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

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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。
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