CN110668740A - 一种超防水能力混凝土管桩及其制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种超防水能力混凝土管桩及其制作工艺，属于管桩制作工艺的技术领域。包括：混凝土桩体和开设在所述混凝土桩体上的若干个沙漏型小孔；所述混凝土桩体中的混凝土配比为：水泥、硅灰份、粉煤灰、砂、石子、石灰石粉、海泡石纤维和二氧化钛本。发明在现有的管桩上打有若干个沙漏型小孔，便于当土地中有水流时，便于水从沙漏型小孔中进入管桩中，起到排水的作用，防止水流的堆积对管桩的压力增大，并且该小孔为沙漏型且中间无间隙，即该小孔的内部是存在支撑力的，减少水流在经过小孔时会对开孔处的管桩进行破坏，中间无间隙即降低了砂泥进入管桩的可能性；并在混凝土中加入了减水剂和防水剂，能够有效地增加混凝土的预应力和防水能力。

Description

一种超防水能力混凝土管桩及其制作工艺
技术领域
本发明属于管桩制作工艺的技术领域，特别是涉及一种超防水能力混凝土管桩及其制作工艺。
背景技术
随着我国建筑的迅速发展，管桩的多种结构随之开发，用以解决各种工况上的基地问题，现有的管桩包括柔性桩虽然造价低廉但是其自身的强度却不够高，还包括刚性管桩，虽然刚性管桩的自身强度较高，但是施工费用高。因此结合上述柔性桩和刚性管桩的优点混凝土管桩便营运而生。
但是混凝土在管桩内浇注成型时，考虑其使用的环境和地理位置的特殊性，故要想使得混凝土管桩在强度上满足条件，必须是具备高强预应力的混凝土成型；同时，因管桩是预埋在土中，而土体内部经常会出现渗水等水流现象，对混凝土管桩产生水压力，影响了管桩的承载力。
发明内容
本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供一种能够很好地应对排水的一种超防水能力混凝土管桩及其制作工艺。
本发明采用以下技术方案来实现：
一种超防水能力混凝土管桩，包括：混凝土桩体和开设在所述混凝土桩体上的若干个异型小孔；
所述混凝土桩体中的混凝土配比为：水泥460-600份、硅灰120-180份、粉煤灰20-160份、砂450-600份、石子1000-1200份、石灰石粉11-28份、海泡石纤维5-15份、二氧化钛8-12份、减水剂12-22份、防水剂5-8份、十六烷基三甲氧基硅烷0.8-2.1份；
所述减水剂的结构式为：
Figure BDA0002224077040000011
R1为-CH2CH2O-或者-CH2-，R2为-CH2-CH2＝CH-或者-CH2-CHO-CH2-，m，n分别为合成共聚单体时的摩尔分数，m：n＝(2-3):(1-2)。
在进一步的实施例中，所述减水剂的合成步骤如下：将N，N-二甲基乙醇胺和1,4-对二氯芐按照物质量比为2：1加入三口烧瓶中，于80℃回流9小时，然后进行抽滤分离，并用乙醚洗涤得白色晶体。
在进一步的实施例中，所述防水剂为：
所述防水剂的合成具体包括以下步骤：羟甲基脲在弱酸性的环境下发生缩聚反应生成
在进一步的实施例中，所述异型小孔的竖截面为两个相背而置的半圆拱，相邻的半圆拱的拱顶之间为实心连接，所述半圆拱的半径为1.5-2.5mm。
所述至少部分半圆拱为透筋孔，所述透筋孔沿管桩周向分布，且位于管桩内部的端口高于位于管桩外部的端口。
如上述所述的一种超防水能力混凝土管桩的制作工艺，具体包括以下步骤：
步骤一、将水泥、硅灰、粉煤灰、砂、石子和石灰石粉按比例与水混合，得到浆料；
步骤二、将步骤一制得的浆料与海泡石纤维、二氧化钛、减水剂、防水剂、十六烷基三甲氧基硅烷继续混合，得到混凝土桩体中的混凝土；
步骤三、将步骤二中得到的混凝土进行浇注成膜并养护；
步骤四、养护后进行脱模，得到管桩坯体；
步骤五、对管桩坯体进行打孔，随后进行蒸汽养护，而得到混凝土管桩。
在进一步的实施例中，所述步骤三中的养护条件为：以35℃/h的速度升温至80-90℃，于80-90℃中恒温养护5-7小时，最后以40℃/h的速度降温至常温。
在进一步的实施例中，所述步骤五中的蒸汽养护的环境为：压力为1.5Mpa，温度为220-260℃，养护6小时。
本发明的有益效果：本发明在现有的管桩上打有若干个沙漏型小孔，便于当土地中有水流时，便于水从沙漏型小孔中进入管桩中，起到排水的作用，防止水流的堆积对管桩的压力增大，并且该小孔为沙漏型，且中间具有实心连接，即该小孔的内部是存在支撑力的，减少水流在经过小孔时会对开孔处的管桩进行破坏，中间连接部降低了砂泥进入管桩的可能性；并在混凝土中加入了减水剂和防水剂，能够有效地增加混凝土的预应力和防水能力。
附图说明
图1为本发明的一种超防水能力混凝土管桩的结构示意图。
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。
对于建筑用管桩，一般采用较高标准，增强管桩本体的抗水和抗弯等性能，而对于排桩等用于沿河沿海和公园地基处理的管桩，其主要作用是形成挡止墙。
申请人经研究发现，在排桩使用过程中，如果使用现有的管桩结构，当土地中发生水流现象，位于管桩附近的水流对管桩产生水压，且管桩附近的土壤松弛，易导致管桩发生松动，后果严重，丧失排桩的作用；对此，也有专利在管桩上开设有若干个小孔用于排水，但是却似乎没有考虑到水流在多次经过小孔后，对小孔的浸湿作用日积月累到一定程度后，小孔会逐渐增大，不仅会造成砂泥的内流而且会使管桩失去自身的作用，对此申请人进行了改进。
申请人涉及出了一种超防水能力混凝土管桩，从其自身的结构和其自身的配方做出了防水，并具备超高强预应力的混凝土管桩。
实施例1
一种超防水能力混凝土管桩，包括：混凝土桩体1和开设在所述混凝土桩体上的若干个异型小孔2，为了防止水流带入部分砂泥进入管桩内部，故设计所述异型小孔的竖截面为两个相背而置的半圆拱，相邻的半圆拱的拱顶之间为实心连接，即拱顶与拱顶之间不直接接触，所述半圆拱的半径为2mm。即该小孔的内部是存在强有力的支撑的，减少水流在经过小孔时会对开孔处的管桩进行破坏，中间无间隙即降低了砂泥进入管桩的可能性。
实施例2
一种超防水能力混凝土管桩，包括：混凝土桩体和开设在所述混凝土桩体上的若干个圆孔，其直径为4mm。
实施例3
一种超防水能力混凝土管桩，包括：混凝土桩体和开设在所述混凝土桩体上的若干个方形孔，其长度为4mm。
为研究小孔的形状在同样的环境下对其侵蚀程度的影响，将实施例1至实施例3制备出来的管桩放在盐酸中40天，取出观察发现，实施例1中的侵蚀面为异型小孔的拱形面所在的位置，而实施例2和实施例3的侵蚀面直接为小孔的边缘处，小孔扩大。
在进一步的实施例中，半圆拱型小孔的侧面为抛物面，从外到内的截面积逐渐减小。抛物面上设置梯级的挡止凸起。减少水流对小孔周围的腐蚀。
在进一步的实施例中，至少部分半圆拱为透筋孔，所述透筋孔沿管桩周向分布，且位于管桩内部的端口高于位于管桩外部的端口。在水进入管桩内部后，通过抽水机抽出管桩内部的水。在透筋孔中穿入高分子材料的连接筋，形成树根状结构，从而提高排桩的稳定性。
采用如下装置，且穿筋的过程如下：
穿筋架，具有一外径与管桩内径适配的平台，固定在平台下方的多个沿周向分布的L形套管，平台上设置有若干通孔，套管与通孔成对连通；穿筋架上固定连接有固定环。定位环与拉绳连接并延伸至管桩外部。
锁紧销，固定在穿筋架上，其中部为液压管，端部为刚性连接件。
一端拉紧绳索，将穿筋架放入管桩内部，使其到达预定的位置，L型套管的端口与穿筋孔对应，锁紧销与上部的穿筋孔或半圆拱形孔对应。通过液压推动锁紧销进入穿筋孔或半圆拱形孔中，将高分子筋通过L形套管穿入穿筋孔中并延伸预定距离，切断超高分子筋。液压释放，锁紧销归位，穿筋架向上移动，继续上述过程，直至穿筋数量达到预期，一般为12至20个高分子筋。
通过穿入高分子筋，能够形成树根状的结构，从而在沿海沿河地方，形成更为稳定的排桩结构。
总之，通过设置通孔，使内外水压平衡，便于抽出周围的水，通过穿筋，形成稳定结构，使得管桩作为排桩可以在沿河沿海使用，能够减少水对管桩本体的损坏，同时减少淤泥和水对管桩的挤压，减少倾斜。
实施例4
本发明的一种超防水能力混凝土管桩制备方法，具体包括以下步骤：步骤一、将水泥、硅灰、粉煤灰、砂、石子和石灰石粉按份数比为：560:160:100:500:1100:21与水混合，得到浆料；
步骤二、将步骤一制得的浆料与海泡石纤维、二氧化钛、减水剂、防水剂、十六烷基三甲氧基硅烷继续混合，得到混凝土桩体中的混凝土；其中，所述海泡石纤维、二氧化钛、减水剂、防水剂、十六烷基三甲氧基硅烷的份数比为12:10:19:6:2.0；
步骤三、将步骤二中得到的混凝土进行浇注成膜并养护；养护的条件为：以35℃/h的速度升温至85℃，于90℃中恒温养护7小时，最后以40℃/h的速度降温至常温。
步骤四、养护后进行脱模，得到管桩坯体；
步骤五、对管桩坯体进行打孔，随后进行蒸汽养护，而得到混凝土管桩，蒸汽养护的条件为：压力为1.5Mpa，温度为220-260℃，养护6小时。
其中，所述减水剂的结构式为：
Figure BDA0002224077040000051
式中，R1为-CH2CH2O-或者-CH2-，R2为-CH2-CH2＝CH-或者-CH2-CHO-CH2-，m，n分别为合成共聚单体时的摩尔分数，m：n＝(2-3):(1-2)。
该减水剂的制备方法为：将N，N-二甲基乙醇胺和1,4-对二氯芐按照物质量比为2：1加入三口烧瓶中，于80℃回流9小时，然后进行抽滤分离，并用乙醚洗涤得白色晶体。
所述防水剂的结构式为：
所述防水剂的合成具体包括以下步骤：羟甲基脲在弱酸性的环境下发生缩聚、脱水反应生成。
为了研究本发明中的减水剂与防水剂对混凝土的强度与耐水性的影响，做以下实验。
实施例5
本实施例与实施例4的不同之处在于：步骤二中的防水剂为：砂浆防水剂，其他的步骤与实施例4均相同。
实施例6
本实施例与实施例4的不同之处在于：步骤二中的减水剂剂：木质素磺酸盐，其他的步骤与实施例4均相同。
实施例7
本实施例与实施例4的不同之处在于：步骤二中：砂浆防水剂为木质素磺酸盐，减水剂剂：木质素磺酸盐，其他的步骤与实施例4均相同。
检测例
将实施例4至实施例7中制作出来得到的管桩样品进行力学性能检测，具体检测方法为国家标准(GB 13476-2009)或行业标准中所采用的方法。
表1
Figure BDA0002224077040000062
从表1中可知，本方法中的减水剂与防水剂之间能够产生协同效应，增加混凝土的力学强度，如果单独使用反而达不到最佳的效果，并且数据显示，其效果明显优于现有中的减水剂与防水剂的使用效果。
将实施例4至实施例7中制作出来得到的管桩样品进行耐水性能检测，具体检测方法为：吸水了的检测。
按照JTPE30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》中T0051规定成型水泥混凝土试件：将实施例4至实施例7制备出来的混凝土管桩制作成150mm*150mm*150mm的立方体试件，分别放置在湿度为55％-65％的空调房中称重，并在空调房中放置足够多的水，将试件分别浸泡在水中一周，干布点擦干最一次称重。吸收率的计算公式如下：
式中，Wi为试件吸水量；
Mi为一周后试件的重量+湿布的重量-干布的重量；
Mo为一周前试件的重量。
检测结果如表2所示。
表2
吸水率 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
0.43％ 1.08％ 0.89％ 1.04％
很明显，本方法所使用用的吸水率极低。
本发明中的减水剂通过生成的网状结构通过静电作用与海泡石纤维、二氧化钛和十六烷基三甲氧基硅烷进行吸附，容纳于混凝土之间，并构成混凝土相互之间的连接力，增加了混凝土相助之间的强度和持久力。同时本发明中的防水剂中含有大量的羟甲基和亚甲基基团，与该发明中的减水剂中的硝基和烃基之间的将水排斥在外，有效地填补减水剂与混凝土之间的空隙，形成一道屏蔽，阻止了水分子的渗入从而达到防水的效果，以提高混凝土的耐水性。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (8)

1.一种超防水能力混凝土管桩，其特征在于，包括：混凝土桩体和开设在所述混凝土桩体上的若干个异型小孔；
所述混凝土桩体中的混凝土配比为：水泥460-600份、硅灰120-180份、粉煤灰20-160份、砂450-600份、石子1000-1200份、石灰石粉11-28份、海泡石纤维5-15份、二氧化钛8-12份、减水剂12-22份、防水剂5-8份、十六烷基三甲氧基硅烷0.8-2.1份；
所述减水剂的结构式为：
R1为-CH2CH2O-或者-CH2-，R2为-CH2-CH2＝CH-或者-CH2-CHO-CH2-，m，n分别为合成共聚单体时的摩尔分数，m：n＝(2-3):(1-2)。
2.根据权利要求1所述的一种超防水能力混凝土管桩，其特征在于，所述减水剂的合成步骤如下：将N，N-二甲基乙醇胺和1,4-对二氯芐按照物质量比为2：1加入三口烧瓶中，于80℃回流9小时，然后进行抽滤分离，并用乙醚洗涤得白色晶体。
3.根据权利要求1所述的一种超防水能力混凝土管桩，其特征在于，所述防水剂为：
Figure FDA0002224077030000012
所述防水剂的合成具体包括以下步骤：羟甲基脲在弱酸性的环境下发生缩聚反应生成
Figure FDA0002224077030000013
4.根据权利要求1所述的一种超防水能力混凝土管桩，其特征在于，所述异型小孔的竖截面为两个相背而置的半圆拱，相邻的半圆拱的拱顶之间为实心连接，所述半圆拱的半径为1.5-2.5mm。
5.根据权利要求4所述的一种超防水能力混凝土管桩，其特征在于，至少部分半圆拱为透筋孔，所述透筋孔沿管桩周向分布，且位于管桩内部的端口高于位于管桩外部的端口。
6.如权利要求1至5中任一项一种超防水能力混凝土管桩的制作工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、将水泥、硅灰、粉煤灰、砂、石子和石灰石粉按比例与水混合，得到浆料；
步骤二、将步骤一制得的浆料与海泡石纤维、二氧化钛、减水剂、防水剂、十六烷基三甲氧基硅烷继续混合，得到混凝土桩体中的混凝土；
步骤三、将步骤二中得到的混凝土进行浇注成膜并养护；
步骤四、养护后进行脱模，得到管桩坯体；
步骤五、对管桩坯体进行打孔，随后进行蒸汽养护，而得到混凝土管桩。
7.根据权利要求6所述的一种超防水能力混凝土管桩的制作工艺，其特征在于，所述步骤三中的养护条件为：以35℃/h的速度升温至80-90℃，于80-90℃中恒温养护5-7小时，最后以40℃/h的速度降温至常温。
8.根据权利要求6所述的一种超防水能力混凝土管桩的制作工艺，其特征在于，所述步骤五中的蒸汽养护的环境为：压力为1.5Mpa，温度为220-260℃，养护6小时。
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