CN1597286A - 一种离心法蒸汽养护制造预应力高强混凝土空心方桩的方法 - Google Patents

一种离心法蒸汽养护制造预应力高强混凝土空心方桩的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于工业与民用建筑、公路、铁路、港口等建筑工程地基基础处理用基桩，特别是一种利用离心成型，蒸汽养护的空心方桩。本发明应用离心(低速、中速、高速三个阶段)成型、经蒸气养护(必要时可进行高压釜蒸养)而成。一是可缩短成型和养护时间(养护时间由自然养护的28天缩短为3天即可出厂)；为提高生产效率奠定基础；二是提高混凝土强度和产品质量稳定性；三是可大大提高土地利用率和生产效率。其生产过程从混凝土配比到离心成型全程实现微电脑自动控制，基本实现了生产自动化，从而达到提高产品质量和生产效益的目的。

Description

一种离心法蒸汽养护制造预应力高强混凝土空心方桩的方法
技术领域：本发明涉及一种用于工业与民用建筑、公路、铁路、港口等建筑工程地基基础处理用基桩，特别是一种利用离心成型，蒸汽养护的空心方桩。属土木建筑工程领域。
背景技术：在土木建筑工程中常常需要用钢筋混凝土做地基的基础桩，用压桩机将桩压入地下后成为基础桩，让基础桩的上部承载建筑物。特别是地质构造比较复杂的地基上建造大型或高层建筑物时，采用基础桩增强基础是目前必不可少的手段。目前基础桩按其结构可分为空心桩和实心桩；按制作方法分可分为预制和灌注桩；按用钢材可分为普通钢筋和预应力钢筋；按成型方式分可分为人工成型和离心成型等。我国对这类桩的设计、生产、应用都规定了相应的标准。例如：《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)和《先张法预应力混凝土管桩》(GB13476-1999)等。但在国内土木建筑工程地基中所使用的预制方桩(无论是实心还是空心)均是采用人工支模浇注成型、自然养护而成的。这种生产方式的缺陷在于：一是工人劳动强度大，生产效率低，生产周期长，难以形成规模化生产；二是浇筑的混凝土不密实，中间存有气孔，质量不稳定，产品强度相对不高；三是占用生产场地大，自然养护时间长(按97G361图集规定不少于28天)，浪费土地资源且污染环境；四是原材料浪费大，生产成本高。
发明内容：本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，发明一种采用离心成型和蒸气养护的方式制作的预应力高强混凝土空心方桩，从而实现整根基础桩的自动化、规模化生产，及高强混凝土、经济配筋在建筑基础桩中的应用，以达到节能降耗，绿色环保，质量稳定可靠，经济效益显著提高。
本发明的目的是这样完成的：一种离心法蒸汽养护制造预应力高强混凝土空心方桩的方法，其特征在于整根桩离心成型并进行蒸汽养护，其工艺包括：
a、准备阶段：制作钢筋笼、按规定配比制作混凝土、清理离心模具并涂隔离层；
b、安装钢筋笼：将制作好的钢筋笼放到离心模具中并定位；
c、机械布料：将配好的混凝土用机械方式注入离心模具中；
d、合模：合拢离心模具，并从外部将离心模具用定位闭锁螺栓将其固定，保证离心模具在转动时不会打开；
e、用张拉机张拉预应力钢棒，以增加其预应力；
f、离心成型：将填充了原材料的离心模具吊装到离心机上，启动离心机并按低速、中速、高速的顺序逐渐加速，在离心力作用下，离心模具中的混凝土以离心模具中轴线为圆心甩向外侧四周(实现混凝土密实度较人工浇注大幅度提高)，最终形成外方内圆的空心方桩或者其它外形的空心桩。
g、蒸汽养护：将包裹有空心桩的整个离心模具放入蒸汽养护池中，注入水蒸汽养护数小时；
h、脱模：打开离心模具外部的定位闭锁螺栓，脱去离心模具，取出成型的空心桩；
i、堆码：将空心桩堆放在露天环境中自然养护3-7天后，经检验合格即可出厂。
所述的蒸汽养护包括一般的水蒸汽养护和高压釜蒸汽养护，一般的水蒸汽养护时间大约为5-9小时；最好7小时。
所述的高压釜蒸汽养护是：将包裹有空心桩的整个离心模具放入高压釜中，在高温、高压和水蒸汽共同作用下，经10-14小时左右养护，(高压釜中的工作压力为1MPa，混凝土强度＞C80，高温为180℃)。
离心成型阶段至少有二个阶段，则低速转动离心阶段：离心转速为208转/分钟；时间为5-20分钟；高速转动离心阶段；离心转速为1400转/分钟；时间为5-20分钟；但离心成型阶段最好包括三个阶段，则低速转动离心阶段、中速转动离心阶段和高速转动离心阶段；中速转动离心阶段的离心转速为860转/分钟；时间为5-20分钟；
本发明所述空心桩的横截面形状为外方内圆空心几何形状。
上述工艺所述的每个离心模具通常由两块模板组成、也可以数块模板共同组成，最终每个离心模具的长度满足设计要求即可。
本发明制作整根空心桩时，由于采用离心方式整根一次制作，成型后的预制桩体混凝土均匀密实，中间没有空隙，产品质量稳定，强度高；蒸汽养护工艺大大缩短生产周期，减少占用生产场地和自然养护对周围环境的污染，降低工人劳动强度和生产成本；整根基础桩的自动化、规模化生产，及高强混凝土、经济配筋在建筑基础桩中的应用，可达到节能降耗，绿色环保，质量稳定可靠，经济效益显著提高，符合国家“可持续发展”的战略方针。
附图说明：下面结合附图进一步说明，但保护范围不限于实施例——空心方桩，还包括其它形状的空心桩。
图1为本发明一种离心法蒸汽养护制造预应力高强混凝土空心方桩的方法工艺流程图。
具体实施方式：
本发明实施例1：制作横截面为内圆外方的空心几何形状，桩外部边长为200mm-2000mm，空心桩体长为6-15m(根据设计需要而定)，其桩体由端头板、套箍、预应力钢棒、箍筋和高等级(C60以上)混凝土等原材料组成。制作工艺是：a按需要扎制钢筋笼、按规定配比制作混凝土、清理离心模具并涂隔离层(离心模具长度根据设计要求预先制好)；b、将制作好的钢筋笼放到离心模具中并定位；c、将配好的混凝土用机械布入离心模具中；d、合拢离心模具，并从外部将离心模具用定位闭锁螺栓将其固定，保证离心模具在高速转动时不会打开；e、用张拉机张拉预应力钢棒，以增加其预应力；f、先按低速转动方式，开动电机(离心转速为208转/分钟；时间为10分钟)让整个离心模具转动，在离心力作用下，离心模具中间部位的混凝土挤向离心模外侧，中部渐渐形成空心状；再用中速转动方式，启动电机离心转速为860转/分钟；时间为8分钟)，桩体外侧混凝土更加密实，中部更加空心；最后启动高速转动方式；电机(离心转速为1400转/分钟；时间为20分钟)，整个桩体混凝土均匀密实，中间空心部直径基本相等；g、将包裹有空心桩的整个离心模具放入蒸汽养护池中，注入水蒸汽养护7小时(必要时可使用高压釜蒸养护)；h、打开离心模具外部的定位闭锁螺栓，取出成型的空心桩；i、将空心桩堆放在露天环境自然养护数天后，经检验合格后即可出厂。
本发明的制成品——空心方桩，在沉桩过程中，由于基土对于桩头的反作用力，一部份基土涌入空心的管腔内，它一方面减小了基桩的挤地效应，增加了成桩的精确度；另一方面加大了基桩与基土的摩擦面，在摩擦系数一定的条件下，摩擦面越大，摩擦力也越大，从而大幅度提高单根桩的地基承载力。同时由于采用本发明工艺制作的空心方桩混凝土均匀密实，也大大增加单根空心桩的承载力。最终减少使用基桩的数量，为开发商或业主节约投资成本。

Claims (7)

1、一种离心法蒸汽养护制造预应力高强混凝土空心方桩的方法，其特征在于整根桩离心成型并进行蒸汽养护，其工艺包括：
a、准备阶段：制作钢筋笼、按规定配比制作混凝土、清理离心模具并涂隔离层；
b、安装钢筋笼：将制作好的钢筋笼放到离心模具中并定位；
c、机械布料：将配好的混凝土用机械方式注入离心模具中；
d、合模：合拢离心模具，并从外部将离心模具用定位闭锁螺栓将其固定，保证离心模具在转动时不会打开；
e、用张拉机张拉预应力钢棒，以增加其预应力；
f、离心成型：开动离心机让整个离心模具转动，在离心力作用下，离心模具中间部位的混凝土甩向离心模具外侧四周，中部形成空心状；
g、蒸汽养护：将包裹有空心桩的整个离心模具放入蒸汽养护池中，注入水蒸汽养护数小时；
h、脱模：打开离心模具外部的定位闭锁螺栓，脱去离心模具，取出成型的空心桩；
i、堆码：将空心桩堆放在露天环境3～7天后，经检验合格后即可出厂。
2、根据权利要求1所述的一种离心法蒸汽养护制造预应力高强混凝土空心方桩的方法，其特征在于所述的蒸汽养护包括水蒸汽养护和高压釜蒸汽养护，水蒸汽养护时间为5-9小时，最好为7小时。
3、根据权利要求1或2所述的一种离心法蒸汽养护制造预应力高强混凝土空心方桩的方法，其特征在于所述的高压釜蒸汽养护是：将包裹有空心桩的整个离心模具放入高压釜蒸汽养护器中，在高温、高压和水蒸汽作用下，养护10-14小时(高压釜中的工作压力为1MPa，混凝土强度＞C80，高温为180℃)。
4、根据权利要求1所述的一种离心法蒸汽养护制造预应力高强混凝土空心方桩的方法，其特征在于离心成型阶段至少有二个阶段，则
低速转动离心阶段：离心转速为208转/分钟，时间为5-20分钟；
高速转动离心阶段：离心转速为1400转/分钟，时间为5-20分钟。
5、根据权利要求1或4所述的一种离心法蒸汽养护制造预应力高强混凝土空心方桩的方法，其特征在于离心成型阶段最好包括有三个阶段，则低速转动离心阶段、中速转动离心阶段和高速转动离心阶段，中速转动离心阶段的离心转速为860转分钟；时间为5-20分钟。
6、根据权利要求1或4所述的一种离心法蒸汽养护制造预应力高强混凝土空心方桩的方法，其特征在于所述每个离心模具由两块模板组成、也可以数块模板共同组成。
7、根据权利要求1或2所述的一种离心法蒸汽养护制造预应力高强混凝土空心方桩的方法，其特征在于采用上述工艺制作空心桩的横截面形状为外方内圆形状的空心体。
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