[实用新型]高强度预应力混凝土带节管桩

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种建筑基础用桩，特别是，本实用新型涉及一种高强度预应力混凝土带节管桩，所述混凝土带节管桩具有优于直桩的支撑力。

背景技术

预制混凝土管桩包括预应力混凝土管桩(代号PC管桩)、预应力高强混凝土管桩(代号PHC或PRC管桩)及先张法薄壁预应力混凝土管桩(代号PTC管桩)。预应力混凝土管桩有施工速度快，质量容易保证、有桩身强度高(C60～C80)，沉桩能力强，单桩承载力高，施工周期短，造价低等优点。预应力混凝土管桩作为一种新型的工程基桩，已被广泛应用到高层建筑、民用住宅、公用工程、大跨度桥梁、高速公路、港口、码头等工程中。

但在生产过程中，由于某种因素的影响，管桩产品也往往会出现一些外观和内在质量的缺陷和不足。尤其在桩身竖向承载力上。在桩基施工中，打裂、打断管桩的现象时有发生。其缺点主要表现如下。

(1)单桩承载力不满足设计要求；(2)预应力管桩桩身质量；(3)预应力管桩焊接质量和接头连接问题；(4)桩位偏差过大；(5)桩管进水桩端强风化软质岩软化；(6)节部容易开裂等问题。

上述问题与预应力混凝土管桩的结构、所使用的材料及其外部形状有关。

为此，有人发明了带节的预应力混凝土管桩。例如，公开号为特开平11-048232的日本专利公开了一种带节的预应力混凝土管桩。所述混凝土带节管桩系在所述管桩上间距形成多个节部，各个节部之间区域形成桩轴部，所述节部直径大于桩轴部，所述混凝土带节管桩用混凝土将各部浇注一体。且所述带节预应力混凝土管桩中设置有钢棒，由此，提高单桩承载力。然而，其节部仍存在容易开裂等缺点。

上述问题也与预应力混凝土管桩的制造、养护方法等有关。

例如，混凝土的原材料主要有水泥、骨料、外加剂、水和掺合物等。作为掺合料：常用有粉煤灰、矿粉、磨细石英砂等。但是，水泥、骨料等因温差大等原因导致开裂。常用的粉煤灰、矿粉、磨细石英砂等掺合料的活性一般比水泥小，早期强度较低，难以起到补助作用。但在碱性介质和硫酸盐的激发下可增大其活性(二次水化反应)，对混凝土的后期强度有利。

水泥水化反应是放热反应，反应条件(介质的酸碱度反应时的温度和压力等)发生改变(甚至微小的变化)都会影响水化物品晶体结构的形成和“熟化”的程度，对混凝土强度产生很大的影响。

为此，在预应力混凝土管桩及其生产中，养护具有特别重要的意义。水泥与水混合后很快就发生水化反应。反应从颗粒的表面开始，形成相应的水化物。水化物溶于水，暴露出新的表面使反应继续进行。首先形成以水化硅酸钙为主体的半渗透膜层，包围在水泥颗粒表面，随着反应的进行，半渗透膜层逐渐扩大、延伸、连结、形成充满水泥颗粒之间空隙的凝胶体。凝胶体在不同的环境条件下失水结晶、硬化而具有强度。

另外，粉煤灰、矿粉、磨细石英砂等掺合料的细度以单位重量面积表示，分别在400-700m²/kg、350-600m²/kg及300-400m²/kg等。填充在水泥颗粒之间时，难以降低孔隙尺寸及降低渗透性。并使得水化作用产生的氢氧化钙晶体尺寸较大，取向难以随机。

又，由于上述细度所体现的比表面积较小，导致在骨料和钢筋下面有泌水聚集，界面强度降低，不利于进一步提高混凝土强度、密实性及耐久性。

通常，蒸压养护是管桩混凝土获得高强度的重要手段，是生产PHC或PRC桩的必由之路。在高压高温的饱和蒸汽中，水的作用变得很活泼，水热作用更进一步促进水泥的水化反应，和晶体形态的重组与成熟。在常压蒸汽养护条件下得不到更高强度的托勃莫来石族水化产物。在高温高压条件下可能形成，并且由于高温高压作用可使混凝土中最薄弱的集料界面得到很大的改善和提高。

对于混凝土带节管桩来说，通常，先经常压蒸汽养护之后，再经蒸(高)压养护。先经常压蒸汽养护可以得到所述带节管桩的80MPa以上的强度，但是在蒸压养护阶段，因管桩体的温度变化，而导致其节部因温差发生开裂。

本发明人发现，籍由在原材料中加入硅灰(粉状二氧化硅)，可防止在蒸压养护或其后阶段发生节部开裂等情况。同时，本发明人发现，改变混凝土带节管桩的节部构造，及在所述混凝土带节管桩桩体中加入钢棒及钢筋，也可防止在蒸压养护或其后阶段发生节部开裂等情况，有利于其强度的提高。

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