一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩及其制备方法，解决了现有技术管桩施工过程困难、耐腐蚀性能差和抗拉强度低的技术问题。本发明专利技术提供一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩，按重量份数计，由以下原料组分组成：水泥160～240份、钢渣40～70份、矿渣10～65份、碎石15～30份、河砂30～70份、石英砂10～27份、氧化石墨烯10～32份、减水剂1～9份、硅酸碱8～25份、水50～90份、碳纤维网格布、钢筋；同时还提供其制备方法。本发明专利技术广泛应用于建筑领域。

High strength corrosion resistant pipe pile for saline alkali land and preparation method thereof

The invention relates to a high strength corrosion resistant pipe pile used in saline alkali land and a preparation method, which solves the technical problems of difficult construction process of the existing technical pipe pile, poor corrosion resistance and low tensile strength. The present invention provides a high strength corrosion resistant pipe pile for salt and alkali land, consisting of 160~240 parts of cement, 40~70 parts of steel slag, 10~65 parts of slag, 15~30 parts of slag, 30~70 portions of river sand, 10~27 silica sand, 10~32 parts of graphene oxide, 1~9 water reducing agents and 8~25 silicone base of silicic acid. 50~90 parts of water, carbon fiber mesh cloth and reinforcing bar, and its preparation method is also provided. The invention is widely used in the field of architecture.

【技术实现步骤摘要】
一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩及其制备方法
本专利技术涉及建筑领域，具体涉及一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩及其制备方法。
技术介绍
随着我国土木工程业的蓬勃发展，管桩已大量应用于高层建筑及公用建筑，成为我国应用最为广泛的桩型之一，从而迅速形成一个新兴的行业。然而沿海地区的一些盐碱地中，甚至海洋中，长期使用会造成管桩中的钢筋腐蚀。钢筋锈蚀将产生大量的锈蚀产物，锈蚀产物的体积膨胀将使钢筋混凝土管桩保护层内部形成膨胀应力，当膨胀应力超过钢筋混凝土管桩保护层的抗拉强度时，将引起管桩保护层裂缝的产生和扩展。同时，钢筋锈蚀也将造成钢筋有效截面减小，钢筋与管桩保护层间的黏结退化，最终导致管桩丧失结构性能。目前，为提高预应力混凝土管桩抗水平荷载能力，工程中主要采用填筑混凝土芯等措施，但施工过程费时费力，效果并不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术的不足，提供一种施工过程简单易行、耐腐蚀性能高和抗拉强度高的盐碱地用高强度耐腐蚀管桩。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩，按重量份数计，由以下原料组分组成：水泥160～240份、钢渣40～70份、矿渣10～65份、碎石15～30份、河砂30～70份、石英砂10～27份、氧化石墨烯10～32份、减水剂1～9份、硅酸碱8～25份、水50～90份、碳纤维网格布、钢筋。优选的，按重量份数计，原料组分组成为：水泥180～220份、钢渣50～60份、矿渣15～60份、碎石20～25份、河砂40～60份、石英砂12～25份、氧化石墨烯12～30份、减水剂2～8份、硅酸碱10～23份、水60～80份、碳纤维网格布、钢筋。优选的，按重量份数计，原料组分组成为：水泥200份、钢渣55份、矿渣37份、碎石22份、河砂50份、石英砂18份、氧化石墨烯21份、减水剂5份、硅酸碱16份、水70份、碳纤维网格布、钢筋。优选的，水泥强度等级为42.5R的普通硅酸盐水泥，密度为3.14kg/m3；钢渣的比表面积为450m2/kg；矿渣的比表面积为450m2/kg；石英砂为磨细石英砂，比表面积为400m2/kg；河砂的细度模数为2.5；碎石为直径5～25mm连续级配的花岗岩碎石；减水剂为萘系高效减水剂，固含量25％。优选的，钢筋直径为10mm；碳纤维网格布的网眼尺寸为8mm×8mm。上述的一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩的制备方法，包括以下步骤：1)按所需重量份数称取水泥、钢渣、氧化石墨烯、矿渣、河砂、减水剂、石英砂、硅酸碱、水、碎石；2)将步骤1)称取的钢渣和矿渣混合磨成粉末后，加水泥混合均匀，得混凝土粉料；3)将步骤1)称取的氧化石墨烯分散于步骤1)称取的减水剂中，制得石墨烯分散液；4)先将步骤1)称取的碎石、河砂、石英砂混合均匀后，加入步骤2)制得的混凝土粉料混合均匀；加步骤1)称取的水搅拌后，边搅拌边加入步骤3)制得的石墨烯分散液，至石墨烯分散液滴加完毕后再搅拌，喷洒步骤1)称取的硅酸碱至完毕后再搅，得混凝土混合料；5)将步骤4)制得的混凝土混合料置于模具中，并将钢筋放入其中，于125℃干燥30min；6)将步骤5)中干燥完成的混凝土模具放入蒸养池中蒸养后，静置1h，放入压蒸釜，压蒸，得管桩；7)在步骤6)蒸压完成的管桩外侧贴一层碳纤维网格布包覆。优选的，步骤4)中加步骤1)称取的水搅拌时间为10～15min，搅拌速度为120～160r/min；至石墨烯分散液滴加完毕后再搅拌时间为60～80min，搅拌速度为80～100r/min；喷洒步骤1)称取的硅酸碱至完毕后再搅拌时间为10～15min，搅拌速度为100～140r/min。优选的，步骤6)中蒸养池温度为75～85℃，蒸养时间为5h。优选的，步骤6)中压蒸条件为在1.0MPa蒸气压、180℃条件下压蒸10h。本专利技术的有益效果：本专利技术一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩，制备工艺简单，配方科学，协同增效，有效防止管桩内钢筋被腐蚀影响其强度，大大提高了其强度、寿命和耐久性。(1)本专利技术先将氧化石墨烯分散于减水剂中，不但有利于氧化石墨烯在混凝土中的分散性，同时二者相互协同，减水效率高、保证混凝土制备过程中的流动性好，能使管桩具有较好的防腐能力、较高的砼握裹力、较低的砼孔隙率和较高的抗渗性能，并且还有较低的收缩率，可有效阻止微裂缝产生，从而使抗拉强度显著提高。先将氧化石墨烯溶分散于减水剂中，既有利于氧化石墨烯在混凝土中的分散性，同时，与石墨烯相互作用，不仅能够使混凝土的强度提高，而且还能改善其多种性能，如抗磨损性、抗腐蚀性、抗渗透性等。制备过程中主要作用机理：一是，分散作用：水泥加水拌合后，由于水泥颗粒分子引力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，使10％～30％的拌合水被包裹在水泥颗粒之中，不能参与自由流动和润滑作用，从而影响了混凝土拌合物的流动性；当加入氧化石墨烯与减水剂混合液后，由于减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷，形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构破坏，释放出被包裹部分水，参与流动，从而有效地增加混凝土拌合物的流动性，同时氧化石墨烯液均匀分散于混凝土并起到模板作用。二是，润滑作用：减水剂和氧化石墨烯中的亲水基极性很强，因此水泥颗粒表面的石墨烯和减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜，这层水膜具有很好的润滑作用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从而使混凝土流动性进一步提高。三是，空间位阻作用：氧化石墨烯和减水剂结构中的具有亲水性的支链，伸展于水溶液中，从而在所吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层。当水泥颗粒靠近时，吸附层开始重叠，即在水泥颗粒间产生空间位阻作用，重叠越多，空间位阻斥力越大，对水泥颗粒间凝聚作用的阻碍也越大，使得混凝土的坍落度保持良好。制备一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩中，氧化石墨烯和减水剂最终能够减小混凝土与钢筋中的微电流效应，防止管桩内的钢筋被腐蚀，从而起到防腐作用。本专利技术管桩外部采用外贴碳纤维网格布，在内部混凝土的较强的自身抗腐蚀能力的基础之上，外贴碳纤维网格布的物理防腐功效，使本专利技术的一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩具有显著的防腐蚀能力，特别适合盐碱地等地区使用。(2)混凝土中的粗骨料都要求连续级配，碎石、河砂、石英砂相互配合，碎石的粗面和河砂的细面相互配合构成混凝土的基础骨架，石英砂将进一步补充二中的空间，满足混凝土的连续级配的要求，可以减少孔隙率，提高混凝土的强度和和易性，减少浆体体积，提高体积稳定性，为混凝土的强抗弯抗剪性能和高抗拉强度提供基础保证。(3)钢渣是炼钢过程中的一种副产品，它由生铁中的硅、锰、磷、硫等杂质在熔炼过程中氧化而成的各种氧化物以及这些氧化物与溶剂反应生成的盐类所组成。钢渣含有多种有用成分：金属铁2％～8％，氧化钙40％～60％，氧化镁3％～10％，氧化锰1％～8％，钢渣的矿物组成以硅酸三钙为主，其次是硅酸二钙、RO相(镁、铁、锰的氧化物，即FeO、MgO、MnO形成的固熔体)、铁酸二钙和游离氧化钙。矿渣的化学成分有CaO、SiO2、Al2O3、MgO、MnO、Fe2O3等氧化物和少量硫化物如CaS、MnS等，其中CaO、SiO2和Al2O3的含量占90％以上。矿渣本身具有微弱水硬性，在结晶态的矿渣中，除高铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩，其特征在于，按重量份数计，由以下原料组分组成：水泥160～240份、钢渣40～70份、矿渣10～65份、碎石15～30份、河砂30～70份、石英砂10～27份、氧化石墨烯10～32份、减水剂1～9份、硅酸碱8～25份、水50～90份、碳纤维网格布、钢筋。

【技术特征摘要】
1.一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩，其特征在于，按重量份数计，由以下原料组分组成：水泥160～240份、钢渣40～70份、矿渣10～65份、碎石15～30份、河砂30～70份、石英砂10～27份、氧化石墨烯10～32份、减水剂1～9份、硅酸碱8～25份、水50～90份、碳纤维网格布、钢筋。2.根据权利要求1所述的一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩，其特征在于，按重量份数计，所述原料组分组成为：水泥180～220份、钢渣50～60份、矿渣15～60份、碎石20～25份、河砂40～60份、石英砂12～25份、氧化石墨烯12～30份、减水剂2～8份、硅酸碱10～23份、水60～80份、碳纤维网格布、钢筋。3.根据权利要求2所述的一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩，其特征在于，按重量份数计，所述原料组分组成为：水泥200份、钢渣55份、矿渣37份、碎石22份、河砂50份、石英砂18份、氧化石墨烯21份、减水剂5份、硅酸碱16份、水70份、碳纤维网格布、钢筋。4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩，其特征在于，所述水泥强度等级为42.5R的普通硅酸盐水泥，密度为3.14kg/m3；所述钢渣的比表面积为450m2/kg；所述矿渣的比表面积为450m2/kg；所述石英砂为磨细石英砂，比表面积为400m2/kg；所述河砂的细度模数为2.5；所述碎石为直径5～25mm连续级配的花岗岩碎石；所述减水剂为萘系高效减水剂，固含量25％。5.根据权利要求1～3任意一项所述的一种盐碱地用高强度耐腐蚀管桩，其特征在于，所述钢筋直径为10mm；所述碳纤维网格布的网眼尺寸为8mm×8mm。6.根据权利要求1～5任意一项所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正坤，李文涛，
申请(专利权)人：威海南海碳材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37