先张法预应力离心混凝土实心方桩的制备方法
阅读说明：本技术 先张法预应力离心混凝土实心方桩的制备方法 (Preparation method of pre-tensioning method prestressed centrifugal concrete solid square pile ) 是由 缪海林 许德刚 于 2021-07-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了先张法预应力离心混凝土实心方桩的制备方法,包括以下步骤：准备模具,并在模具上涂刷隔离剂；将钢筋笼安装在模具内并上紧张拉端板；将制备好的混凝土喂入模具内；按设计张拉应力对钢筋笼实施预应力张拉,然后锁紧锚固；将已喂入混凝土的模具放在离心机上,进行离心成型处理；离心完毕后,在方桩的中心会形成一中心空芯,并将混凝土离出的余浆全部倒净；对桩中心用高强度等级混凝土进行二次灌料,二次泵料灌实中心空芯,实现方桩的成型；将成型后的实心方桩进行蒸汽养护；将养护好的实心方桩进行放张脱模。该方法使得实心方桩桩身强度大,避免了非离心生产工艺实心方桩四角出现掉角、缺角和桩身因混凝土振捣出现上下截面强度相差较大的现象。(The invention discloses a preparation method of a pretensioned prestressing centrifugal concrete solid square pile, which comprises the following steps: preparing a mould, and coating a release agent on the mould; installing a reinforcement cage in the mold and tightening the tension end plate; feeding the prepared concrete into a mould; pre-stress tensioning is carried out on the reinforcement cage according to the designed tensioning stress, and then locking and anchoring are carried out; placing the mould fed with the concrete on a centrifuge for centrifugal forming treatment; after centrifugation, a central hollow core is formed in the center of the square pile, and residual slurry separated from concrete is completely discharged; performing secondary filling on the center of the pile by using high-strength-grade concrete, and performing secondary pumping to fill the central hollow core to realize the molding of the square pile; carrying out steam curing on the formed solid square pile; and (5) stretching and demoulding the cured solid square pile. The method ensures that the solid square pile body has high strength, and avoids the phenomena of corner drop and corner loss at four corners of the solid square pile and large strength difference of the upper section and the lower section of the pile body due to concrete vibration in a non-centrifugal production process.)
技术领域
本发明涉及预制桩制备领域，尤其是涉及先张法预应力离心混凝土实心方桩的制备方法。
背景技术
随着我国土木领域的快速发展，桩基受水平荷载的情况在城市高层建筑、港口码头、抗震等工程建设中越来越受到工程技术人员的重视。目前的桩基根据不同的需求主要包括管桩、空心方桩以及实心方桩。
目前的实心方桩在生产的时候，主要采用图1中的开口模具19，在开口模具19中放入钢筋笼，然后在开口模具19中灌注混凝土，并采用振动器振实浇注的混凝土，但是采用该种方式，混凝土在振动器振动时，混凝土的骨料下沉造成混凝土各组分离析分层，造成桩身的轴心承载受力不匀，桩身结构受力整体性能差，以及在沉桩过程中实心方桩不耐打。
发明内容
本申请的目的是为了提高实心方桩的桩身强度，提供一种先张法预应力离心混凝土实心方桩的制备方法。
本申请提供的一种先张法预应力离心混凝土实心方桩的制备方法，采用的如下的技术方案：
一种先张法预应力离心混凝土实心方桩的制备方法，包括以下步骤：
（1）、准备模具,并在模具上涂刷隔离剂；
（2）、将钢筋笼安装在模具内并上紧张拉端板；
（3）、将制备好的混凝土喂入模具内；
（4）、按设计张拉应力对钢筋笼实施预应力张拉，然后锁紧锚固；
（5）、将已喂入混凝土的模具放在离心机上，进行离心成型处理；
（6）、离心完毕后，将混凝土离出的余浆全部倒净；
（7）、对桩中心用高强度等级混凝土进行二次灌料，二次泵料灌实内芯，实现方桩的成型；
（8）、将成型后的实心方桩进行蒸汽养护；
（9）、将养护好的实心方桩进行放张脱模。
通过上述技术方案，首先通过离心的方式将混凝土均匀的分布到方桩的四周，然后再通过二次灌浆的方式将离心产生的中间孔洞封灌密实，使得整体的实心方桩桩身强度大，避免了非离心生产工艺实心方桩四角出现掉角、缺角和桩身因混凝土振捣出现上下截面强度相差较大的现象，提高了在沉桩过程中实心方桩的耐打性；并且通过此方式，可以将空心方桩生产线和实心方桩生产线实行二线合并生产线,节约了生产模具,也方便了生产管理,极大地提高了实心方桩生产效率,节约了生产成本,提高了实心方桩生产产能。
可选的，在钢筋笼上还设置有多组锚筋，所述的锚筋一端与钢筋笼连接，另一端伸入到所述的中心空芯内。
通过上述技术方案，通过设置伸入到中心空芯的锚筋，在进行二次灌芯的时候，锚筋伸入到中心空芯中将一次离心的混凝土与二次灌芯的混凝土连接起来，增加了一次离心的混凝土与二次灌芯的混凝土之间的结合。
可选的，所述的锚筋与钢筋笼连接的一端通过挂钩与钢筋笼连接，另一端通过拉筋与另一个锚筋伸入中心空芯的一端连接。
通过上述技术方案，锚筋一端通过挂钩与钢筋笼连接，能够快速地将锚筋与钢筋笼连接，锚筋的另一端与另一个锚筋通过拉筋连接，能够将锚筋的与钢筋笼连接牢靠，防止离心的过程中锚筋从钢筋笼上脱落。
可选的，所述的模具包括外壳以及内模，所述的外壳的横截面为圆形结构，所述的内模的横截面为方形结构，所述的内模与外壳之间采用筋板焊接。
通过上述技术方案，模具包括截面为方形的内模，截面为方形的内模用于方桩的成型，通过截面为圆形的外壳，用于在离心机上进行离心成型。
可选的，在所述的内模上还设置有一空心圆管，用于制备吊装孔。
通过上述技术方案，在内模上设置有空心圆管，待方桩成型完成、脱模后，可以利用该空心圆管作为后续的方桩的吊装孔，便于后续方桩的吊装。
可选的，在向模具中喂入混凝土之前还包括在内模上安装吊环，吊环的安装方法为：将吊环卡入一个泡沫块中，在泡沫块的一侧端面上开设有伸入泡沫块内部的收纳槽，吊环的头部设置在收纳槽内，吊环的尾部远离设置有收纳槽一侧的端面穿出与钢筋笼连接，在收纳槽内还设置有两个磁铁块，磁铁块用于与下模吸附连接，同时磁铁块还用于将吊环吸附固定。
通过上述技术方案，能够在内模上安装吊环与方桩连接，用于后续对方桩进行吊装。
可选的，所述的步骤（4）中，预应力钢筋的张拉应力按钢筋抗拉强度标准值的0.7倍，达到要求后锁紧锚固。
通过上述技术方案，通过施加预应力使预应力混凝土方桩获得较高的承载能力。
可选的，在步骤（5）中，模具在离心机上进行离心处理时，按照低速170-210r/min，离心1-3min、中低速270-300r/min，离心1-3min两个阶段进行离心成型处理。
通过上述技术方案，按照低速、中低速两个阶段进行短时离心成型处理，能够在方桩离心成型的时候将混凝土均匀分布到桩身各处，从而提高了方桩的结构强度。
可选的，步骤（9）中，将养护好的实心方桩进行放张脱模时,桩身混凝土抗压强度等级不低于C50。
通过上述技术方案，通过将实心方桩的桩身混凝土抗压强度等级不低于C50时，再进行放张脱模，保证了方桩的结构强度。
可选的，所述钢筋笼采用带摇臂的滚动焊接机进行焊接,焊接时，预应力钢筋和螺旋箍筋的焊接点强度损失小于钢筋标准强度的5%。
通过上述技术方案，预应力钢筋焊接后，其强度损失小于钢筋标准强度的5%，能够保证焊接后预应力钢筋的强度，从而保证了方桩的整体结构强度。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、本申请通过离心的方式将混凝土均匀的分布到方桩的四周，然后再通过二次灌浆的方式将离心产生的中间孔洞封封灌密实，使得整体的实心方桩桩身强度大，避免了非离心生产工艺实心方桩四角出现掉角、缺角和桩身因混凝土振捣出现上下截面强度相差较大的现象，提高了在沉桩过程中实心方桩的耐打性。
2、通过本申请的实心方桩的制备方法，可以将空心方桩生产线和实心方桩生产线实行二线合并生产线,节约了生产模具,也方便了生产管理,极大地提高了实心方桩生产效率,节约了生产成本,提高了实心方桩生产产能。
3、本申请通过设置伸入到中心空芯的锚筋，在进行二次灌芯的时候，锚筋伸入到中心空芯中将一次离心的混凝土与二次灌芯的混凝土连接起来，增加了一次离心的混凝土与二次灌芯的混凝土之间的结合；锚筋一端通过挂钩与钢筋笼连接，能够快速地将锚筋与钢筋笼连接，锚筋的另一端与另一个锚筋通过拉筋连接，能够将锚筋的与钢筋笼连接牢靠，防止离心的过程中锚筋从钢筋笼上脱落。
附图说明
图1是现有技术的实心方桩生产的示意图。
图2是本申请的实施例1喂入混凝土前的模具结构示意图。
图3是本申请实施例1喂入混凝土后合模后的结构示意图。
图4是体现吊环安装的结构示意图。
图5是本申请实施例1模具放入离心机上的示意图。
图6是本申请实施例1的方法制备得到的实心方桩的结构示意图。
图7是本申请实施例2喂入混凝土后合模后的结构示意图。
图8是本申请实施例2的方法制备得到的实心方桩的结构示意图。
附图标记说明：
1、内模；2、外壳；3、钢筋笼；4、张拉端板；5、张拉杆；6、限位板；7、吊环；8、空心圆管；9、锚筋；10、拉筋；11、中心空芯；12、滚环；13、第一混凝土块；14、第二混凝土块；15、筋板；16、泡沫块；17、收纳槽；18、磁铁块；19、开口模具；101、上模；102、下模；201、上壳体；202、下壳体；203、连接板； 31、预应力钢筋；32、螺旋箍筋；71、拉钩。
具体实施方式
下面结合附图2-8对本申请作进一步详细说明。
实施例1：
本实施例公开了一种先张法预应力离心混凝土实心方桩的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、采用带摇臂的滚动焊接机,以偏心轮近似正方型路线滚动焊接的方法编制钢筋笼3,钢筋笼3的预应力钢筋31和螺旋箍筋32的焊接点强度损失小于钢筋标准强度的5%。
步骤2、制备C60以上高性能混凝土。
步骤3、准备模具,参照图2和图3，钢模具包括内模1以及外壳2，内模1与外壳2之间的通过筋板15焊接。内模1的截面为与方桩适配的方形结构，外壳2的截面为圆形，在外壳2的外周面上设置有环形的滚环12，环形的滚环12用于放置在离心机上进行离心。内模1包括对称的上模101和下模102，外壳2包括上壳体201以及下壳体202，在上壳体201和下壳体202上设置有用于将上壳体201和下壳体202连接固定的连接板203，通过在连接板203上采用锁紧螺栓可以将上壳体201和下壳体202锁紧固定住。
在内模1的两端各设置有限位板6，限位板6与内模1的端面采用螺栓固定连接，在内模1内还设置有一个张拉端板4，张拉端板4通过张拉杆5连接，张拉杆5一端与张拉端板4连接，张拉杆5的另一端穿过靠近张拉端板4一侧的限位板6，用于与外部的张拉机构连接。
在上模101、下模102、张拉端板4以及限位板6上涂刷隔离剂。
步骤4、参照图2，将钢筋笼3安装在模具内，具体的说，此时模具的上壳体201与下壳体202分离，将钢筋笼3放入到下模102中，并将钢筋笼3的预应力钢筋31与张拉端板4连接。
步骤5、参照图2和图4，在下模102上放置空心圆管8，将空心圆管8的两端封堵，空心圆管8的长度跟方桩截面的正方形的边长相同，将空心圆管8与下模102的一个侧面垂直设置，并将空心圆管8采用钢丝与钢筋笼3捆扎。
安装吊环7，将吊环7卡入一个泡沫块16中，在泡沫块16的一侧端面上开设有伸入泡沫块16内部的收纳槽17，吊环7的头部设置在收纳槽17内，吊环7的尾部远离设置有收纳槽17一侧的端面穿出与钢筋笼3连接，在吊环的尾部还设置有拉钩71用于与钢筋笼3连接。在收纳槽17内还设置有两个磁铁块18，磁铁块18用于与下模102吸附连接，本实施例中下模102为钢模具，磁铁块18还用于将吊环7吸附，从而将吊环7固定。
步骤6、将制备好的高性能混凝土喂入模具内。
步骤7、接着将上壳体201连同上模101吊起，并与下壳体202、下模102合模，然后将上壳体201与下壳体202通过连接板203以及锁紧螺栓锁紧。并通过张拉杆5连接外部的张拉机构，上紧张拉端板4。进行张拉工艺时，预应力钢筋31的张拉应力按钢筋抗拉强度标准值的0.7倍，达到要求后锁紧锚固。
步骤8、参照图5，将合模后的钢模具吊装放在离心机上，根据产品的不同规格设定不同的工艺参数，按照低速170-210r/min，离心1-3min、中低速270-300r/min，离心1-3min两个阶段进行短时离心成型处理。
步骤9、离心完毕后，得到第一混凝土块13，将远离张拉杆5一侧的限位板6打开，将混凝土离出的水泥浆从离心形成的第一混凝土块13的中心空芯11中全部倒净。
步骤10、从打开的限位板6的一侧采用软管伸入到离心形成的中心空芯11内，喷射混凝土进行二次灌浆，对桩中心用高强度等级混凝土进行二次灌料，灌实中心空芯11，得到第二混凝土块14，实现方桩的的成型，成型后的方桩如图6所示。
步骤11、将成型后的实心方桩进行蒸汽养护，蒸养制度可根据所用原材料及设备条件试验确定。
步骤12、实心方桩放张脱模时,桩身混凝土抗压强度等级不得低于C50，放张时,预应力钢筋应对称放张。
步骤13、实心方桩脱模后,应及时清除粘结在张拉端板4、限位板6预应力钢筋31镦头的水泥浆以及突出于张拉端板4表面的混凝土。
实施例2：
本实施例其余都与实施例1相同，不同的是，本实施例为了增加一次离心的混凝土与二次灌芯的混凝土之间的结合，本实施例在实施例1的步骤4不相同，参照图7，本实施例在将钢筋笼3放入到下模102中后，在钢筋笼3上安装多组锚筋9，锚筋9的两端均设有挂钩结构，锚筋9一端通过挂钩与钢筋笼3连接，另一端向钢筋笼3的中心方向延伸，向伸入到钢筋笼3中心的一端通过拉筋10与另一个锚筋9向伸入到钢筋笼3中心的一端的连接。
在步骤8中进行离心处理时，锚筋9通过拉筋10连接，这样的锚筋9在拉筋10的拉力作用下，保持与钢筋笼3的连接稳定，防止在离心的过程中锚筋9与钢筋笼3的脱离。
参照图8，在离心处理后，锚筋9与拉筋10连接的一端，凸出离心形成的第一混凝土块14，并伸入到中心空芯11中，待步骤10中进行二次灌浆后，锚筋9与拉筋10连接的一端与二次灌浆成型的第二混凝土块15连接，这样就保证了实心方桩的第一混凝土块13与第二混凝土块14之间的连接。
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