CN101982770A - 水泥搅拌桩取芯试样水泥剂量的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥搅拌桩取芯试样水泥剂量的检测方法，将含水率没有发生较大变化的现场原位土样直接拌合到和现场施工相同水灰比的水泥浆中，试样制备成标准圆柱状无侧限抗压强度试样；试样成型后放在同层次原位素土中挤压密封养护；达到预定龄期后，进行EDTA滴定，得到EDTA二钠消耗量随龄期的衰减规律曲线，并由该曲线建立各龄期的标准曲线；测定样品的EDTA消耗量，由标准曲线查得水泥剂量，该值即为待测搅拌桩取芯试样的水泥剂量。本发明的操作简便，检测结果准确，稳定性好，重复性好。

Description

水泥搅拌桩取芯试样水泥剂量的检测方法

技术领域

本发明属于岩土工程基本土工实验与材料工程剂量检测的交叉领域，具体涉及一种水泥搅拌桩取芯试样水泥剂量的改进EDTA滴定法。

背景技术

现行的水泥搅拌桩检测方法主要包括两方面内容：一是桩的感观检测，即在成桩后7天左右，通过检测桩数、桩间距、桩位等几个方面来检测桩的感观情况；二是桩体本身质量的检测，其中分为桩身的完整性、桩身外形尺寸、均匀性、密实度、桩身的连续性、强度和单桩承载力等。其中深层搅拌桩的质量均匀性检测是通过肉眼观察钻孔取出的芯样来判断搅拌桩的桩身各部分的搅拌均匀性和状态来判断，具有很大的经验性和不准确性。而水泥剂量作为影响水泥搅拌桩的重要因素，需要有效的方法加以控制，而以上方法只能从感官上加以定性分析无法定量的对搅拌桩水泥剂量加以控制。

EDTA滴定法作为检测水泥稳定土中水泥剂量的有效方法，在公路工程中已得到广泛应用。EDTA滴定法实验原理是在盛有过筛后的水泥土容器中加入NH₄Cl，经过多次振荡使Ca²⁺浸出，静置一段时间后吸取上层清液，在清液中加入NaOH(加有三乙醇胺)使Fe³⁺、Al³⁺、Mn²⁺、Mg²⁺等干扰离子产生沉淀。加入钙红和Ca²⁺形成显玫瑰红色的螯合物，用EDTA二钠进行滴定，使EDTA二钠夺取Ca²⁺并形成十分稳定的螯合物，溶液在滴定终点显纯蓝色。EDTA滴定值反映了Ca²⁺离子的质量分数，Ca²⁺离子质量分数又反映了混合料中的水泥剂量。应该注意的是，在接近滴定终点时，减慢滴定速度，提高滴定精度。

但由于水泥搅拌桩施工过程和养护条件等因素的限制，EDTA滴定法不能直接用于水泥搅拌桩取芯试样水泥剂量的检测，具体原因如下：

(1)、EDTA滴定法操作规范规定试样的含水率变化范围为2％，但是在水泥搅拌桩取芯试样中含水率变化范围有时会达到15％，不满足规范要求。

(2)、由于制样方式和养护条件的差异会影响到水泥的水解水化和凝结硬化的各个过程，间接影响Ca2+在NH4Cl溶液中的溶出率，从而影响到检测时EDTA二钠标准液用量。而水泥搅拌桩的施工和养护过程和规范中规定有较大不同。

(3)、《公路无机结合料稳定材料试验规范》(JTJ057-94)规定不受水泥和石灰稳定土龄期(7d以内)的影响，超过7d后检测的准确性难以把握。而水泥搅拌桩只能在施工完成28d后才能钻孔取芯进行检测，通过实验发现龄期的影响对实验结果影响较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用EDTA滴定法检测水泥搅拌桩取芯试样水泥剂量的方法。

本发明的技术方案如下：

水泥搅拌桩取芯试样水泥剂量的检测方法，包括以下的步骤：

试样制备：将现场原位土样直接拌合到和现场施工相同水灰比的水泥浆中，将试样制成标准圆柱状无侧限抗压强度试样；

试样的养护：将成型的试样放在同层次原位素土中挤压封养护；

EDTA消耗量随龄期的衰减曲线的制作：EDTA消耗量随龄期的衰减曲线的制作：养护到设计龄期时，将试样从密封塑料箱中取出，敲碎过筛，将筛下的土样装铝盒测其含水率，秤取两份300g筛下的均匀土样按照《公路无机结合料稳定材料试验规范》(JTJ057-94)规定的方法进行EDTA滴定实验，并将结果校正成300g干土消耗的EDTA二钠标准液的体积，从而得到不同水泥剂量试样在不同龄期时的EDTA二纳标准液消耗量，将实验结果绘制在水泥剂量和EDTA二钠标准液消耗量的半对数坐标图上，对数据进行拟合得到EDTA消耗量随龄期的衰减曲线；

各龄期EDTA滴定法的标准曲线的制作：各龄期EDTA滴定法的标准曲线的制作：由EDTA消耗量随龄期的衰减曲线计算得到各水泥剂量在各龄期时EDTA消耗量，制作各龄期时EDTA滴定法的标准曲线；

样品水泥剂量的测定：根据各龄期时EDTA滴定法的标准曲线可以检测相应龄期时水泥搅拌桩取芯试样的水泥剂量。

前述水泥搅拌桩取芯试样水泥剂量的检测方法，现场原位土样取样后密封存放保持含水率的一致。

前述水泥搅拌桩取芯试样水泥剂量的检测方法，试样养护环境与原位土环境一致。

本发明的优点是：

1.克服了EDTA滴定法只能在7d内应用的局限性，能够在各个龄期时检测水泥搅拌桩取芯试样的水泥剂量。

2.当含水率变化较大时，一定质量的湿土中水的质量变化较大，采用干土质量标准能够很好的反映出土中Ca²⁺(水泥剂量)和EDTA二钠标准液消耗量之间的关系，消除了试样中水的质量对实验结果的影响。

3.本方案能很好的模拟水泥搅拌桩施工和养护过程，测定结果的准确性高。

附图说明

图1为300g干土EDTA二钠耗量随龄期的衰减图；

图2为实施例1中龄期为3d所获得的标准曲线；

图3为实施例2至实施例7龄期分别为7d、14d、28d、35d、49d和90d的标准曲线。

具体实施方式

以下以龄期为3d的水泥搅拌桩取芯实验具体检测为例，具体说明本发明的保护范围。

1、试样制备

取工地用水泥和土，并用不透气塑料袋密封装运存放以保持含水率一致。设计15％、20％、25％、30％、35％5个水泥剂量，混合料组成按下式计算：

水泥质量＝湿土质量×水泥剂量；        (公式1)

水质量＝水泥质量/水灰比。             (公式2)

实验采用普通硅酸盐C42.5水泥，水灰比为1.5∶1，配比参数如表1。

表1试样配比参数表

水泥剂量/％	15	20	25	30	35
						湿土质量/g	5000	5000	5000	5000	5000
水质量/g	1125	1500	1875	2250	2625
						水泥质量/g	750	1000	1250	1500	1750
试样个数	20	20	20	20	20

(1)、将称好的土样、水泥和水放入混凝土搅拌皿中，搅拌15min使土样搅拌均匀。

(2)、模具采用50×80mm圆柱状无侧限抗压模具，刷油刷油，将搅拌均匀的混合料分3次装入模具内，然后手动振捣25次使试样充分密实。

2、试样养护

(1)、将土样放在20℃恒湿90％±5％养护室内养护1天使其成型。

(2)、将成型的试样脱模后放入装有同层次的原状素土的整理箱中，压实土样使其将试样夹紧以模拟现场；用大塑料袋将土样密封好并盖上整理箱的盖子以防含水率改变。

3、滴定实验

在3d时将试样从养护箱中取出按规范规定的方法进行EDTA滴定实验。

4、标准曲线的确定：在水泥搅拌桩中由于不同区域的原来含水率差异较大，随着龄期的增加含水率也会发生较大变化，超过了规范中规定的2％变化范围。所以将300g湿土的EDTA消耗量换算为300g干土的EDTA消耗量以消除含水率变化较大对实验的影响。换算公式如下：

V₂＝V₁(1+w)            (公式3)

公式3中，V₁——300g湿土的EDTA消耗量；V₂——300g干土的EDTA的消耗量；w——试样含水率。

将利用以上实验步骤进行滴定得到数据绘制在EDTA二钠消耗量和龄期的半对数坐标图上得到图1，对数据进行对数拟合可以得到不同剂量标准试样EDTA消耗量随时间的衰减规律曲线类似。

通过图1可以得到龄期为3d时的各水泥剂量标准试样的EDTA消耗量。将结果绘制在以EDTA消耗量为纵坐标，以水泥剂量为横坐标的坐标轴上得到修正标准曲线图2。

5、水泥剂量的确定

按照前述步骤对工地水泥搅拌桩取芯试样进行EDTA滴定实验，得到芯样EDTA二钠标准液的消耗量，在标准曲线上即可查的芯样的水泥剂量。

实施例2至实施例7是龄期为7d、14d、28d、35d、49d和90d的测定方法，具体标准曲线见图3，测量方法同实施例1。

实施例8

本发明采用标准试样对比法，模拟现场桩体制备和养护条件制备和养护试样，研究各水泥剂量试样随龄期的衰减规律得到不同龄期时标准曲线，通过分析使用不同龄期标准曲线检测同一试样水泥剂量的准确性，到出不同龄期试样检测应使用相应龄期的标准曲线。图3为龄期为7d、14d、28d、35d、49d和90dEDTA消耗量对龄期对水泥剂量的标准曲线，参照图3，可知不同的龄期对样品水泥剂量的测定结果有较大影响。以龄期为28天的标准曲线为例，水泥剂量为25％的试样EDTA消耗量为26.0mL，而根据该EDTA的消耗量，在其他的龄期所对应的标准曲线上可查到不同的水泥剂量，具体见表2，具体而言，应用本发明的测量方法，龄期为28d时进行检测时水泥剂量为25％，如若仍然使用3d的标准曲线进行检测得到结果为17％，误差值达到7％，不够准确。可见对于不同的龄期应具体对待，分别测量，而不应笼统地采用某一龄期来评价任何龄期的水泥剂量，同时说明本发明的测量方法准确性较高。

表2不同龄期检测时实验误差

龄期/d	3	7	14	28	35	49	90
								水泥剂量/％	17	19	22	25	26	28	31

上述具体实施方式不以任何形式限制本发明的技术方案，凡是采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案均落在本发明的保护范围。

Claims (3)

1.水泥搅拌桩取芯试样水泥剂量的检测方法，包括以下的步骤：

(1)、试样制备：将现场原位土样直接拌合到与现场施工相同水灰比的水泥浆中，试样制备成标准圆柱状无侧限抗压强度试样；(2)、试样的养护：将成型的试样放在同层次原位素土中密封挤压养护；

(3)、EDTA消耗量随龄期的衰减曲线的制作：养护到设计龄期时，将试样从密封箱取出，敲碎过筛，将筛下的土样装铝盒测其含水率，秤取两份300g筛下的均匀土样，按照规范规定的方法进行EDTA滴定实验，并将结果校正成300g干土消耗的EDTA二钠标准液的体积，从而得到不同水泥剂量试样在不同龄期时的EDTA二纳标准液消耗量，将实验结果绘制在水泥剂量和EDTA二钠标准液消耗量的半对数坐标图上，对数据进行拟合得到EDTA消耗量随龄期的衰减曲线；

(4)、标准曲线的制作：由EDTA消耗量随龄期的衰减曲线计算得到各水泥剂量在各龄期时消耗量随龄期的衰减曲线计算得到各水泥剂量试样在某一龄期时EDTA消耗量，以EDTA消耗量为纵坐标，水泥剂量为横坐标得到这一龄期的标准曲线；

(5)、样品水泥剂量的测定：根据标准曲线可以查到相应龄期时水泥搅拌桩取芯试样的水泥剂量。

2.根据权利要求1所述的水泥搅拌桩取芯试样水泥剂量的检测方法，其特征在于现场原位土样取样后密封存放保持含水率的一致。

3.根据权利要求1所述的水泥搅拌桩取芯试样水泥剂量的检测方法，其特征在于试样养护环境与原位土环境一致。

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