[发明专利]一种功能梯度自愈合高强混凝土管桩及其制备方法

权利要求书

1.一种功能梯度自愈合高强混凝土管桩，其特征在于：中间为ECC段，两端为自愈合混凝土段，在ECC段与自愈合混凝土段之间为功能梯度段；两端自愈合混凝土段长度均为管桩的20%，中间ECC段长度占管桩的30%；

自愈合混凝土的成分为胶凝材料、细砂、水、减水剂、SMA纤维和PVA纤维；所述的胶凝材料为硅酸盐水泥和矿物掺合料，所述的矿物掺合料为粉煤灰、矿粉、硅灰中的至少一种；所述的细砂粒径不大于200目；所述的胶凝材料在自愈合混凝土中用量为1210-1400kg/m³，所述的矿物掺合料用量为胶凝材料总质量的55-75%，所述的减水剂用量为胶凝材料总质量的0.2-0.3%，SMA纤维和PVA纤维占自愈合混凝土总体积的2.2-3%，其中SMA纤维占总体积的1%，水胶比为0.2-0.3，砂胶比为0.3-0.4；

ECC成分为胶凝材料、细砂、水、减水剂和PVA纤维，其中，PVA纤维占ECC总体积的2.2%-3%；除纤维外，ECC其他成分均与自愈合混凝土相同；

功能梯度段的成分为胶凝材料、细砂、水、减水剂、SMA纤维和PVA纤维；分为3节，在保持纤维总体积分数不变的情况下，使SMA纤维体积分数由ECC段的0%逐渐过渡到自愈合段1%；功能梯度段的3节SMA纤维体积分数变化为0.25%、0.5%、0.75%。

2.一种制备如权利要求1所述的功能梯度自愈合高强混凝土管桩的方法，其特征在于：包括ECC及自愈合混凝土配料、ECC及自愈合混凝土搅拌、钢筋笼制作、功能梯度分段喂料合模、离心成型、常压蒸汽养护、拆模及标准养护或自然养护。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的ECC及自愈合混凝土搅拌是将硅酸盐水泥、矿物掺合料和细砂干混1~2分钟，再加入水和减水剂，搅拌均匀后加入纤维继续混合搅拌8~10分钟。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的钢筋笼制作过程是将主筋和环形箍筋按一定间距放置在钢筋笼绑扎机内，使箍筋不断在主筋上缠绕形成钢筋笼。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的功能梯度分段喂料合模是将钢模用隔板分成五段浇筑，中间段为ECC，两端为自愈合混凝土段，同时在ECC段与自愈合混凝土段之间布置性能渐变的功能梯度段；将搅拌好的ECC及自愈合混凝土按相应区域分段均匀布料；功能梯度段的喂料是将该段再分为3个功能层节，在保持纤维总体积分数不变的情况下，使SMA纤维体积分数由ECC段的0%逐渐过渡到自愈合段1%；喂料结束后合模。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的离心成型是将合模后的管桩依次按慢速、低速、中速、高速四个阶段进行离心，高速离心时间延长2~3min，总离心时间控制在15~18min。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的常压蒸汽养护包括静停、升温、恒温与降温的过程，所述静停时间不低于2小时，升温1~2小时，恒温6~8小时和降温1~2小时，所述恒温温度为80～90 ℃。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的标准养护是在养护温度为17~23℃、相对湿度为95%以上条件下养护5~7天。