纤维增强复合材料再生砌体骨料混凝土钢管空心桩的制作方法

本发明涉及建筑技术领域，特别涉及一种纤维增强复合材料再生砌体骨料混凝土钢管空心桩。

背景技术：

目前的建筑中，普遍采用钢筋混凝土桩进行支撑。普通混凝土桩在使用时，其将会受到环境(如海水，地下水，盐碱土壤等)里的硫酸盐腐蚀、淡水腐蚀、镁盐腐蚀、碳酸腐蚀、一般酸腐蚀、强碱腐蚀、复合盐类腐蚀等腐蚀性物质的侵蚀。而在北方寒冷地区，特别是在接触水又受冻的土壤环境里，还容易发生多次冻融循环作用，对混凝土桩的耐久性产生消极影响，降低其承载力，严重时混凝土桩还会在地基的压力下破坏断裂，失去承载作用。

随着世界经济的迅速发展，建筑物的规模大小也进入了高速发展的时期。一方面，随着人口问题的日益严重，人们的住宿矛盾也在不断加深，高层建筑甚至超高层建筑也随之兴建；另一方面，随着城市化的推进，越来越多的高楼大厦拔地而起，商场，酒店等大型建筑物也在不断建造。而建筑物的规模越大，其对桩的抗冲击等各项力学性能要求越高。

因此，如何提供一种耐腐蚀且抗冲击的桩体，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种纤维增强复合材料再生砌体骨料混凝土钢管空心桩，耐腐蚀性较好，抗冲击性能较强。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种纤维增强复合材料再生砌体骨料混凝土钢管空心桩，包括空心的钢管、套设于所述钢管外的混凝土层、套设于所述混凝土层外的纤维增强复合材料布，所述纤维增强复合材料布通过环氧树脂层与所述混凝土层粘接，所述混凝土层为再生砌体骨料混凝土层。

优选地，若干个所述纤维增强复合材料布沿轴向依次拼接，轴向上相邻的所述纤维增强复合材料布之间缝隙处盖设一个所述纤维增强复合材料布。

优选地，所述纤维增强复合材料布呈矩形。

优选地，所述纤维增强复合材料布的轴向宽度大于其边部缝隙上所盖设的所述纤维增强复合材料布的轴向宽度。

优选地，所述纤维增强复合材料布的轴向宽度是300mm，厚度范围为1mm至1.5mm。

优选地，所述纤维增强复合材料布在周向上的终段与起始段相叠设。

优选地，所述钢管的外径为所述混凝土层的外径的1/2，所述钢管壁厚为5mm，所述钢管为Q235钢管。

优选地，所述纤维增强复合材料布为碳纤维布、芳纶纤维布，玻璃纤维布或玄武岩纤维布。

优选地，所述钢管的横截面为圆形、矩形或三角形。

本发明提供的纤维增强复合材料再生砌体骨料混凝土钢管空心桩包括空心的钢管、套设于所述钢管外的混凝土层、套设于所述混凝土层外的纤维增强复合材料布，所述纤维增强复合材料布通过环氧树脂层与所述混凝土层粘接。其中，混凝土层为再生砌体骨料混凝土层。

空心桩的外表设置为纤维增强复合材料布，纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Plastic，简称FRP)是一种高级复合材料，具有耐腐蚀性、极高的抗拉强度。

空心桩被轻质高强耐腐蚀的纤维增强复合材料布所包裹，可以对空心桩进行防腐蚀的保护。纤维增强复合材料布不会受到腐蚀，同时，纤维增强复合材料布也隔离了混凝土层与外部环境，阻止了腐蚀性介质侵入纤维增强复合材料布内，防止混凝土层与内部钢管受到腐蚀而造成空心桩的承载力下降，可以减少后期对空心桩的维护工作量，延长空心桩的使用寿命，降低维护成本；纤维增强复合材料布的密度较小，其使用能够降低空心桩的自重；纤维增强复合材料布具有优异的力学性能，尤其是其抗拉强度极高，约为钢筋的十倍。在空心桩受压过程中，空心桩位于纤维增强复合材料布内的核心桩体除了会受到轴向压力外，还会受到外包的纤维增强复合材料布提供的环形约束力，使核心桩体处于三向环向受力的状态下，核心桩体的抗压强度与极限承载力得以大大提高。

空心桩内部采用钢管与混凝土层相结合的方式，钢管可以为空心桩提供了一定的延性，能够有效克服混凝土层的脆性破坏，提高空心桩的抗震性能，使该空心桩可以广泛应用于多震多灾地区，同时，钢管与混凝土层相结合的方式在一定程度上可以减少混凝土层的使用，可以减轻空心桩的重量，降低空心桩的造价成本。

采用再生砌体骨料混凝土，相比于与普通混凝土，其自重小、抗冻性和抗冲击性都比较好。

采用环氧树脂层黏合纤维增强复合材料布与混凝土层，连接的稳定性较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供空心桩的轴向剖视图；

图2为本发明所提供空心桩的俯视图。

图1至图2中，1-纤维增强复合材料布，2-环氧树脂层，3-混凝土层，4-钢管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种纤维增强复合材料再生砌体骨料混凝土钢管空心桩，耐腐蚀性较好，抗冲击性能较强。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供空心桩的轴向剖视图；图2为本发明所提供空心桩的俯视图。

本发明所提供纤维增强复合材料再生砌体骨料混凝土钢管空心桩的一种具体实施例中，包括空心的钢管4、套设于钢管4外的混凝土层3、套设于混凝土层3外的纤维增强复合材料布1，纤维增强复合材料布1通过环氧树脂层2与混凝土层3粘接。即，空心桩沿径向由内向外依次包括钢管4、混凝土层3、环氧树脂层2、纤维增强复合材料布1四种材料层，钢管4的中心轴即为空心桩的中心轴。本实施例中，纤维增强复合材料布1可以保证空心桩的耐腐蚀性以及承载能力，钢管4与纤维增强复合材料布1的设置可以降低空心桩的重量，降低了对桩基起吊设备等的要求，便于施工运输，能够降低制造成本。

其中，混凝土层3可以为再生砌体骨料混凝土层。再生砌体骨料混凝土是由砌体经过破碎后形成再生砌体骨料，将其以一定的比例代替天然骨料制成再生砌体骨料混凝土。再生砌体骨料混凝土可以是任何砌体骨料以任意的比例代替天然骨料制成的混凝土。再生砌体骨料混凝土与普通混凝土相比，其自重小、抗冻性和抗冲击性都比较好。

其中，再生砌体骨料混凝土层的一种具体制作方式为：砌体骨料取代小粒径粗骨料(5mm-10mm)的50％，并以一定的配合比与一定量的减水剂进行配制。搅拌方式采用先加沙、砖骨料、搅拌30秒，然后加入一半的水搅拌30秒，以保证砖骨料吸饱水；加入水泥搅拌60秒，再加入另一半的水搅拌60秒。

具体地，若干个纤维增强复合材料布1可以沿轴向依次拼接，轴向上相邻的纤维增强复合材料布1之间缝隙处盖设一个纤维增强复合材料布1。本实施例中，纤维增强复合材料布1相当于设置了两层，外层的纤维增强复合材料布1可以对内层的纤维增强复合材料布1的缝隙处进行遮挡，从而可以实现对空心桩在轴向上的全面防腐蚀。其中，一个纤维增强复合材料布1可以围绕混凝土层3不止一圈，例如，内层纤维增强复合材料布1中，每个纤维增强复合材料布1可以围绕空心桩的中心轴缠绕四圈，或，内层纤维增强复合材料布1中，每个纤维增强复合材料布1可围绕空心桩的中心轴缠绕三圈。

进一步地，纤维增强复合材料布1可以呈矩形，便于加工与装配，在装配时，只需以纤维增强复合材料布1的宽度方向平行于空心桩的中心轴，沿着混凝土层3的周向进行缠绕即可。当然，纤维增强复合材料布1也可以呈圆形、三角形或者其他形状。

进一步地，纤维增强复合材料布1的轴向宽度可以大于其边部缝隙上所盖设的纤维增强复合材料布1的轴向宽度，一个外层纤维增强复合材料布1仅对应盖住两个纤维增强复合材料布1之间形成的缝隙，在保证密封效果的同时能够减少外层的纤维增强复合材料布1的用量。

进一步地，纤维增强复合材料布1的轴向宽度可以是300mm，厚度范围为1mm至1.5mm，防腐蚀效果较好。

进一步地，纤维增强复合材料布1在周向上的终段与起始段可以相叠设，即，纤维增强复合材料布1的周向长度大于对应位置混凝土层3的外径的整数倍，从而可以保证对空心桩在周向上全面防腐蚀。

其中，每个纤维增强复合材料布1在混凝土层3上可以绕设不止一圈，纤维增强复合材料布1在周向上的终端端面相对于起始端端面在周向上具有一定的搭接长度。以搭接长度为150mm、纤维增强复合材料布1的厚度为1mm、混凝土层3的周长大于150mm为例，此时纤维增强复合材料布1的厚度可以忽略不计，纤维增强复合材料布1围绕一圈与两圈之间时，在围绕整一圈时会延伸出150mm长，此时，纤维增强复合材料布1的周向总长度为2πr+150mm，r为混凝土层3的半径；纤维增强复合材料布1围绕两圈与三圈之间时，在围绕整两圈时会延伸出150mm长，此时，若纤维增强复合材料布1的厚度忽略不计，纤维增强复合材料布1的周向总长度为2×2πr+150mm，r为混凝土层3的半径；纤维增强复合材料布1围绕三圈与四圈之间时，在围绕整三圈时会延伸出150mm长，此时，若纤维增强复合材料布1的厚度忽略不计，纤维增强复合材料布1的周向总长度为3×2πr+150mm，r为混凝土层3的半径；依此类推，可以获知纤维增强复合材料布1围绕N圈与(N+1)圈之间时，在围绕整N圈时会延伸出150mm长，此时，若纤维增强复合材料布1的厚度忽略不计，纤维增强复合材料布1的周向总长度为N×2πr+150mm，r为混凝土层3的半径，N为正整数。

又或者，上述缠绕成至少两圈的一个纤维增强复合材料布1也可以更换为不同个纤维增强复合材料布1首尾依次连接而成。

进一步地，钢管4的外径可以为混凝土层3的外径的1/2，钢管4壁厚可以为5mm，钢管4可以为Q235钢管，可保证空心桩的承受能力。其中，混凝土层3的外径应视具体施工场地情况而定。

在上述任一实施例的基础上，纤维增强复合材料布1可以为碳纤维布、芳纶纤维布，玻璃纤维布或玄武岩纤维布，当然，也可以采用其他种类的轻质高强耐腐蚀的纤维增强复合材料布1。

在上述任一实施例的基础上，钢管4的横截面为圆形、矩形或三角形，以适应不同的施工环境。

本发明所提供空心桩的一种具体加工方式如下：

步骤一、首先制作长度为a的预制模板，随后裁剪钢管4，使钢管4长度等于a并连接至预制模板中，同时，使钢管4的中心轴线与桩体中心轴线即圆柱形钢模的中心轴线重合。

步骤二、往模板里浇筑再生砌体骨料混凝土，浇筑完成后，进行养护，养护一天后拆模并送至施工现场继续养护。

步骤三、在养护龄期7天后，选用标准宽度的若干个纤维增强复合材料布1，开始进行纤维增强复合材料布1的黏贴，兑好环氧树脂并利用湿粘法，在轴向上，一个纤维增强复合材料布1黏贴完后，下一个纤维增强复合材料布1的上边紧贴着上一个纤维增强复合材料布1的下边并黏贴在混凝土层3上，并一直如此循环地黏贴下去，若最后一个纤维增强复合材料布1的要求宽度小于上述的标准宽度，则可进行纤维增强复合材料布1的裁剪，并在裁剪后黏贴上去。其中，在黏贴某一个纤维增强复合材料布1时，在此纤维增强复合材料布1对应的混凝土层3表面用刷子刷满环氧树脂形成环氧树脂层2，同时也用环氧树脂涂刷纤维增强复合材料布1。

步骤四、在一层纤维增强复合材料布1黏贴完成后，在每两个纤维增强复合材料布1之间的缝隙上再黏贴一个纤维增强复合材料布1，具体地，其宽度为100mm，搭接长度为150mm，随后继续养护。

步骤五、在满足28天龄期时，将空心桩运输至打桩处，调整打桩机位置，将桩尖对准桩位，运用锤击法将桩打入至地表以下，垂直偏差不得超过0.5％。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的纤维增强复合材料再生砌体骨料混凝土钢管空心桩进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。