[发明专利]预应力高强混凝土方桩及其制造方法和成型模具

说明书

技术领域

本发明属建筑领域，是涉及建筑领域中一种基桩形状和构造的改进及其基桩的制造方法和基桩的成型器具。具体地说，是一种预应力高强混凝土方桩及其制造方法和成型模具。

背景技术

作为基桩工程的桩材在市场上较多，如有管桩、各类方桩、灌注桩、钻孔桩等。这些桩材主要分非预应力构件和预应力构件二大类。预应力构件桩材包括，管桩、离心预应力方桩等。它们的缺点是，往往脆性较大，从发生开裂到破坏时间较短，桩身延性较差，在发生地震时造成瞬间建筑物倒塌，使建筑物内人员没有充分的时间逃生。这个问题在台湾、日本、中国等多震的地区尤为突出。非预应力构件桩包括，传统的方桩、沉管灌注桩等。表现为单桩承载力相对较低，抗弯(拉)抗剪性能差，施工周期长，成桩质量不符合设计要求；运输及使用过程中桩材损坏严重，导致桩身混凝土耐久性不良。预制桩外表光滑，桩材与土层的摩擦力小。也有一种桩端有端板的预应力离心砼方桩，自重轻、省料，吊装、运输方便，桩身承载力大。但其主筋布局不够合理，并以预应力钢筋或普通钢筋作为主筋、桩身抗弯性能差。端板四边无焊接坡口，影响了成桩连接牢固性。桩身截面为四边形，建筑施工中桩身四角极易损坏，致使整桩报废，不仅造成浪费，而且还会影响施工进度。

在空心混凝土方桩的制作工艺中，普遍存在机械化程度不高，设备和工艺落后等问题。如，制作钢筋笼时以手工扎箍筋，这不仅影响工作效率，更严重的是扎的箍筋本身牢固性不够，存在滑动余地，会直接影响混凝土桩质量。又如，对钢筋笼的主筋不实施张拉或将排成列的钢筋笼一起实施张拉。如，专利号为，ZL99116046.0，名称为“一种预应力方桩及其制造方法”专利技术称，“多个桩笼首尾相接，桩笼的面板及主筋以拉钩相连，排列成直行，每行桩笼的末端固定在固定砼座，首端用设备牵拉，使成行桩笼同时张拉产生预应力，桩笼在固定的模板中与混凝土经振捣密实结合形成桩段，桩段之间通过上、下桩段的面板焊接成桩。”这一专利技术就是对排成列的钢筋笼一起实施张拉。这样制作势必使主筋伸张度一致性差，导致混凝土桩抗弯性弱，甚至在装吊运输中就会中间断裂或变形。另外，专利号为，ZL99116046.0，名称为“一种预应力方桩及其制造方法”专利技术，没有交待对混凝土桩的养护，其实养护也是保证混凝土桩质量的重要一环。而专利号为，ZL200320116232.0，名称为“一种离心砼方桩及成型模具”专利技术称，“放置一块管模，将钢筋笼及两端的两端头板放置其中，浇注砼，合上另一块管模，并用螺栓扣紧，而后放于离心机上离心脱水，即形成离心砼方桩，再蒸养至C40以上，脱磨，再蒸压或自然养护至C80以上。”用这种养护法，蒸养时，需温度70C°，用时7小时；蒸压时，需温度180C°以上，用时10小时。两次养护工时长达17小时以上，能量消耗也特大。另外，离心砼方桩经两次蒸养，桩体经过冷-热-冷热-冷，两次以上温度剧烈变化，使混凝土内部构造受到一定破坏。

方桩与地面的摩擦力较大，承载力比管桩大。但实心方桩沉、耗料多。而制作空心的、桩身延性好，承载力高、抗弯抗剪性能好的方桩比较困难。中国专利，专利号为：ZL200420080467.3，名称为，“离心式方桩模”；专利号为：ZL200520071098.6，名称为，“离心砼方桩模”，都是模仿离心式管桩模在离心机上高速旋转制作离心方桩，使制作离心方桩变成了现实。但它们存在共同的缺点：前者是，上、下模内腔截面为等腰直角三角形，扣合后成正方形。后者是，上、下模内腔截面为长方形，扣合后也成正方形。这样的成型模制作成的正方形离心方桩，其四角极易在建筑施工的锤击中损坏，同样导致离心方桩报废。还有是，离心机带动模具转动时，由于跑轮表面光滑，单纯转动还不足以使模具内的混凝土十分密实。这使方桩牢固度不够。

此外，在制作混凝土方桩、操作离心成型的模具时，合模、脱模中，跑轮极容易碰击地面，使跑轮形状变成椭圆形。椭圆形的跑轮在离心机上转动时，容易将模具从离心机上抛出而酿成事故。另外，两项专利技术的上、下模均以企口槽扣合，再以螺栓固定。由于企口板密封性差，制作成型中容易出现漏浆现象，致使产品报废。离心成型模具急需改进。

如离心成型模具改进了，是好的；但还有另一个问题是：当方桩特别粗大时，离心机动力已克服不了它的重量，而且随着桩型增大，离心会导致桩身内外层混凝土分层，混凝土分层会严重削弱桩身轴向承载力，离心成型法不适应制作特大型的离心砼方桩。而传统的震捣式制桩法制桩本来就存在震捣不均匀不通透的问题，制作这样特大型的离心砼方桩同样会导致上下混凝土严重分层，更不能采用，这一难题急待人们去解决。

发明内容