CN115233660A - 一种高强度混凝土及其应用的工程桩扩大头施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度混凝土及其应用的工程桩扩大头施工工艺，方案中通过旋挖钻机的钢护筒和钻杆钻头，施工至设计标高，导管回顶法灌注混凝土成桩，其具体过程为：先复核测量控制点，并测设出各桩位点，再采用旋挖钻机，通过干成孔钻斗取土的工艺进行全护筒钻进施工，在成孔至设计孔深后，换用扩孔钻头进行桩底扩孔，扩孔完成后根据图纸制作钢筋笼，利用履带吊将钢筋笼吊入完成的工程桩孔内。钢筋笼安放完毕后，及时浇注混凝土；通过该方案制备的工程桩的耐腐蚀性能优异，且钢筋表面进行预处理，其钢筋耐锈蚀性能也能够得到改善；工程桩整体力学性能优异，该工艺可广泛应用于实际实施，具有较高的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土施工技术领域，具体为一种高强度混凝土及其应用的工程桩扩大头施工工艺。
背景技术
人工挖孔桩作为一种传统的成桩施工工艺，具有造价低、所需施工设备简单、成桩直径大、成桩质量容易保证等特点，特别是在扩大头的桩基施工中更有其优越性。但挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣劳动强度大，质量和安全的技术保证措施尤为重要。
现有技术中，在工程桩扩大头施工工艺时需采用钢筋笼放置并浇注混凝土，为提高工程桩的使用寿命，实际施工过程中需对钢筋、混凝土的耐腐蚀性能进行把控，以保证其适用于某些严苛环境。
基于该情况，本申请公开了一种高强度混凝土及其应用的工程桩扩大头施工工艺，以解决该技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度混凝土及其应用的工程桩扩大头施工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种高强度混凝土及其应用的工程桩扩大头施工工艺，包括以下步骤：
(1)取3-巯丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇，超声分散20～30min，得到硅烷分散液，加入钢筋，浸泡18～20h，取出干燥；再将环氧涂覆液涂覆至钢筋表面，干燥固化，固化时引入紫外光照射，得到耐腐蚀钢筋；
(2)施工前平整场地、清除杂物，复核测量各桩位点，控制误差在规范内；再埋设护筒，并通过旋挖钻机将护筒压至预设深度，采用干成孔钻斗取土工艺，全护筒钻进施工；
(3)成孔至设计孔深后，换用扩孔钻头进行桩底扩孔，通过加压将扩孔钻头切削齿打开切入土体，进行扩孔；
取耐腐蚀钢筋，制作钢筋笼，并将钢筋笼吊入完成扩孔的工程桩孔内，浇注高强度混凝土，抹平桩顶面，养护，养护时引入紫外光照射，结束工艺。
较优化的方案，步骤(3)中，高强度混凝土浇注过程中导管始终埋在高强度混凝土中，导管埋入高强度混凝土深度为3～6m，高强度混凝土浇注时间为30min。
较优化的方案，步骤(1)中，所述环氧涂覆液的制备步骤为：取烯丙基氧化石墨烯和丙酮混合，超声分散20～30min，加入固化剂，超声分散10～20min，蒸发丙酮，将其与烯丙基环氧树脂、环氧树脂混合，加入安息香乙醚，搅拌均匀，真空脱泡20～30min，得到环氧涂覆液。
较优化的方案，所述烯丙基氧化石墨烯的制备步骤为：
S1：取联苯二酚和无水乙醇溶解，加入无水碳酸钾，搅拌混合均匀，加热升温至80～85℃，搅拌反应1～1.5h，加入烯丙基溴，保温搅拌8～10h，收集产物，洗涤干燥，再转移至氮气气氛中，加热升温至170～175℃，搅拌20～30min，再升温至200～210℃，保温反应2～2.5h，重结晶，得到含有烯丙基的双酚单体；
S2：取氧化石墨烯和甲苯混合，超声分散20～30min，加入含有烯丙基的双酚单体、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺，继续搅拌20～30min，加入2-氨基苯并咪唑，70～75℃下搅拌反应24～30h，抽滤收集产物，洗涤干燥，得到烯丙基氧化石墨烯。
较优化的方案，所述烯丙基氧化石墨烯用量为固化剂的1～2wt％，所述固化剂、烯丙基环氧树脂、环氧树脂的质量比为5：2：3；所述安息香乙醚的用量为体系总质量的3～4wt％。
较优化的方案，步骤(3)中，所述高强度混凝土的制备步骤为：
取平平加和硅烷单体，混合均匀，得到溶液A；取聚乙二醇和乳化剂混合，加入巯基氧化石墨烯，均质分散，加入溶液A，搅拌6～8h，得到硅烷乳液；
取水泥、砂子、碎石和去离子水混合，加入减水剂，搅拌均匀，再加入硅烷乳液和光引发剂，搅拌均匀，得到高强度混凝土。
较优化的方案，所述硅烷单体为异丁基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷，质量比为2：1；所述硅烷乳液的用量为水泥的2～3wt％，所述光引发剂用量为硅烷乳液的3～4wt％。
较优化的方案，高强度混凝土中，各组分用量包括：以重量计，水泥400～420份、砂子700～800份、碎石1000～1100份、去离子水160～180份、减水剂4～6份。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明公开了一种高强度混凝土及其应用的工程桩扩大头施工工艺，方案中通过旋挖钻机的钢护筒和钻杆钻头，施工至设计标高，导管回顶法灌注混凝土成桩，其具体过程为：先复核测量控制点，并测设出各桩位点，再采用旋挖钻机，通过干成孔钻斗取土的工艺进行全护筒钻进施工，旋挖钻机工作时原地做整体回转运动，旋挖钻机依靠钻杆及钻头自重切入土层，斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推进而完成取土，拉动钻头上的开关打开底门，钻斗内的土依靠自重自动排出，钻杆下放，关闭钻头底门，回转到孔位下放钻杆进行下一斗挖掘，钻进3～5米后，履带吊将钢护筒吊至桩位边，钻机钻杆连接钢护筒，移至孔位下放护筒切入土层，钻斗钻进取土。
在成孔至设计孔深后，换用扩孔钻头进行桩底扩孔，通过加压将扩孔钻头切削齿打开切入土体，钻头旋转切削土体，土体落入钻头下放的接土斗内，提升钻头至地面后清倒土体，回转进行下一次挖土，直至完成扩孔；扩孔完成后根据图纸制作钢筋笼，利用履带吊将钢筋笼吊入完成的工程桩孔内。钢筋笼安放完毕后，及时浇注混凝土，间歇时间不超过3小时，浇注混凝土前应复测孔底沉渣厚度，孔底沉渣厚度不得大于50mm，并在30min内浇注混凝土，超过30min的，应重新复测孔底沉渣厚度，混凝土浇注过程中导管应始终埋在混凝土中，严禁将导管提出混凝土面，导管埋入混凝土深度为3～6m，最小埋深不小于2m，导管应勤提勤拆，一次提管拆管不得超过6m，导管应随浇随提，不得将导管反复插拔。
在该施工过程基础上，为进一步提高工程桩的实际使用效果，本方案对其浇注的混凝土和采用的钢筋进行化学修饰，其具体过程为：方案实施时，先将钢筋置于3-巯丙基三乙氧基硅烷中浸泡，使其表面引入巯基，接着利用烯丙基环氧涂覆液在钢筋表面涂覆成膜，环氧涂覆液中引入了烯丙基，同时，在环氧涂覆液固化时方案引入了紫外光照射，在紫外光作用下环氧涂覆液中的烯丙基能够与钢筋表面巯基接枝交联，以提高环氧涂覆液的附着性能；另一方面，由于烯丙基环氧树脂的引入，本方案对氧化石墨烯进行了烯丙基接枝，其目的在于：环氧树脂表面接枝烯丙基，能够使其有效附着在钢筋表面，形成物理防护层，从而提高钢筋的耐腐蚀性能；另一方面，氧化石墨烯的分散性也能够得到改善。
在后续实验论证过程中我们发现，烯丙基环氧树脂、烯丙基氧化石墨烯的引入的确提高了钢筋的耐腐蚀性能，且从理论上来看，钢筋与混凝土之间的交联位点更多，工程桩的握裹力更高，施工效果也更为优异。
同时，为进一步改善方案，本申请对混凝土进行硅烷掺杂，同时引入巯基氧化石墨烯，一方面，巯基氧化石墨烯的引入能够提高混凝土的耐腐蚀性能，阻碍介质的渗入，另一方面，巯基氧化石墨烯引入后，在工程桩混凝土养护时引入紫外光照射，体系中部分巯基氧化石墨烯会与钢筋表面涂覆层接枝，其不仅能够提高混凝土内部填充致密性，同时也进一步提高了工程桩的耐腐蚀性能；而硅烷乳液的掺杂也能够有效改善工程桩的力学性能。
本发明公开了一种高强度混凝土及其应用的工程桩扩大头施工工艺，通过该方案制备的工程桩的耐腐蚀性能优异，且钢筋表面进行预处理，其钢筋耐锈蚀性能也能够得到改善；工程桩整体力学性能优异，该工艺可广泛应用于实际实施，具有较高的实用性。
具体实施方式
下面将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。
本方案实施例中，烯丙基环氧树脂的制备步骤为：取含有烯丙基的双酚单体和环氧氯丙烷，加入二氧六环溶解，在90℃下加入TEBAC，搅拌反应3.5h，除去溶剂收集产物，转移至甲苯中，搅拌均匀，加热升温至75℃，加入氢氧化钠水溶液，反应4h，得到烯丙基环氧树脂。所述含有烯丙基的双酚单体和环氧氯丙烷的摩尔比为1：5；所述TEBAC的用量为含有烯丙基的双酚单体的2wt％。所述氢氧化钠水溶液浓度为30％。
巯基氧化石墨烯的制备步骤为：取氧化石墨烯和无水乙醇，超声分散30min，得到石墨烯分散液，所述石墨烯分散液的浓度为1g/L，加入3-巯丙基三乙氧基硅烷，85℃下搅拌6.5h，抽滤收集产物，洗涤干燥，得到巯基氧化石墨烯。所述氧化石墨烯分散液、3-巯丙基三乙氧基硅烷的体积比为1：10。
本实施例中，所述水泥为C50的硅酸盐水泥，所述砂子为青岛河砂(中砂，细度模数为2.6，含泥量为1.9％，粒径小于5mm)，减水剂为聚羧酸减水剂(购自江苏苏博特新材料股份有限公司)，碎石为玄武岩，粒径在5mm～25mm之间。
实施例1：
一种高强度混凝土及其应用的工程桩扩大头施工工艺，包括以下步骤：
(1)取3-巯丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇，超声分散20min，得到硅烷分散液，所述硅烷分散液的浓度为10g/L，加入钢筋，浸泡18h，取出干燥；再将环氧涂覆液涂覆至钢筋表面，涂覆厚度为50μm，干燥固化，固化时引入紫外光照射，得到耐腐蚀钢筋；
(2)施工前平整场地、清除杂物，复核测量各桩位点，控制误差在规范内；再埋设护筒，并通过旋挖钻机将护筒压至预设深度，采用干成孔钻斗取土工艺，全护筒钻进施工；
(3)成孔至设计孔深后，换用扩孔钻头进行桩底扩孔，通过加压将扩孔钻头切削齿打开切入土体，进行扩孔；
取耐腐蚀钢筋，制作钢筋笼，并将钢筋笼吊入完成扩孔的工程桩孔内，浇注混凝土，混凝土浇注过程中导管始终埋在混凝土中，导管埋入混凝土深度为6m，混凝土浇注时间为30min，抹平桩顶面，养护，养护时引入紫外光照射，结束工艺。
方案中，环氧涂覆液的制备步骤为：
S1：取联苯二酚和无水乙醇溶解，加入无水碳酸钾，搅拌混合均匀，加热升温至80℃，搅拌反应1.5h，加入烯丙基溴，保温搅拌8h，收集产物，洗涤干燥，再转移至氮气气氛中，加热升温至170℃，搅拌30min，再升温至200℃，保温反应2.5h，重结晶，得到含有烯丙基的双酚单体。所述联苯二酚、烯丙基溴、无水碳酸钾的摩尔比为1：2.5：1.5。
S2：取氧化石墨烯和甲苯混合，超声分散20min，得到石墨烯分散液，所述石墨烯分散液的浓度为1.5g/L，加入含有烯丙基的双酚单体、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺，继续搅拌20min，加入2-氨基苯并咪唑，70℃下搅拌反应30h，抽滤收集产物，洗涤干燥，得到烯丙基氧化石墨烯。所述氧化石墨烯、含有烯丙基的双酚单体、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺的质量比为1：3：1：2；所述氧化石墨烯与2-氨基苯并咪唑的质量比为1：5。
S3：取烯丙基氧化石墨烯和丙酮混合，超声分散20min，加入固化剂，超声分散10min，蒸发丙酮，将其与烯丙基环氧树脂、环氧树脂混合，加入安息香乙醚，搅拌均匀，真空脱泡20min，得到环氧涂覆液。所述烯丙基氧化石墨烯用量为固化剂的2wt％，所述固化剂、烯丙基环氧树脂、环氧树脂的质量比为5：2：3；所述安息香乙醚的用量为体系总质量的4wt％，所述固化剂为聚酰胺650。
方案中，所述混凝土的制备步骤为：
取平平加和硅烷单体，混合均匀，得到溶液A；取聚乙二醇和乳化剂(司盘80)混合，加入巯基氧化石墨烯，均质分散，加入溶液A，搅拌6h，得到硅烷乳液；以重量计，平平加10份、硅烷单体55份、聚乙二醇8份、乳化剂6份、巯基氧化石墨烯6份、去离子水55份。所述硅烷单体为异丁基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷，质量比为2：1。
取水泥、砂子、碎石和去离子水混合，加入减水剂，搅拌均匀，再加入硅烷乳液和安息香乙醚，搅拌均匀，得到混凝土。混凝土中各组分用量包括：以重量计，水泥420份、砂子765份、碎石1045份、去离子水176份、减水剂5份。所述硅烷乳液的用量为水泥的3wt％，所述安息香乙醚用量为硅烷乳液的4wt％。
实施例2：
一种高强度混凝土及其应用的工程桩扩大头施工工艺，包括以下步骤：
(1)取3-巯丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇，超声分散25min，得到硅烷分散液，所述硅烷分散液的浓度为10g/L，加入钢筋，浸泡19h，取出干燥；再将环氧涂覆液涂覆至钢筋表面，涂覆厚度为50μm，干燥固化，固化时引入紫外光照射，得到耐腐蚀钢筋；
(2)施工前平整场地、清除杂物，复核测量各桩位点，控制误差在规范内；再埋设护筒，并通过旋挖钻机将护筒压至预设深度，采用干成孔钻斗取土工艺，全护筒钻进施工；
(3)成孔至设计孔深后，换用扩孔钻头进行桩底扩孔，通过加压将扩孔钻头切削齿打开切入土体，进行扩孔；
取耐腐蚀钢筋，制作钢筋笼，并将钢筋笼吊入完成扩孔的工程桩孔内，浇注混凝土，混凝土浇注过程中导管始终埋在混凝土中，导管埋入混凝土深度为6m，混凝土浇注时间为30min，抹平桩顶面，养护，养护时引入紫外光照射，结束工艺。
方案中，环氧涂覆液的制备步骤为：
S1：取联苯二酚和无水乙醇溶解，加入无水碳酸钾，搅拌混合均匀，加热升温至85℃，搅拌反应1.5h，加入烯丙基溴，保温搅拌9h，收集产物，洗涤干燥，再转移至氮气气氛中，加热升温至175℃，搅拌25min，再升温至205℃，保温反应2.5h，重结晶，得到含有烯丙基的双酚单体。所述联苯二酚、烯丙基溴、无水碳酸钾的摩尔比为1：2.5：1.5。
S2：取氧化石墨烯和甲苯混合，超声分散25min，得到石墨烯分散液，所述石墨烯分散液的浓度为1.5g/L，加入含有烯丙基的双酚单体、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺，继续搅拌25min，加入2-氨基苯并咪唑，75℃下搅拌反应28h，抽滤收集产物，洗涤干燥，得到烯丙基氧化石墨烯。所述氧化石墨烯、含有烯丙基的双酚单体、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺的质量比为1：3：1：2；所述氧化石墨烯与2-氨基苯并咪唑的质量比为1：5。
S3：取烯丙基氧化石墨烯和丙酮混合，超声分散25min，加入固化剂，超声分散15min，蒸发丙酮，将其与烯丙基环氧树脂、环氧树脂混合，加入安息香乙醚，搅拌均匀，真空脱泡25min，得到环氧涂覆液。所述烯丙基氧化石墨烯用量为固化剂的2wt％，所述固化剂、烯丙基环氧树脂、环氧树脂的质量比为5：2：3；所述安息香乙醚的用量为体系总质量的4wt％，所述固化剂为聚酰胺650。
方案中，所述混凝土的制备步骤为：
取平平加和硅烷单体，混合均匀，得到溶液A；取聚乙二醇和乳化剂(司盘80)混合，加入巯基氧化石墨烯，均质分散，加入溶液A，搅拌7h，得到硅烷乳液；以重量计，平平加10份、硅烷单体55份、聚乙二醇8份、乳化剂6份、巯基氧化石墨烯6份、去离子水55份。所述硅烷单体为异丁基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷，质量比为2：1。
取水泥、砂子、碎石和去离子水混合，加入减水剂，搅拌均匀，再加入硅烷乳液和安息香乙醚，搅拌均匀，得到混凝土。混凝土中各组分用量包括：以重量计，水泥420份、砂子765份、碎石1045份、去离子水176份、减水剂5份。所述硅烷乳液的用量为水泥的3wt％，所述安息香乙醚用量为硅烷乳液的4wt％。
实施例3：
一种高强度混凝土及其应用的工程桩扩大头施工工艺，包括以下步骤：
(1)取3-巯丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇，超声分散30min，得到硅烷分散液，所述硅烷分散液的浓度为10g/L，加入钢筋，浸泡20h，取出干燥；再将环氧涂覆液涂覆至钢筋表面，涂覆厚度为50μm，干燥固化，固化时引入紫外光照射，得到耐腐蚀钢筋；
(2)施工前平整场地、清除杂物，复核测量各桩位点，控制误差在规范内；再埋设护筒，并通过旋挖钻机将护筒压至预设深度，采用干成孔钻斗取土工艺，全护筒钻进施工；
(3)成孔至设计孔深后，换用扩孔钻头进行桩底扩孔，通过加压将扩孔钻头切削齿打开切入土体，进行扩孔；
取耐腐蚀钢筋，制作钢筋笼，并将钢筋笼吊入完成扩孔的工程桩孔内，浇注混凝土，混凝土浇注过程中导管始终埋在混凝土中，导管埋入混凝土深度为6m，混凝土浇注时间为30min，抹平桩顶面，养护，养护时引入紫外光照射，结束工艺。
方案中，环氧涂覆液的制备步骤为：
S1：取联苯二酚和无水乙醇溶解，加入无水碳酸钾，搅拌混合均匀，加热升温至85℃，搅拌反应1h，加入烯丙基溴，保温搅拌10h，收集产物，洗涤干燥，再转移至氮气气氛中，加热升温至175℃，搅拌20min，再升温至210℃，保温反应2h，重结晶，得到含有烯丙基的双酚单体。所述联苯二酚、烯丙基溴、无水碳酸钾的摩尔比为1：2.5：1.5。
S2：取氧化石墨烯和甲苯混合，超声分散30min，得到石墨烯分散液，所述石墨烯分散液的浓度为1.5g/L，加入含有烯丙基的双酚单体、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺，继续搅拌30min，加入2-氨基苯并咪唑，75℃下搅拌反应24h，抽滤收集产物，洗涤干燥，得到烯丙基氧化石墨烯。所述氧化石墨烯、含有烯丙基的双酚单体、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺的质量比为1：3：1：2；所述氧化石墨烯与2-氨基苯并咪唑的质量比为1：5。
S3：取烯丙基氧化石墨烯和丙酮混合，超声分散30min，加入固化剂，超声分散20min，蒸发丙酮，将其与烯丙基环氧树脂、环氧树脂混合，加入安息香乙醚，搅拌均匀，真空脱泡30min，得到环氧涂覆液。所述烯丙基氧化石墨烯用量为固化剂的2wt％，所述固化剂、烯丙基环氧树脂、环氧树脂的质量比为5：2：3；所述安息香乙醚的用量为体系总质量的4wt％，所述固化剂为聚酰胺650。
方案中，所述混凝土的制备步骤为：
取平平加和硅烷单体，混合均匀，得到溶液A；取聚乙二醇和乳化剂(司盘80)混合，加入巯基氧化石墨烯，均质分散，加入溶液A，搅拌8h，得到硅烷乳液；以重量计，平平加10份、硅烷单体55份、聚乙二醇8份、乳化剂6份、巯基氧化石墨烯6份、去离子水55份。所述硅烷单体为异丁基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷，质量比为2：1。
取水泥、砂子、碎石和去离子水混合，加入减水剂，搅拌均匀，再加入硅烷乳液和安息香乙醚，搅拌均匀，得到混凝土。混凝土中各组分用量包括：以重量计，水泥420份、砂子765份、碎石1045份、去离子水176份、减水剂5份。所述硅烷乳液的用量为水泥的3wt％，所述安息香乙醚用量为硅烷乳液的4wt％。
对比例1：对比例1以实施例3为对照组，对比例1中并未引入巯基氧化石墨烯，其余实施例步骤一致。
一种高强度混凝土及其应用的工程桩扩大头施工工艺，包括以下步骤：
(1)取3-巯丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇，超声分散30min，得到硅烷分散液，所述硅烷分散液的浓度为10g/L，加入钢筋，浸泡20h，取出干燥；再将环氧涂覆液涂覆至钢筋表面，涂覆厚度为50μm，干燥固化，固化时引入紫外光照射，得到耐腐蚀钢筋；
(2)施工前平整场地、清除杂物，复核测量各桩位点，控制误差在规范内；再埋设护筒，并通过旋挖钻机将护筒压至预设深度，采用干成孔钻斗取土工艺，全护筒钻进施工；
(3)成孔至设计孔深后，换用扩孔钻头进行桩底扩孔，通过加压将扩孔钻头切削齿打开切入土体，进行扩孔；
取耐腐蚀钢筋，制作钢筋笼，并将钢筋笼吊入完成扩孔的工程桩孔内，浇注混凝土，混凝土浇注过程中导管始终埋在混凝土中，导管埋入混凝土深度为6m，混凝土浇注时间为30min，抹平桩顶面，养护，养护时引入紫外光照射，结束工艺。
方案中，环氧涂覆液的制备步骤为：
S1：取联苯二酚和无水乙醇溶解，加入无水碳酸钾，搅拌混合均匀，加热升温至85℃，搅拌反应1h，加入烯丙基溴，保温搅拌10h，收集产物，洗涤干燥，再转移至氮气气氛中，加热升温至175℃，搅拌20min，再升温至210℃，保温反应2h，重结晶，得到含有烯丙基的双酚单体。所述联苯二酚、烯丙基溴、无水碳酸钾的摩尔比为1：2.5：1.5。
S2：取氧化石墨烯和甲苯混合，超声分散30min，得到石墨烯分散液，所述石墨烯分散液的浓度为1.5g/L，加入含有烯丙基的双酚单体、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺，继续搅拌30min，加入2-氨基苯并咪唑，75℃下搅拌反应24h，抽滤收集产物，洗涤干燥，得到烯丙基氧化石墨烯。所述氧化石墨烯、含有烯丙基的双酚单体、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺的质量比为1：3：1：2；所述氧化石墨烯与2-氨基苯并咪唑的质量比为1：5。
S3：取烯丙基氧化石墨烯和丙酮混合，超声分散30min，加入固化剂，超声分散20min，蒸发丙酮，将其与烯丙基环氧树脂、环氧树脂混合，加入安息香乙醚，搅拌均匀，真空脱泡30min，得到环氧涂覆液。所述烯丙基氧化石墨烯用量为固化剂的2wt％，所述固化剂、烯丙基环氧树脂、环氧树脂的质量比为5：2：3；所述安息香乙醚的用量为体系总质量的4wt％，所述固化剂为聚酰胺650。
方案中，所述混凝土的制备步骤为：
取平平加和硅烷单体，混合均匀，得到溶液A；取聚乙二醇和乳化剂(司盘80)混合，加入溶液A，搅拌8h，得到硅烷乳液；以重量计，平平加10份、硅烷单体55份、聚乙二醇8份、乳化剂6份、去离子水55份。所述硅烷单体为异丁基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷，质量比为2：1。
取水泥、砂子、碎石和去离子水混合，加入减水剂，搅拌均匀，再加入硅烷乳液和安息香乙醚，搅拌均匀，得到混凝土。混凝土中各组分用量包括：以重量计，水泥420份、砂子765份、碎石1045份、去离子水176份、减水剂5份。所述硅烷乳液的用量为水泥的3wt％，所述安息香乙醚用量为硅烷乳液的4wt％。
对比例2：以实施例3为对照组，对比例2中并未引入硅烷乳液，其余实施例步骤一致。
一种高强度混凝土及其应用的工程桩扩大头施工工艺，包括以下步骤：
(1)取3-巯丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇，超声分散30min，得到硅烷分散液，所述硅烷分散液的浓度为10g/L，加入钢筋，浸泡20h，取出干燥；再将环氧涂覆液涂覆至钢筋表面，涂覆厚度为50μm，干燥固化，固化时引入紫外光照射，得到耐腐蚀钢筋；
(2)施工前平整场地、清除杂物，复核测量各桩位点，控制误差在规范内；再埋设护筒，并通过旋挖钻机将护筒压至预设深度，采用干成孔钻斗取土工艺，全护筒钻进施工；
(3)成孔至设计孔深后，换用扩孔钻头进行桩底扩孔，通过加压将扩孔钻头切削齿打开切入土体，进行扩孔；
取耐腐蚀钢筋，制作钢筋笼，并将钢筋笼吊入完成扩孔的工程桩孔内，浇注混凝土，混凝土浇注过程中导管始终埋在混凝土中，导管埋入混凝土深度为6m，混凝土浇注时间为30min，抹平桩顶面，养护，养护时引入紫外光照射，结束工艺。
方案中，环氧涂覆液的制备步骤为：
S1：取联苯二酚和无水乙醇溶解，加入无水碳酸钾，搅拌混合均匀，加热升温至85℃，搅拌反应1h，加入烯丙基溴，保温搅拌10h，收集产物，洗涤干燥，再转移至氮气气氛中，加热升温至175℃，搅拌20min，再升温至210℃，保温反应2h，重结晶，得到含有烯丙基的双酚单体。所述联苯二酚、烯丙基溴、无水碳酸钾的摩尔比为1：2.5：1.5。
S2：取氧化石墨烯和甲苯混合，超声分散30min，得到石墨烯分散液，所述石墨烯分散液的浓度为1.5g/L，加入含有烯丙基的双酚单体、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺，继续搅拌30min，加入2-氨基苯并咪唑，75℃下搅拌反应24h，抽滤收集产物，洗涤干燥，得到烯丙基氧化石墨烯。所述氧化石墨烯、含有烯丙基的双酚单体、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺的质量比为1：3：1：2；所述氧化石墨烯与2-氨基苯并咪唑的质量比为1：5。
S3：取烯丙基氧化石墨烯和丙酮混合，超声分散30min，加入固化剂，超声分散20min，蒸发丙酮，将其与烯丙基环氧树脂、环氧树脂混合，加入安息香乙醚，搅拌均匀，真空脱泡30min，得到环氧涂覆液。所述烯丙基氧化石墨烯用量为固化剂的2wt％，所述固化剂、烯丙基环氧树脂、环氧树脂的质量比为5：2：3；所述安息香乙醚的用量为体系总质量的4wt％，所述固化剂为聚酰胺650。
方案中，所述混凝土的制备步骤为：
取水泥、砂子、碎石和去离子水混合，加入减水剂，搅拌均匀，得到混凝土。混凝土中各组分用量包括：以重量计，水泥420份、砂子765份、碎石1045份、去离子水176份、减水剂5份。
对比例3：以实施例3为对照组，对比例3中并未引入硅烷乳液和钢筋预处理，其余实施例步骤一致。
一种高强度混凝土及其应用的工程桩扩大头施工工艺，包括以下步骤：
(1)施工前平整场地、清除杂物，复核测量各桩位点，控制误差在规范内；再埋设护筒，并通过旋挖钻机将护筒压至预设深度，采用干成孔钻斗取土工艺，全护筒钻进施工；
(2)成孔至设计孔深后，换用扩孔钻头进行桩底扩孔，通过加压将扩孔钻头切削齿打开切入土体，进行扩孔；
取钢筋，制作钢筋笼，并将钢筋笼吊入完成扩孔的工程桩孔内，浇注混凝土，混凝土浇注过程中导管始终埋在混凝土中，导管埋入混凝土深度为6m，混凝土浇注时间为30min，抹平桩顶面，养护，养护时引入紫外光照射，结束工艺。
方案中，所述混凝土的制备步骤为：
取水泥、砂子、碎石和去离子水混合，加入减水剂，搅拌均匀，得到混凝土。混凝土中各组分用量包括：以重量计，水泥420份、砂子765份、碎石1045份、去离子水176份、减水剂5份。
对比例4：以实施例3为对照组，对比例4中并未将烯丙基氧化石墨烯替换为普通氧化石墨烯，其余实施例步骤一致。
一种高强度混凝土及其应用的工程桩扩大头施工工艺，包括以下步骤：
(1)取3-巯丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇，超声分散30min，得到硅烷分散液，所述硅烷分散液的浓度为10g/L，加入钢筋，浸泡20h，取出干燥；再将环氧涂覆液涂覆至钢筋表面，涂覆厚度为50μm，干燥固化，固化时引入紫外光照射，得到耐腐蚀钢筋；
(2)施工前平整场地、清除杂物，复核测量各桩位点，控制误差在规范内；再埋设护筒，并通过旋挖钻机将护筒压至预设深度，采用干成孔钻斗取土工艺，全护筒钻进施工；
(3)成孔至设计孔深后，换用扩孔钻头进行桩底扩孔，通过加压将扩孔钻头切削齿打开切入土体，进行扩孔；
取耐腐蚀钢筋，制作钢筋笼，并将钢筋笼吊入完成扩孔的工程桩孔内，浇注混凝土，混凝土浇注过程中导管始终埋在混凝土中，导管埋入混凝土深度为6m，混凝土浇注时间为30min，抹平桩顶面，养护，养护时引入紫外光照射，结束工艺。
方案中，环氧涂覆液的制备步骤为：
取普通氧化石墨烯和丙酮混合，超声分散30min，加入固化剂，超声分散20min，蒸发丙酮，将其与烯丙基环氧树脂、环氧树脂混合，加入安息香乙醚，搅拌均匀，真空脱泡30min，得到环氧涂覆液。所述普通氧化石墨烯用量为固化剂的2wt％，所述固化剂、烯丙基环氧树脂、环氧树脂的质量比为5：2：3；所述安息香乙醚的用量为体系总质量的4wt％，所述固化剂为聚酰胺650。
方案中，所述混凝土的制备步骤为：
取平平加和硅烷单体，混合均匀，得到溶液A；取聚乙二醇和乳化剂(司盘80)混合，加入巯基氧化石墨烯，均质分散，加入溶液A，搅拌8h，得到硅烷乳液；以重量计，平平加10份、硅烷单体55份、聚乙二醇8份、乳化剂6份、巯基氧化石墨烯6份、去离子水55份。所述硅烷单体为异丁基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷，质量比为2：1。
取水泥、砂子、碎石和去离子水混合，加入减水剂，搅拌均匀，再加入硅烷乳液和安息香乙醚，搅拌均匀，得到混凝土。混凝土中各组分用量包括：以重量计，水泥420份、砂子765份、碎石1045份、去离子水176份、减水剂5份。所述硅烷乳液的用量为水泥的3wt％，所述安息香乙醚用量为硅烷乳液的4wt％。
检测实验：
1、按照实施例1-3、对比例1-4制备的耐腐蚀钢筋，对耐腐蚀钢筋进行表面环氧涂覆层性能检测，检测项目为环氧涂覆层的附着力和耐腐蚀性能，采用的钢筋规格为Φ25mm，钢筋等级为HRB400E，根据GB/T9286-1998公开的划格法进行附着力测试；将试样钢筋置于质量浓度为3.5％的盐水中，浸渍5个月，观察其表面锈蚀情况。
2、按照实施例1-3、对比例1-4制备的混凝土，进行性能检测，根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》测试氯离子扩散系数，按照“混凝土氯离子迁移系数的非稳态迁移试验-氯离子扩散系数款速实验NTBUILD492”进行测试。根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试28d抗压强度。
3、取按照实施例3、对比例1-4制备的耐腐蚀钢筋，按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》公开的方法进行筑模，其中混凝土的配方如各实施例中所公开的配方进行，测试其握裹力，握裹力为滑动变形0.01mm、0.05mm、0.1mm时相加之和。
结论：本发明公开了一种高强度混凝土及其应用的工程桩扩大头施工工艺，通过该方案制备的工程桩的耐腐蚀性能优异，且钢筋表面进行预处理，其钢筋耐锈蚀性能也能够得到改善；工程桩整体力学性能优异，该工艺可广泛应用于实际实施，具有较高的实用性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种工程桩扩大头施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)取3-巯丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇，超声分散20～30min，得到硅烷分散液，加入钢筋，浸泡18～20h，取出干燥；再将环氧涂覆液涂覆至钢筋表面，干燥固化，固化时引入紫外光照射，得到耐腐蚀钢筋；
(2)施工前平整场地、清除杂物，复核测量各桩位点，控制误差在规范内；再埋设护筒，并通过旋挖钻机将护筒压至预设深度，采用干成孔钻斗取土工艺，全护筒钻进施工；
(3)成孔至设计孔深后，换用扩孔钻头进行桩底扩孔，通过加压将扩孔钻头切削齿打开切入土体，进行扩孔；
取耐腐蚀钢筋，制作钢筋笼，并将钢筋笼吊入完成扩孔的工程桩孔内，浇注高强度混凝土，抹平桩顶面，养护，养护时引入紫外光照射，结束工艺。
2.根据权利要求1所述的一种工程桩扩大头施工工艺，其特征在于：步骤(3)中，浇注过程中导管始终埋在高强度混凝土中，导管埋入高强度混凝土深度为3～6m，高强度混凝土浇注时间为30min。
3.根据权利要求1所述的一种工程桩扩大头施工工艺，其特征在于：步骤(1)中，所述环氧涂覆液的制备步骤为：取烯丙基氧化石墨烯和丙酮混合，超声分散20～30min，加入固化剂，超声分散10～20min，蒸发丙酮，将其与烯丙基环氧树脂、环氧树脂混合，加入安息香乙醚，搅拌均匀，真空脱泡20～30min，得到环氧涂覆液。
4.根据权利要求3所述的一种工程桩扩大头施工工艺，其特征在于：所述烯丙基氧化石墨烯的制备步骤为：
S1：取联苯二酚和无水乙醇溶解，加入无水碳酸钾，搅拌混合均匀，加热升温至80～85℃，搅拌反应1～1.5h，加入烯丙基溴，保温搅拌8～10h，收集产物，洗涤干燥，再转移至氮气气氛中，加热升温至170～175℃，搅拌20～30min，再升温至200～210℃，保温反应2～2.5h，重结晶，得到含有烯丙基的双酚单体；
S2：取氧化石墨烯和甲苯混合，超声分散20～30min，加入含有烯丙基的双酚单体、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺，继续搅拌20～30min，加入2-氨基苯并咪唑，70～75℃下搅拌反应24～30h，抽滤收集产物，洗涤干燥，得到烯丙基氧化石墨烯。
5.根据权利要求4所述的一种工程桩扩大头施工工艺，其特征在于：所述烯丙基氧化石墨烯用量为固化剂的1～2wt％，所述固化剂、烯丙基环氧树脂、环氧树脂的质量比为5：2：3；所述安息香乙醚的用量为体系总质量的3～4wt％。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的一种工程桩扩大头施工工艺中应用的高强度混凝土，其特征在于：高强度混凝土的制备步骤为：
取平平加和硅烷单体，混合均匀，得到溶液A；取聚乙二醇和乳化剂混合，加入巯基氧化石墨烯，均质分散，加入溶液A，搅拌6～8h，得到硅烷乳液；
取水泥、砂子、碎石和去离子水混合，加入减水剂，搅拌均匀，再加入硅烷乳液和光引发剂，搅拌均匀，得到高强度混凝土。
7.根据权利要求6所述的高强度混凝土，其特征在于：所述硅烷单体为异丁基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷，质量比为2：1；所述硅烷乳液的用量为水泥的2～3wt％，所述光引发剂用量为硅烷乳液的3～4wt％。
8.根据权利要求6所述的高强度混凝土，其特征在于：高强度混凝土中，各组分用量包括：以重量计，水泥400～420份、砂子700～800份、碎石1000～1100份、去离子水160～180份、减水剂4～6份。
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