[發明專利]抗震型預制混凝土實心方樁及其生產方法

有效

• 申請號: 201110231105.4
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102383418A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 朱克平;金如元;張風臣;湯永柳;華文升;劉海鵬
• 申請（專利權）人: 宿遷市固豐管樁有限公司
• 主分類號: E02D5/30
• 分類號: E02D5/30;E02D5/58;B28B7/22;B28B23/06
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周新亞

技術領域

本發明涉及一種預制混凝土實心方樁，特別是一種同時具有軸心受壓承載力高、軸心受拉承載力高、受剪承載力和受彎承載力即水平承載力高，適合于在高抗震設防烈度區使用的抗震型預制混凝土實心方樁。屬于建筑材料領域。

背景技術

預應力高強混凝土管樁從上世紀90年代在我國得到迅速發展，混凝土強度等級高達C80，采用離心工藝成型、常壓蒸汽養護（恒溫溫度通常在80℃～85℃）和高壓蒸汽養護制度（恒溫溫度通常在180℃左右，0.95～1.0MPa），從混凝土拌合，到預應力高強混凝土管樁出蒸壓釜，可以在24h內可完成，生產效率高，單條生產線每天可生產3000米樁。預應力高強混凝土管樁主筋采用抗拉強度不低于1420?MPa、非比例延伸強度不小于1280?MPa的預應力鋼棒，施加的張拉力為其抗拉強度的70%，混凝土的有效預壓應力高。因此，預應力高強混凝土管樁具有高豎向承載力，沉樁中耐擊打。但是，根據近年來預應力混凝土管樁應用研究的深入，對其水平承載力、特別是預應力混凝土管樁的水平承載力有不同的觀點。例如，直徑Ф400?mm、壁厚95?mm、混凝土強度等級為C80的A樁，即PHC-?400（95?）A-C80?樁，軸心受壓承載力為2286?KN，而軸心受拉承載力只有381?KN、受剪承載力只有146?KN，運輸、施工過程中樁身易出現脆斷問題。因此，國家標準以及部分省標準或者圖集做出相關規定，預應力混凝土管樁適用范圍為非抗震區和抗震設防烈度6度、7度的地區，若使用于抗震設防烈度8度的地區，則需另行驗算；或者不宜在抗震設防烈度8度的地區使用。?

在高抗震設防烈度區，預制樁型的選擇有限，主要有現場預制混凝土實心方樁和混凝土灌注樁兩種。其中，預制混凝土實心方樁一般采用現場重疊法制作，一般不宜超過4層，待下層混凝土達到設計強度的30%以上時，才可以澆注上層樁，混凝土達到設計強度的70%方可起吊，達到設計強度的100%方可運輸。現場制作通常采用自然養護，采用錘擊方法沉樁時，混凝土養護齡期通常不少于28d；采用靜力壓樁時，即使蒸汽養護達到混凝土設計強度的100%時，還需要自然養護5d以上才能進行壓樁，這種預制混凝土實心方樁產品設計、制作工藝的不足之處在于，①主筋均為普通鋼筋，未施加預應力，混凝土的受拉承載力和受剪承載力沒有得到改善，鑒于水泥混凝土具有0.04～0.06%的收縮和自身自重大，樁身較易產生裂縫。②自然養護條件下，養護溫度和濕度均受天氣影響，當環境濕度低于水泥混凝土內部濕度時，水泥混凝土內部的水分會遷移到外部，不僅造成水泥混凝土干燥收縮裂縫的產生，水分的遷移還會在水泥混凝土內部造成連續分布的孔隙，影響混凝土的力學性能和耐久性能；夏季的高溫會加速硅酸鹽水泥水化歷程，從加速水化歷程層面看夏季的高溫對強度發展有幫助，但是夏季的高溫會加速水分的遷移，造成干燥收縮裂縫，總體上夏季的高溫對混凝土的力學性能和耐久性能產生負面影響；而較低的溫度，會延緩硅酸鹽水泥水化歷程，造成強度發展緩慢，影響工期。這種現場制作工藝，即使采用蒸汽養護，養護溫度也很難保證各部分溫度均勻和恒定。③這種現場制作工藝，往往采用插入式振搗器進行振搗，由操作人員控制振動時間、振搗深度和間距等，插點是否均勻排列，是否逐點移動、順序進行、沒有遺漏，混凝土內部氣泡是否排出，混凝土是否離析等均與操作人員密切相關，造成混凝土密實度難以控制。④與預應力混凝土管樁機械化、工程化制作工藝相比，現場預制混凝土方樁的工藝，無論是澆注、振搗、還是養護，花費時間長，生產效率低，難以滿足工地需求。⑤與預應力混凝土管樁相比，方樁的這種實心設計，增大了截面慣性矩，有助于改善方樁的受拉承載力；其次，方樁的高鋼筋用量，同樣有助于改善方樁的受力性能，但由于混凝土無預應力，與預應力混凝土管樁比較，方樁樁身受拉承載力無明顯提高。與PHC-?400（95?）A-C80相比，Ф400?mm的內接正方形接近300×300?mm，外切正方形為400×400?mm，當裂縫控制為0.2?mm時，按荷載效應標準組合計算的樁身最大抗拉力，錘擊樁、截面300×300、長度不超過12?m的C樁（C50），樁身抗拉力245?KN；錘擊樁、截面400×400、長度不超過12?m的C樁（C50），樁身抗拉力385KN，與PHC-?400（95?）A-C80的接近，主筋為8Ф18的鋼筋，而PHC-?400（95?）A-C80的主筋為7Ф9.0。