专利名称：掺钢纤维的混凝土管桩及其生产方法
技术领域：
本发明涉及土木建筑行业用的混凝土管桩及其生产方法，尤其涉及一种掺钢纤维的混凝土管桩及其生产方法。
背景技术：
目前，在一些重大工程中，有些施工单位选用钢管桩或钢管混凝土桩作为建筑物及大型设备基础的承载基础桩。但是，由于钢管桩或钢管混凝土桩的费用较为昂贵，使用后会加大施工的成本，因此现在的施工单位大多采用以PHC管桩(即预应力高强混凝土管桩)代替钢管桩或钢管混凝土桩作为承载基础桩，来降低施工成本。但是，由于PHC管桩存在抗冲击能力和抗疲劳强度不足的缺陷，从而使其作为承载基础桩在延性、韧性和抗拉强度方面就满足不了设计的要求，特别是在大规模采用PHC管桩(如桩长在60米以上的群桩)作为承载基础桩的施工中，使用PHC管桩在沉桩过程中，经打桩机的锤击，经常会出现一些桩头破损的现象，使得沉桩的到位率降低，桩头的破损率上升，较难满足施工设计的要求。
发明内容
本发明克服了原有的PHC管桩存在的在沉桩过程中桩头破损率高以及沉桩到位率低的缺陷，提供了一种掺钢纤维的混凝土管桩及其生产方法。该掺钢纤维的混凝土管桩及其生产方法，通过在加工管桩的混凝土中添加适量的钢纤维，使得管桩本身的抗裂强度和抗弯强度获得了较为明显的提高。
本发明是这样实现的，一种掺钢纤维的混凝土管桩，包括混凝土，在该掺钢纤维的混凝土管桩的混凝土中混合含有钢纤维。
上述的一种掺钢纤维的混凝土管桩，在掺钢纤维的混凝土管桩的头部一段距离内含有钢纤维。
上述的一种掺钢纤维的混凝土管桩，掺钢纤维的混凝土管桩的头部长度为1-3米。
上述的一种生产产品的方法，在搅拌器中投入碎石、黄砂、钢纤维和水泥进行搅拌，然后再加入水和减水剂进行搅拌，其中水泥、黄砂、碎石、水和减水剂的配合比(重量份)为水泥470-550，黄砂600-700，碎石1000-1400，水(水灰比0.2-0.4)，减水剂4.7-22，钢纤维含量为10-120kg/每立方米混凝土，将搅拌好的掺钢纤维的混凝土注入管桩模具进行离心成型，最后进行养护。
上述的一种产品的生产方法，将搅拌好的掺钢纤维的混凝土从管桩模具的一端均匀分层浇灌一段区域，并与原有的混凝土接触后，再进行离心成型，最后进行养护。
上述的一种产品的生产方法，掺钢纤维的混凝土的头部浇灌区长度为1-3米。
上述的一种产品的生产方法，混合搅拌后掺钢纤维的混凝土的坍落度为30-70mm。
上述的一种产品的生产方法，掺钢纤维的混凝土的搅拌时间比普通混凝土的搅拌时间长60-120秒。
上述的一种产品的生产方法，掺钢纤维的混凝土的高速离心成型时间比普通混凝土的高速离心成型时间长1-3分钟，低速、中速和中高速离心成型时间不变。
上述的一种产品的生产方法，养护的过程为常压蒸汽养护和高温、高压蒸汽养护。
本发明的原理是在C80混凝土配合比的基础上对钢纤维混凝土配合比进行了调整，利用钢纤维在混凝土中呈多维向的特性，使混凝土的支撑量增大，在满足混凝土的施工要求的前提下，通过混凝土内其它成份的调节保证其对和易性的要求；由于在离心成型过程中，钢纤维多维体存在一个重新分布的问题，对此会影响到钢纤维混凝土的密实性，对采用低速、中速和中高速进行离心成型的其离心参数不变，而对于高速离心，则离心时间必须在原有的离心时间的基础上进行相应的延长。采用本发明的含高强度钢纤维的混凝土管桩在管桩的抗裂变强度及抗弯强度上都有了较大的提高，同时也提高了管桩的延性、韧性和抗拉强度，经破坏后裂缝的延展较为缓慢，由此可对管桩的受破坏程度进行预判。基于含高强度钢纤维的混凝土管桩的良好性能，其不仅可以完全替代钢管桩或钢管混凝土桩作为承载基础桩，而且还可以广泛应用于防震建筑等方面，在保证建筑施工质量的同时，也降低了施工成本。
具体实施例方式
本发明的具体实施方式
如下一种掺钢纤维的混凝土管桩，包括混凝土，在该掺钢纤维的混凝土管桩的混凝土中混合含有钢纤维。在掺钢纤维的混凝土管桩的头部一段距离内含有钢纤维。掺钢纤维的混凝土管桩的头部长度为1-3米。在搅拌器中投入碎石、黄砂、钢纤维和水泥进行搅拌，然后再加入水和减水剂进行搅拌，其中水泥、黄砂、碎石、水和减水剂的配合比(重量份)为水泥470-550，黄砂600-700，碎石1000-1400，水(水灰比0.2-0.4)，减水剂4.7-22，钢纤维含量为10-120kg/每立方米混凝土，将搅拌好的掺钢纤维的混凝土注入管桩模具进行离心成型，最后进行养护。将搅拌好的掺钢纤维的混凝土从管桩模具的一端均匀分层浇灌一段区域，并与原有的混凝土接触后，再进行离心成型，最后进行养护。掺钢纤维的混凝土的头部浇灌区长度为1-3米。混合搅拌后掺钢纤维的混凝土的坍落度为30-70mm。掺钢纤维的混凝土的搅拌时间比普通混凝土的搅拌时间长60-120秒。掺钢纤维的混凝土的高速离心成型时间比普通混凝土的高速离心成型时间长1-3分钟，低速、中速和中高速离心成型时间不变。养护的过程为常压蒸汽养护和高温、高压蒸汽养护。
实施实例1PHCφ400×90mmAB型钢纤维混凝土管桩，采用的配合比(重量份)为普通42.5级水泥490，中砂650，碎石(5-25mm)1180，钢纤维24，生活用水160(水灰比W/C为0.33)，高效减水剂10。制作的方法为在混凝土配料中，掺钢纤维24Kg，搅拌成为钢纤维混凝土，搅拌时间为180s；将钢纤维混凝土浇灌在距管桩端部1.5m范围内，其他部位的混凝土无钢纤维；钢纤维混凝土的坍落度为50mm；然后进行钢纤维混凝土管桩的离心成型，离心时间低速为120s，中速120s，中高速120s，高速为480s；最后，钢纤维混凝土管桩养生，采用常压蒸汽养生和高压蒸汽养生两种形式a、常压蒸汽养生静养2小时——升温2小时——恒温4小时——降温2小时；b、高压蒸汽养生在蒸压釜中升温2小时——恒温4小时——降温3小时——打开蒸压釜门静停1小时——产品出釜。实施效果混凝土试块强度为89.3MPa，达到设计要求，PHCφ400×90mmAB型管桩的外观质量，符合国标《先张法预应力混凝土管桩》GB13476-1999中优等品的指标，在试验中效果良好，打入深度60m-87m的管桩的桩头(1.5m)完好无损，满足设计要求。
实施实例2PHCφ500×100mmAB型钢纤维混凝土管桩，采用的配合比(重量份)为普通42.5级水泥500，中砂679，碎石(5-25mm)1157，钢纤维40，生活用水154(水灰比W/C为0.308)，高效减水剂10。制作的方法为在混凝土配料中，掺钢纤维40Kg，搅拌成为钢纤维混凝土，搅拌时间为180s；将钢纤维混凝土浇灌在距管桩端部2.0m范围内，其他部位的混凝土无钢纤维；钢纤维混凝土的坍落度为40mm；然后将钢纤维混凝土管桩进行离心成型，离心时间低速为120s，中速为120s，中高速为120s，高速为540s；钢纤维混凝土管桩养生，采用常压蒸汽养生和高压蒸汽养生两种形式a、常压蒸汽养生静养2小时——升温2小时——恒温4.5小时——降温2小时；b、高压蒸汽养生在蒸压釜中升温2小时——恒温4.5小时——降温3小时——打开蒸压釜门静停1小时——产品出釜。实施效果混凝土试块强度为91.5MPa，达到设计要求；PHCφ500×100mmAB型管桩的外观质量，符合国标《先张法预应力混凝土管桩》GB13476-1999中优等品的指标；在试验中效果良好，打入深度50m-87m管桩的桩头(2.0m范围内)完好无损，满足设计要求。
实施实例3PHCφ600×110mmAB型钢纤维混凝土管桩，采用的配合比(重量份)为普通42.5级水泥510，中砂700，碎石(5-25mm)1145，钢纤维30，生活用水145(水灰比W/C为0.285)，高效减水剂10.2。制作的方法为在混凝土配料中，掺钢纤维30Kg，搅拌成为钢纤维混凝土，搅拌时间为180s；将钢纤维混凝土浇灌在距管桩端部2.5m范围内，其他部位的混凝土无钢纤维；钢纤维混凝土的坍落度为30mm；然后将钢纤维混凝土管桩进行离心成型，离心时间低速为120s，中速为120s，中高速为180s，高速为480s；钢纤维混凝土管桩养生，采用常压蒸汽养生和高压蒸汽养生两种形式a、常压蒸汽养生静养2小时——升温2小时——恒温5小时——降温2小时；b、高压蒸汽养生在蒸压釜中升温2小时——恒温5小时——降温3小时——打开蒸压釜门静停1小时——产品出釜。实施效果混凝土试块强度为87.4MPa，达到设计要求；PHCφ600×110mmAB型管桩的外观质量，符合国标《先张法预应力混凝土管桩》GB13476-1999中优等品的指标。在试验中效果良好，打入深度60m-87m管桩的桩头(2.5m)完好无损，满足设计要求。
权利要求
1.一种掺钢纤维的混凝土管桩，包括混凝土，其特征在于在该掺钢纤维的混凝土管桩的混凝土中混合含有钢纤维。
2.根据权利要求1所述的一种掺钢纤维的混凝土管桩，其特征在于在掺钢纤维的混凝土管桩的头部一段距离内含有钢纤维。
3.根据权利要求2所述的一种掺钢纤维的混凝土管桩，其特征在于掺钢纤维的混凝土管桩的头部长度为1-3米。
4.一种生产权利要求1的产品的方法，其特征在于在搅拌器中投入碎石、黄砂、钢纤维和水泥进行搅拌，然后再加入水和减水剂进行搅拌，其中水泥、黄砂、碎石、水和减水剂的配合比(重量份)为水泥470-550，黄砂600-700，碎石1000-1400，水(水灰比0.2-0.4)，减水剂4.7-22，钢纤维含量为10-120kg/每立方米混凝土，将搅拌好的掺钢纤维的混凝土注入管桩模具进行离心成型，最后进行养护。
5.根据权利要求4所述的一种产品的生产方法，其特征在于将搅拌好的掺钢纤维的混凝土从管桩模具的一端均匀分层浇灌一段区域，并与原有的混凝土接触后，再进行离心成型，最后进行养护。
6.根据权利要求5所述的一种产品的生产方法，其特征在于掺钢纤维的混凝土的头部浇灌区长度为1-3米。
7.根据权利要求4或5所述的一种产品的生产方法，其特征在于混合搅拌后掺钢纤维的混凝土的坍落度为30-70mm。
8.根据权利要求4或5所述的一种产品的生产方法，其特征在于掺钢纤维的混凝土的搅拌时间比普通混凝土的搅拌时间长60-120秒。
9.根据权利要求4或5所述的一种产品的生产方法，其特征在于掺钢纤维的混凝土的高速离心成型时间比普通混凝土的高速离心成型时间长1-3分钟，低速、中速和中高速离心成型时间不变。
10.根据权利要求4或5所述的一种产品的生产方法，其特征在于养护的过程为常压蒸汽养护和高温、高压蒸汽养护。
全文摘要
本发明涉及土木建筑行业掺钢纤维的混凝土管桩及其生产方法。一种掺钢纤维的混凝土管桩，包括混凝土，在混凝土中还掺有钢纤维。在搅拌器中投入碎石、黄砂、钢纤维、水泥、水和减水剂，钢纤维的含量为10－120kg/每立方米混凝土，将上述材料以比普通混凝土搅拌时间长60－120秒进行搅拌，将搅拌好的掺钢纤维的混凝土从管桩模具的一端均匀分层浇灌，再进行离心成型，高速离心时间比普通混凝土的高速离心成型时间长1－3分钟，低速、中速和中高速离心时间不变，最后进行养护。采用本发明的管桩的抗裂变强度及抗弯强度有了较大的提高，其延性、韧性和抗拉强度也获得提高，不仅可以完全替代钢管桩或钢管混凝土桩作为承载基础桩，而且降低了施工成本。
文档编号B28B21/02GK1563601SQ20041001695
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月15日 优先权日2004年3月15日
发明者魏宏超, 邰元, 谢运青, 吕庆霞, 谢非, 祃丽婷, 李季, 姚德明 申请人:中国第二十冶金建设公司