CN111257430B - 一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管及制备方法 - Google Patents

一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管及制备方法，包括一个声测管主体和一个外套管，所述声测管主体包括钢管和复合在钢管外表面上的高韧性纤维砂浆层，所述外套管套装在声测管主体的一端。本发明采用高韧性纤维砂浆复合钢管作为声测管的主体部分，使其具有高韧性、高强度、高抗裂性、高抗拉性和高抗压性，完全满足声测管受力要求。另外采用外套管在厂内安装，然后在施工现场现场利用手提式智能化电动液压钳进行挤压完成连接的方式，确保了接头连接质量。减少了漏水的概率。

Description

一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管及制备方法
技术领域
本发明涉及一种建设工程领域基桩检测领域，具体涉及一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管及制备方法。
背景技术
建筑物基础施工中，对于桩基的检测，规范要求采用超声波透射法检测桩基的质量。声测管是预埋在灌注桩内的通道，用于供超声波检测时便于设备的探头通过该通道进入桩身内部。
目前，用于基桩检测的声测管，设计上一般采用1.8毫米壁厚的薄壁钢管声测管，和3.0毫米的厚壁声测管，施工单位招标时常采用按米计量的方式，在招标的时候，声测管供应商均采取报低价，减少壁厚的方式来竞争，设计上如采用1.8壁厚的，供应商一般供货到现场的壁厚，只有1.0、1.2、1.5毫米的壁厚，工地上经常出现堵管现象，使得桩基无法完成超声检测，需采取补救措施，利用地质钻机取芯检查桩基的完整性，既造成损失，又耽误工期。
薄壁声测管相对厚壁声测管成本低，因偷工减料的影响，加上现场接头采用手动液压钳挤压接头，工人操作的随意性大，因而质量无法保证。
厚壁钢管声测管，成本高，重量重，一次运输数量少，工人操作费力，且一端需现场焊接，人为影响因素大，质量很难保证，经常出现堵管现象。
另外，以上两种都不同程度上存在着以下问题：
1、抗腐蚀性比较差，不利于运输和存放；
2、施工单位需求的厚度不一致，需按订单生产，需要的加工周期较长，生产厂家不能大规模生产；
3、厚壁声测管重量重，费工费时，厚壁钢管声测管采用现场焊接的方式，接头连接受人为因数影响比较大，无法确保质量；
4、薄壁声测管和厚壁钢管声测管，按设计要求施工，成本均高；
5、尤其在地质条件比较恶劣、受力条件比较复杂的情况下，抗裂、抗拉和抗压性能比较差，不能满足桩基检测的要求。
考虑到声测管属于一次性的使用特性，只要在预埋在基桩混凝土中，满足受力要求，不漏水，就能满足要求。因此，如何研究出成本低、又能够解决上述问题的声测管，必须在原料、结构和工艺上都予以突破。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：克服现有技术中存在的问题，提供一种结构合理、自重轻、且具有高韧性，高强度，抗裂、抗拉和抗压，完全满足声测管受力要求的声测管，以满足恶劣地质条件下进行桩基检测的要求。
本发明的目的是这样实现的。
本发明提供了一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管，包括一个声测管主体和一个外套管，所述声测管主体包括钢管和复合在钢管外表面上的高韧性纤维砂浆层；所述钢管的壁厚为0.4mm～1mm，所述高韧性纤维砂浆层的层厚为2mm～4mm；
所述外套管套装在声测管主体的一端，设外套管的长度为L，套装在声测管主体一端的长度为L/2,在外套管和声测管主体的接触面上涂有粘结剂。
优选地，所述钢管和外套管均为高频焊管。
优选地，所述钢管和高韧性纤维砂浆层接触面上涂有粘结剂。
优选地，所述粘结剂为热熔胶。
优选地，所述外套管的长度L为10cm～16cm，所述高韧性纤维砂浆钢管复合声测管的长度为6m～12m。
优选地，所述高韧性纤维砂浆层的材质为普通硅酸盐水泥、水、精制砂、粉煤灰、硅粉、偏高岭土、可再分散乳胶粉、纤维、羟丙基甲基纤维素、聚羧酸减水剂混合而成的高韧性纤维砂浆，其重量组成按前述顺序分别为：20％～35％，13％～20％，20％～35％，15％～25％，0.5％～1.5％，1.5％～3％，1.5％～3％，1.5％～7％，0.03％～0.15％，0.1％～0.35％，其中纤维为碳纤维、聚乙烯醇纤维、玄武岩纤维中的一种或两种以上的组合。
优选地，所述高韧性纤维砂浆层的材质为普通硅酸盐水泥、水、精制砂、粉煤灰、偏高岭土、可再分散乳胶粉、纤维、羟丙基甲基纤维素、聚羧酸减水剂混合而成的高韧性纤维砂浆，其重量组成按前述顺序分别为：20％～35％，13％～20％，20％～35％，15％～25％，1.5％～3％，1.5％～3％，1.5％～7％，0.03％～0.15％，0.1％～0.35％，其中纤维为碳纤维、聚乙烯醇纤维、玄武岩纤维中的一种或两种以上的组合。
更进一步，所述精制砂的粒径为0.01mm～0.2mm。
本发明还提供了一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，对钢管的外表面进行清理，去除原材料表面油污水洗：洗去原材料表面污渍和：跟残留的碱液反应去除原材料表面油污水洗：洗去原材料表面污渍和：跟残留的碱液反应去除表面油污和跟残留杂质；
步骤2，在钢管外表面上涂一层粘结剂，以保证钢管和高韧性纤维砂浆层结合得更牢固；
步骤3，按照配比严格称取所需的原料，进行混合后制成粉状体，再加水搅拌成高韧性纤维砂浆；
步骤4，制作声测管主体的模具；
选取长度为12m、外径为55～80mm、壁厚为2.5mm～3.0mm的无缝焊管或者高频焊管，通过线型切割分成两个半圆截面管，分别作为声测管主体外模的上模和下模，在上模的进浆端焊上进浆管，在下模的出口端焊上出浆管，进浆管和出浆管均安装有阀门，上模和下模分别固定两个在平板上，两个平板上装有螺栓连接装置；
在外模闭合前，放入钢管，并在钢管上50厘米至100厘米设置塑料制成的定位筋，以保证钢管居于外模的中心，从而确保复合厚度厚薄均匀，然后通过两个平板上的螺栓连接装置闭模；
步骤5，用真空压浆泵，将高韧性纤维砂浆从进浆管推向另一端的出浆管，待出浆管排完空气，出来全是浆体的时候，关闭出浆管阀门，稳压30秒，再关闭进浆管阀门，完成声测管主体的预制；
步骤6，利用自动化喷漆设备在声测管主体内壁喷防锈油漆，进行防腐处理；
步骤7，先在外套管的内壁上涂抹粘结剂，然后将外套管的L/2部分套装在声测管主体的一端，通过智能化电动液压钳进行挤压，使外套管紧密结合在声测管主体上，完成一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管产品的制作。
本发明的有益效果在于：
1、采用高韧性纤维砂浆复合钢管作为声测管的主体部分，使其具有高韧性、高强度、高抗裂性、高抗拉性和高抗压性，完全满足声测管受力要求。
根据实验数据表明，高韧性纤维砂浆标准试件抗压强度比普通混凝土高10％至40％，高韧性纤维砂浆的拉伸变形能力是普通砂浆拉伸变形能力的100至600％，具有高韧性，不易产生裂缝，满足声测管的受力要求。
具体的说，高韧性纤维砂浆具有高韧性(阻裂)、高抗渗性、高抗冲击性和高抗拉性。其中，具有高韧性可以阻止水泥机体中原有缺陷(微裂缝)的扩展，并有效延缓新裂缝的产生；具有高抗渗性可以通过阻裂提高水泥基体的密实性，阻止外界水分侵入；高抗冲击性指可以显著提高基体耐受形的能力，从而改善其韧性和抗冲击性；所述高抗拉性可以在使用高强性模量纤维的前提下，显著提高基体抗拉强度。
2、采用粘结剂进行高韧性纤维砂浆层与钢管、声测管主体和外套管的连接，解决了连接处发生孔洞和裂缝而造成的漏水，即保证了声测管连接质量，又减少了漏水的概率。
3、外套管在厂内安装，采用智能化电动液压钳进行挤压，在现场采用手提式智能化电动液压钳进行挤压，确保了接头连接质量。
4、外套管在出厂时已经一端连接完毕，增强了连接的稳固性。具体的，在施工现场只需要采用手提式智能化电动液压钳进行另一端连接，不但方便施工，而且解决了声测管漏水的两大主要原因之一，即确保接头处不漏水。
附图说明
图1为本发明高韧性纤维砂浆钢管复合声测管整体结构示意图。
图2为本发明实施例中二个高韧性纤维砂浆钢管复合声测管产品的连接示意图。
具体实施方式
实施例1：
图1为本发明高韧性纤维砂浆钢管复合声测管整体结构示意图。由该图可见本发明一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管包括一个声测管主体1和一个外套管2，所述声测管主体1包括钢管4和复合在钢管4外表面上的高韧性纤维砂浆层3。所述钢管4的壁厚为0.4mm～1mm，所述高韧性纤维砂浆层3的层厚为2mm～4mm。
在本实施例中，所述钢管4和外套管2均为高频焊管。外套管2的长度L为10cm～16cm，所述高韧性纤维砂浆钢管复合声测管的长度为6m～12m。
所述外套管2套装在声测管主体1的一端，设外套管2的长度为L，套装在声测管主体1一端的长度为L/2,在外套管2和声测管主体1的接触面上涂有粘结剂5。在本实施例中，所述钢管4和高韧性纤维砂浆层3接触面上涂有粘结剂5。
在本实施例中，所述粘结剂5为热熔胶。
本发明还提供了一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，对钢管4的外表面进行清理，去除表面油污和跟残留杂质；
步骤2，在钢管4外表面上涂一层粘结剂5，以保证钢管4和高韧性纤维砂浆层3结合得更牢固。具体的，本实施例中，先将热熔胶涂复在钢管4外表面上，涂复温度为80-120℃。
步骤3，按照配比严格称取所需的原料，进行混合后制成粉状体，再加水搅拌成高韧性纤维砂浆；
步骤4，制作声测管主体1的模具；
选取长度为12m、外径为55～80mm、壁厚为2.5mm～3.0mm的无缝焊管或者高频焊管，通过线型切割分成两个半圆截面管，分别作为声测管主体外模的上模和下模，在上模的进浆端焊上进浆管，在下模的出口端焊上出浆管，进浆管和出浆管均安装有阀门，上模和下模分别固定两个在平板上，两个平板上装有螺栓连接装置；
在外模闭合前，放入钢管4，并在钢管上50厘米至100厘米设置塑料制成的定位筋，以保证钢管居于外模的中心，从而确保复合厚度厚薄均匀，然后通过两个平板上的螺栓连接装置闭模；
步骤5，用真空压浆泵，将高韧性纤维砂浆从进浆管推向另一端的出浆管，待出浆管排完空气，出来全是浆体的时候，关闭出浆管阀门，稳压30秒，再关闭进浆管阀门，完成声测管主体1的预制；
步骤6，利用自动化喷漆设备在声测管主体1内壁喷防锈油漆，进行防腐处理；
步骤7，先在外套管2的内壁上涂抹热熔胶，然后将外套管2的L/2部分套装在声测管主体1的一端，通过智能化电动液压钳进行挤压，使外套管2的一半紧密结合在声测管主体1上，完成所述的一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管产品的制作。热熔胶的涂覆温度与步骤2相同。在挤压过程中，热熔胶冷却后收缩，使声测管主体1和外套管2之间的连接更加紧密，提高了接头的可靠性。
图2为本发明实施例中二个高韧性纤维砂浆钢管复合声测管产品的连接示意图。由图2可见，在现场施工时，先在一个高韧性纤维砂浆钢管复合声测管产品中的外套管2的内壁上涂抹热熔胶，然后将该外套管2套装在另一个高韧性纤维砂浆钢管复合声测管产品的声测管主体1上没有外套管2的一端，然后利用手提式智能化电动液压钳挤压套装部分的外套管2，使得该外套管2因挤压变形及热熔胶的作用紧密地复合在另一个声测管主体1上，完成了两个高韧性纤维砂浆钢管复合声测管产品的连接。不但方便施工，而且解决了声测管漏水的主要原因之一，即采用多种措施保护，确保接头处不漏水。
在具体实施过程中，对高韧性纤维砂浆层的原料进行了筛选，均得到了比较好的效果。数据详见以下实施例。
实施例1：所述高韧性纤维砂浆层的材质为普通硅酸盐水泥、水、精制砂、粉煤灰、硅粉、偏高岭土、可再分散乳胶粉、纤维、羟丙基甲基纤维素、聚羧酸减水剂混合而成的高韧性纤维砂浆，其重量组成按前述顺序分别为：20％～35％，13％～20％，20％～35％，15％～25％，0.5％～1.5％，1.5％～3％，1.5％～3％，1.5％～7％，0.03％～0.15％，0.1％～0.35％，其中纤维为碳纤维、聚乙烯醇纤维、玄武岩纤维中的一种或两种以上的组合。
实施例2：所述高韧性纤维砂浆层的材质为普通硅酸盐水泥、水、精制砂、粉煤灰、偏高岭土、可再分散乳胶粉、纤维、羟丙基甲基纤维素、聚羧酸减水剂混合而成的高韧性纤维砂浆，其重量组成按前述顺序分别为：20％～35％，13％～20％，20％～35％，15％～25％，1.5％～3％，1.5％～3％，1.5％～7％，0.03％～0.15％，0.1％～0.35％，其中纤维为碳纤维、聚乙烯醇纤维、玄武岩纤维中的一种或两种以上的组合。
在以上二个实施例中，所述精制砂的粒径为0.01mm～0.2mm。具体的，在0.01mm～0.2mm之间按照自然级配筛分取料。

Claims (7)

1.一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管，其特征在于，包括一个声测管主体和一个外套管，所述声测管主体包括钢管和复合在钢管外表面上的高韧性纤维砂浆层；所述钢管的壁厚为0.4mm～1mm，所述高韧性纤维砂浆层的层厚为2mm～4mm；
所述外套管套装在声测管主体的一端，设外套管的长度为L，套装在声测管主体一端的长度为L/2，外套管和声测管主体之间的接触面上涂有粘结剂；
所述高韧性纤维砂浆层的材质为普通硅酸盐水泥、水、精制砂、粉煤灰、硅粉、偏高岭土、可再分散乳胶粉、纤维、羟丙基甲基纤维素、聚羧酸减水剂混合而成的高韧性纤维砂浆，其重量组成按前述顺序分别为：20％～35％，13％～20％，20％～35％，15％～25％，0.5％～1.5％，1.5％～3％，1.5％～3％，1.5％～7％，0.03％～0.15％，0.1％～0.35％，其中纤维为碳纤维、聚乙烯醇纤维、玄武岩纤维中的一种或两种以上的组合；
或所述高韧性纤维砂浆层的材质为普通硅酸盐水泥、水、精制砂、粉煤灰、偏高岭土、可再分散乳胶粉、纤维、羟丙基甲基纤维素、聚羧酸减水剂混合而成的高韧性纤维砂浆，其重量组成按前述顺序分别为：20％～35％，13％～20％，20％～35％，15％～25％，1.5％～3％，1.5％～3％，1.5％～7％，0.03％～0.15％，0.1％～0.35％，其中纤维为碳纤维、聚乙烯醇纤维、玄武岩纤维中的一种或两种以上的组合。
2.根据权利要求1所述的一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管，其特征在于，所述钢管和外套管均为高频焊管。
3.根据权利要求1所述的一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管，其特征在于，所述钢管和高韧性纤维砂浆层的接触面上涂有粘结剂。
4.根据权利要求1或3所述的一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管，其特征在于，所述粘结剂为热熔胶。
5.根据权利要求1所述的一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管，其特征在于，所述外套管的长度L为10cm～16cm，所述高韧性纤维砂浆钢管复合声测管的长度为6m～12m。
6.根据权利要求1所述的一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管，其特征在于，所述精制砂的粒径为0.01mm～0.2mm。
7.根据权利要求1所述的一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，对钢管的外表面进行清理，去除原材料表面油污水洗：洗去原材料表面污渍和：跟残留的碱液反应去除原材料表面油污水洗：洗去原材料表面污渍和：跟残留的碱液反应去除表面油污和跟残留杂质；
步骤2，在钢管外表面上涂一层粘结剂，以保证钢管和高韧性纤维砂浆层结合得更牢固；
步骤3，按照配比严格称取所需的原料，进行混合后制成粉状体，再加水搅拌成高韧性纤维砂浆；
步骤4，制作声测管主体的模具；
选取长度为12m、外径为55～80mm、壁厚为2.5mm～3.0mm的无缝焊管或者高频焊管，通过线型切割分成两个半圆截面管，分别作为声测管主体外模的上模和下模，在上模的进浆端焊上进浆管，在下模的出口端焊上出浆管，进浆管和出浆管均安装有阀门，上模和下模分别固定两个在平板上，两个平板上装有螺栓连接装置；
在外模闭合前，放入钢管，并在钢管上50厘米至100厘米设置塑料制成的定位筋，以保证钢管居于外模的中心，从而确保复合厚度厚薄均匀，然后通过两个平板上的螺栓连接装置闭模；
步骤5，用真空压浆泵，将高韧性纤维砂浆从进浆管推向另一端的出浆管，待出浆管排完空气，出来全是浆体的时候，关闭出浆管阀门，稳压30秒，再关闭进浆管阀门，完成声测管主体的预制；
步骤6，利用自动化喷漆设备在声测管主体内壁喷防锈油漆，进行防腐处理；
步骤7，先在外套管的内壁上涂抹粘结剂，然后将外套管的L/2部分套装在声测管主体的一端，通过智能化电动液压钳进行挤压，使外套管紧密结合在声测管主体上，制备得到所述的一种高韧性纤维砂浆钢管复合声测管。
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