CN1936193A - 一种纤维增强树脂复合桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纤维增强树脂复合桩，包括纤维增强树脂套管和混凝土桩芯，纤维增强树脂套管包括纤维格栅骨架和纤维布缠绕层，复合桩的中心是混凝土桩芯，外侧是纤维格栅骨架，最外侧是纤维布缠绕层，纤维布缠绕层的每层之间都涂有树脂。还公开了复合桩的制作方法。纤维增强树脂复合桩耐腐蚀、不易老化、耐久性好、轻质高强，能降低桩维护费用，提高结构的寿命和强度，纤维增强树脂套管的轻质节约了运输成本，并且施工时需要的工人和设备都较少，并且可以做成各种形状，可选余地大。

Description

一种纤维增强树脂复合桩

【技术领域】

本发明涉及建筑领域，特别涉及的是建筑用桩。

【背景技术】

目前，桥梁、建筑物等的支撑桩较多使用钢筋混凝土结构，或用外层为钢材料的实心混凝土管桩。这些桩在自然环境的作用下，导致钢筋和钢管等钢体材料锈蚀而影响结构的正常使用和耐久性，甚至导致安全性事故。混凝土结构中钢体材料锈蚀的主要原因有：A、因混凝土保护层过薄或密实性较差，空气中的二氧化碳渗入保护层，使保护层碳化，钢材料锈蚀，混凝土胀裂。B、氯离子腐蚀。当由于施工原因混凝土中加入了外加剂，会导致氯离子与钢体材料和混凝土发生复杂的电化学反应，从而导致钢体材料锈蚀，混凝土顺筋胀裂，结构失效。C、混凝土结构处于侵蚀性和暴露性环境，导致钢体材料提前锈蚀。所以开发一种性能安全可靠、结构稳定、耐久性长的材料以解决上述所存在的问题极其必要。

FRP(纤维增强树脂)具有轻质高强、耐腐蚀、耐久性好、强度/重量比大、抗静电等多种性能，FRP的强度/重量比是混凝土的50倍，是钢筋的18倍。但FRP材料的价格高，所以最经济的做法是将它和混凝土复合使用，发挥各自的性能和经济优势，而且非常节省经济，FRP能避免混凝土不受外界自然环境的侵蚀，这样具有钢筋混凝土核心的FRP套管桩系统能代替传统的预应力钢筋混凝土桩，以达到避免环境侵蚀和补强的作用。

【发明内容】

本发明是为了提供一种耐腐蚀、不易老化、耐久性好、轻质高强的桩。

一种纤维增强树脂复合桩，包括纤维增强树脂套管和混凝土桩芯，纤维增强树脂套管包括纤维格栅骨架和纤维布缠绕层，复合桩的中心是混凝土桩芯，外侧是纤维格栅骨架，最外侧是纤维布缠绕层，纤维布缠绕层的每层之间都涂有树脂。

纤维格栅骨架、纤维布所用的纤维可选用碳纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维，优选芳纶纤维。树脂可选用聚酰胺树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂，优选环氧树脂。复合桩的径向截面可以是方形、圆形、三角形、椭圆形等，优选圆形。混凝土桩芯还可以包括加强筋，加强筋是纤维格栅骨架延伸进混凝土桩芯的部分。

上述纤维增强树脂复合桩的制做方法，包括如下步骤：

1)制做纤维格栅骨架：在纤维内织入适当的树脂，将纤维编织成格栅形，再将格栅做成所需形状，固化，得到纤维格栅骨架；

2)纤维缠绕层：在纤维格栅骨架的外表面缠绕一层纤维布，再涂布一层树脂，依次再缠纶纤维布和涂布树脂，树脂要浸透纤维布，这样可以使纤维布之间及格栅骨架牢固结合，直到所需管壁厚度，硬化成形，得到纤维缠绕层和纤维格栅骨架牢固结合的纤维增强树脂套管；

3)浇注桩芯：在套管中注满已搅拌的混凝土，干燥硬化后得到纤维增强树脂复合桩。

本发明的优点：纤维增强树脂复合桩耐腐蚀、不易老化、耐久性好、轻质高强，能降低桩维护费用，提高结构的寿命和强度，纤维增强树脂套管的轻质节约了运输成本，并且施工时需要的工人和设备都较少，并且可以做成各种形状，可选余地大。

【附图说明】

图1是复合桩径向截面图

图2是纤维格栅示意图

图3是纤维格栅骨架径向截面图

图4是另一种纤维格栅骨架径向截面图

【具体实施方式】

现以海川公司路威2008芳纶为材料详细叙述本发明。

图中，1是纤维缠绕层，2是纤维格栅骨架，3是混凝土桩芯，4是加强筋。

首先制做芳纶纤维格栅骨架2，在芳纶纤维内织入环氧树脂，并编织成栅形，如图2所示，围成直径为334mm的管状，管中还有如图3或图4所示的加强筋4，加强筋4是芳纶纤维格栅延伸的部分，加强筋4按需要也可以选用其他形状，固化后剪切，长度2.6m，得到芳纶纤维格栅骨架2。

然后是纤维缠绕层1，在芳纶纤维格栅骨架2的外表面缠绕一层芳纶纤维布，再涂布一层环氧树脂，依次再缠绕芳纶纤维布和涂布环氧树脂，环氧树脂要浸透芳纶纤维布，这样可以使芳纶纤维布之间及芳纶格栅骨架牢固结合，直到管状物的壁厚为14mm为止，硬化成形，得到芳纶纤维增强树脂套管。

最后，在套管中注满已搅拌的混凝土，干燥硬化后得到芳纶混凝土复合桩，如图1所示。

为了便于复合桩夯入地下，入地端可以做成锥形，或在入地端加装锥形物；在敲击端可以加装内带氯丁橡胶垫的环形钢帽，以缓冲冲击力。在复合桩外表面可以刷涂各种保护层，如防紫外线、增加光滑度便于入地等等。

纤维套管需要混凝土填心，断决了湿气的侵蚀。这可以导致更低的干箱蠕变和收缩变形。纤维套管对混凝土的约束限制了混凝土的横向扩展。这种多轴向应力的影响也限制了混凝土轴向上的自由蠕变。混凝土芯3和纤维套管之间的应力变形导致了混凝土的应力松弛，减少了蠕变。

纤维套管重量轻，便于运输和安装，混凝土注入可以在施工现场完成。

Claims (6)

1、一种纤维增强树脂复合桩，其特征是：包括纤维增强树脂套管和混凝土桩芯，纤维增强树脂套管包括纤维格栅骨架和纤维布缠绕层，复合桩的中心是混凝土桩芯，外侧是纤维格栅骨架，最外侧是纤维布缠绕层，纤维布缠绕层的每层之间都涂有树脂。

2、根据权利要求1所述的纤维增强树脂复合桩，其特征是：纤维格栅骨架、纤维布所用的纤维可选用碳纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维，优选芳纶纤维。

3、根据权利要求1所述的纤维增强树脂复合桩，其特征是：树脂可选用聚酰胺树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂，优选环氧树脂。

4、根据权利要求1、2或3任意一项所述的纤维增强树脂复合桩，其特征是：复合桩的径向截面可以是方形、圆形、三角形、椭圆形等，优选圆形。

5、根据权利要求1、2或3任意一项所述的纤维增强树脂复合桩，其特征是：混凝土桩芯还可以包括加强筋，加强筋是纤维格栅骨架延伸进混凝土桩芯的部分。

6、根据权利要求1、2或3任意一项所述的纤维增强树脂复合桩的制做方法，其特征是包括如下步骤：

1)制做纤维格栅骨架：在纤维内织入适当的树脂，将纤维编织成格栅形，再将格栅做成所需形状，固化，得到纤维格栅骨架；

2)纤维缠绕层：在纤维格栅骨架的外表面缠绕一层纤维布，再涂布一层树脂，依次再缠绕纤维布和涂布树脂，树脂要浸透纤维布，这样可以使纤维布之间及纤维格栅骨架牢固结合，直到所需管壁厚度，硬化成形，得到纤维缠绕层和纤维格栅骨架牢固结合的纤维增强树脂套管；

3)浇注桩芯：在套管中注满已搅拌的混凝土，干燥硬化后得到纤维增强树脂复合桩。

Images