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一种用于氯盐侵蚀环境的预应力管桩的制备方法

发布时间: 2022-02-14

基本信息

合作方式: 技术服务
成果类型: 发明专利,新技术
行业领域:
采矿业
成果介绍

一、项目意义

桩基由于其能够克服不良地质条件的影响并提供较高承载能力,已经在当今各类工程中广泛应用。其中管桩作为一类重要的桩基形式,由于其低水灰比离心成型、内含预应力钢筋笼及工业化控制生产等特点,其桩体成型品质好,强度高,且施工方便快捷能够满足各类工程地质承载力的需要。随着我国经济建设的快速发展,城镇化和沿海大开发的不断推进,管桩的需求量巨大,据相关资料的不完全统计,至2007年底,我国管桩的年生产量近***亿米,产值达 300多亿元人民币;到 2011 年底,我国已有 500 多家管桩生产企业,年产量超过***亿米,成为世界上管桩产量最高的国家。

中国地域辽阔,自然环境复杂多样,桩基础所处服役环境复杂多样,海洋和近海氯离子侵蚀环境与内陆盐湖和盐碱地硫酸盐腐蚀环境非常普遍。不同侵蚀环境中混凝土结构遭受侵蚀损害的程度与机理不尽相同,在内陆盐湖和盐碱地硫酸盐侵蚀环境中,混凝土结构的耐久性劣化主要以硫酸盐结晶胀裂破坏为主,但在海洋和近海氯盐侵蚀环境中混凝土结构劣化则主要以钢筋锈蚀导致的锈胀开裂破坏为主。这些环境条件下侵蚀性离子的腐蚀作用将会对桩体产生不可忽视的损坏,严重影响桩体的品质,危及桩体的承载能力及各项性能,并随着时间的延长,其破坏现象不断加重,带来严重的安全隐患,严重威胁上部结构的安全。

由此,《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-2008规定,由于管桩存在预应力钢筋对腐蚀敏感和管壁较薄的问题,SO42-和Cl-均为强腐蚀介质,硫酸盐侵蚀环境下预应力混凝土管桩不应采用,氯盐侵蚀环境下预应力混凝土管桩不易采用。规范的限定无疑给管桩行业的发展带来了危机,也迫切要求设计出更加符合行业要求的桩型来服务于建筑行业的发展。

二、技术方案

用于氯盐侵蚀环境的预应力管桩,包括管体,所述管体为双层管体,其内层为钢筋混凝土管层,外层为纤维增强水泥基复合材料保护层。管体内灌注泡沫混凝土。所述纤维增强水泥基复合材料为水泥中掺入短切乱向均匀分布的有机纤维复合而成,纤维掺量占水泥的质量百分比3-8%。

所述的水泥为强度等级不低于***的硅酸盐系列水泥;所述的有机纤维为聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚甲醛纤维等有机纤维。用于氯盐侵蚀环境的预应力管桩的制备方法。

三、技术优点

(1)抗氯盐侵蚀能力高,经久耐用。

产品的保护层外壁结构采用高抗氯离子渗透的纤维增强水泥基复合材料制备而成。通过首次离心成型的外壁结构,使得内部承载的钢筋混凝土结构免受外部侵蚀性因素的干扰。同时管内灌注泡沫混凝土,防止地下水的侵入对管桩内壁产生侵蚀。二者共同作用使得桩体承载能力稳定,各项性能不发生衰退,满足在氯盐侵蚀环境下对桩体耐久性能的要求。经初步测试能够满足地下混凝土结构施工要求的抗氯盐侵蚀性能。

(2)能够满足不同氯盐侵蚀程度的地下环境。

根据地下环境氯离子含量的不同,可以通过合理设计首次离心成型的保护层壁厚来满足地下不同程度的侵蚀环境对桩体耐久性的要求。即地下环境中氯离子浓度越大,侵蚀破坏性越强,首次离心成型的保护层就应越厚。

(3)结构组合形式合理,承载能力高

首次离心成型的保护层及填充泡沫混凝土除发挥隔离保护作用外,同时还对预应力钢筋混凝土管体产生侧向约束作用,使得管体在承压时其力学性能能够更好地发挥,经测试本管桩力学承载力明显高于同等预应力管桩。

(4)生产效率高,质优价廉

适用于大规模工业化、机械化生产,生产效率高,成型品质高,且施工便捷,耐久性能好,经久耐用,经济价值高。

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