CN101544020B - 一种预应力高强混凝土桩的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明预应力高强混凝土桩，属于建筑领域，尤其是一种应用在深基坑工程中打入式围护桩。包括：混凝土、钢筋笼、端板，其中，所述的端板形状为圆角方形，各圆角处圆弧段直径相等且为方形边长的1.1～1.3倍，优选地为1.2倍，各圆弧段的圆心角为15°±2°，直线段长度为方形边长的0.3倍～0.5倍；所述的混凝土强度等级高于C40；所述的钢筋笼的主筋布置在以端板形心为圆心的圆上或者方形上。大大减轻了应力集中问题，减少了施工中桩身损坏；提高了桩身承载力，水平抗弯抗剪性能，抗击打能力，和抗拔性能。
Description
技术领域
本发明预应力高强混凝土桩的制备方法，尤其是一种预应力高强混凝土桩的制备方法，属于建筑领域。
背景技术
我国对基桩的设计、生产、应用都制定了相应的规范标准，《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)和《先张法预应力混凝土管桩》(送审稿-2008)等。基桩工程的桩材有好多种，主要分为预应力构件和非预应力构件两大类。其中桩材主要有管桩、各类方桩、现场灌注桩、转孔桩、竹节桩等；这些桩在实际使用中存在配筋方式不够灵活、桩身的抗拔力较小、单桩承载力相对较低、桩身与土层的摩擦力小、抗弯抗剪性能差、施工周期长、成桩质量无法满足设计要求、原材料浪费大、生产成本高等问题。
发明内容
预应力高强混凝土桩的制备方法，包括：混凝土、钢筋笼、端板，上述的端板形状为圆角方形，各圆角处圆弧段直径相等且为方形边长的1.1～1.3倍，优选地为1.2倍，各圆弧段的圆心角为15°±2°，直线段长度为方形边长的0.3倍～0.5倍；圆角方形相当于在方形的桩四个角取圆角，所取的圆弧圆心角特征值的设置能较好地防止角部的应力集中现象发生。
上述的混凝土强度等级高于C40；
上述的钢筋笼的主筋布置在以圆角方形的形心为圆心的圆上。
上述预应力高强混凝土桩制备方法为：
a、制备钢筋笼骨架；
b、制备高性能混凝土及相匹配的模具，并在模具上涂隔离润滑剂；
c、把钢筋笼安装在模具上并上紧拉装置；
d、将配好的高性能混凝土喂入钢模中，按产品的抗弯性能对钢筋
实行预张拉，达到要求值后锁紧、锚固；
e、放入离心机上进行离心并倒出余浆；
f、蒸汽养护后脱模；
g、成品按水泥硬化要求进行堆放，并按水泥硬化要求进行自然养
护或者水养护。
上述的空心桩和实心桩的制备方法中的单步技术的实现方法及其参数都是现有技术中的成熟技术，各种参数都按照国家的建筑标准执行即可。具体使用的标准为：GB/T 20344-2004，GB 50202-2002，GB/T50344-2004，GB 13474-1999，GB/T 554-2008；参照技术规范：《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)和《先张法预应力混凝土管桩》(送审稿-2008)。
上述的端板形状为圆角八角形，八角形的八个边由长短交替的八段直线段连接，八个圆角角度、直径均相等，其圆心角为35°～55°，直径为八角形长边的0.02～0.5倍；
上述的钢筋笼的主筋布置在以端板形心为圆心的圆上；
上述的隔离润滑剂干重组分按重量比为：海藻酸钠10％，脂肪酸二乙醇酰胺4％，石墨5％，氮化硼5％，填充料滑石粉76％，按重量份加水5～6倍混合搅拌均匀；在桩制作完成后，隔离润滑剂并不擦洗干净，而作为润滑剂依然保留在桩侧，在打入基坑时隔离可以作为较好的润滑剂，使打入更容易。隔离润滑剂的涂覆厚度应该以能够完全盖住表面为基本要求，涂覆的厚度不超过1厘米，优选的厚度为0.2-0.5厘米。上述的隔离润滑剂中的组分均来自于商业购买获得。
上述的蒸汽养护按如下方式进行：浇注后的围护桩静置2-4小时(优选3小时)，升温速度为10～30℃/h(优选20℃/h)，恒温期温度范围为55～80℃(优选65℃)，恒温时间8～12小时(优选10小时)，降温速度为10～30℃/h(优选20℃/h)；蒸汽养护能使混凝土的硬度达到最大设计值，均匀的温升和温降可以避免混凝土开裂。
本发明人经过长期的实验，得到了隔离润滑剂的最优成份和配比比例，使得本发明的产品在制备的时候非常容易脱模，效果非常好。本发明的另外一个发明点就是蒸汽养护的方式，发明人经过了多次的实验，得到本发明的结果，可以增加本发明产品的强度。通过试验性生产施工记录和统计结果分析，只要持续不断向蒸养棚内输送蒸汽，保持棚内温度在55～80℃之间，混凝土的强度会迅速增长，24h后强度可达到95％以上(即C40混凝土达到37MPa左右，满足张拉要求)，效果非常明显。
上述端板设有焊接坡口，中央有圆孔。上述的端板与混凝土连接部设有套箍、角铁、内部焊有锚固筋。上述的钢筋笼的主筋与桩体平行，箍筋呈螺旋状连续地焊接在主筋上。上述的钢筋笼的主筋为钢棒或钢绞线。上述的主筋与端板连接处带有镦头和螺纹。上述的圆孔与外边之间设置穿线孔和张力孔，穿线孔和张力孔以端板形心为对称中心，成中心对称布置。上述的穿线孔和张力孔，每张力孔两侧等距离地各设一个穿线孔，穿线孔为沉头孔。上述张力孔与穿线孔交替布置。上述的穿线孔两两靠近布置在圆角方形的圆角处，所述的两张力孔分布在两穿线孔两侧。
具体而言本发明具有如下优点：
1、本发明预应力高强混凝土桩断面外交接点全部为圆弧，大大减轻了应力集中问题，减少了施工中桩身损坏现象。
2、本发明的端板***焊接坡口设置，增加了桩身延性，提高了桩与桩连接的牢固度。
3、本发明配筋方式提高了桩身承载力，水平抗弯抗剪性能，抗击打能力，和抗拔性能。
4、本发明的钢筋笼箍筋呈螺旋状连续地焊接在主筋上，桩身表面积较大，提高了桩的水平抗弯抗剪性能和抗震性能，增加了桩身与土层的摩擦力。
5、本发明的端板中央设有圆孔，桩心设有与端板直径相同的中空圆筒，减轻了桩的自重、节约了原材料。
附图说明
图1为本发明圆角方形桩整体结构示意图；
图2为本发明圆角方形端板示意图；
图3为本发明圆角形桩整体结构示意图；
图4为本发明圆角形桩端板示意图；
图5为本发明圆角方形端板穿线孔和张力孔一种布置方法示意图；
图6为本发明圆角形端板穿线孔和张力孔一种布置方法示意图；
图7为本发明圆角方形端板穿线孔和张力孔另一种布置方法示意图；
图8为本发明圆角形端板穿线孔和张力孔另一种布置方法示意图；
图9为本发明圆角方形端板穿线孔和张力孔一种布置方法示意图；
图10为本发明圆角形端板穿线孔和张力孔一种布置方法示意图。
具体实施方式
以下实施例只用来说明发明的特点，并不用来限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1、2所示预应力高强混凝土桩的制备方法，包括：混凝土、钢筋笼、端板1，所述的端板1形状为圆角方形，各圆角处圆弧段直径相等且为方形边长的1.1倍，各圆弧段的圆心角为13°，直线段长度为方形边长的0.3倍；
所述的混凝土强度等级为C50；
所述的钢筋笼的主筋2布置在以端板形心为形心的方形上。
所述预应力高强混凝土桩制备方法为：
a、制备钢筋笼骨架；
b、制备高性能混凝土及相匹配的模具，并在模具上涂隔离润滑剂；
c、把钢筋笼安装在模具上并上紧拉装置；
d、将配好的高性能混凝土喂入钢模中，按产品的抗弯性能对钢筋实行预张拉，达到要求值后锁紧、锚固；
e、放入离心机上进行离心并倒出余浆；
f、蒸汽养护后脱模；
g、成品按水泥硬化要求进行堆放，并按水泥硬化要求进行自然养护或者水养护。
所述的隔离润滑剂干重组分按重量比为：海藻酸钠10％，脂肪酸二乙醇酰胺4％，石墨5％，氮化硼5％，填充料滑石粉76％，按重量份加水6倍混合搅拌均匀；在桩制作完成后，隔离润滑剂并不擦洗干净，而作为润滑剂依然保留在桩侧，在打入基坑时隔离可以作为较好的润滑剂，使打入更容易。
所述的蒸汽养护按如下方式进行：浇注后的围护桩静置3小时，升温速度为10℃/h，恒温期温度范围为65℃，恒温时间8小时，降温速度为10℃/h；蒸汽养护能使混凝土的硬度达到最大设计值，均匀的温升和温降可以避免混凝土开裂。
所述端板1设有焊接坡口3，中央有圆孔4。
所述的端板1与混凝土连接部设有套箍5、内部焊有锚固筋，套箍5在圆角处为角铁护角。
所述的钢筋笼的主筋2与桩体6平行，箍筋7呈螺旋状连续地焊接在主筋2上。
所述的钢筋笼的主筋2为钢棒。
所述的主筋2与端板连接处带有镦头和螺纹。
所述的圆孔与外边之间设置穿线孔8和张力孔9，穿线孔8和张力孔9以端板1形心为对称中心，成中心对称布置；
所述的穿线孔8和张力孔9，每张力孔9两侧等距离地各设一个穿线孔8，穿线孔8为沉头孔。
实施例2
预应力高强混凝土桩的制备方法，包括：混凝土、钢筋笼、端板1，所述的端板1形状为圆角方形，各圆角处圆弧段直径相等且为方形边长的1.2倍，各圆弧段的圆心角为15°，直线段长度为方形边长的0.4倍。
实施例3
预应力高强混凝土桩的制备方法，包括：混凝土、钢筋笼、端板1，所述的端板1形状为圆角方形，各圆角处圆弧段直径相等且为方形边长的1.3倍，各圆弧段的圆心角为17°，直线段长度为方形边长的0.5倍。
实施例4
如图3、4所示预应力高强混凝土桩的制备方法，包括：混凝土、钢筋笼、端板1，所述的端板1形状为圆角八角形，八角形的八个边由长短交替的八段直线段连接，八个圆角角度、直径均相等，其圆心角为35°，直径为八角形长边的0.02倍；
所述的混凝土强度等级为C60；
所述的钢筋笼的主筋2布置在以端板形心为形心的方形上。
所述预应力高强混凝土桩制备方法为：
a、制备钢筋笼骨架；
b、制备高性能混凝土及相匹配的模具，并在模具上涂隔离润滑剂；
c、把钢筋笼安装在模具上并上紧拉装置；
d、将配好的高性能混凝土喂入钢模中，按产品的抗弯性能对钢筋实行预张拉，达到要求值后锁紧、锚固；
e、放入离心机上进行离心并倒出余浆；
f、蒸汽养护后脱模；
g、成品按水泥硬化要求进行堆放，并按水泥硬化要求进行自然养护或者水养护。
所述的隔离润滑剂干重组分按重量比为：海藻酸钠10％，脂肪酸二乙醇酰胺4％，石墨5％，氮化硼5％，填充料滑石粉76％，按重量份加水6倍混合搅拌均匀；在桩制作完成后，隔离润滑剂并不擦洗干净，而作为润滑剂依然保留在桩侧，在打入基坑时隔离可以作为较好的润滑剂，使打入更容易。
所述的蒸汽养护按如下方式进行：浇注后的围护桩静置4小时，升温速度为30℃/h，恒温期温度范围为80℃，恒温时间12小时，降温速度为30℃/h；蒸汽养护能使混凝土的硬度达到最大设计值，均匀的温升和温降可以避免混凝土开裂。
实施例5
预应力高强混凝土桩的制备方法，包括：混凝土、钢筋笼、端板1，所述的端板1形状为圆角八角形，八角形的八个边由长短交替的八段直线段连接，八个圆角角度、直径均相等，其圆心角为45°，直径为八角形长边的0.2倍。
实施例6
预应力高强混凝土桩的制备方法，包括：混凝土、钢筋笼、端板1，所述的端板1形状为圆角八角形，八角形的八个边由长短交替的八段直线段连接，八个圆角角度、直径均相等，其圆心角为55°，直径为八角形长边的0.5倍。
实施例7
如图5所示预应力高强混凝土桩的制备方法，包括：混凝土、钢筋笼、端板1，所述的端板1形状为圆角方形，各圆角处圆弧段直径相等且为方形边长的1.1倍，各圆弧段的圆心角为13°，直线段长度为方形边长的0.3倍；
所述的混凝土强度等级为C50；
所述的钢筋笼的主筋2布置在以端板形心为圆心的圆上。
实施例8
如图6所示预应力高强混凝土桩的制备方法，包括：混凝土、钢筋笼、端板1，所述的端板1形状为圆角八角形，八角形的八个边由长短交替的八段直线段连接，八个圆角角度、直径均相等，其圆心角为35°，直径为八角形长边的0.02倍；
所述的混凝土强度等级为C70；
所述的钢筋笼的主筋2布置在以端板形心为圆心的圆上。
实施例9
如图7所示预应力高强混凝土桩的制备方法，包括：混凝土、钢筋笼、端板1，端板形状为圆角方形，各圆角处圆弧段直径相等且为方形边长的1.15倍，各圆弧段的圆心角为15°，直线段长度为方形边长的0.4倍；
所述的混凝土强度等级为C65；
所述的钢筋笼的主筋2布置在以端板形心为形心的方形上；
所述的圆孔与外边之间设置穿线孔8和张力孔9，穿线孔8和张力孔9以端板1形心为对称中心，成中心对称布置；
所述的穿线孔8两两靠近布置在圆角方形的圆角处，所述的两张力孔9分布在两穿线孔8两侧。
实施例10
如图8所示预应力高强混凝土桩的制备方法，包括：混凝土、钢筋笼、端板1，端板形状为圆角八角形，八角形的八个边由长短交替的八段直线段连接，八个圆角角度、直径均相等，其圆心角为55°，直径为八角形长边的0.5倍；
所述的混凝土强度等级为C65；
所述的钢筋笼的主筋2布置在以端板形心为形心的方形上；
所述的混凝土强度等级为C70；
所述的钢筋笼的主筋2布置在以端板形心为圆心的圆上；
所述的圆孔与外边之间设置穿线孔8和张力孔9，穿线孔8和张力孔9以端板1形心为对称中心，成中心对称布置；
所述的穿线孔8两两靠近布置在圆角方形的圆角处，所述的张力孔9两分布在两穿线孔8两侧。
实施例11
如图9所示预应力高强混凝土桩的制备方法，包括：混凝土、钢筋笼、端板1，端板形状为圆角方形，各圆角处圆弧段直径相等且为方形边长的1.15倍，各圆弧段的圆心角为15°，直线段长度为方形边长的0.4倍；
所述的混凝土强度等级为C65；
所述的钢筋笼的主筋2布置在以端板形心为形心的方形上；
所述的圆孔与外边之间设置穿线孔8和张力孔9，穿线孔8和张力孔9以端板1形心为对称中心，成中心对称布置；
所述的穿线孔8和张力孔9交替布置。
实施例12
如图10所示预应力高强混凝土桩的制备方法，包括：混凝土、钢筋笼、端板1，端板形状为圆角八角形，八角形的八个边由长短交替的八段直线段连接，八个圆角角度、直径均相等，其圆心角为55°，直径为八角形长边的0.5倍；
所述的混凝土强度等级为C65；
所述的钢筋笼的主筋2布置在以端板形心为形心的方形上；
所述的混凝土强度等级为C70；
所述的钢筋笼的主筋2布置在以端板形心为圆心的圆上；
所述的圆孔与外边之间设置穿线孔8和张力孔9，穿线孔8和张力孔9以端板1形心为对称中心，成中心对称布置；
所述的穿线孔8和张力孔9交替布置。
Claims (10)
1.一种预应力高强混凝土桩，包括：混凝土、钢筋笼、端板，其特征在于：所述的端板形状为圆角方形，各圆角处圆弧段直径相等且为方形边长的1.2～1.4倍，各圆弧段的圆心角为20°±2°，直线段长度为方形边长的0.3倍～0.5倍；
所述的混凝土强度等级高于C40；
所述的钢筋笼的主筋布置在以端板形心为圆心的圆上；
2.一种如权利要求1所述预应力高强混凝土桩的制备方法，其特征在于：
所述预应力高强混凝土桩制备方法为：
a、制备钢筋笼骨架；
b、制备高性能混凝土及相匹配的模具，并在模上涂隔离润滑剂；
c、把钢筋笼安装在模具上并上紧拉装置；
d、将配好的高性能混凝土喂入钢模中，按产品的抗弯性能对钢筋实行预张拉，达到要求值后锁紧、锚固；
e、放入离心机上进行离心并倒出余浆；
f、蒸汽养护后脱模；
g、成品按水泥硬化要求进行堆放，并按水泥硬化要求进行自然养护或者水养护；
其中，所述的隔离润滑剂干重组分按重量比为：海藻酸钠10％，脂肪酸二乙醇酰胺4％，石墨5％，氮化硼5％，填充料滑石粉76％，按重量份加水5～6倍混合搅拌均匀；
所述的蒸汽养护按如下方式进行：浇注后的围护桩静置2-4小时，升温速度为10～30℃/h，恒温期温度范围为55～80℃，恒温时间8～12小时，降温速度为10～30℃/h。
3.根据权利要求2所述的预应力高强混凝土桩的制备方法，其特征在于：所述的端板形状为圆角八角形，八角形的八个边由长短交替的八段直线段连接，八个圆角角度、直径均相等，其圆心角为35°～55°，直径为八角形长边的0.02～0.5倍；
所述的钢筋笼的主筋布置在以端板形心为圆心的圆上。
4.根据权利要求2或3所述的预应力高强混凝土桩的制备方法，其特征在于：所述的端板与混凝土连接部设有套箍、角铁、内部焊有锚固筋。
5.根据权利要求2或3所述的预应力高强混凝土桩的制备方法，其特征在于：所述的钢筋笼的主筋与桩体平行，箍筋呈螺旋状连续地焊接在主筋上；所述的钢筋笼的主筋为钢棒或钢绞线。
6.根据权利要求2或3所述的预应力高强混凝土桩的制备方法，其特征在于：所述的主筋与端板连接处带有镦头和螺纹。
7.根据权利要求2或3所述的预应力高强混凝土桩的制备方法，其特征在于：所述的圆孔与外边之间设置穿线孔和张力孔，穿线孔和张力孔以端板形心为对称中心，成中心对称布置。
8.根据权利要求7所述的预应力高强混凝土桩的制备方法，其特征在于：所述的穿线孔和张力孔，每张力孔两侧等距离地各设一个穿线孔，穿线孔为沉头孔。
9.根据权利要求7所述的预应力高强混凝土桩的制备方法，其特征在于：所述张力孔与穿线孔交替布置。
10.根据权利要求7所述的预应力高强混凝土桩的制备方法，其特征在于：所述的穿线孔两两靠近布置在圆角方形的圆角处，所述的两张力孔分布在两穿线孔两侧。
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