CN100509689C - 一种加固软粘土地基的高性能橡胶水泥土桩配方 - Google Patents

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Abstract

本发明所述的水泥土桩，是在原有的水泥土桩复合地基处理法的基础上，以粒径200目的精细橡胶粉与粉煤灰代替部分水泥。与普通水泥土桩相比，该新型水泥土桩具有更高的耐久性能、减震性能、抗冲击性能、抗爆裂性能、防渗性能、抗腐蚀性能。在水泥土桩中掺入橡胶粉与粉煤灰，即可节约用于加固处理软粘土的水泥用量、减少地基处理造价，又可以大量消耗固体废料橡胶粉与粉煤灰，减少环境污染，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种加固软粘土地基的高性能橡胶水泥土桩配方
技术领域
本发明涉及土木工程，道路工程软粘土地基处理用的一种高强度橡胶粉煤灰水泥土桩技术领域。
背景技术
我国东南沿海一些地区广泛分布着软粘土地基。软粘土的工程性质极为不良，往往需要进行地基处理。水泥土搅拌桩加固技术是软土地基加固(处理)的一种新方法，水泥土搅拌法利用水泥作为固化剂主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，产生一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定和一定强度的优质地基。其所形成的加固体与桩间土共同承担上部结构的荷载，从而提高地基的承载能力，减少沉降变形。该方法具有设备简单，取材方便、施工无噪音、无污染、加固软土厚度大、造价低等优点。在交通工程、水利工程、建筑工程中得到了广泛的应用。然而由于水泥土桩桩体强度低、抗环境侵蚀差、吸能减振性差、耐久性差等缺点，故该方法多用于受垂直荷载较小的工程。
本发明通过在水泥土桩中添加精细橡胶粉、粉煤灰对水泥土桩的力学性能进行改性，研制了一种高性能水泥土桩。与普通水泥土桩相比，该新型水泥土桩具有更好的承载性能、耐久性能、减震性能、抗冲击性能、抗爆裂性能、防渗性能、抗腐蚀性能。除此之外，在水泥土桩中掺入橡胶粉与粉煤灰，即可节约用于加固处理软粘土的水泥用量、减少地基处理造价，又可以大量消耗固体废料橡胶粉与粉煤灰，减少环境污染，具有良好的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种能应用于实际软粘土地基处理工程的高性能水泥土桩配制方法，这种水泥土桩同时使固体废料橡胶粉与粉煤灰变废为宝，解决了环境污染等问题。
本发明所述加固软粘土地基的高性能水泥土桩以粒径200目的精细橡胶粉与粉煤灰代替部分水泥，其中水泥掺入比(掺加的水泥质量/被拌和土质量)为14～16％，橡胶粉的体积含量为水泥体积含量的28％～32％。
本发明所述加固软粘土地基的高性能水泥土桩所采用的粉煤灰为干排粉煤灰，SiO2，CaO的质量份数分别为65.2％，4.0％。粉煤灰的质量为水泥质量的29～31％。
本发明所述加固软粘土地基的高性能水泥土桩所采用的水灰比为0.6(水质量/水泥质量)，水粉比(水质量/粉煤灰质量)为0.3.
本发明所述加固软粘土地基的高性能水泥土桩所采用的高性能水泥土桩，其特征在于：所加固的软粘土含水量为土样的天然含水率为45.2％，液限为43％，塑性指数为25。
本发明的有益效果：在原有的水泥土桩复合地基处理法的基础上，以粒径200目的精细橡胶粉与粉煤灰代替部分水泥，其中水泥掺入比(掺加的水泥质量/被拌和土质量)为14～16％，橡胶粉的体积含量为水泥体积含量的28％～32％。粉煤灰的质量为水泥质量的29～31％。
这种高性能水泥土桩的施工方法与传统的水泥土桩相比，仅需要事先按比例将水泥，橡胶粉，粉煤灰搅拌均匀，其他均相同；桩身的强度可以通过调节粉煤灰的用量实现。与普通水泥土桩相比，该水泥土桩具有更高的耐久性能、减震性能、抗冲击性能、抗爆裂性能、防渗性能、抗腐蚀性能。除此之外，在水泥土桩中掺入橡胶粉与粉煤灰，解决了环境污染等问题。
具体实施方式
实施例1
采用砂浆试验常规尺寸，试样尺寸为70.7mm×70.7mm×70.7mm。对原状软粘土进行烘干，捣碎，研磨，得到干土粉。橡胶水泥土采用UJ Z-15型砂浆搅拌机搅拌，先按比例加入水(水的用量＝土中水+水泥用水量+粉煤灰用水量)，水泥掺入比为15％，水泥，橡胶粉和粉煤灰搅拌30s，再加入干土粉搅拌4～6min至拌和均匀。将拌和完毕的水泥土加入试模中，手工插捣，使水泥土面高于试模3～5mm，提起试模的一端振动5～10次，再提起试模的另一端振动5～10次，刮平表面。试块成型后在20℃下养护24h脱模，放入标准养护室养护。配制原料为：水泥使用普通硅酸盐水泥，标号425；橡胶粉为粒径200目精细橡胶粉，粉煤灰为干排粉煤灰，SiO2，CaO的质量份数分别为65.2％，4.0％。掺有200目橡胶粉与粉煤灰的试配过程的组分配方见表1～4。配制过程中各种材料允许偏差见表5。
表1 水泥土试配过程各组分重量配比(粉煤灰为水泥质量0％)
表2 水泥土试配过程各组分重量配比(粉煤灰为水泥质量15％)
Figure C200810147026D00062
表3 水泥土试配过程各组分配方(粉煤灰为水泥质量30％)
Figure C200810147026D00063
表4 水泥土试配过程各组分配方(粉煤灰为水泥质量45％)
Figure C200810147026D00071
表5 拌合水泥土计量允许偏差
 
水 水泥 干土粉 橡胶粉 粉煤灰
±1％ ±1％ ±2％ ±2％ ±1％
由以上各实例可见，水泥土中掺有橡胶粉后，强度比普通水泥土降低，在橡胶粉15％的配比下(不添加固化剂)，橡胶水泥土的强度(90天龄期)为2.03MPa，为普通水泥土的76％。在水泥土中同时添加粉煤灰后，水泥土的强度增加，在粉煤灰掺入量为水泥质量30％，橡胶粉的含量为15％，30％时，水泥土的强度分别为2.91MPa，2.72MPa，均超过普通水泥土强度。然而随着粉煤灰掺入量的增加，当粉煤灰掺入比为45％，水泥土的强度有所降低。
橡胶水泥土桩的施工按《建筑地基处理技术规范》(DBJ15-38-2005)执行。掺有橡胶粉的橡胶水泥土桩强度会比相同配制的水泥土低，在施工中可以通过调节粉煤灰的含量来调节以达到设计强度要求。
由以上试验结果可见，粉煤灰掺入量为水泥质量15％，橡胶粉掺量为水泥体积含量15％；或粉煤灰掺入量为水泥质量30％，橡胶粉的添加含量为15％，30％时，该新型水泥土桩的强度可接近或超过普通水泥土桩的水平。
以粉煤灰掺入量为水泥质量15％，橡胶粉掺量为水泥体积含量15％；粉煤灰掺入量为水泥质量30％，橡胶粉的体积含量分别为水泥体积含量的15％，30％的实施例做快速渗透试验，水泥土试样尺寸为：40mm×40mm×160mm。模拟海水成份如表6所示。各实施例下水泥土的抗Cl-渗透效果如表7(90天龄期)。新型水泥土的Cl-渗透深度要小于普通水泥土的Cl-渗透深度，并且随着橡胶粉与粉煤灰含量增加，Cl-渗透深度减小。
表6 模拟海水成分g/L
 
离子种类     Cl<sup>-</sup> Na<sup>+</sup> SO<sub>4</sub><sup>-2</sup> Mg<sup>+2</sup> Ca<sup>+2</sup> K<sup>+</sup>
含量 19.1 10.6 2.7 1.3 0.4 0.4
表7水泥土抗Cl-渗透效果
 
普通水泥土 新型水泥土(粉煤灰15％，橡胶粉15％)   新型水泥土(粉煤灰30％，橡胶粉15％)       新型水泥(粉煤灰30％，橡胶粉30％)         
Cl<sup>-</sup>渗透深度(mm)   22.5 15.2 12.3 9.20
由以上分析结果可见，橡胶粉掺量在水泥体积含量30％左右，粉煤灰掺入比为水泥质量30％左右时可以同时满足实际桩身强度要求和抗腐蚀的效果。

Claims (2)

1、一种加固软粘土地基的高性能水泥土桩，其特征在于：由水、水泥、干土粉、粒径200目橡胶粉和粉煤灰以重量比6.03：2.18：10：0.26：0.66组成。
2、如权利要求1所述的高性能水泥土桩，其特征在于：水泥是普通硅酸盐水泥，标号425。
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水泥橡胶粉稳定基层性能研究. 张荣辉等.路基工程，第1期. 2008
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用建筑渣土桩加工软土地基. 李成屋等.铁道建筑，第11期. 1998
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