[发明专利]一种纤维增强复合材料筋混凝土桩及其制作和施工方法

说明书

(一)技术领域：

本发明提供一种纤维增强复合材料筋混凝土桩及其制作和施工方法，它涉及一种提高普通桩基础结构耐久性的新材料和新工艺，属于土木工程中的土木工程材料和施工技术领域。

(二)背景技术

在近海、沿海及填海造地的场地和西部盐渍土场地进行基础设施建设，经常需要采用钢筋混凝土桩基础。由于这些场地的土中含有大量对钢筋有腐蚀性的盐分，对桩基础的耐久性造成极大威胁，很多此类环境中的钢筋混凝土结构使用寿命仅十几年甚至几年。由于上部结构施工完成后桩基础几乎不可能再进行修复，因此，桩基础的耐久性决定了基础设施的服务寿命。如何解决这类高含盐量地区桩基础中钢筋锈蚀问题，提高混凝土桩基础的耐久性是迫切需要解决的问题。

目前，提高钢筋抗锈蚀能力的方法主要有：在钢筋混凝土中掺加阻锈剂、增加混凝土的密实度、在钢筋表面涂镀保护层、采用电化学防护技术等。但是，这些方法不仅大幅度的提高了工程造价、提高了技术难度，而且仍然不能达到满意的效果。

本发明提出采用纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，简称FRP)替代钢筋构成FRP筋混凝土桩。由于FRP对盐类具有极强的抗蚀能力。因此，用FRP替代钢筋构成FRP筋混凝土桩，能够解决加筋混凝土桩基的筋材耐久性问题。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种FRP增强混凝土桩及其制作和施工方法，它是一种采用FRP材料替代钢筋(或型钢)构成的FRP混凝土桩。

本发明一种FRP混凝土桩，其结构组成如下：

FRP混凝土桩由基体材料C和加筋(或型材)F组成，如图1所示；FRP加筋(或型材)材料的布置方式可以采用钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩、钢丝网片混凝土桩、核心型钢混凝土桩、钢管混凝土桩等桩结构中钢筋(或型钢)的任何布置方式，具体见国家现行桩基设计相关规范；F在C之中，C与F的连接方式为两种材料之间的胶结、摩擦、咬合的连接方式，与钢筋(或型钢)和混凝土之间的连接机理相同。

基体材料C为现行国家有关规范中规定使用的各种混凝土。

加筋为FRP材料F，其可以是碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、PBO有机纤维、硼纤维、陶瓷纤维(包括碳化硅纤维和氧化铝纤维等)超高强聚乙烯纤维、玄武岩纤维、混杂纤维等构成的FRP材料中的一种或数种。

FRP混凝土桩使用的FRP材料可以是棒材(筋和索)、片材(布和薄板)、型材、夹层板和蜂窝板以及网格材(如格栅)等，部分FRP材料形式如图2所示；其断面形状可以是圆形、矩型、不规则形式等各种形式，断面形状如图3所示；其表面可以是平滑的，也可以是带有各种凹凸不平的花纹(如螺纹)。部分FRP筋外观形式，部分外观形式如图4所示。

FRP混凝土桩，可以对FRP加筋混凝土桩中的FRP加筋材料施加预应力。

FRP混凝土桩，根据C与F的具体性能，按国家现行桩基础设计规范设计，其横截面可以是圆形、矩形、环形等现行桩基采用的各种形状，部分截面形状见图5。

FRP混凝土桩可以采用现浇方式制作，也可以采用预制方式制作。除加筋筋材料本身的连接外(筋材或型材的交叉搭接、筋材或型材不满足尺寸要求时的连接)，其它制作方法与普通钢筋混凝土桩制作方法一致。加筋筋材料连接可以采用耐久性纤维材料绑扎、耐久性胶体材料黏结、耐久性螺栓连接等耐久性连接方法，部分连接方式见图6。

本发明一种FRP筋混凝土桩的制作和施工方法，可以采用与目前钢筋混凝土桩相同的制作施工方法，具体见桩基础施工相关规范。

本发明的优点及功效

本发明具有如下优点及功效(1)可以大幅度的提高腐蚀环境中的桩基础筋材的耐久性，从而提高桩基础和上部结构的服役年限；(2)可以大幅度降低实现桩基础筋材耐久性的成本和技术难度。

(四)附图说明

图1--FRP桩组成图            图1a--FRP桩组成图

图1b--图1a之1-1剖面图          图1c--图1a之2-2剖面图

图2--FRP材料形式

图2a--FRP筋材示意图            图2b--FRP索材示意图

图2c--FRP网格材示意图          图2d--FRP片材示意图

图3--FRP加筋截面形状示意图

图3a--FRP筋圆形截面示意图      图3b--FRP筋方形截面示意图

图3c--FRP筋扁平截面示意图      图3d--FRP筋不规则形状截面示意图