CN112095582B - 一种基于酸性土壤下的抗渗式混凝土预制桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于酸性土壤下的抗渗式混凝土预制桩，属于混凝土桩技术领域，可以实现创新性的在混凝土桩内设置网式的引水部件，将渗透水集中至双效集水球处，通过自反应抗渗中和球内的反应粉与水发生剧烈反应，一方面产生大量气体，反推反应粉沿着渗透水的缝隙填充，不仅可以对渗水缝隙进行封堵，且其与水反应后生成的碱性物质可以中和水中的酸性物质，并且多余的气体会携带剩余的反应粉到达混凝土桩的外表面，并与酸性土壤中的酸性物质反应生成中性保护膜，另一方面反应粉与水反应会产生大量热量，此热量可以有效对混凝土桩进行加热，促使渗透水的蒸发，可以实现大幅提高混凝土桩抗渗性的同时，有效抵御外界土壤的环境的酸蚀。

Description

一种基于酸性土壤下的抗渗式混凝土预制桩

技术领域

本发明涉及混凝土桩技术领域，更具体地说，涉及一种基于酸性土壤下的抗渗式混凝土预制桩。

背景技术

酸性土壤是pH值小于7的土壤总称。包括砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤和燥红土等土类。我国热带、亚热带地区，广泛分布着各种红色或黄色土壤的酸性土壤。当地气温高、雨量大，年降雨多在1500mm以上。这种高温多雨、湿热同季的特点，使土壤的风化和成土作用均甚强烈，生物物质的循环十分迅速。盐基高度不饱和，pH一般在4.5-6。同时铁铝氧化物有明显积聚，土壤酸瘦。可通过正确施肥，注意保持水土，改良土壤。可施用石灰，调节pH来减少某些重金属元素危害。东南丘陵地区的酸性红壤适宜种植茶树等酸性作物。

混凝土桩是用混凝土(包括普通钢筋混凝土、预应力混凝土)制成的桩，预垒水泥土桩简称预制桩，适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、砂土和人工填土等地基处理。作为地基加匿的预制桩可采用边长150-300mm的预制混凝土桩、直径300mm的预应力混凝土管桩、断面尺寸100-300mm的钢管桩和型钢等。

但是在酸性土壤环境中，混凝土桩容易受到酸蚀，导致桩体强度下降，目前现有技术中通常采用耐酸蚀的混凝土原料来抵御土壤环境的侵蚀，但是效果不佳，严重缩短混凝土桩的使用寿命。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于酸性土壤下的抗渗式混凝土预制桩，它可以实现创新性的在混凝土桩内设置网式的引水部件，将渗透水集中至双效集水球处，然后借由导水网主杆传递至自反应抗渗中和球处，通过自反应抗渗中和球内的反应粉与水发生剧烈反应，一方面产生大量气体，反推反应粉沿着渗透水的缝隙填充，不仅可以对渗水缝隙进行封堵，且其与水反应后生成的碱性物质可以中和水中的酸性物质，在有效封堵渗水缝隙的同时减少渗透水对混凝土桩的内部酸蚀，并且多余的气体会携带剩余的反应粉借由中空加热连杆和控通表层到达混凝土桩的外表面，并与酸性土壤中的酸性物质反应生成中性保护膜，另一方面反应粉与水反应会产生大量热量，此热量经过中空加热连杆的传导可以有效对混凝土桩进行加热，促使渗透水的蒸发，可以实现大幅提高混凝土桩抗渗性的同时，有效抵御外界土壤的环境的酸蚀。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于酸性土壤下的抗渗式混凝土预制桩，包括混凝土桩本体，所述混凝土桩本体内镶嵌连接有多个均匀分布的双效集水球，上下相邻的所述双效集水球之间连接有导水网主杆，且导水网主杆均延伸至下端双效集水球的内侧，所述混凝土桩本体外表面镶嵌连接有多个与双效集水球相对应的控通表层，所述控通表层与导水网主杆之间连接有中空加热连杆，且中空加热连杆与双效集水球之间相互连通，所述导水网主杆上端镶嵌连接有磁吸层，所述双效集水球内设有多个自反应抗渗中和球，且其中一个自反应抗渗中和球与磁吸层之间磁性连接。

进一步的，所述自反应抗渗中和球包括上开基球，所述上开基球上端镶嵌连接有热解体磁环，所述热解体磁环内连接有水溶封层，所述上开基球内填充有反应粉，水溶封层正常状态下可以对上开基球进行封闭，防止反应粉的外泄，在遇水后会自主溶解形成孔隙，而热解体磁环则可以响应磁吸层的磁场力与导水网主杆建立有效的导水连接，从而触发自反应抗渗中和球的抗渗和中和动作。

进一步的，所述上开基球外端缠绕有多个沿竖直中心线环形阵列分布的成环引水纤维，所述上开基球内底端连接有储水海绵块，且成环引水纤维贯穿上开基球底端并延伸至储水海绵块内，成环引水纤维用来将导水网主杆上的水分从上开基球底部开始导入，即底部的反应粉开始发生反应，在底部产生大量气体，可以利用气体的冲击力反推上侧的反应粉和反应后的碱性物质进入到渗透水的缝隙中，从而实现封堵和中和的双重作用。

进一步的，所述上开基球内为真空状态，所述反应粉为粉末状的碱金属单质，真空状态是为了更好的保存碱金属单质，避免其在空气提前发生反应，反应粉可以与水反应生成大量热量及气体，并且生成用来中和酸性物质的碱性化合物。

进一步的，所述上开基球采用弹性隔热材料制成，所述水溶封层采用水溶性材料制成。

进一步的，所述热解体磁环内端连接有多个环形阵列分布的导热丝，且导热丝延伸至水溶封层内，导热丝用来吸收反应粉反应时的热量，且配合上开基球的隔热性，可以将导热丝的解体控制在反应后的一段时间，而不是刚开始反应便发生解体离开磁吸层，导致反应粉反向进入缝隙失败。

进一步的，所述热解体磁环采用热熔性树脂材料和粉末状磁性材料以1:1的质量比混合制成，热解体磁环既具有磁性可以与磁吸层磁吸连接，同时在吸收到足够的热量后可以发生熔化而开始解体。

进一步的，所述控通表层包括不锈钢预埋环和连接于不锈钢预埋环内端的水封圈，所述水封圈中心开设有闭合的缝隙，所述缝隙内镶嵌连接有热开球，不锈钢预埋环提供水封圈的基础支撑作用，水封圈在遇水后膨胀对缝隙进一步封堵，避免水分从此处进入，热开球则可以遇热膨胀将缝隙顶开，方便多余的反应粉和气体从控通表层处进入到外界土壤中，并与外界土壤中的酸性物质进行反应生成保护膜。

进一步的，所述水封圈采用遇水膨胀材料制成，所述热开球采用遇热膨胀材料制成，所述中空加热连杆和双效集水球均采用高硬度导热材料制成，中空加热连杆和双效集水球既可以传导反应粉与水反应时产生的热量，用来对混凝土桩本体进行加热，促使渗透水分的蒸发，同时自身具有一定的强度来对混凝土桩本体进行加强。

进一步的，所述导水网主杆外端连接有多根呈放射状分布的导水纤维分丝，所述导水网主杆和导水纤维分丝均采用导水材料制成，导水网主杆和导水纤维分丝用来吸引渗透至混凝土桩本体内的水分，并将其集中至双效集水球处触发抗渗以及中和动作。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现创新性的在混凝土桩内设置网式的引水部件，将渗透水集中至双效集水球处，然后借由导水网主杆传递至自反应抗渗中和球处，通过自反应抗渗中和球内的反应粉与水发生剧烈反应，一方面产生大量气体，反推反应粉沿着渗透水的缝隙填充，不仅可以对渗水缝隙进行封堵，且其与水反应后生成的碱性物质可以中和水中的酸性物质，在有效封堵渗水缝隙的同时减少渗透水对混凝土桩的内部酸蚀，并且多余的气体会携带剩余的反应粉借由中空加热连杆和控通表层到达混凝土桩的外表面，并与酸性土壤中的酸性物质反应生成中性保护膜，另一方面反应粉与水反应会产生大量热量，此热量经过中空加热连杆的传导可以有效对混凝土桩进行加热，促使渗透水的蒸发，可以实现大幅提高混凝土桩抗渗性的同时，有效抵御外界土壤的环境的酸蚀。

(2)自反应抗渗中和球包括上开基球，上开基球上端镶嵌连接有热解体磁环，热解体磁环内连接有水溶封层，上开基球内填充有反应粉，水溶封层正常状态下可以对上开基球进行封闭，防止反应粉的外泄，在遇水后会自主溶解形成孔隙，而热解体磁环则可以响应磁吸层的磁场力与导水网主杆建立有效的导水连接，从而触发自反应抗渗中和球的抗渗和中和动作。

(3)上开基球外端缠绕有多个沿竖直中心线环形阵列分布的成环引水纤维，上开基球内底端连接有储水海绵块，且成环引水纤维贯穿上开基球底端并延伸至储水海绵块内，成环引水纤维用来将导水网主杆上的水分从上开基球底部开始导入，即底部的反应粉开始发生反应，在底部产生大量气体，可以利用气体的冲击力反推上侧的反应粉和反应后的碱性物质进入到渗透水的缝隙中，从而实现封堵和中和的双重作用。

(4)上开基球内为真空状态，反应粉为粉末状的碱金属单质，真空状态是为了更好的保存碱金属单质，避免其在空气提前发生反应，反应粉可以与水反应生成大量热量及气体，并且生成用来中和酸性物质的碱性化合物。

(5)上开基球采用弹性隔热材料制成，水溶封层采用水溶性材料制成。

(6)热解体磁环内端连接有多个环形阵列分布的导热丝，且导热丝延伸至水溶封层内，导热丝用来吸收反应粉反应时的热量，且配合上开基球的隔热性，可以将导热丝的解体控制在反应后的一段时间，而不是刚开始反应便发生解体离开磁吸层，导致反应粉反向进入缝隙失败。

(7)热解体磁环采用热熔性树脂材料和粉末状磁性材料以1:1的质量比混合制成，热解体磁环既具有磁性可以与磁吸层磁吸连接，同时在吸收到足够的热量后可以发生熔化而开始解体。

(8)控通表层包括不锈钢预埋环和连接于不锈钢预埋环内端的水封圈，水封圈中心开设有闭合的缝隙，缝隙内镶嵌连接有热开球，不锈钢预埋环提供水封圈的基础支撑作用，水封圈在遇水后膨胀对缝隙进一步封堵，避免水分从此处进入，热开球则可以遇热膨胀将缝隙顶开，方便多余的反应粉和气体从控通表层处进入到外界土壤中，并与外界土壤中的酸性物质进行反应生成保护膜。

(9)水封圈采用遇水膨胀材料制成，热开球采用遇热膨胀材料制成，中空加热连杆和双效集水球均采用高硬度导热材料制成，中空加热连杆和双效集水球既可以传导反应粉与水反应时产生的热量，用来对混凝土桩本体进行加热，促使渗透水分的蒸发，同时自身具有一定的强度来对混凝土桩本体进行加强。

(10)导水网主杆外端连接有多根呈放射状分布的导水纤维分丝，导水网主杆和导水纤维分丝均采用导水材料制成，导水网主杆和导水纤维分丝用来吸引渗透至混凝土桩本体内的水分，并将其集中至双效集水球处触发抗渗以及中和动作。

附图说明

图1为本发明的外观示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明双效集水球部分的结构示意图；

图4为本发明自反应抗渗中和球的外观示意图；

图5为本发明自反应抗渗中和球的结构示意图；

图6为本发明控通表层的结构示意图。

图中标号说明：

1混凝土桩本体、2控通表层、21不锈钢预埋环、22水封圈、23热开球、3中空加热连杆、4双效集水球、5导水网主杆、6导水纤维分丝、7自反应抗渗中和球、71上开基球、72水溶封层、73热解体磁环、74成环引水纤维、75导热丝、76储水海绵块、77反应粉、8磁吸层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。

实施例1：

请参阅图1-2，一种基于酸性土壤下的抗渗式混凝土预制桩，包括混凝土桩本体1，混凝土桩本体1内镶嵌连接有多个均匀分布的双效集水球4，上下相邻的双效集水球4之间连接有导水网主杆5，且导水网主杆5均延伸至下端双效集水球4的内侧，混凝土桩本体1外表面镶嵌连接有多个与双效集水球4相对应的控通表层2，控通表层2与导水网主杆5之间连接有中空加热连杆3，且中空加热连杆3与双效集水球4之间相互连通。

请参阅图3，导水网主杆5上端镶嵌连接有磁吸层8，双效集水球(4)内设有多个自反应抗渗中和球7，且其中一个自反应抗渗中和球7与磁吸层8之间磁性连接。

请参阅图4-5，自反应抗渗中和球7包括上开基球71，上开基球71上端镶嵌连接有热解体磁环73，热解体磁环73内连接有水溶封层72，上开基球71内填充有反应粉77，水溶封层72正常状态下可以对上开基球71进行封闭，防止反应粉77的外泄，在遇水后会自主溶解形成孔隙，而热解体磁环73则可以响应磁吸层8的磁场力与导水网主杆5建立有效的导水连接，从而触发自反应抗渗中和球7的抗渗和中和动作。

上开基球71外端缠绕有多个沿竖直中心线环形阵列分布的成环引水纤维74，上开基球71内底端连接有储水海绵块76，且成环引水纤维74贯穿上开基球71底端并延伸至储水海绵块76内，成环引水纤维74用来将导水网主杆5上的水分从上开基球71底部开始导入，即底部的反应粉77开始发生反应，在底部产生大量气体，可以利用气体的冲击力反推上侧的反应粉77和反应后的碱性物质进入到渗透水的缝隙中，从而实现封堵和中和的双重作用。

上开基球71内为真空状态，反应粉77为粉末状的碱金属单质，例如钠钾镁等，真空状态是为了更好的保存碱金属单质，避免其在空气提前发生反应，反应粉77可以与水反应生成大量热量及气体，并且生成用来中和酸性物质的碱性化合物。

上开基球71采用弹性隔热材料制成，水溶封层72采用水溶性材料制成，例如淀粉、水凝胶等。

热解体磁环73内端连接有多个环形阵列分布的导热丝75，且导热丝75延伸至水溶封层72内，导热丝75用来吸收反应粉77反应时的热量，且配合上开基球71的隔热性，可以将导热丝75的解体控制在反应后的一段时间，而不是刚开始反应便发生解体离开磁吸层8，导致反应粉77反向进入缝隙失败。

热解体磁环73采用热熔性树脂材料和粉末状磁性材料以1:1的质量比混合制成，热解体磁环73既具有磁性可以与磁吸层8磁吸连接，同时在吸收到足够的热量后可以发生熔化而开始解体。

请参阅图6，控通表层2包括不锈钢预埋环21和连接于不锈钢预埋环21内端的水封圈22，水封圈22中心开设有闭合的缝隙，缝隙内镶嵌连接有热开球23，不锈钢预埋环21提供水封圈22的基础支撑作用，水封圈22在遇水后膨胀对缝隙进一步封堵，避免水分从此处进入，热开球23则可以遇热膨胀将缝隙顶开，方便多余的反应粉77和气体从控通表层2处进入到外界土壤中，并与外界土壤中的酸性物质进行反应生成保护膜。

水封圈22采用遇水膨胀材料制成，例如遇水膨胀橡胶，热开球23采用遇热膨胀材料制成，例如一般的金属材料铜或者铝合金，中空加热连杆3和双效集水球4均采用高硬度导热材料制成，中空加热连杆3和双效集水球4既可以传导反应粉77与水反应时产生的热量，用来对混凝土桩本体1进行加热，促使渗透水分的蒸发，同时自身具有一定的强度来对混凝土桩本体1进行加强。

导水网主杆5外端连接有多根呈放射状分布的导水纤维分丝6，导水网主杆5和导水纤维分丝6均采用导水材料制成，导水网主杆5和导水纤维分丝6用来吸引渗透至混凝土桩本体1内的水分，并将其集中至双效集水球4处触发抗渗以及中和动作。

本发明可以实现创新性的在混凝土桩内设置网式的引水部件，将渗透水集中至双效集水球4处，然后借由导水网主杆5传递至自反应抗渗中和球7处，通过自反应抗渗中和球7内的反应粉77与水发生剧烈反应，一方面产生大量气体，反推反应粉77沿着渗透水的缝隙填充，不仅可以对渗水缝隙进行封堵，且其与水反应后生成的碱性物质可以中和水中的酸性物质，在有效封堵渗水缝隙的同时减少渗透水对混凝土桩的内部酸蚀，并且多余的气体会携带剩余的反应粉77借由中空加热连杆3和控通表层2到达混凝土桩的外表面，并与酸性土壤中的酸性物质反应生成中性保护膜，另一方面反应粉77与水反应会产生大量热量，此热量经过中空加热连杆3的传导可以有效对混凝土桩进行加热，促使渗透水的蒸发，可以实现大幅提高混凝土桩抗渗性的同时，有效抵御外界土壤的环境的酸蚀。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于酸性土壤下的抗渗式混凝土预制桩，包括混凝土桩本体(1)，其特征在于：所述混凝土桩本体(1)内镶嵌连接有多个均匀分布的双效集水球(4)，上下相邻的所述双效集水球(4)之间连接有导水网主杆(5)，且导水网主杆(5)均延伸至下端双效集水球(4)的内侧，所述混凝土桩本体(1)外表面镶嵌连接有多个与双效集水球(4)相对应的控通表层(2)，所述控通表层(2)与导水网主杆(5)之间连接有中空加热连杆(3)，且中空加热连杆(3)与双效集水球(4)之间相互连通，所述导水网主杆(5)上端镶嵌连接有磁吸层(8)，所述双效集水球(4)内设有多个自反应抗渗中和球(7)，且其中一个自反应抗渗中和球(7)与磁吸层(8)之间磁性连接；所述自反应抗渗中和球(7)包括上开基球(71)，所述上开基球(71)上端镶嵌连接有热解体磁环(73)，所述热解体磁环(73)内连接有水溶封层(72)，所述上开基球(71)内填充有反应粉(77)。

2.根据权利要求1所述的一种基于酸性土壤下的抗渗式混凝土预制桩，其特征在于：所述上开基球(71)外端缠绕有多个沿竖直中心线环形阵列分布的成环引水纤维(74)，所述上开基球(71)内底端连接有储水海绵块(76)，且成环引水纤维(74)贯穿上开基球(71)底端并延伸至储水海绵块(76)内。

3.根据权利要求1所述的一种基于酸性土壤下的抗渗式混凝土预制桩，其特征在于：所述上开基球(71)内为真空状态，所述反应粉(77)为粉末状的碱金属单质。

4.根据权利要求1所述的一种基于酸性土壤下的抗渗式混凝土预制桩，其特征在于：所述上开基球(71)采用弹性隔热材料制成，所述水溶封层(72)采用水溶性材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种基于酸性土壤下的抗渗式混凝土预制桩，其特征在于：所述热解体磁环(73)内端连接有多个环形阵列分布的导热丝(75)，且导热丝(75)延伸至水溶封层(72)内。

6.根据权利要求5所述的一种基于酸性土壤下的抗渗式混凝土预制桩，其特征在于：所述热解体磁环(73)采用热熔性树脂材料和粉末状磁性材料以1:1的质量比混合制成。

7.根据权利要求1所述的一种基于酸性土壤下的抗渗式混凝土预制桩，其特征在于：所述控通表层(2)包括不锈钢预埋环(21)和连接于不锈钢预埋环(21)内端的水封圈(22)，所述水封圈(22)中心开设有闭合的缝隙，所述缝隙内镶嵌连接有热开球(23)。

8.根据权利要求7所述的一种基于酸性土壤下的抗渗式混凝土预制桩，其特征在于：所述水封圈(22)采用遇水膨胀材料制成，所述热开球(23)采用遇热膨胀材料制成，所述中空加热连杆(3)和双效集水球(4)均采用高硬度导热材料制成。

9.根据权利要求1所述的一种基于酸性土壤下的抗渗式混凝土预制桩，其特征在于：所述导水网主杆(5)外端连接有多根呈放射状分布的导水纤维分丝(6)，所述导水网主杆(5)和导水纤维分丝(6)均采用导水材料制成。

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