CN115233704A - 再生回填材料的配合比设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及再生回填材料使用的技术领域，公开了再生回填材料的配合比设计方法，具体包括如下步骤：S1：确定再生回填材料使用位置和要求，再确定完成后选定原材料的组成成分；S2：确定后混合原材料，混合完成后对混合料进行设计流动度以及设计抗压强度的测试确定，从而确定混合原材料的初选水固比以及初选灰砂比；S3：确定再生回填材料的配合比，并且观察演算出流动度值是否达标。本发明配合比设计的目的是在保证其工程性质满足施工要求的前提下尽可能的经济，工程性质的评价以工作性能和抗压强度两大指标作为设计参数，设计强度要大于再生回填材料受到的荷载应力，从而达到再生回填材料的配合比，使其具备足够的耐久性。

Description

再生回填材料的配合比设计方法

技术领域

本发明专利涉及再生回填材料使用的技术领域，具体而言，涉及再生回填材料的配合比设计方法。

背景技术

在很多城市的基础设施建设和维修过程中都涉及到对原有地面进行开挖后的回填工作，大部分情况下，回填材料都会选择开挖时产生的土，为了保证回填土密实，无沉降，需要对其进行压实处理，对于一些开挖面积较大的回填工程，压实机具很容易进行压实，而开挖面积窄，或开挖形状不规则的回填工程，有些工程部位的回填是无法进行有效的压实，如城市道路路基开槽进行管线埋设后的回填、检查井周边回填、掘路回填、挡土墙墙背及桥台台背回填等，由于受到管线等构筑物的限制，再加上回填空间狭小等因素的制约，无法使用大型机械进行碾压施工，导致压实度很难达到设计要求，从而造成回填变形、沉陷等病害，且病害发生后无法进行有效修复。

因此对于受到管线等构筑物的限制的回填基坑，有无无法进行夯实，所以对于再生回填材料的性能要求较高，目前的方法制备的流动化回填材料与回填土强度相差较大，难以实现再生回填材料的自密实，其后期强度难以实现在0.3～1.0MPa之间的低强度，难以满足工程上对于基坑、沟槽、桥背等对回填材料的强度要求，也难以保证回填材料与周围土体材料强度的一致性，并且不具备可重复开挖性的特点，在材料费用和施工费用上与回填土施工的费用单价高出较多。

为此，现亟待提出再生回填材料的配合比设计方法，找到所适宜的配合比，解决上述的构筑物回填基坑的再生回填材料压实度问题。

发明内容

本发明的目的在于提供再生回填材料的配合比设计方法，依据当地情况和试验选择矿物掺合料及掺量，具体掺量也可以根据经验选择，设计流动度依据现场的施工条件和材料的使用环境确定，以达到密实流平的工作性能为佳，设计抗压强度由计算确定，设计强度要大于再生回填材料受到的荷载应力，从而达到再生回填材料的配合比，使其具备足够的耐久性，旨在解决现有技术中难以满足工程上对于基坑、沟槽、桥背等对回填材料的强度要求，也难以保证回填材料与周围土体材料强度的一致性，并且不具备可重复开挖性的特点的问题。

本发明是这样实现的，再生回填材料的配合比设计方法，具体包括如下步骤：

S1：确定再生回填材料使用位置和要求，再确定完成后选定原材料的组成成分；

S2：确定后混合原材料，混合完成后对混合料进行设计流动度以及设计抗压强度的测试确定，从而确定混合原材料的初选水固比以及初选灰砂比；

S3：确定再生回填材料的配合比，并且观察演算出流动度值是否达标，未达标返回初选水固比阶段，达标后制作试件；

S4：利用制作出的试件演算抗压强度，并且观察演算出抗压强度值是否达标，未达标返回初选灰砂比阶段，达标后确定最终的再生回填材料的配合比。

进一步地，在S1中，确定再生回填材料使用位置和要求，即结合当地的原材料状况，查阅或测试出再生回填材料使用位置和要求的流动度评价指标，再进行原材料的组成成分的确定。

进一步地，在S3中，演算出流动度值的具体步骤为：

S11：将漏斗垂直地架设在支架上；

S12：将拌和均匀的再生回填材料试样注入的漏斗中，从输出口流出适量的物料后，用手指将输出口压住，使物料注满漏斗，并将表面整平；

S13：放开手指，物料自然流出，用秒表测定物料从开始到结束连续流下所经历的时间，即为物料的流动度——t，精确到0.1s；

S14：每隔10min对同一试样进行一次流动度试验，并绘出流动度曲线，即流动度与累计时间的对应关系，物料在规定的流动度范围内可持续的时间，即为物料的可工作时间——T，从流动度曲线中得出流动度值。

进一步地，所述演算出流动度值中的漏斗在使用前，需要对漏斗的表面进行润湿操作处理，保证其摩擦系数合理，即测量出的演算出流动度值更将精准。

进一步地，在S4中，所述抗压强度的试件演算是在抗压强度装置中完成的，所述抗压强度装置包括底座，所述底座的上部一侧设置有固定杆，所述固定杆呈中空状且顶端设有电机，所述电机的转头端连接有丝杆，所述丝杆设在固定杆内部且底端与设在底座上的固定轴承相连接，所述丝杆的外侧壁上设有丝杆滑套。

进一步地，所述丝杆滑套的一侧设有横杆，所述横杆贯穿固定杆侧壁且末端固定有压柱，所述固定杆侧壁上设有与横杆相配合的活动口，所述横杆与活动口的两侧壁连接处均设有限位槽。

进一步地，所述丝杆滑套的一侧设有固定块，所述横杆的一端卡接在固定块的两侧壁上，所述横杆的两侧均设有固定螺栓，所述固定螺栓依次贯穿横杆并与固定块固定连接。

进一步地，所述丝杆的顶端设有限位块，所述限位块呈圆柱状且外径大于丝杆滑套，且所述固定杆的外侧壁上设有刻度尺，所述横杆上设有指针。

进一步地，所述压柱的底端设置有压力传感器，所述压力传感器的下方设置有承载筒，所述承载筒的顶端中部设置有回料槽，所述试件设置在回料槽的内部。

进一步地，所述承载筒与底座为可拆卸连接，且所述底座上设置有承载筒放置标识，在所述压柱的侧壁上设置有显示屏，所述显示屏显示压力传感器当前所承受的压力值，从而判断出试件演算抗压强度。

与现有技术相比，本发明提供的再生回填材料的配合比设计方法，具备以下有益效果：

1、配合比设计的目的是在保证其工程性质满足施工要求的前提下尽可能的经济，工程性质的评价以工作性能和抗压强度两大指标作为设计参数，而配合比设计的流程是：调查获取再生回填材料的使用位置和要求，依据当地情况和试验选择矿物掺合料及掺量，具体掺量也可以根据经验选择，设计流动度依据现场的施工条件和材料的使用环境确定，以达到密实流平的工作性能为佳，设计抗压强度由计算确定，设计强度要大于再生回填材料受到的荷载应力，从而达到再生回填材料的配合比，使其具备足够的耐久性；

2、抗压强度装置对试件测试是通过电机带动丝杆转动从而实现丝杆滑套的上下移动，限位块可限制丝杆滑套的移动位置，横杆可通过活动口穿出固定杆侧壁，限位槽可防止横杆出现偏移，从而对指针产生影响，固定块通过固定螺栓与横杆固定，固定效果好，压柱与回料槽相挤压，并且压力传感器监测压力数值，在达到最佳压实度的同时，即指针停止下移，测量出的抗压强度竖直精准。

附图说明

图1为本发明提出的再生回填材料的配合比设计方法的流程示意图；

图2为本发明提出的再生回填材料的配合比设计方法中抗压强度装置的结构示意图；

图3为本发明提出的再生回填材料的配合比设计方法中抗压强度装置的局部俯视图；

图4为本发明提出的再生回填材料的配合比设计方法中承载筒的结构示意图。

图中：1-底座、2-固定杆、3-丝杆、4-电机、5-丝杆滑套、6-限位块、7-横杆、8-压柱、9-承载筒、10-压力传感器、11-显示屏、12-固定块、13-固定螺栓、14-限位槽、15-回料槽、16-指针。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1所示，再生回填材料的配合比设计方法，具体包括如下步骤：

S1：确定再生回填材料使用位置和要求，再确定完成后选定原材料的组成成分，再生回填材料主要有再生细料、水泥、矿物掺合料和水四部分组成，矿物掺合料以实验的方式确定合理掺量，并以外掺的方式加入，可以不进行配合比的计算，其余三种组分，只需要用两个参数就可以确定其配合比，而这两个参数应该能够反应再生回填材料的性质，即可以有效控制其工作性能和强度的变化；

S2：确定后混合原材料，混合完成后对混合料进行设计流动度以及设计抗压强度的测试确定，从而确定混合原材料的初选水固比以及初选灰砂比；

S3：确定再生回填材料的配合比，并且观察演算出流动度值是否达标，未达标返回初选水固比阶段，达标后制作试件；

S4：利用制作出的试件演算抗压强度，并且观察演算出抗压强度值是否达标，未达标返回初选灰砂比阶段，达标后确定最终的再生回填材料的配合比，实验人员探讨了三个参数对于工作性能的影响规律，结果显示：如以灰砂比和水灰比进行再生回填材料的配合比计算，其流动度是灰砂比和水灰比的函数，灰砂比和水灰比的提高都会导致流动度的提高，无法单独用其中一个来控制再生回填材料的工作性能。

当用水固比和灰砂比进行配合比计算时，其流动度与水固比有很好的相关关系，水固比可以单独有效控制再生回填材料工作性能的变化，因此将水固比作为第一个配合比设计参数。

在本实施例的S1中，确定再生回填材料使用位置和要求，即结合当地的原材料状况，查阅或测试出再生回填材料使用位置和要求的流动度评价指标，再进行原材料的组成成分的确定，再生回填材料属于其中一类水泥基混合材料，其强度形成机理也与其它水泥基混合细料相似，而对水泥基混合材料的研究表明，水泥基混合材料的抗压强度与灰砂比直接相关，其相关性可以通过公式来表达，因此，再生回填材料也将灰砂比作为配合比设计的基本参数之一，通过调整灰砂比可以有效控制其强度大小，本文在第四章将会详细探讨灰砂比对再生回填材料的强度影响规律。

在本实施例的S3中，演算出流动度值的具体步骤为：

S11：将漏斗垂直地架设在支架上；

S12：将拌和均匀的再生回填材料试样注入的漏斗中，从输出口流出适量的物料后，用手指将输出口压住，使物料注满漏斗，并将表面整平；

S13：放开手指，物料自然流出，用秒表测定物料从开始到结束连续流下所经历的时间，即为物料的流动度——t，精确到0.1s；

S14：每隔10min对同一试样进行一次流动度试验，并绘出流动度曲线，即流动度与累计时间的对应关系，物料在规定的流动度范围内可持续的时间，即为物料的可工作时间——T，从流动度曲线中得出流动度值。

演算出流动度值中的漏斗在使用前，需要对漏斗的表面进行润湿操作处理，保证其摩擦系数合理，即测量出的演算出流动度值更将精准。

在本实施例中，参照图2-4，抗压强度的试件演算是在抗压强度装置中完成的，抗压强度装置包括底座1，底座1的上部一侧设置有固定杆2，固定杆2呈中空状且顶端设有电机4，电机4的转头端连接有丝杆3，丝杆3设在固定杆2内部且底端与设在底座1上的固定轴承相连接，丝杆3的外侧壁上设有丝杆滑套5，丝杆滑套5的一侧设有固定块12，横杆7的一端卡接在固定块12的两侧壁上，横杆7的两侧均设有固定螺栓13，固定螺栓13依次贯穿横杆7并与固定块12固定连接。

具体的，丝杆滑套5的一侧设有横杆7，横杆7贯穿固定杆2侧壁且末端固定有压柱8，固定杆2侧壁上设有与横杆7相配合的活动口，横杆7与活动口的两侧壁连接处均设有限位槽14，丝杆3的顶端设有限位块6，限位块6呈圆柱状且外径大于丝杆滑套5，且固定杆2的外侧壁上设有刻度尺，横杆7上设有指针16，压柱8的底端设置有压力传感器10，压力传感器10的下方设置有承载筒9，承载筒9的顶端中部设置有回料槽15，试件设置在回料槽15的内部，承载筒9与底座1为可拆卸连接，且底座1上设置有承载筒9放置标识，在压柱8的侧壁上设置有显示屏11，显示屏11显示压力传感器当前所承受的压力值，从而判断出试件演算抗压强度。

抗压强度装置在使用时，通过电机4带动丝杆3转动从而实现丝杆滑套5的上下移动，限位块6可限制丝杆滑套5的移动位置，横杆7可通过活动口穿出固定杆2侧壁，限位槽14可防止横杆7出现偏移，从而对指针16产生影响，固定块12通过固定螺栓13与横杆7固定，固定效果好，压柱8与回料槽15相挤压，并且压力传感器10监测压力数值，在达到最佳压实度的同时，即指针16停止下移，测量出的抗压强度竖直精准。

本技术方案的配合比设计的目的是在保证其工程性质满足施工要求的前提下尽可能的经济，工程性质的评价以工作性能和抗压强度两大指标作为设计参数，而配合比设计的流程是：调查获取再生回填材料的使用位置和要求，依据当地情况和试验选择矿物掺合料及掺量，具体掺量也可以根据经验选择，设计流动度依据现场的施工条件和材料的使用环境确定，以达到密实流平的工作性能为佳，设计抗压强度由计算确定，设计强度要大于再生回填材料受到的荷载应力，从而达到再生回填材料的配合比，使其具备足够的耐久性。

实验例

实验人员经过对不同地域的再生回填材料的配合比设计，得出如下结论：

工程性质的评价以工作性能和抗压强度两大指标作为设计参数，影响它们的因素主要有四个原材料性质、矿物掺合料选择及掺量、水固比和灰砂比，在配合比设计中需协调和控制这四方面的变化，此外在不同地质下(土壤粘性)进行再生回填材料的配合比设计，从而实现再生回填材料的最佳性能，保证填充基坑的稳固性，以达到再生回填材料的极佳性能。

本实施例中，整个操作过程可由电脑控制，在各个操作环节中，可以通过设置传感器，进行信号反馈，实现步骤的依序进行，这些都是目前自动化控制的常规知识，在本实施例中则不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.再生回填材料的配合比设计方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1：确定再生回填材料使用位置和要求，再确定完成后选定原材料的组成成分；

S2：确定后混合原材料，混合完成后对混合料进行设计流动度以及设计抗压强度的测试确定，从而确定混合原材料的初选水固比以及初选灰砂比；

S3：确定再生回填材料的配合比，并且观察演算出流动度值是否达标，未达标返回初选水固比阶段，达标后制作试件；

S4：利用制作出的试件演算抗压强度，并且观察演算出抗压强度值是否达标，未达标返回初选灰砂比阶段，达标后确定最终的再生回填材料的配合比。

2.如权利要求1所述的再生回填材料的配合比设计方法，其特征在于，在S1中，确定再生回填材料使用位置和要求，即结合当地的原材料状况，查阅或测试出再生回填材料使用位置和要求的流动度评价指标，再进行原材料的组成成分的确定。

3.如权利要求2所述的再生回填材料的配合比设计方法，其特征在于，在S3中，演算出流动度值的具体步骤为：

S11：将漏斗垂直地架设在支架上；

S12：将拌和均匀的再生回填材料试样注入的漏斗中，从输出口流出适量的物料后，用手指将输出口压住，使物料注满漏斗，并将表面整平；

S13：放开手指，物料自然流出，用秒表测定物料从开始到结束连续流下所经历的时间，即为物料的流动度——t，精确到0.1s；

S14：每隔10min对同一试样进行一次流动度试验，并绘出流动度曲线，即流动度与累计时间的对应关系，物料在规定的流动度范围内可持续的时间，即为物料的可工作时间——T，从流动度曲线中得出流动度值。

4.如权利要求3所述的再生回填材料的配合比设计方法，其特征在于，所述演算出流动度值中的漏斗在使用前，需要对漏斗的表面进行润湿操作处理，保证其摩擦系数合理，即测量出的演算出流动度值更将精准。

5.如权利要求4所述的再生回填材料的配合比设计方法，其特征在于，在S4中，所述抗压强度的试件演算是在抗压强度装置中完成的，所述抗压强度装置包括底座，所述底座的上部一侧设置有固定杆，所述固定杆呈中空状且顶端设有电机，所述电机的转头端连接有丝杆，所述丝杆设在固定杆内部且底端与设在底座上的固定轴承相连接，所述丝杆的外侧壁上设有丝杆滑套。

6.如权利要求5所述的再生回填材料的配合比设计方法，其特征在于，所述丝杆滑套的一侧设有横杆，所述横杆贯穿固定杆侧壁且末端固定有压柱，所述固定杆侧壁上设有与横杆相配合的活动口，所述横杆与活动口的两侧壁连接处均设有限位槽。

7.如权利要求6所述的再生回填材料的配合比设计方法，其特征在于，所述丝杆滑套的一侧设有固定块，所述横杆的一端卡接在固定块的两侧壁上，所述横杆的两侧均设有固定螺栓，所述固定螺栓依次贯穿横杆并与固定块固定连接。

8.如权利要求7所述的再生回填材料的配合比设计方法，其特征在于，所述丝杆的顶端设有限位块，所述限位块呈圆柱状且外径大于丝杆滑套，且所述固定杆的外侧壁上设有刻度尺，所述横杆上设有指针。

9.如权利要求8所述的再生回填材料的配合比设计方法，其特征在于，所述压柱的底端设置有压力传感器，所述压力传感器的下方设置有承载筒，所述承载筒的顶端中部设置有回料槽，所述试件设置在回料槽的内部。

10.如权利要求9所述的再生回填材料的配合比设计方法，其特征在于，所述承载筒与底座为可拆卸连接，且所述底座上设置有承载筒放置标识，在所述压柱的侧壁上设置有显示屏，所述显示屏显示压力传感器当前所承受的压力值，从而判断出试件演算抗压强度。

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