[发明专利]预应力离心耐腐蚀空心方桩

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体属于一种涉及耐腐蚀和耐久性的预应力离心空心方桩。

背景技术

我国幅员辽阔，海洋环境各异且气候多样，如东南沿海地区的湿热、碳化和氯盐腐蚀，北方沿海地区的冻融、碳化和氯盐腐蚀，西部盐湖地区的干冷、干热、氯盐和硫酸盐腐蚀，这些都使得预制混凝土的破坏形式普遍、多样且复杂。

1991年召开的第二届混凝土耐久性国际会议上，Metha在题为“混凝土耐久性-五十年进展”的报告中指出“当今世界，混凝土构件破坏的主要原因按重要性递减排列顺序：钢筋锈蚀、冻融循环、侵蚀环境的物理化学作用”，也就是说，腐蚀是影响混凝土耐久性的主要因素之一，通常腐蚀包括酸、碱、盐对混凝土的腐蚀。

与现浇混凝土相比，预制混凝土关于耐腐蚀性、耐久性的研究和相关技术开发严重不足。2006年，由中山市三和建材有限公司、清华大学深圳研究生院、同济大学材料工程研究所联合完成了一项研究，该研究认为目前广泛使用的掺磨细砂、采用蒸压工艺生产的预应力高强混凝土桩的耐久性较低，不适宜用于干湿循环条件下有抗冻、抗氯离子渗透和硫酸盐腐蚀等要求的桩基工程。20世纪80年代，Mehta和Gerwick调查了旧金山湾San Mateo-Hayward大桥遭受腐蚀的梁体，该梁体混凝土的单方水泥用量为370kg，其中一部分梁采用蒸汽养护，一部分梁采用自然养护。经过17年的暴露后，采用蒸汽养护的梁已经发生了锈蚀而不得不进行修补，而自然养护的梁却还没有出现任何腐蚀的迹象。Detwiler等人的研究结果表明，较高温度下的养护会降低硅酸盐水泥混凝土抗氯离子渗透的能力，这说明蒸汽养护的混凝土构件比自然养护的构件更容易发生耐腐蚀性问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种预应力离心耐腐蚀空心方桩，解决离心蒸汽养护混凝土构件的耐久性和耐腐蚀性问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的预应力离心耐腐蚀空心方桩，包括桩身、桩端、端头连接结构和接头保护结构，

所述端头连接结构包括端板和带钢裙板，所述端板设于空心方桩的端部并与桩身的主筋连接，所述端板的侧面具有焊接坡口，端板上设有穿筋孔和张拉孔，所述穿筋孔和张拉孔以端板中心呈中心对称，所述带钢裙板与端板连接在一起，该带钢裙板设于端板与空心方桩的桩身连接部；

所述接头保护结构包括防腐涂层和/或阴极垫块，其中阴极垫块预埋于空心方桩的端部，防腐涂层涂覆于桩身的接头处且将端板及端板的焊接处包围在其内部。

进一步的，所述方桩还可以包括桩尖，该桩尖位于混凝土空心方桩桩身的前端且与桩身为整体结构，所述桩尖为棱台形，桩尖内设有桩尖钢筋，每组桩尖钢筋包括一倾斜段和一竖直段，桩尖的前端设有一钢棒，所述钢棒被桩尖钢筋的竖直段包围在内部并与桩尖钢筋固定连接，所述钢棒伸出并位于桩尖的顶面外。

在上述结构中，所述桩身及桩尖的混凝土包括水泥、掺合料、砂石、耐腐蚀剂、减水剂和水。其中，所述耐腐蚀剂包括氢氧化钡、柠檬酸钠、硼酸、六偏磷酸钠、苯甲酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二磺基硫酸钠、硅砂；所述掺合料包括粉煤灰、矿粉、硅灰、偏高岭土；所述减水剂包括萘系、聚羧酸、聚羧酸嫁接支链、萘系改良（由萘系减水剂与其它外加剂复配而成）。

优选的，所述桩尖为正四棱台形，所述钢棒位于正四棱台的中心，且钢棒的前端伸出在桩尖顶面外；所述桩尖内设有四组桩尖钢筋，相邻两组桩尖钢筋之间的夹角为90°，每组桩尖钢筋的倾斜段平行于桩尖的一侧面。

优选的，所述桩身具有圆筒形的中孔，端板上具有与方桩的中孔直径相同的圆孔；所述穿筋孔和张拉孔分布在端板的圆孔外侧并呈方形分布。

其中，所述带钢裙板上压有若干凸筋，所述凸筋向空心方桩的中心突出。

在上述结构中，所述端板的边长、带钢裙板的边长与空心方桩的桩身边长均相同。或者，端板的边长小于空心方桩的桩身边长，所述带钢裙板呈阶梯状，其靠近桩身的部分边长与空心方桩的桩身边长相同，靠近端板的部分边长小于空心方桩的桩身边长。

其中，所述阴极垫块预埋于端板、裙板和方桩端部的交汇处。

本发明的预应力离心耐腐蚀空心方桩从建筑桩基础整体防护的角度出发，对桩基础整体耐久性和耐腐蚀性的研究和设计，优化方桩桩身的混凝土组成成分及配比，并且调整方桩配筋形式及保护层厚度等，提高了离心蒸汽养护预制桩及桩基的耐久性和耐腐蚀性能，解决了混凝土、钢筋混凝土在腐蚀介质和环境中的使用寿命问题。提高了建筑材料和建筑物基础的安全性。

附图说明