專利名稱：一種用于地下工程的混凝土預(yù)制品及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混凝土預(yù)制品領(lǐng)域，尤其涉及一種用于地下空間工程建設(shè)的混凝土預(yù)制品及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
作為工廠預(yù)制的建筑混凝土構(gòu)件中，目前有90%為管樁，3%為空心方樁，5%為實(shí)心方樁，2%為其他預(yù)制樁。如圖1所示，以上樁材都是由高強(qiáng)鋼材制作的鋼筋籠I’與混凝土 2’相結(jié)合形成復(fù)合體?，F(xiàn)有技術(shù)中，鋼筋籠I’與樁體兩端有端板3’和套箍4’進(jìn)行連接。套箍4’套在端板3’上，用于將端板3’固定在樁體的兩端，同時(shí)在制樁的過程中，套箍4’可以在離心過程中防止?jié){液從樁體的頭部和端板3’處漏漿。但套箍4’的使用會(huì)使得在制樁過程中，尤其是在將端板3’安裝在鋼筋籠上時(shí)非常困難，金屬端板3’不容易和鋼筋籠的縱向鋼筋對(duì)齊，難以操作并且影響工作效率。而且套箍4’都是由金屬制成的，套箍4’的使用會(huì)增加鋼材用量，增加生產(chǎn)成本。同時(shí)，在生產(chǎn)過程中樁頭兩端，由于套箍4’和端板3’結(jié)合不夠嚴(yán)密，容易發(fā)生漏漿，而且空洞較多，施工過程中樁頭極易被打爛。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種無套箍、操作簡單，但同時(shí)端板和樁體還能較好結(jié)合，而且質(zhì)量穩(wěn)定，施工時(shí)樁頭破損率很低的用于地下空間工程的混凝土預(yù)制品及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明提供的用于地下空間工程的混凝土預(yù)制品包括鋼筋籠和混凝土，所述鋼筋籠包括縱向受力的縱向鋼筋和受剪切力的橫向鋼筋，所述橫向鋼筋呈螺旋狀固定在所述縱向鋼筋上，所述鋼筋籠的兩端設(shè)置有金屬端板，所述金屬端板上設(shè)置有錐形孔和螺絲孔，所述錐形孔和螺絲孔之間還設(shè)置有過渡槽；所述縱向鋼筋設(shè)置在所述錐形孔中與金屬端板相連接，所述混凝土預(yù)制品的樁體兩端不設(shè)置套箍，所述金屬端板直接與樁體的兩端相連接。所述金屬端板的下表面為凹凸面。所述橫向鋼筋的兩端與樁體兩端的金屬端板固定在一起。所述混凝土預(yù)制品為截面為內(nèi)圓外方的空心樁體，所述空心樁體的四個(gè)角都帶有圓弧角，而且圓弧半徑、角度和弧長均相同。所述鋼筋籠的四角也帶有圓弧角，所述鋼筋籠到所述空心樁體四邊的距離以及到所述空心樁體角部圓弧角外邊緣的距離均相同。所述鋼筋籠的四角也帶有圓弧角，所述鋼筋籠到樁體四邊外側(cè)的距離均相等，所述鋼筋籠的圓弧角的外邊緣到樁體相應(yīng)的角部圓弧角外邊緣的距離相等，但所述鋼筋籠的圓弧角的外邊緣到樁體相應(yīng)的角部圓弧角外邊緣的距離大于所述鋼筋籠四邊到樁體四邊外側(cè)的距離。所述鋼筋籠的縱向鋼筋的直徑均相同。
所述鋼筋籠四角的縱向鋼筋的直徑與所述鋼筋籠其余部位的縱向鋼筋的直徑不相同。所述混凝土預(yù)制品為截面為內(nèi)圓外方的空心樁體，所述鋼筋籠的角部不設(shè)置所述縱向鋼筋，所述縱向鋼筋僅設(shè)置在與樁體周邊平行的所述鋼筋籠的四邊上。所述鋼筋籠的截面為八邊形，所述縱向鋼筋設(shè)置在所述八邊形與樁體周邊平行的四邊上。所述鋼筋籠的橫向鋼筋的間距在距離樁體兩端2.1m之間的部分為35-55mm，在樁體其余部分為85-95mm。所述鋼筋籠還包括沿鋼筋籠縱向設(shè)置的非預(yù)應(yīng)力鋼筋。所述金屬端板的厚度不小于縱向鋼筋直徑的1.8倍。所述金屬端板的上表面設(shè)置有坡口，所述坡口的角度為35 60度。所述坡口的上表面的截面為方形，四角為直角，而且直角頂點(diǎn)內(nèi)接于所述金屬端板的圓弧角的圓弧邊。所述坡口的上表面的截面為四角帶有圓弧角的方形，而且所述坡口上表面的四角的圓弧角與所述金屬端板的四角的圓弧角的圓弧半徑、角度和弧長均相同。所述鋼筋籠到所述空心樁體的樁體外邊緣或者到空心樁體的中心通孔的距離均大于縱向鋼筋的直徑的3倍。所述混凝土原料的一立方米中包括如下組分:SiO2含量占92% 98%的磨細(xì)砂和52.5R的水泥重量為210 50 0KG，濃度20% 50%聚羧酸減水劑摻2 15KG，石子重量為1000 1800KG，黃砂重量為500 1000KG。所述鋼筋籠的縱向鋼筋的間距大于混凝土中石子的粒徑的2.5倍以上。本發(fā)明同時(shí)還提供一種用于地下空間工程的混凝土預(yù)制品的制造方法，包括以下步驟:
(1)制作混凝土:將砂、石、水泥、外摻料、減水劑、水按設(shè)計(jì)比例、稱量，同時(shí)按一定順序放入攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行攪拌制成混凝土；
(2)制作金屬端板:按照端板設(shè)計(jì)要求鑄造毛坯，形成端板下表面的凹凸面，并銑削出端板上表面的坡口，所述坡口度數(shù)為35 60度；所述坡口設(shè)置成如下兩種形式:(a)所述坡口的上表面的截面為方形，四角為直角，而且直角頂點(diǎn)內(nèi)接于所述金屬端板的圓弧角的圓弧邊；或者，(b)所述坡口的上表面的截面為四角帶有圓弧角的方形，而且所述坡口上表面的四角的圓弧角與所述金屬端板的四角的圓弧角的圓弧半徑、角度和弧長均相同；
(3)制作鋼筋籠:利用焊接機(jī)將橫向鋼筋焊接在縱向鋼筋上形成截面整體上呈方形或八邊形的鋼筋籠；其中所述方形的鋼筋籠的四角也具有圓弧角，所述八邊形的鋼筋籠的縱向鋼筋設(shè)置在所述八邊形的間隔的四個(gè)邊上；
(4)布料:在所述鋼筋籠的兩頭安裝上金屬端板，整體放入模具內(nèi)，在所述金屬端板的外側(cè)包裹止?jié){膠或繩，將混凝土直接放入鋼筋籠的鋼模內(nèi)，形成錐形布放，并將鋼模兩側(cè)清理干凈，然后合模；
(5)預(yù)應(yīng)力張拉:將所述金屬端板與張拉機(jī)相連，利用張拉機(jī)對(duì)所述縱向鋼筋進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉；
(6)離心:將整個(gè)鋼模吊入離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行離心，離心結(jié)束后將離心出來的余漿和水份傾倒干凈；
(7)蒸養(yǎng)池養(yǎng)護(hù):將模具放入養(yǎng)護(hù)池內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，蒸養(yǎng)結(jié)束后進(jìn)行脫模；
(8)高壓釜養(yǎng)護(hù):將脫模后的混凝土預(yù)制品放入高壓釜內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)后即可得成品。在上述布料步驟和張拉步驟，也可采用如下方式進(jìn)行:在制作完鋼筋籠后，將鋼筋籠放入模具的下模，并裝上上模，用螺栓鎖緊上下模，然后對(duì)縱向鋼筋進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉；在張拉完畢后，將混凝土料利用送料管從模具的一端插入，然后從模具的最遠(yuǎn)端開始澆注混凝土。在制作混凝土的步驟中，所述混凝土的原料的一立方米中包括如下組分:Si02含量占92% 98%的磨細(xì)砂和52.5R的水泥重量為210 500KG，濃度20% 50%聚羧酸減水劑重量為2 15KG，石子重量為1000 1800KG，黃砂重量為500 1000KG。在制作混凝土的步驟中，混凝土的原料按照如下順序添加:先下黃砂到攪拌機(jī)內(nèi)，當(dāng)黃砂的量達(dá)到設(shè)計(jì)量的30%時(shí)開始下水泥、外摻料，干攪10 30秒，下水并控制在整體用水量的50 70%，下石子，然后下減水劑，減水劑按1:3 1:8兌水。在所述制作鋼筋籠的步驟中，還包括在所述鋼筋籠中設(shè)置非預(yù)應(yīng)力鋼筋的步驟。在所述離心步驟中，所述鋼模轉(zhuǎn)速控制在50 550轉(zhuǎn)，時(shí)間控制在5 20分鐘。在所述蒸養(yǎng)池養(yǎng)護(hù)步驟中，將模具放入養(yǎng)護(hù)池內(nèi)靜停5 240分鐘，然后通入蒸汽，由低溫逐漸升到高溫，溫度控制在50 105度，時(shí)間為4 8小時(shí)，速率控制在10 30度/半小時(shí)。在所述高壓釜養(yǎng)護(hù)步驟中，將溫度控制在150 250度，壓力變化速率控制在
0.0033 0.016Mpa/min·，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為6 12小時(shí)。本發(fā)明的有益效果主要如下:
(I)樁體兩端不使用套箍，在安裝鋼筋籠時(shí)，操作容易，金屬端板容易和縱向鋼筋對(duì)位，而且減小鋼材用量，節(jié)省了大量的焊接電流，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)還減少了二氧化碳的排放。(2)樁體端板外圍加橡皮圈等柔性材料密封，防止?jié){水外流，確保不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，在離心成型時(shí)，混凝土容易流動(dòng)到樁的兩端，兩端的混凝土更易密實(shí)，減少漏漿、空洞等質(zhì)量問題，確保施工時(shí)的耐打性。(3)鋼筋籠也帶有圓弧角，鋼筋籠到樁體四邊外側(cè)的距離均相等，以及鋼筋籠的圓弧角到樁體角部圓弧角外邊緣的距離相等，從而保證鋼筋籠橫向鋼筋和縱向鋼筋外包裹的混凝土保護(hù)層都均勻一致，可以更有效地保護(hù)鋼筋籠，增強(qiáng)樁體的耐久性。(4)鋼筋籠到樁體四邊外側(cè)的距離均相等，以及鋼筋籠的圓弧角到樁體角部圓弧角外邊緣的距離相等，但是鋼筋籠的圓弧角的外邊緣到樁體角部圓弧角外邊緣的距離大于鋼筋籠四邊到樁體四邊外側(cè)的距離。這種結(jié)構(gòu)在樁體豎向受力為主、配筋不變的前提下，可以擴(kuò)大整個(gè)樁身橫截面的有效使用面積，從而提高樁身的豎向承載力。(5)由于鋼筋籠的縱向鋼筋往中間側(cè)移，橫向鋼筋與縱向鋼筋焊接時(shí)能夠完全接觸，確保焊接質(zhì)量，從而保證了樁體的成樁質(zhì)量。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中混凝土預(yù)制品的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的混凝土預(yù)制品的結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明金屬端板的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖 圖4為本發(fā)明金屬端板的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明內(nèi)圓外方的空心樁體的一個(gè)實(shí)施例的截面示意 圖6為本發(fā)明內(nèi)圓外方的空心樁體的另一個(gè)實(shí)施例的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的混凝土預(yù)制品及其生產(chǎn)方法作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D2-6所示，本發(fā)明的混凝土預(yù)制品包括:鋼筋籠I和混凝土 2，鋼筋籠I包括縱向受力的縱向鋼筋11和受剪切力的橫向鋼筋12，橫向鋼筋12呈螺旋狀纏繞在縱向鋼筋11上，并且用焊接的方式進(jìn)行固定，鋼筋籠I的兩端設(shè)有金屬端板3，金屬端板3上設(shè)置有錐形孔31和螺絲孔32，所述錐形孔31和螺絲孔32之間還設(shè)置有過渡槽33 ;所述縱向鋼筋11設(shè)置在所述錐形孔31中與金屬端板3相連接，所述混凝土預(yù)制品的樁體兩端不設(shè)置套箍，金屬端板3直接與樁體的兩端相連接。由于不設(shè)置套箍，為增強(qiáng)端板3和樁體的結(jié)合強(qiáng)度，端板3的下表面為凹凸面，這種設(shè)計(jì)在混凝土預(yù)制品的離心生產(chǎn)過程中可以使混凝土 2進(jìn)入端板3下表面上的凹部，而端板3下表面上的凸部進(jìn)入混凝土 2中，更有利于混凝土 2和端板3的結(jié)合，增強(qiáng)端板3和樁體的結(jié)合強(qiáng)度。同時(shí)，在樁體端板3外圍設(shè)置橡皮圈等柔性材料密封，防止在混凝土預(yù)制品的離心生產(chǎn)過程中漿水外流，確保不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。此外，為進(jìn)一步增強(qiáng)鋼筋籠I和端板3的連接強(qiáng)度，如圖2所示，橫向鋼筋12的兩端也和樁體兩端的金屬端板3通過焊接等方式固定連接。如圖5和圖6所示,優(yōu)選地,所述混凝土預(yù)制品為截面為內(nèi)圓外方的空心樁體。為減少空心樁體四個(gè)角的應(yīng)力變化，避免在建筑施工中錘擊時(shí)砸壞四個(gè)角，優(yōu)選地，空心樁體的四個(gè)角都帶有圓弧角。更為優(yōu)選地，四個(gè)圓弧角的圓弧半徑、角度和弧長均相同。所述鋼筋籠I由橫向鋼筋12呈螺旋狀的纏繞在縱向鋼筋11上焊接而成。鋼筋籠I的橫向鋼筋12在靠近樁體兩端處，例如2.1m處的間距為45±10mm，在樁體中間其余部分的間距為90±5_。如圖5所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，鋼筋籠I的截面與樁體的截面基本相同，也為方形或四角帶有圓弧角。當(dāng)樁體截面帶有圓弧角時(shí)，鋼筋籠I的截面的四角也帶有圓弧角，鋼筋籠I到樁體四邊52的距離L以及到樁體角部圓弧角外邊緣51的距離R均相同，也即鋼筋籠I與樁體周邊的距離均相等，這樣可以保證鋼筋籠I橫向鋼筋12和縱向鋼筋11外包裹的混凝土保護(hù)層都基本均勻一致，可以更有效地保護(hù)鋼筋籠1，增強(qiáng)樁體的耐用性。此外，在鋼筋籠I帶有圓弧角的情況下，鋼筋籠也可設(shè)置為下列方式:鋼筋籠I到樁體四邊外側(cè)的距離均相等，以及鋼筋籠I的圓弧角到樁體角部圓弧角外邊緣的距離相等，但是鋼筋籠I的圓弧角的外邊緣到樁體角部圓弧角外邊緣的距離大于鋼筋籠四邊到樁體四邊外側(cè)的距離。這種結(jié)構(gòu)在樁體豎向受力為主、配筋不變的前提下，可以擴(kuò)大整個(gè)樁身橫截面的有效使用面積，從而提高樁身的豎向 承載力。
所述鋼筋籠I角部的縱向鋼筋11的直徑可以與鋼筋籠I其余部位的縱向鋼筋11的直徑相同，但也可以與鋼筋籠I其余部位的縱向鋼筋11的直徑不相同。如圖6所示，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，鋼筋籠I的截面與樁體的截面不同。在該實(shí)施例中，按如下方式設(shè)計(jì)鋼筋籠1:把鋼筋籠I的縱向鋼筋11往中間側(cè)移，縱向鋼筋11不設(shè)置在樁體的角部，而是位于與樁體四邊平行的直線上，也即所述鋼筋籠I的角部不設(shè)置所述縱向鋼筋11，所述縱向鋼筋11僅設(shè)置在與樁體周邊平行的所述鋼筋籠I的四邊上，這樣橫向鋼筋12與縱向鋼筋11焊接時(shí)能夠完全接觸，確保焊接質(zhì)量，從而保證了樁體的成樁質(zhì)量。優(yōu)選地，如圖6所示，鋼筋籠I的截面為八邊形，縱向鋼筋11設(shè)置在八邊形的與樁體周邊平行的四邊上。為保證混凝土 2對(duì)鋼筋籠I縱向鋼筋11的保護(hù)，所述鋼筋籠I到所述空心樁體的樁體外邊緣或者到空心樁體的中心通孔的距離均大于縱向鋼筋11的直徑的3倍。所述橫向鋼筋12采用Q235B的鋼材冷拔而成的鋼筋，直徑可采用Φ4.0mm、Φ5.0mm> Φ6.0 mm、Φ7.0 mm、Φ8.0 mm,抗拉強(qiáng)度大于 480MPa。所述縱向鋼筋11為預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒，直徑可采用Φ7.I mm> Φ9.0 mm> Φ 10.7mm、Φ 12.6 mm的鋼棒，抗拉強(qiáng)度大于1280MPa ;外表面呈螺旋狀和凹凸?fàn)?，上述形狀更有利于縱向鋼筋11與混凝土 2的結(jié)合。此外，鋼筋籠I的縱向鋼筋11的間距大于混凝土 2中石子的粒徑的2.5倍以上。為進(jìn)一步增強(qiáng)空心樁體的強(qiáng)度，除上述預(yù)應(yīng)力鋼棒外，還可沿鋼筋籠I的縱向設(shè)置輔筋(圖中未示出)，上述輔筋為非預(yù)應(yīng)力鋼筋。為增強(qiáng)端板3的耐用性，所述端板3采用Q235材質(zhì)。端板3外形與樁體外形相同，近似外方內(nèi)圓狀。當(dāng)樁體的四個(gè)角具有圓弧角時(shí)，端板3的四角也呈圓弧形過渡，而且與樁體四個(gè)角的圓弧角的圓弧半徑、 角度和弧長均相同。圖3和圖4所示，所述金屬端板3上設(shè)有與縱向鋼筋11等同數(shù)量的錐形孔31，錐形孔31上部直徑大，下部直徑小，用于容納縱向鋼筋11。當(dāng)使用的縱向鋼筋11的直徑分別為7.lmm、9.0mm> 10.7mm和12.6mm時(shí)，維形孔31的上部孔的直徑對(duì)應(yīng)分別為14 16mm、
15.8 17.8mm、18.6 19.8mm和22.5 23 mm。此外，為便于與張拉裝置相連接，所述金屬端板3上還設(shè)有與縱向鋼筋11等同數(shù)量的螺絲孔32，上述螺紋孔的直徑為22 26mm。上述錐形孔31和螺絲孔32之間還設(shè)置有過渡槽33，其寬度為7.8 16.8mm，長度為縱向鋼筋11直徑的1.5 10倍，便于鋼筋籠I縱向鋼筋11的墩頭安裝。為增強(qiáng)金屬端板3的抗拉強(qiáng)度，金屬端板3的厚度不得小于縱向鋼筋11直徑的
1.8倍，且其抗拉、抗剪強(qiáng)度不得小于其應(yīng)力的0.6 85倍。金屬端板3的上表面設(shè)置有坡口 34，坡口 34的角度為35 60度。上述坡口 34的作用在于，當(dāng)兩個(gè)樁體在接樁的時(shí)候，上部樁體的端板3和下部樁體的端板3會(huì)形成凹槽，便于對(duì)上下樁體進(jìn)行焊接。如圖3和圖4所示，金屬端板的四角相同，均帶有圓弧角，而且圓弧半徑、角度和弧長均等于樁體四個(gè)角的圓弧角的圓弧半徑、角度和弧長。進(jìn)一步，金屬端板3上表面的坡口34可設(shè)置為兩種形式。圖3示出了坡口 34的第一種結(jié)構(gòu)，其中坡口 34的上表面的截面為方形，四角為直角，直角頂點(diǎn)內(nèi)接于金屬端板3的圓弧角的圓弧邊；而圖4則示出了坡口34的另一種結(jié)構(gòu)，其中坡口 34的上表面的截面為四角帶有圓弧角的方形，其中坡口 34上表面的四角的圓弧角與金屬端板3的四角的圓弧角的圓弧半徑、角度和弧長均相同。如圖3和圖4所示，圖3所示的坡口 34截面的上下表面的距離LI大于圖4所示的坡口 34截面的上下表面的距離L2，因此在接樁的時(shí)候，圖3所示的上部樁體的端板3和下部樁體的端板3在樁體的四邊形成的凹槽具有更深的深度，因此在樁體四邊的焊接結(jié)構(gòu)會(huì)更牢固；而在端板四角的焊接結(jié)構(gòu)，圖4所示的坡口相對(duì)于圖3所示 的坡口會(huì)更具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)閳D4所示的坡口 34的上表面的方形截面的四角帶有圓弧角，而且與金屬端板3的四角的圓弧角的圓弧半徑、角度和弧長均相同，這樣上部樁體的端板3和下部樁體的端板3在四角處過渡更平滑，因此在四角的焊接結(jié)構(gòu)會(huì)更牢固。本發(fā)明中所使用的混凝土原料的一立方米中包括如下組分:SiO2含量占92% 98%的磨細(xì)砂和52.5R的水泥重量為210 500KG，濃度20% 50%聚羧酸減水劑每立方摻2 15KG，石子重量為1000 1800KG，黃砂重量為500 1000KG。在制樁的過程中，采用離心的方式將混凝土 2包裹在鋼筋籠I的外側(cè)，整體呈外方內(nèi)圓形的中空狀。所述混凝土的強(qiáng)度為C52 C98 Mpa,混凝土的坍落度為10 160mm。下面對(duì)本發(fā)明混凝土預(yù)制品的制作方法進(jìn)行詳細(xì)說明:
(1)制作混凝土:采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，將砂、石、水泥、外摻料、減水劑、水按設(shè)計(jì)比例、稱量，同時(shí)按一定順序放入攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行攪拌，控制混凝土的坍落度在40_ ；具體順序?yàn)?先下砂到攪拌機(jī)內(nèi)，當(dāng)下砂的量達(dá)到設(shè)計(jì)量的30%時(shí)開始下水泥、外摻料，干攪10 30秒，下水并控制在整體用水量的50 70%，下石，然后下減水劑，減水劑按1:3 1:8兌水；
(2)制作金屬端板3:按照端板3設(shè)計(jì)要求鑄造毛坯，形成端板3下表面的凹凸面，并銑削出上表面的坡口 34，所述坡口 34度數(shù)為35 60度；所述坡口可設(shè)置成如下兩種形式:(a)所述坡口的上表面的截面為方形，四角為直角，而且直角頂點(diǎn)內(nèi)接于所述金屬端板的圓弧角的圓弧邊；或者，(b)所述坡口的上表面的截面為四角帶有圓弧角的方形，而且所述坡口上表面的四角的圓弧角與所述金屬端板的四角的圓弧角的圓弧半徑、角度和弧長均相同；
(3)制作鋼筋籠1:將預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒，采用自動(dòng)切割機(jī)，定長切斷成12米8根直徑為10.7mm的鋼棒，形成縱向鋼筋11，將Q235的線材冷拔成直徑為5mm的鋼筋，形成橫向鋼筋12 ;采用變頻式焊接機(jī)將橫向鋼筋12焊接在縱向鋼筋11上形成如下兩種鋼筋籠I形式:(a)整體近似方形并且?guī)в袌A弧角的鋼筋籠I ;或者，(b)鋼筋籠I的截面整體近似為八邊形，縱向鋼筋11設(shè)置在八邊形的間隔的四個(gè)邊上；
(4)布料:在鋼筋籠I的兩頭安裝上金屬端板3，整體放入模具內(nèi)，在金屬端板3的外側(cè)包裹止?jié){膠、橡膠圈或繩，防止漏漿，將混凝土直接放入鋼筋籠I的鋼模內(nèi)，形成錐形布放，并將模的兩側(cè)清理干凈，然后合模；
(5)預(yù)應(yīng)力張拉:將金屬端板3與張拉機(jī)相連，利用張拉機(jī)對(duì)縱向鋼筋11進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉；
(6)離心:將整個(gè)模吊入離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行離心，模具轉(zhuǎn)速控制在50 550轉(zhuǎn)，時(shí)間控制在5 20分鐘；離心結(jié)束后將離心出來的余漿和水份傾倒干凈；
(7)蒸養(yǎng)池養(yǎng)護(hù):將模具放入養(yǎng)護(hù)池內(nèi)靜停5 240分鐘，然后通入蒸汽，由低溫逐漸到高溫，溫度控制在50 105度，時(shí)間為4 8小時(shí)，溫速控制在10 30度/半小時(shí)，控制速率的目的是防止混凝土開裂，確保混凝土的質(zhì)量；蒸養(yǎng)結(jié)束后進(jìn)行脫模；(8)高壓釜養(yǎng)護(hù):將蒸養(yǎng)池養(yǎng)護(hù)后的混凝土預(yù)制品放入高壓釜內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，壓力變化速率控制在0.0033 0.016Mpa/min，控制速率的目的是防止混凝土開裂，確?；炷恋馁|(zhì)量；養(yǎng)護(hù)6 12小時(shí)即可得成品。在上述布料步驟和張拉步驟，也可采用如下方式進(jìn)行:在制作完鋼筋籠后，將鋼筋籠放入模具的下模，并裝上上模，用螺栓鎖緊上下模，然后對(duì)縱向鋼筋進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉；在張拉完畢后，將混凝土料利用送料管從模具的一端插入，然后從模具的最遠(yuǎn)端開始澆注混凝土。上述布料方式采用封閉方式布料，可以防止混凝土在布料過程中的灑漏。通過上述對(duì)本發(fā)明的混凝土預(yù)制品以及制作方法的說明可知，本發(fā)明的混凝土預(yù)制品的樁體兩端不使用套箍，在安裝鋼筋籠I時(shí)，操作方便，提高了生產(chǎn)效率，而且降低了生產(chǎn)成本。雖然不使用套箍，但端板3的下表面為凹凸面，這樣同樣可以增強(qiáng)端板3和樁體的結(jié)合強(qiáng)度；以及橫向鋼筋12的兩端與樁體兩端的金屬端板3的固定連接，也可以增強(qiáng)鋼筋籠I和端板3的連接強(qiáng)度。此外，當(dāng)混凝土預(yù)制品為內(nèi)圓外方的空心樁體時(shí)，鋼筋籠I的四角也帶有圓弧角，鋼筋籠I到空心樁體四邊以及到樁體角部圓弧角外邊緣51的距離均相同，從而保證鋼筋籠I橫向鋼筋12和縱向鋼筋11外包裹的混凝土保護(hù)層都均勻一致，可以更有效地保護(hù)鋼筋籠1，增強(qiáng)樁體的耐用性；或者把鋼筋籠I的縱向鋼筋11往中間側(cè)移，鋼筋籠I的角部不設(shè)置縱向鋼筋11，這樣橫向鋼筋12與縱向鋼筋11焊接時(shí)能夠完全接觸，確保焊接質(zhì)量，從而保證了樁體的成樁質(zhì)量。綜上所述，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之變化，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于地下空間工程的混凝土預(yù)制品，包括鋼筋籠(I)和混凝土(2)，所述鋼筋籠(I)包括縱向受力的縱向鋼筋(11)和受剪切力的橫向鋼筋(12)，所述橫向鋼筋(12)呈螺旋狀固定在所述縱向鋼筋(11)上，所述鋼筋籠(I)的兩端設(shè)置有金屬端板(3)，所述金屬端板(3)上設(shè)置有錐形孔(31)和螺絲孔(32)，所述錐形孔(31)和螺絲孔(32)之間還設(shè)置有過渡槽(33);所述縱向鋼筋(11)設(shè)置在所述錐形孔(31)中與金屬端板(3)相連接，所述混凝土預(yù)制品的樁體兩端不設(shè)置套箍，所述金屬端板(3)直接與樁體的兩端相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述金屬端板(3)的下表面為凹凸面。
3.如權(quán)利要求1所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述橫向鋼筋(12)的兩端與樁體兩端的金屬端板(3)固定在一起。
4.如權(quán)利要求1所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述混凝土預(yù)制品為截面為內(nèi)圓外方的空心樁體，所述空心樁體的四個(gè)角都帶有圓弧角，而且圓弧半徑、角度和弧長均相同。
5.如權(quán)利要求4所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述鋼筋籠(I)的四角也帶有圓弧角，所述鋼筋籠(I)到所述空心樁體四邊的距離以及到所述空心樁體角部圓弧角外邊緣的距離均相同。
6.如權(quán)利要求4所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述鋼筋籠(I)的四角也帶有圓弧角，所述鋼筋籠(I)四邊到樁體四邊外側(cè)的距離均相等，所述鋼筋籠(I)的圓弧角的外邊緣到樁體相應(yīng)的角部圓弧角外邊緣的距離相等，而且所述鋼筋籠(I)的圓弧角的外邊緣到樁體相應(yīng)的角部圓弧角外邊緣的距離大于所述鋼筋籠(I)四邊到樁體四邊外側(cè)的距離。
7.如權(quán)利要求4所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述鋼筋籠(I)四角的縱向鋼筋(11)的直徑與所述鋼筋籠(I) 其余部位的縱向鋼筋(11)的直徑相同或不同。
8.如權(quán)利要求1所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述混凝土預(yù)制品為截面為內(nèi)圓外方的空心樁體，所述鋼筋籠(I)的角部不設(shè)置所述縱向鋼筋(11)，所述縱向鋼筋(11)僅設(shè)置在與樁體周邊平行的所述鋼筋籠(I)的四邊上。
9.如權(quán)利要求8所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述鋼筋籠(I)的截面為八邊形，所述縱向鋼筋(11)設(shè)置在所述八邊形與樁體周邊平行的四邊上。
10.如權(quán)利要求4或8所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述鋼筋籠(I)的橫向鋼筋(12)的間距在距離樁體兩端2.1m之間的部分為35-55mm,在樁體其余部分為85_95mm。
11.如權(quán)利要求4或8所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述鋼筋籠(I)還包括沿鋼筋籠(I)縱向設(shè)置的非預(yù)應(yīng)力鋼筋。
12.如權(quán)利要求4或8所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述金屬端板(3)的厚度不小于縱向鋼筋(11)直徑的1.8倍。
13.如權(quán)利要求4或8所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述金屬端板(3)的上表面設(shè)置有坡口(34)，所述坡口(34)的角度為35 60度。
14.如權(quán)利要求13所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述坡口(34)的上表面的截面為方形，四角為直角，而且直角頂點(diǎn)內(nèi)接于所述金屬端板(3)的圓弧角的圓弧邊。
15.如權(quán)利要求13所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述坡口(34)的上表面的截面為四角帶有圓弧角的方形，而且所述坡口(34)上表面的四角的圓弧角與所述金屬端板(3)的四角的圓弧角的圓弧半徑、角度和弧長均相同。
16.如權(quán)利要求4或8所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述鋼筋籠(I)到所述空心樁體的樁體外邊緣或者到空心樁體的中心通孔的距離均大于縱向鋼筋(11)的直徑的3倍。
17.如權(quán)利要求4或8所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述混凝土原料的一立方米中包括如下組分:SiO2含量占92% 98%的磨細(xì)砂和52.5R的水泥重量為210 500KG，濃度20% 50%聚羧酸減水劑摻2 15KG，石子重量為1000 1800KG，黃砂重量為500 IOOOKGo
18.如權(quán)利要求4或8所述的混凝土預(yù)制品，其特征在于，所述鋼筋籠(I)的縱向鋼筋(11)的間距大于混凝土中石子的粒徑的2.5倍以上。
19.一種用于地下空間工程的混凝土預(yù)制品的制造方法，包括以下步驟: (1)制作混凝土:將砂、石、水泥、外摻料、減水劑、水按設(shè)計(jì)比例、稱量，同時(shí)按一定順序放入攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行攪拌制成混凝土； (2)制作金屬端板:按照端板設(shè)計(jì)要求鑄造毛坯，形成端板下表面的凹凸面，并銑削出端板上表面的坡口，所述坡口度數(shù)為35 60度；所述坡口設(shè)置成如下兩種形式:(a)所述坡口的上表面的截面為方形，四角為直角，而且直角頂點(diǎn)內(nèi)接于所述金屬端板的圓弧角的圓弧邊；或者，(b)所述坡口的上表面的截面為四角帶有圓弧角的方形，而且所述坡口上表面的四角的圓弧角與所述金屬端板的四角的圓弧角的圓弧半徑、角度和弧長均相同； (3)制作鋼筋籠:利用焊接機(jī)將橫向鋼筋焊接在縱向鋼筋上形成截面整體上呈方形或八邊形的鋼筋籠；其中所述方形的鋼筋籠的四角也具有圓弧角，所述八邊形的鋼筋籠的縱向鋼筋設(shè)置在所述八邊形的間隔的四個(gè)邊上 ； (4)布料:在所述鋼筋籠的兩頭安裝上金屬端板，整體放入模具內(nèi)，在所述金屬端板的外側(cè)包裹止?jié){膠或繩，將混凝土直接放入鋼筋籠的鋼模內(nèi)，形成錐形布放，并將鋼模兩側(cè)清理干凈，然后合模； (5)預(yù)應(yīng)力張拉:將所述金屬端板與張拉機(jī)相連，利用張拉機(jī)對(duì)所述縱向鋼筋進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉； (6)離心:將整個(gè)鋼模吊入離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行離心，離心結(jié)束后將離心出來的余漿和水份傾倒干凈； (7)蒸養(yǎng)池養(yǎng)護(hù):將模具放入養(yǎng)護(hù)池內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，蒸養(yǎng)結(jié)束后進(jìn)行脫模； (8)高壓釜養(yǎng)護(hù):將脫模后的混凝土預(yù)制品放入高壓釜內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)后即可得成品。
20.一種用于地下空間工程的混凝土預(yù)制品的制造方法，包括以下步驟: (1)制作混凝土:將砂、石、水泥、外摻料、減水劑、水按設(shè)計(jì)比例、稱量，同時(shí)按一定順序放入攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行攪拌制成混凝土； (2)制作金屬端板:按照端板設(shè)計(jì)要求鑄造毛坯，形成端板下表面的凹凸面，并銑削出端板上表面的坡口，所述坡口度數(shù)為35 60度；所述坡口設(shè)置成如下兩種形式:(a)所述坡口的上表面的截面為方形，四角為直角，而且直角頂點(diǎn)內(nèi)接于所述金屬端板的圓弧角的圓弧邊；或者，(b)所述坡口的上表面的截面為四角帶有圓弧角的方形，而且所述坡口上表面的四角的圓弧角與所述金屬端板的四角的圓弧角的圓弧半徑、角度和弧長均相同； (3)制作鋼筋籠:利用焊接機(jī)將橫向鋼筋焊接在縱向鋼筋上形成截面整體上呈方形或八邊形的鋼筋籠；其中所述方形的鋼筋籠的四角也具有圓弧角，所述八邊形的鋼筋籠的縱向鋼筋設(shè)置在所述八邊形的間隔的四個(gè)邊上； (4)預(yù)應(yīng)力張拉:將鋼筋籠放入模具的下模，并裝上上模，用螺栓鎖緊上下模，然后對(duì)縱向鋼筋進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉； (5)布料:在張拉完畢后，將混凝土料利用送料管從模具的一端插入，然后從模具的最遠(yuǎn)端開始澆注混凝土； (6)離心:將整個(gè)鋼模吊入離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行離心，離心結(jié)束后將離心出來的余漿和水份傾倒干凈； (7)蒸養(yǎng)池養(yǎng)護(hù):將模具放入養(yǎng)護(hù)池內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，蒸養(yǎng)結(jié)束后進(jìn)行脫模； (8)高壓釜養(yǎng)護(hù):將脫模后的混凝土預(yù)制品放入高壓釜內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)后即可得成品。
21.如權(quán)利要求19或20所述的制造方法，其特征在于，在制作混凝土的步驟中，所述混凝土的原料的一立方米中包括如下組分:SiO2含量占92% 98%的磨細(xì)砂和52.5R的水泥重量為210 500KG，濃度20% 50%聚羧酸減水劑重量為2 15KG，石子重量為1000 1800KG，黃砂重量為500 1000KG。
22.如權(quán)利要求21所述的制造方法，其特征在于，在制作混凝土的步驟中，混凝土的原料按照如下順序添加:先下黃砂到攪拌機(jī)內(nèi)，當(dāng)黃砂的量達(dá)到設(shè)計(jì)量的30%時(shí)開始下水泥、外摻料，干攪10 30秒，下水并控制在整體用水量的50 70%，下石子，然后下減水劑，減水劑按1:3 1:8兌水。
23.如權(quán)利要求19或20所述的制造方法，其特征在于，在所述制作鋼筋籠的步驟中，還包括在所述鋼筋籠中設(shè)置非預(yù)應(yīng)力鋼筋的步驟。
24.如權(quán)利要求19或20所述的制造方法，其特征在于，在所述離心步驟中，所述鋼模轉(zhuǎn)速控制在50 550轉(zhuǎn)，··時(shí)間控制在5 20分鐘。
25.如權(quán)利要求19或20所述的制造方法，其特征在于，在所述蒸養(yǎng)池養(yǎng)護(hù)步驟中，將模具放入養(yǎng)護(hù)池內(nèi)靜停5 240分鐘，然后通入蒸汽，由低溫逐漸升到高溫，溫度控制在50 105度，時(shí)間為4 8小時(shí)，速率控制在10 30度/半小時(shí)。
26.如權(quán)利要求19或20所述的制造方法，其特征在于，在所述高壓釜養(yǎng)護(hù)步驟中，將溫度控制在150 250度，壓力變化速率控制在0.0033 0.016Mpa/min，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為6 12小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于地下空間工程的混凝土預(yù)制品，包括鋼筋籠和混凝土，所述鋼筋籠包括縱向受力的縱向鋼筋和受剪切力的橫向鋼筋，所述橫向鋼筋呈螺旋狀固定在所述縱向鋼筋上，所述鋼筋籠的兩端設(shè)置有金屬端板，所述金屬端板上設(shè)置有錐形孔和螺絲孔，所述錐形孔和螺絲孔之間還設(shè)置有過渡槽；所述縱向鋼筋設(shè)置在所述錐形孔中與金屬端板相連接，所述混凝土預(yù)制品的樁體兩端不設(shè)置套箍，所述金屬端板直接與樁體的兩端相連接。本發(fā)明提供的混凝土預(yù)制品的樁體兩端不使用套箍，生產(chǎn)效率高，而且降低了生產(chǎn)成本，減少了環(huán)境污染。
文檔編號(hào)E02D5/30GK103233463SQ201310194408
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月23日
發(fā)明者陳芳斌, 陳巧, 油妍利 申請(qǐng)人:建華建材(中國)投資有限公司