专利名称：一种用于超氯盐渍土中的耐腐蚀混凝土桩及其制作和施工的制作方法
技术领域：
本 发明属于土木工程领域，涉及基础工程中的桩体设计与施工技术领域，具体地说，是指一种用于超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩及其制作和施工工艺。
背景技术：
西部内陆的超氯盐溃土中含盐量高达5 44%，是东部滨海盐溃土的5 10倍，参见参考文献[I]:余红发.盐湖地区高性能混凝土耐久性、机理与使用寿命预测方法[D].南京东南大学，2004，盐分主要是钾、钠、镁、钙的氯盐、硫酸盐和碳酸盐，它们对混凝土和钢筋产生严重腐蚀，从而对混凝土和钢筋混凝土结构的耐久性构成严重威胁。混凝土和钢筋混凝土桩基是最常用建(构)筑物的基础形式，但是在超氯盐溃土地区其应用受到了很大限制。例如中国建筑科学研究院对青海察尔汗盐湖地区超氯盐溃土的调查及对策研究结论实际上排除了含水泥与钢材的一切桩基和地基处理方法，参见参考文献[2] :丁威，马孝轩，冷发光等.格尔木盐湖地区地下基础混凝土分析评价和应用措施[J].混凝土，2005，(7):78-83.因此迫切需要开发新的桩基形式，以满足超氯盐溃土地区的工程需要。
发明内容
本发明为解决超氯盐溃土地区桩基耐久性问题，提供了一种用于超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩及其制作和施工方法。本发明针对超氯盐溃土中含盐量和含盐种类的特点，采用氧化镁和氯化镁按一定比例混合作为胶凝材料，将其与砂石等材料混合作为桩基的基体材料，桩体中可以使用增强筋，采用预制的方法或现场浇筑的方法，制作耐腐蚀混凝土桩。本发明提供的用于超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩，所述的耐腐蚀混凝土桩适用的盐溃土条件为盐溃土为含盐量59^44% (质量百分含量)的超氯盐溃土，主要盐类或离子含量的范围为Ca2+ 0. 18 2. 82%, Mg2+ :0. 098 3. 86%, K+ 和 Na+ :0. 31 14. 7%, SO广0. 454 4. 3%, CF I. 43 16. 64%, HCO3- 0. I I. 17%, CO广:0. 001 0. 6%。所述的耐腐蚀混凝土桩，其混凝土的配比按重量份计算，由下述组分的原料制备而成轻烧氧化镁粉150 650份；氯化镁25 200份；粗集料400 1500份；细集料200^900份；水9(T400份。所述的轻烧氧化镁中含有质量百分比为60%以上的活性氧化镁；所述的氯化镁可以为无水氯化镁，也可使用六水合氯化镁(卤片)；所述粗集料和细集料采用满足混凝土国家现行规范的材料，其中粗集料为粒径大于4. 75mm的碎石、卵石颗粒，细集料为粒径在0. 15mm至4. 75mm之间的普通砂,水可以采用清水也可以使用现场所得卤水。本发明所述的一种用于超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩，根据混凝土桩的施工方法不同分为预制桩和灌注桩，根据混凝土桩中是否包含加强筋分为素混凝土桩和加筋混凝土桩。其中加筋混凝土桩中的加强筋材可以使用经过防腐处理的钢筋，也可使用其它非黑色金属筋材，如铝合金筋材、不锈钢筋材等；也可以使用FRP筋材，FRP筋材包括玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋、碳纤维增强塑料(CFRP)筋、芳纶纤维增强塑料(AFRP)筋、玄武岩纤维增强塑料(BFRP)筋等；还可以使用植物纤维的筋材，如竹筋、竹丝编制的竹丝索等作为混凝土的加筋材料。本发明所述的一种用于超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩，如果所述的混凝土桩为预制桩，则其制作方法为先对施工地区盐溃土中的含盐量进行测定，以确保其满足超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩的应用条件。按照配比将原材料充分混合搅拌至均匀得到混凝土物料。按照现行公知的混凝土预制桩制作工艺，向已拼装好的模具内放入加强筋骨架，再灌入混凝土，直接振捣成型。灌模成型后的构件在适宜条件下进行养护，使胶凝材料充分水化，养护至规定龄期后拆模，形成混凝土预制桩。其中养护条件为温度18°C 25°C，相对湿度 60% 70%。本发明所述的一种用于超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩，如果所述的混凝土桩为 灌注桩，则其施工方法为先对施工地区盐溃土中的含盐量进行测量，判断其盐溃土种类。按照配比将原材料充分混合搅拌至均匀得到混凝土物料。根据实际条件选择钻孔灌注桩或者沉管灌注桩，以及素混凝土桩或加筋混凝土桩。其施工工艺可参照公知的普通混凝土灌注桩施工工艺进行。本发明的优点在于(I)本发明提供的混凝土桩适用于普通水泥混凝土桩无法使用的超氯盐溃土地区；(2)本发明提供的混凝土桩在超氯盐溃土中不仅具有耐腐蚀性能，而且其强度在超氯盐溃土中会有所增强。(3)本发明提供的混凝土桩可以分为预制桩与灌注桩两种，可以根据施工要求进行选择，施工使用过程中较为灵活。(4)本发明提供的混凝土桩所需的胶凝材料成本较低，适合大规模的工程应用。(5)本发明提供的混凝土桩的制作过程和施工过程较为简单，有利于大规模的使用。
图I为实施例中的接桩构造示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。本发明提供一种用于超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩，可以为加筋混凝土预制桩、素混凝土灌注桩或加筋混凝土灌注桩。用氧化镁和氯化镁按一定比例混合得到的胶凝材料在清水中不能保持强度，因为其中的部分水化物与水反应发生转变，因此它是一种气硬性胶凝材料。由于地下水的存在，在非盐溃土地区不能用这种胶凝材料作为桩基的基体材料。经研究发现，超氯盐溃土中存在的多种盐分可与氧化镁一氯化镁体系发生反应，形成与氧化镁一氯化镁体系在清水中产生的水化物体系不同的水化物体系，同时，包围的盐水环境也消除了原来部分水化物与清水反应软化的反应环境。因此，用氧化镁和氯化镁按一定比例混合得到的胶凝材料在超氯盐溃土中能够保持强度，故该胶凝材料只能用于特定含盐量和特定盐分种类的盐溃土中。所述的特定含盐量和特定盐分种类的盐溃土为含盐量59^44% (质量百分含量)的超氯盐溃土，进一步优选为含盐量10 35%。盐溃土中主要盐类或离子含量的范围为Ca2+ 0. 18 2. 82%, Mg2+ :0. 098 3. 86%, K+ 和 Na+ :0. 31 14. 7%, SO广0. 454 4. 3%, CF
I.43 16. 64%, HCCV 0. I I. 17%, CO广0. OOTO. 6%。胶凝材料中氧化镁和氯化镁的配比可以根据盐溃土含盐量以及盐分种类的变化进行调整，获得适用于特定含盐量和特定盐分种类盐溃土的胶凝材料。所述的耐腐蚀混凝土桩，其混凝土的配比按重量份计算，由下述组分的原料制备而成轻烧氧化镁粉150 650份；氯化镁25 200份；粗集料400 1500份；细集料200 900份；水:90 400份。优选的，轻烧氧化镁粉=550^650份；氯化镁:70 100份；粗集料100(Tl300份；细集料60(T800份；水30(T380份。所述的轻烧氧化镁中含有质量百分比为60%以上的活性氧化镁；所述的氯化镁可以为无水氯化镁,也可使用六水合氯化镁(卤片);所述粗集料和细集料采用满足混凝土国家现行规范的材料，其中粗集料为粒径大于4. 75mm的碎石、卵石颗粒,细集料为粒径在0. 15mm至4. 75mm之间的普通砂,水可以采用清水也可以使用现场所得卤水。对本发明中采用的胶凝材料进行净浆试验，在清水和卤水环境中的无侧限抗压强度数据如下表I :表I无侧限抗压强度数据对比
权利要求
1.一种用于超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩，其特征在于当盐溃土满足如下条件时，即盐溃土含盐量为59^44%，主要盐类或离子含量的范围为Ca2+ :0. 18^2. 82%，Mg2+ 0. 098 3. 86%, K+ 和 Na+ :0. 3广 14. 7%, SO广:0. 454 4. 3%, CF :1. 43 16. 64%, HCOf 0.ri. 17%，C032_ 0. OOfO. 6%，该混凝土桩按重量份由下述组分的原料制备而成 轻烧氧化镁粉150 650份； 氯化镁25 200份； 粗集料300 2000份； 细集料150 1300份； 水:90 400份； 其中活性氧化镁含量占轻烧氧化镁总质量的60%以上。
2.根据权利要求I所述的一种用于超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩，其特征在于所述的氯化镁为无水氯化镁，或者六水合氯化镁。
3.根据权利要求I所述的一种用于超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩，其特征在于所述的粗集料为粒径大于4. 75mm的碎石、卵石颗粒,细集料为粒径粒径在0. 15mm至4. 75mm之间的普通砂。
4.根据权利要求I所述的一种用于超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩，其特征在于所述的水采用清水，或者使用现场所得卤水。
5.根据权利要求I所述的一种用于超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩，其特征在于所述的耐腐蚀混凝土桩为加筋混凝土预制桩、素混凝土灌注桩或加筋混凝土灌注桩。
6.根据权利要求5所述的一种用于超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩，其特征在于所述的加筋混凝土预制桩或加筋混凝土灌注桩采用的筋材为经过防腐处理的钢筋，或者非黑色金属的金属筋材，或者FRP筋材，或者植物纤维的筋材。
7.根据权利要求6所述的一种用于超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩，其特征在于所述的非黑色金属筋材选取为铝合金筋材或不锈钢筋材；所述的FRP筋材选取为玻璃纤维增强塑料筋、碳纤维增强塑料筋、芳纶纤维增强塑料筋或玄武岩纤维增强塑料筋；所述的植物纤维的筋材选用竹筋或竹丝编制的竹丝索。
8.一种用于超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩的制备及施工方法，其特征在于如果所述< 的混凝土桩为预制桩，则其制作方法为 先对施工地区盐溃土中的含盐量进行测定，以确保其满足超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩的应用条件；按照配比将原材料充分混合搅拌至均匀得到混凝土物料；按照现行公知的混凝土预制桩制作工艺，向已拼装好的模具内放入加强筋骨架，再灌入混凝土，直接振捣成型；灌模成型后的构件进行养护，使胶凝材料充分水化，养护至规定龄期后拆模，形成混凝土预制桩； 如果所述的混凝土桩为灌注桩，则其施工方法为 先对施工地区盐溃土中的含盐量进行测量，以确保其满足超氯盐溃土中的耐腐蚀混凝土桩的应用条件；按照配比将原材料充分混合搅拌至均匀得到混凝土物料；根据实际条件选择钻孔灌注桩或者沉管灌注桩，以及素混凝土桩或加筋混凝土桩；其施工工艺参照公知的普通混凝土灌注桩施工工艺进行。
9.根据权利要求8所述的制备及施工方法，其特征在于耐腐蚀混凝土预制桩的养护的条件为温度18°C 25°C，相对湿度 60% 70%。
全文摘要
本发明公开了一种用于超氯盐渍土中的耐腐蚀混凝土桩及其制作和施工工艺，所述混凝土桩的基体材料包括氧化镁和氯化镁按一定比例混合得到的胶凝材料、粗集料和细集料等。该混凝土桩中的氧化镁—氯化镁体系可与特定含盐量的超氯盐渍土中存在的某些特定种类和含量的盐分发生反应，从而保持混凝土桩体在超氯盐渍土中的强度。利用该种混凝土桩可以解决超氯盐渍土地区普通混凝土桩抗腐蚀性差，耐久性弱的问题。
文档编号E02D27/32GK102745973SQ201210220830
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者于浩, 刘庆伟, 程寅, 邓晓轩, 黄新 申请人:北京航空航天大学