[实用新型]圆弧方桩及制备模具

说明书

本实用新型公开了一种圆弧方桩及制备模具，包括桩身和同轴内置在桩身中的钢筋笼；桩身和钢筋笼的横截面均为正方形，四边角均为圆弧角，其半径为桩身混凝土中最大集料粒径的1至2倍，且不超过50mm；其制备模具包括带翼缘的两侧板、一底板、四个圆弧部件和若干加强筋板；两侧板与底板连接组成U型槽，四个圆弧部件分布在U型槽的底端和上端，四个圆弧部件可全部与侧板相连，也可两个上端圆弧部件与两个侧板连接，两个下端圆弧部件与底板连接。本申请从原材料的多尺度出发，采用优化的圆弧设计，有助于提高预制方桩的耐久性，其制备模具结构简单，采用可拆卸式，既可用于现有模具，也可用于新加工模具，且可以用于不同桩型，具有广适性。

技术领域

本实用新型涉及建材材料技术领域，特别是一种圆弧方桩及制备模具。

背景技术

常见的方桩包括实心方桩和空心方桩，实心方桩和空心方桩的外轮廓均为正方形，实心方桩和空心方桩的桩身均为混凝土。桩身的制作方法通常为：由胶凝材料、砂子、石子、水、矿物外加剂、化学外加剂等不同种类的材料拌和均匀，填充到模具中，经过物理化学作用，成为坚硬的石状体，并将内部的钢筋笼包裹住，形成具有一定力学性能的方桩。所用材料中，细集料通常为粒径5mm以下的中砂；粗集料粒径通常在5mm~20 mm、5mm~25 mm之间，连续级配。

现有的方桩构造，易于生产，易于运输和堆放。然而，现有的方桩，由于横截面四角为直角，桩身混凝土是气相、液相、固相共存的复合材料，固相也是多相复合。从紧密堆积原理出发，理论上，方桩的四个直角必然存在只有砂浆，或者只有硬化水泥浆的区域。混凝土用粗集料的颗粒形状以接近球形为佳，故用球形代替粗集料。如图8所示，当一颗粒径为20mm的粗集料A出现在四角上，则四角处有21.46mm²的平面区域B为砂浆或者净浆。从材料的均匀性和紧密堆积原理出发，方桩四个角局部组成不均匀、堆积不紧密，因此，四个直角局部区域成为力学性能薄弱区。实际应用中，方桩是通过压入或者击打，如锤击等外力作用下，沉入地下设计深度。而混凝土为脆性材料，在外力作用下直角处产生应力集中现象，当四角应力超过其极限强度时，裂纹就会在四角出现，裂纹逐渐向周边和内部扩展，造成混凝土破坏。

方桩作为桩基构件，位于地下，和连接桩顶的桩承台组成深基础或由柱与桩基连接形成单桩基础。在混凝土材料和构件破坏的原因中，侵蚀环境中的物理化学作用排在第三位。土壤、地下水中可能含有对混凝土有侵蚀作用的离子，如新疆、青海、甘肃、宁夏、内蒙等地区的土壤类别属内陆盐土，pH值通常在8.0～9.5左右，土壤中SO₄^2-含量最高达到土壤重量的1.43%，Mg²⁺含量达0.62%，对水泥基材料有强腐蚀或者极强腐蚀作用。辽宁沿海地区、天津、浙江等地区的土壤属于滨海盐土，对水泥基材料也具有强腐蚀作用。

研究表明，在侵蚀介质作用下，方形构件的直角边首先被侵蚀掉。当浸泡到105天时，试件表面出现起皮、翘起现象，而四角已经出现部分脱落现象；继续浸泡到280天时，直角已经被侵蚀破坏成了圆角。

桩身混凝土不仅提供方桩力学性能，同时还具有保护内部钢筋的作用。通常，桩基中钢筋混凝土保护层不超过50mm。当混凝土受侵蚀，出现开裂、剥落时，外部侵蚀介质就会破坏钢筋，造成桩基承载力下降，建筑物的安全受到严重威胁。加拿大北部地区有2栋建筑物的钢筋混凝土桩基，在建成2年后就发生严重的化学侵蚀破坏，桩基混凝土使用的白云石和方解石细骨料、北部地区严寒气候、高硫酸盐含量的地下水是导致混凝土桩基发生化学侵蚀破坏的主要原因。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种圆弧方桩及制备模具，该圆弧方桩及制备模具在现有方桩基础上，考虑到紧密堆积原理和集料粒径特征和混凝土内部结构的均匀性，同时结合钢筋保护层厚度，将相邻两边的连接设计成圆弧形连接，圆弧半径为桩身混凝土最大集料粒径的1倍到2倍之间，但不超过50mm；模具设计也是结合了现有直角方桩制备模具，既可新制备模具，也可在现有直角方桩制备模具进行改造。