一種用於加固軟弱地基的火山灰水泥碎石樁的製作方法
2023-06-08 14:43:16
專利名稱：一種用於加固軟弱地基的火山灰水泥碎石樁的製作方法
技術領域：
本發明涉及地基加固，特別涉及一種用於加固軟弱地基的火山灰水泥碎石樁。
背景技術：
在軟弱地基加固工程中，CFG樁是常用的加固方法。CFG樁是水泥粉煤灰碎石混合料(樁)的簡稱，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的具有較高粘結強度的樁體。CFG樁體中的骨架為碎石，並摻用少量石屑，採用大量的粉煤灰，減少了水泥用量，降低成本；同時，摻入粉煤灰後可明顯增強樁體的後期強度。因而CFG混合料是一種較廉價適用的新型建築材料，大量應用於對承載力要求較高的重要工程中。CFG樁一般處於潮溼的地下環境中，通常是與地下環境水、土壤鹽類介質等相互接觸。一般而言，環境水由於來源複雜，包括來自天然的、地層的以及人為生活汙水等，因而組成也較為複雜，它們在水中形成了侵蝕性離子，如SO廣、HC03_、CO廣、H+等。CFG混合料的組成及其服役環境特點，使得其與環境之間發生複雜的物理、化學作用。根據CFG樁的原材料組成、水化產物及建築材料物理化學原理可知，CFG樁經受上述環境水的侵蝕主要是以化學侵蝕為主，其中包括硫酸鹽、二氧化碳和酸性侵蝕等，通常在CFG樁中的粉煤灰可以提高樁體抵抗環境水中有害離子的侵蝕。但是隨著近年來基礎設施建設規模的增加，粉煤灰等原材料呈現供不應求的現狀，有的地區，如我國雲南、東北和海南等地區，甚至買不到粉煤灰，但是這些地區有豐富的火山灰資源。因此開發具有地方特色且滿足建設工程要求的火山灰質原材料具有迫切的意義，特別是在侵蝕性環境條件，攸關工程建設的順利進行和工程結構質量及服役壽命。基於雲南保山地區火山灰資源豐富的特點，並結合沿線鐵路工程服役環境特點，如能利用當地火山灰取代粉煤灰作為CFG樁的原材料，並製備水泥火山灰碎石混合料(cement pozzolan gravel) CPG樁應用軟弱地基加固工程,對於開拓新的建築材料資源、緩解工程建設過程中傳統建築原材料資源短缺的壓力具有重要的現實意義。火山灰是火山噴發時隨同熔巖一起噴發的大量熔巖碎屑和粉塵沉積在地表面或水中形成鬆散或輕度膠結的物質，具有玻璃體結構，有一定的化學活性，其活性組分SiO2和Al2O3,能分別與水泥熟料水化產生的高鹼性的水化矽酸鈣凝膠和Ca(OH)2發生反應，即火山灰效應，其化學反應如式如下xCa (OH) 2+Si02+mH20-xCaO SiO2 nH20yCa (OH) 2+Al203+mH20-yCaO Al2O3 nH20式中x、y值決定於氫氧化鈣與活性氧化矽及活性Al2O3的比例、環境溫度以及反應所延續的時間等，一般為I或稍大，n值一般為I 2. 5。在Ca (OH) 2和SiO2相互作用的過程中，無定性的矽酸吸收了鈣離子，開始形成不定成分的吸附系統，然後形成無定形的水化矽酸鈣，再經過較長一段時間後慢慢轉變為微晶體或凝膠。氫氧化鈣與活性氧化鋁相互作用形成水化鋁酸鈣。當液相中有石膏存在時，水化鋁酸鈣與石膏反應生成水化硫鋁酸鈣。這些水化物發生凝結硬化後，具有一定強度。然而，火山灰顆粒具有疏鬆多孔，內比表面積大,易吸水、易反應,幹縮較大；同時，不同火山灰的化學組成變化較大，特別是活性Al2O3含量各異，不少火山灰摻入水泥基材料後導致其抗硫酸鹽侵蝕性能較差。上述方面使得火山灰在應用中存在一定的技術風險。如何減少或避免天然火山灰的上述不足是促進火山灰進一步高效利用亟需開展的研究課題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是 提供一種用於加固軟弱地基的火山灰水泥碎石樁，將水泥火山灰碎石混合料使用於軟弱地基加固技術中，充分利用了建設工程當地豐富的火山灰資源，克服了粉煤灰資源不足的問題。本發明解決其技術問題所採用的技術方案如下本發明一種用於加固軟弱地基的火山灰水泥碎石樁，由水泥火山灰碎石混合料灌注而成，其特徵是所述水泥火山灰碎石混合料的組份和按重量份的配合比為碎石0. 95 I. 05、砂 0. 62 0. 72、水泥 0. 10 0. 20、火山灰 0. 10 0. 20、水 0. 12 0. 22。本發明的有益效果是，以天然火山巖(凝灰巖、浮石等)為主要原材料替代了 CFG樁中的粉煤灰，提供了一種具有良好技術、經濟和環保綜合效應的用於軟弱地基加固中的CPG樁，解決了在粉煤灰資源缺乏但是火山灰資源豐富的地區採用CFG樁加固軟弱地基時原材料缺乏的困難，充分利用了當地的火山灰資源；可緩解建築原材料日益緊缺的現狀，確保工程建設的順利進行；適用性強，價格合理，應用方便。
本說明書包括如下五幅附圖圖I為實施例試樣的28d齡期抗壓強度測試結果；圖2為實施例試樣的28d齡期抗壓強度測試結果；圖3為實施例粉灰比對CPG混合料抗壓強度的影響；圖4為試件在5%硫酸鈉溶液浸泡條件下的質量隨齡期變化結果；圖5是在5%硫酸鈉溶液中完全浸泡下C15CPG樁試件的抗壓強度測試結果。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。本發明的一種用於加固軟弱地基的火山灰水泥碎石樁，由水泥火山灰碎石混合料灌注而成，所述水泥火山灰碎石混合料的組份和按重量份的配合比為碎石0. 95 I. 05、砂
0.62 0. 72、水泥0. 10 0. 20、火山灰0. 10 0. 20、水0. 12 0. 22。優選組份和按重量份的配合比為碎石I. 00、砂0. 67、水泥0. 15、火山灰0. 15、水0. 17，即各種原材料的質量比可根據實際情況通常可按照±0. 5%的範圍進行調整。所述火山灰由凝灰巖、浮石磨細的粉體，其細度為45iim方孔篩篩餘< 6%。實施例及對比實驗結果實施例為坍落度為160±20mm的C30水泥基材料，對比例採用粉煤灰摻合料，實施例、對比例採用相同的膠凝材料，進行了相應砂漿試件對比試驗。實施例、對比例的試驗用不同試樣的配合比如下表所示。表I試驗用不同試樣的配合比(kg/m3)
權利要求
1.一種用於加固軟弱地基的火山灰水泥碎石樁，由水泥火山灰碎石混合料灌注而成，其特徵是所述水泥火山灰碎石混合料的組份和按重量份的配合比為碎石0. 95 I. 05、砂0.62 0. 72、水泥 0. 10 0. 20、火山灰 0. 10 0. 20、水 0. 12 0. 22。
2.如權利要求I所述的一種用於加固軟弱地基的火山灰水泥碎石樁，其特徵是所述水泥火山灰碎石混合料的組份和按重量份的配合比為碎石I. 00、砂0. 67、水泥0. 15、火山灰 0. 15、水 0. 17。
3.如權利要求I或2所述的一種用於加固軟弱地基的火山灰水泥碎石樁，其特徵是所述火山灰由凝灰巖、浮石磨細的粉體，其細度為45iim方孔篩篩餘< 6%。
全文摘要
一種用於加固軟弱地基的火山灰水泥碎石樁，將水泥火山灰碎石混合料使用於軟弱地基加固技術中，充分利用了建設工程當地豐富的火山灰資源，克服了粉煤灰資源不足的問題。火山灰水泥碎石樁由水泥火山灰碎石混合料灌注而成，所述水泥火山灰碎石混合料的組份和按重量份的配合比為碎石0.95～1.05、砂0.62～0.72、水泥0.10～0.20、火山灰0.10～0.20、水012～022。
文檔編號C04B28/00GK102617080SQ201210094060
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月1日 優先權日2012年4月1日
發明者馮俊德, 王智猛, 白朝能, 馬昆林, 龍廣成 申請人:中鐵二院工程集團有限責任公司