[發明專利]一種功能梯度自愈合高強混凝土管樁及其制備方法

有效

• 申請號: 202210017336.3
• 申請日: 2022-01-08
• 公開（公告）號: CN114293539B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 陳偉宏;馮凱
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: E02D5/30
• 分類號: E02D5/30;B28B21/68;B28B11/24;B28B21/82;C04B28/04
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 修斯文;蔡學俊

1.一種功能梯度自愈合高強混凝土管樁，其特征在于：中間為ECC段，兩端為自愈合混凝土段，在ECC段與自愈合混凝土段之間為功能梯度段；兩端自愈合混凝土段長度均為管樁的20%，中間ECC段長度占管樁的30%；

自愈合混凝土的成分為膠凝材料、細砂、水、減水劑、SMA纖維和PVA纖維；所述的膠凝材料為硅酸鹽水泥和礦物摻合料，所述的礦物摻合料為粉煤灰、礦粉、硅灰中的至少一種；所述的細砂粒徑不大于200目；所述的膠凝材料在自愈合混凝土中用量為1210-1400kg/m³，所述的礦物摻合料用量為膠凝材料總質量的55-75%，所述的減水劑用量為膠凝材料總質量的0.2-0.3%，SMA纖維和PVA纖維占自愈合混凝土總體積的2.2-3%，其中SMA纖維占總體積的1%，水膠比為0.2-0.3，砂膠比為0.3-0.4；

ECC成分為膠凝材料、細砂、水、減水劑和PVA纖維，其中，PVA纖維占ECC總體積的2.2%-3%；除纖維外，ECC其他成分均與自愈合混凝土相同；

功能梯度段的成分為膠凝材料、細砂、水、減水劑、SMA纖維和PVA纖維；分為3節，在保持纖維總體積分數不變的情況下，使SMA纖維體積分數由ECC段的0%逐漸過渡到自愈合段1%；功能梯度段的3節SMA纖維體積分數變化為0.25%、0.5%、0.75%。

2.一種制備如權利要求1所述的功能梯度自愈合高強混凝土管樁的方法，其特征在于：包括ECC及自愈合混凝土配料、ECC及自愈合混凝土攪拌、鋼筋籠制作、功能梯度分段喂料合模、離心成型、常壓蒸汽養護、拆模及標準養護或自然養護。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述的ECC及自愈合混凝土攪拌是將硅酸鹽水泥、礦物摻合料和細砂干混1~2分鐘，再加入水和減水劑，攪拌均勻后加入纖維繼續混合攪拌8~10分鐘。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述的鋼筋籠制作過程是將主筋和環形箍筋按一定間距放置在鋼筋籠綁扎機內，使箍筋不斷在主筋上纏繞形成鋼筋籠。

5.根據權利要求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將鋼模用隔板分成五段澆筑，中間段為ECC，兩端為自愈合混凝土段，同時在ECC段與自愈合混凝土段之間布置性能漸變的功能梯度段；將攪拌好的ECC及自愈合混凝土按相應區域分段均勻布料；功能梯度段的喂料是將該段再分為3個功能層節，在保持纖維總體積分數不變的情況下，使SMA纖維體積分數由ECC段的0%逐漸過渡到自愈合段1%；喂料結束后合模。

6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述的離心成型是將合模后的管樁依次按慢速、低速、中速、高速四個階段進行離心，高速離心時間延長2~3min，總離心時間控制在15~18min。

7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述的常壓蒸汽養護包括靜停、升溫、恒溫與降溫的過程，所述靜停時間不低于2小時，升溫1~2小時，恒溫6~8小時和降溫1~2小時，所述恒溫溫度為80～90?℃。

8.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述的標準養護是在養護溫度為17~23℃、相對濕度為95%以上條件下養護5~7天。