一种防冻拔粘结弱化的自愈合混凝土桩制造技术

本发明专利技术公开了一种防冻拔粘结弱化的自愈合混凝土桩，为了提高钢筋与混凝土之间的粘结性能，在钢筋上缠绕通过条状聚丙烯织物串联在一起的钢制胶囊串。本发明专利技术能显著改善混凝土的抗拉和抗剪强度，而且能大大增强混凝土的韧性，进而提高其抗震性能；可以显著的增大钢筋与混凝土的临界粘结应力，由于聚丙烯自身很好的塑性和韧性及对温度的适应性，在冻融过程中能对钢筋与混凝土之间的冻拔剥离和劣化有极强的抵抗能力；由于钢制胶囊在混凝土中的位置和取向随机分布，则各个方向的裂缝都有钢制胶囊破裂对其进行修复愈合。由于桩中的混凝土采用自密实混凝土，可以避免混凝土中的钢制胶囊在振捣过程中破裂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于防冻拔破坏
，具体的说是一种防冻拔粘结弱化的自愈合混凝土桩。
技术介绍
在寒冷地区，由于土体冻结产生的膨胀变形受到桩基础的限制，故在桩基础表面将产生切向冻胀力。随着季节冻融层冻结深度的加大，桩周的切向冻胀力会逐渐变大。当桩基埋入的深度较深或者采用扩底桩时，在切向冻胀力的作用下，混凝土开裂，桩基内部的钢筋与混凝土产生粘结滑移。目前，主要采用的方法是在桩侧换填非冻胀性材料，一般采用粗砂、卵石、炉渣等非冻胀粗颗粒材料。但是，这种方法会对土体产生扰动，影响桩基的稳定性。另一种方法是在桩侧设置隔热保温层或埋设电热丝保持土体温度减轻土体冻结程度，通过减少冻深来减小切向冻胀力。由于这种方法施工复杂，成本较高，应用受到极大制约，且从长期营运角度，并不是一种经济适用且耐久的桩基。还有一种方法是减小桩截面的尺寸或增大钢筋的直径。减小桩截面的尺寸可以减小桩周的切向冻胀力，增大钢筋的直径可以增大钢筋与混凝土的临界粘结应力。但是减小桩截面的尺寸会降低桩的临界承载力；增大钢筋的直径提高了成本，并且有可能出现超筋的情况；因此，这种方法也不实用。更值得关注的是，上述方法均没有考虑冻融过程中，混凝土与钢筋之间较大的力学性能差异更为显著，表现在冻拔过程中混凝土与钢筋之间粘结性能的劣化，甚至出现两者之间的脱落，对桩基础的长期运营是极为恶劣的潜在危害。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种防冻拔粘结弱化的自愈合混凝土桩。本专利技术所采用的技术方案是：一种防冻拔粘结弱化的自愈合混凝土桩，其特征在于：在混凝土搅拌的过程中，放入钢制胶囊，待搅拌均匀后浇入事先准备的混凝土桩模型中；同时为了提高钢与混凝土之间的粘结性能，在钢筋上缠绕通过条状聚丙烯织物串联在一起的钢制胶囊串。作为优选，所述钢制胶囊由钢制胶囊壁、结构胶、环状陶瓷组成；所述钢制胶囊壁内部充填有结构胶，所述环状陶瓷设置在所述钢制胶囊的中部。作为优选，所述钢制胶囊壁由低温高韧性高强度钢材制作而成，厚度为1～2mm；所述环状陶瓷的壁厚为0.2～0.3mm，高度为2～2.5mm，内径与钢制胶囊壁的内径大小一样，设置在所述钢制胶囊壁中部凹槽内。作为优选，所述钢制胶囊壁表面设置有凹凸立体花纹。作为优选，所述钢制胶囊的长度为18～23mm，直径为5～8mm，体积掺量为10～15％。作为优选，所述条状聚丙烯织物由单丝纤维编织而成，厚度0.1mm，宽度为2～4mm，缠绕在钢筋上的密度是1m长度范围内串联35～40个钢制胶囊。作为优选，所述混凝土采用自密实混凝土，能避免振捣过程中钢制胶囊的破裂。作为优选，所述钢制胶囊的体积掺量ρf的计算公式为： ρ f = f f t d f α t f t l f ]]>式中，fft为钢制胶囊混凝土的配制抗拉强度；ft为基体混凝土抗拉强度、lf/df为钢制胶囊的长径比；αt为经验系数。本专利技术的优点是：1、由于钢制胶囊壁的材料为低温高韧性高强度钢材，掺入混凝土后不仅能显著改善混凝土的抗拉和抗剪强度，而且能大大增强混凝土的韧性，进而提高其抗震性能。由于钢制胶囊壁的表面设置有凹凸立体花纹，掺入混凝土后能增强胶囊自身与混凝土的结合能力。由于钢制胶囊中部的陶瓷是脆性材料，厚度适当，能及时破损，内部结构胶体即时流出修补裂纹。陶瓷材料自身性能稳定，对温度适应性好，不会因混凝土中水泥的水化热而提前熔融失效。2、钢筋上缠绕有钢制胶囊串，相当于增大了钢筋与混凝土的接触面积，可以显著的提高钢筋与混凝土的粘结性能。由于条状聚丙烯织物强度高，韧性好，与混凝土及钢筋均有较好的结合性能，可以显著的增大钢筋与混凝土的临界粘结应力，由于聚丙烯自身很好的塑性和韧性及对温度的适应性，在冻融过程中能对钢筋与混凝土之间的冻拔剥离和劣化有极强的抵抗能力。3、由于钢制胶囊在混凝土中的位置和取向随机分布，则各个方向的裂缝都有钢制胶囊破裂对其进行修复愈合。由于桩中的混凝土采用自密实混凝土，可以避免混凝土中的钢制胶囊在振捣过程中破裂。附图说明图1为本专利技术实施例的桩截面中钢制胶囊的分布图；图2为本专利技术实施例的钢制胶囊串在钢筋上的分布图；图3为本专利技术实施例的条状聚丙烯织物示意图；图4为本专利技术实施例的钢制胶囊与条状聚丙烯织物的连接结构图；图5为本专利技术实施例的钢制胶囊的结构图；图6为本专利技术实施例的钢制胶囊壁沿a-a的横剖面；图7为本专利技术实施例的环状陶瓷与钢制胶囊壁的相对位置图。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请见图1-图7，本专利技术提供的一种防冻拔粘结弱化的自愈合混凝土桩，在混凝土2搅拌的过程中，放入钢制胶囊1，待搅拌均匀后浇入事先准备的混凝土桩模型中；同时为了提高钢筋3与混凝土2之间的粘结性能，在钢筋3上缠绕通过条状聚丙烯织物4串联在一起的钢制胶囊1串。当作用在桩基础表面的切向冻胀力足够大时，桩体的局部将被拉断，即混凝土2开裂和钢筋3与混凝土2之间握裹力劣化甚至丧失而产生滑移。为了提高钢筋3与混凝土2之间的粘结性能，在钢筋2上缠绕钢制胶囊串。条状聚丙烯织物5的厚度(t)和宽度(b)不能太大，同时也不能太小，否则对提高粘结性能无显著效果。综上，条状聚丙烯织物5由单丝纤维编织而成，厚度0.1mm，宽度为2～4mm，缠绕在钢筋3上的密度约1m长度范围内串联35～40个钢制胶囊1。本实施例的钢制胶囊1由钢制胶囊壁5、结构胶6、环状陶瓷7组成；钢制胶囊壁5内部充填有结构胶6，环状陶瓷7设置在钢制胶囊1的中部。为了保证钢制胶囊1有一定的刚度，并且在掺入混凝土后可以提高其强度和韧性，钢制胶囊壁5的材料采用低温高韧性高强度钢材，并且厚度取为1～2mm。为了使钢制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防冻拔粘结弱化的自愈合混凝土桩，其特征在于：在混凝土(2)搅拌的过程中，放入钢制胶囊(1)，待搅拌均匀后浇入事先准备的混凝土桩模型中；同时为了提高钢筋(3)与混凝土(2)之间的粘结性能，在钢筋(3)上缠绕通过条状聚丙烯织物(4)串联在一起的钢制胶囊(1)串。

【技术特征摘要】
1.一种防冻拔粘结弱化的自愈合混凝土桩，其特征在于：在混凝土(2)搅
拌的过程中，放入钢制胶囊(1)，待搅拌均匀后浇入事先准备的混凝土桩模型中；
同时为了提高钢筋(3)与混凝土(2)之间的粘结性能，在钢筋(3)上缠绕通
过条状聚丙烯织物(4)串联在一起的钢制胶囊(1)串。
2.根据权利要求1所述的防冻拔粘结弱化的自愈合混凝土桩，其特征在于：
所述钢制胶囊(1)由钢制胶囊壁(5)、结构胶(6)、环状陶瓷(7)组成；所述
钢制胶囊壁(5)内部充填有结构胶(6)，所述环状陶瓷(7)设置在所述钢制胶
囊(1)的中部。
3.根据权利要求2所述的防冻拔粘结弱化的自愈合混凝土桩，其特征在于：
所述钢制胶囊壁(5)由低温高韧性高强度钢材制作而成，厚度为1～2mm；所
述环状陶瓷(6)的壁厚为0.2～0.3mm，高度为2～2.5mm，内径与钢制胶囊壁
(5)的内径大小一样，设置在所述钢制胶囊壁(5)中部凹槽内。
4.根据权利要求2或3所述的防冻拔粘结弱化的自愈合混凝土桩，其特征
在于：所述钢制胶囊壁(5)表面设置有凹凸立体花纹(8)。
5.根据权利要求1所述的防冻拔粘结弱化的自愈合混凝土桩，其特征在于：
所述钢制胶囊(1)的长度为18～23mm，直径为5～8mm，体积掺量为10～15％。
6.根据权利要求1所述的防冻拔粘结弱化的自愈合...

【专利技术属性】
技术研发人员：王若林，朱道佩，张慧敏，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42