[发明专利]一种预应力FRP束钢筒混凝土管桩基础结构及施工方法

权利要求书

1.一种预应力FRP束钢筒混凝土管桩基础结构，其特征在于：包括内部预应力混凝土管桩(1)、筛孔式钢管(2)、混凝土材料(3)、钢筒(4)、锌铝合金涂层(5)、预应力FRP束层和富树脂层，所述内部预应力混凝土管桩(1)由桩身、钢筋笼(10)和端头板(12)组成，所述筛孔式钢管(2)上均匀分布有圆孔(11)，所述混凝土材料(3)由混凝土和防腐蚀抗侵蚀剂混合而成，所述防腐蚀抗侵蚀剂成分为45％-65％偏硅酸钙、0.5％-6％塑化剂、8％-10％轻烧氧化镁和硅铝质材料，所述锌铝合金涂层(5)配比为85％的锌和15％的铝，所述预应力FRP束层由树脂基体(6)和束状复合材料(7)组成，所述富树脂层由表面毡(8)和富树脂剂(9)组成。

2.根据权利要求1所述的一种预应力FRP束钢筒混凝土管桩基础结构，其特征在于：所述端头板(12)为环面钢板且环面中部等径圆周上设有主锚筋孔(13)，所述钢筒(4)直径大于筛孔式钢管(2)直径，所述预应力FRP束层围绕钢筒(4)双方向缠绕形成钢芯FRP包裹束。

3.根据权利要求1所述的一种预应力FRP束钢筒混凝土管桩基础结构，其特征在于：所述偏硅酸钙成分为硅灰石，所述塑化剂为聚羧酸类、氨基磺酸类、萘系磺酸类、三聚氰胺类减水剂中的一种或两种以上的混合物，所述硅铝质材料成分为Al₂O₃和SiO₂。

4.根据权利要求1所述的一种预应力FRP束钢筒混凝土管桩基础结构，其特征在于：所述富树脂剂(9)由乙烯基树脂85-90％、触变剂2-2.5％、丙二醇0.1-0.3％、紫外线吸收剂1-1.2％、消泡剂0.1-0.3％、250目石英砂3-5％、色浆2-4％、促进剂0.5-1％和固化剂1-1.5％混合而成，其中乙烯基树脂采用粘度1000-1500cps的树脂。

5.根据权利要求1所述的一种预应力FRP束钢筒混凝土管桩基础结构，其特征在于：所述树脂基体(6)成分为环氧树脂、聚酯和乙烯基酯，所述束状复合材料(7)成分为碳纤维、芳纶纤维及玻璃纤维的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种预应力FRP束钢筒混凝土管桩基础结构施工方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、采用先张法预应力工艺和离心成型法预制内部预应力混凝土管桩(1)，首先进行钢筋笼(10)绑扎，然后使用桁架吊车将其吊入预制模中，再将筛孔式钢管(2)吊装到钢筋笼(10)外侧，最后将钢筒(4)吊装到筛孔式钢管(2)外侧使三者同心设置；

步骤二、钢筋笼(10)与筛孔式钢管(2)和钢筒(4)安装完成后在钢筋笼(10)内部再固定一层同心的模筒，然后利用桁架吊车将模具整体吊入混凝土灌注区，进行混凝土灌注；

步骤三、混凝土灌注完成后对管桩进行张拉、离心成型、蒸压养护和脱模操作，制成钢筒(4)混凝土管桩基础；

步骤四、钢筒(4)混凝土管桩基础外侧的钢筒(4)采取净化处理，即对其表面的毛刺、飞边进行打磨，直至结构钢管表面应显示均匀的金属光泽；

步骤五、电弧喷涂锌铝合金涂层(5)，以电弧为热源，电弧电压控制在25～35V，调节工作电流为150～200A，压缩空气压力控制在0.6MPa左右，供气量3m³/min,将锌铝合金加热至熔融状态，用压缩气体将锌铝合金吹成雾状，形成颗粒流均匀喷涂在基体表面；

步骤六、将喷涂完毕的混凝土管桩暴露在喷涂车间24小时，喷涂层与空气充分氧化反应，使喷涂层的空隙自然封闭；

步骤七、利用树脂基体(6)和束状复合材料(7)制备预应力FRP束层，再在钢筒(4)的外表面上缠绕多层环向和纵向组合的预应力FRP束层，形成预应力FRP束钢筒混凝土管桩基础；

步骤八、在预应力FRP束层外表先缠绕一层表面毡(8)，在缠绕同时喷射富树脂剂(9)，至表面毡(8)的富树脂剂(9)含量达90-95％，然后在表面毡(8)外表再涂一层1.8-2.5mm厚的富树脂剂(9)，至此抗腐蚀的预应力FRP束钢筒混凝土管桩基础结构制作而成。