[发明专利]膨胀混凝土灌注桩及其制造方法以及一种混凝土膨胀剂

说明书

技术领域

本发明属于混凝土桩基工程材料和施工技术领域，涉及混凝土灌注桩、混凝土膨胀剂及其制造方法和用途。

背景技术

混凝土灌注桩是在工民建和基础建设中经常使用的一种提高基础承载能力的结构措施，在高层建筑、桥梁和一些地耐力差的地区广泛使用。采用技术措施，提高单桩承载力，是灌注桩技术领域一项重要的研究内容，在这方面已经有不少成果，如扩大桩头(钻孔扩底)、桩身支扩(支盘)、桩端(侧)后压浆技术等。这些技术都能够提高灌注桩单桩承载能力，但是存在工艺较为复杂，可靠度差，费时费工等问题。

通过新材料技术，改变混凝土材料性能，进而提高灌注桩单桩承载力的研究相对较少。

1970年，美国公布了一种混凝土灌注桩的制造方法(专利号：US3504497)，其采用的膨胀水泥包括掺5％～30％的石膏或其他形式的硫酸钙和30％～80％的波特兰水泥的高铝水泥的混合物，或掺2％～40％的石膏的铝酸钙水泥的混合物，或掺10％～90％的波特兰水泥的硫铝酸钙水泥的混合物，掺或不掺硫酸钙的硫铝酸钙水泥。与使用波特兰水泥的桩相比，单桩承载力提高40％～50％。由于膨胀组分掺量大，对混凝土强度影响很大，而且没有形成独立的高效能膨胀组分生产技术，该技术没有获得推广应用。

公开号CN1031070A的中国专利(申请人：黑龙江省低温建筑科学研究所)公开了灌注桩基增强剂，该增强剂采用硫酸铝厂的废渣(70％～85％)、木质素磺酸钙或萘磺酸钠(1.5％～5％)、沸石(6％～15％)、消石灰(3％～10％)、氧化钙(1.5％～5％)等组成，细度为4900孔筛余量不大于15％，水化产物是水化硫铝酸钙(钙矾石)，具有膨胀性能。掺量为5％～7％，工程灌注桩基单桩承载力提高15％～23％。

公开号CN1100705A的中国专利(申请人：中国建筑材料科学研究院)公开了一种灌注桩膨胀剂及其制造方法和用途。是采用铝酸钙(10％～50％)、硫酸铝熟料(10％～45％)、活性无机矿物复合料(30％～70％)、有机性能调节剂(1％～5％)，细度为2000～3500cm²/g。在制造混凝土时，掺加15％～30％，在限制条件下，混凝土中能够产生0.8～1.0MPa的自应力值。内掺20％的该种膨胀剂，工程灌注桩单桩承载力可以提高15％～25％。

公开号CN1036149C的中国专利(发明人：王前之，王华军)公开了一种膨胀混凝土桩的制造方法，系采用市售的普通混凝土膨胀剂，如UEA膨胀剂，掺量为5％～30％，按照设计要求的增加承载力，确定膨胀剂掺量。这种方法几乎没有可操作性，因为掺加膨胀剂的混凝土膨胀大小是无法依据增加承载力要求准确计算的，膨胀是一个化学反应过程，受诸多不确定因素影响，膨胀的大小、膨胀剂的掺量，目前只能依靠混凝土试配来确定，且该技术采用的市售混凝土膨胀剂属于膨胀能很低的产品，膨胀相是钙矾石，绝湿环境下膨胀很小，无法提高桩体中混凝土的膨胀值，因此对单桩承载力提高幅度有限。

公开号CN100519951C的中国专利(发明人：李树源，高同，王传家)公开了一种干螺旋钻孔灌注桩的施工方法，是利用螺旋钻机干钻孔至设计深度，浇筑普通混凝土，桩身布设两根后注浆管，在后注浆的水泥浆液中掺加5％的市售普通混凝土膨胀剂。

由于灌注桩体量较大，处于桩孔中的混凝土更接近于绝湿养护条件，上述公开技术中使用的膨胀水泥或膨胀剂都属于钙矾石类膨胀剂，这类膨胀剂掺量大时会显著降低混凝土强度，掺量小时膨胀率又很小，且在绝湿情况下其膨胀效果还会进一步降低，因此实际膨胀量较低，故对灌注桩单桩承载力的提高幅度较小。另外，这些技术均是桩体全部使用膨胀混凝土，膨胀剂的掺加大量，也会增加灌注桩成本，这也是制约膨胀混凝土灌注桩技术推广的一个因素，故需要对上述技术加以改进。

发明内容

本发明的目的是提供膨胀混凝土灌注桩的制造方法以及所制造得到的膨胀混凝土灌注桩，可以显著降低膨胀混凝土灌注桩的造价，与普通混凝土灌注桩相比，明显提高单桩灌注桩承载力。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种膨胀混凝土灌注桩为I型桩，是在灌注桩孔中，依次交替浇筑普通混凝土和膨胀混凝土，每层混凝土的浇筑高度不小于1000mm，经3～14天形成形成竹节状结构。该I型桩可大幅度增加桩体混凝土与结合土之间的机械咬合力，具有单桩承载力比相同尺寸和强度等级的普通混凝土桩提高30％或以上的性能。其中，普通混凝土和膨胀混凝土的每次浇筑高度既可以相同，也可以不同。