶剂化后，具有显著的空间位阻作用；同时分子结构中的磺酸基/羟基为分散水泥颗粒提供了静电斥力作用。既保证了产品较高的减水率和混凝土的坍落度损失，也确保了混凝土高强度和优良的耐久性能，综合性能极佳。分子侧链上的醇羟基提高了材料的溶解性能，同时能在线性分子间其架桥作用，形成层状结构，提高产品的综合性能。
实验二、防腐涂层性能测试
根据相关标准或规范的方法进行检验，数据如下：
耐碱性实验的标准是不起泡、不龟裂、不剥离。

Claims (7)

1.一种先张法预应力混凝土高强防腐抗震实心方桩，其特征在于，包括混凝土桩身、设置于混凝土桩身中的钢筋笼，以及位于混凝土桩身两端的端板和套箍；所述混凝土桩身的横截面为具有弧角的四边形，所述钢筋笼的横截面为具有弧角的矩形，所述钢筋笼包括预应力筋，以及与所述预应力筋固定连接的内螺旋箍筋和外螺旋箍筋；所述内螺旋箍筋和外螺旋箍筋的绕制方向相反，所述预应力筋位于钢筋笼的四个边上和弧角处。
2.根据权利要求1所述的先张法预应力混凝土高强防腐抗震实心方桩，其特征在于，以重量份数计，所述混凝土桩身中的混凝土配比为：水泥380-620、硅灰90-150、粉煤灰75-125、砂420-580、石子980-1100、石灰石粉11-23、助剂8-15、水240-280、陶粒15-35、松香3-6、甲基纤维素5-10、海泡石纤维5-10、二氧化钛5-10。
3.根据权利要求2所述的先张法预应力混凝土高强防腐抗震实心方桩，其特征在于，所述助剂由以下重量份数的组分组成：减水剂5-10、阻锈剂2-6、缓凝剂0.1-0.6、EVA5-10。
4.根据权利要求3所述的先张法预应力混凝土高强防腐抗震实心方桩，其特征在于，所述减水剂的结构式为：
式中，R1、R2、R3和R7为H或CH3，R4和R5为H、CH3、异丙基中的一种，R6和R8为H或OH，Ph为苯环，A、B为二价有机基团；M为H或Na，Z为Na+或K+离子，a、b、c、d分别为合成共聚物单体时的摩尔分数，即(1～3)：(3～5)：(1～2)：(0.5～1.5)；Y为-CH2-，或-CH2CH(CH3)-；m为40～80。
5.根据权利要求3所述的先张法预应力混凝土高强防腐抗震实心方桩，其特征在于，所述缓凝剂为羟基羧酸、糖蜜缓凝剂或木质素磺酸盐类缓凝剂中的一种。
6.根据权利要求3所述的先张法预应力混凝土高强防腐抗震实心方桩，其特征在于，所述阻锈剂为RI钢筋阻锈剂、JK-H2O复合氨基醇、COR防腐阻锈剂、乙酸钙或苯甲酸钠中的至少一种。
7.根据权利要求3所述的先张法预应力混凝土高强防腐抗震实心方桩，其特征在于，所述混凝土桩身外周还设置有防腐涂层，所述防腐涂层由如下重量份数的组分组成：聚乙烯醇5-12、水解维尼纶胶45-55、重晶石粉5-10、甲基纤维素2-5、羟乙基纤维素3-5、甲基硅油3-8、弹性纯丙烯酸酯乳液150-200、疏水改性聚氨酯缔合型增稠剂20-25、聚醋酸乙烯乳液15-25、十二碳醇酯1-5。
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