在渤海新區(qū)高鹽區(qū)域中水泥條件對(duì)水泥土攪拌樁強(qiáng)度影響分析

1、 在渤海新區(qū)高鹽區(qū)域中水泥條件對(duì)水泥土攪拌樁強(qiáng)度影響分析 摘 要 水泥土攪拌樁為復(fù)合地基處理的常見(jiàn)型式。在復(fù)雜地基環(huán)境下，水泥土攪拌樁的成樁強(qiáng)度有所不同，不同的水泥選擇和摻合料的摻加，對(duì)樁體及復(fù)合地基的強(qiáng)度有重要作用。渤海新區(qū)沿海地區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)為含鹽量高、硫酸鹽侵蝕中強(qiáng)，地基土靈敏度中度，因此對(duì)該地區(qū)的水泥土攪拌樁成因研究是有必要的。關(guān)鍵詞 水泥土攪拌樁 抗硫酸鹽侵蝕 高鹽區(qū)域 摻合料 礦渣粉在水利工程中，復(fù)合式地基為常見(jiàn)的基礎(chǔ)處理方式，水利工程中水泥土攪拌樁因起成本較低，施工技術(shù)成熟，強(qiáng)度穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用較為廣泛。本次研究基于渤海新區(qū)板堂河河道綜合治理工程中水泥土攪拌樁的應(yīng)用，通過(guò)室內(nèi)試

2、驗(yàn)的手段，研究了抗硫酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥摻加摻合料時(shí)水泥土攪拌樁的成樁和強(qiáng)度特性。1.工程條件板堂河治理工程位于入?？诟浇こ虆^(qū)在勘探深度范圍內(nèi)，揭露的地層主要有素填土、雜填土、淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)壤土、粘土、壤土。工程區(qū)地下水位較高，且地下水與場(chǎng)區(qū)土均對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)具有一定的腐蝕性。環(huán)境水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有弱中等腐蝕性。場(chǎng)區(qū)土的ph值8.39.03，礦化度7322.119149.9mg/l，cl-含量3972.510528.3 mg/l， 含量226.52712.5 mg/l。地基處理方式為復(fù)合式地基水泥土攪拌樁，樁徑600mm，樁長(zhǎng)8m。水泥土攪拌樁采用高抗硫酸鹽硅

3、酸鹽水泥，水泥強(qiáng)度等級(jí)p.hsr42.5級(jí)，摻量20%，水泥漿水灰比0.6。2.板堂河軟黏土的物理力學(xué)性質(zhì)土樣基本物理性質(zhì)指標(biāo)如表2.1。表2.1 滄州板堂河綜合治理區(qū)地基部分土樣基本物理性質(zhì)指標(biāo)試樣編號(hào)定名含水率密度比重干密度孔隙比飽和度/ %/ g/cm3gs/ 1d/ g/cm3e/ 1sr/ 1bth2-1黏土34.631.882.751.400.970.99bth0-3淤泥質(zhì)壤土40.381.862.661.331.001.00bth5-6黏土32.611.922.651.450.831.00bth5-7淤泥質(zhì)黏土38.151.802.631.301.010.99bth4-8壤土38

4、.681.882.641.360.951.00土樣直剪（快剪）強(qiáng)度指標(biāo)、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度如表2.3。試驗(yàn)結(jié)果表明，板堂河綜合治理區(qū)地基土層靈敏度位于2.04.0之間，為中靈敏度土。表2.3 滄州板堂河綜合治理區(qū)地基部分土樣基本力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)試樣編號(hào)定名快剪強(qiáng)度指標(biāo)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度/kpa靈敏度st內(nèi)摩擦角/ 黏聚力c/kpa原狀土重塑土bth2-1黏土5.218.7713.56.32.1bth0-3淤泥質(zhì)壤土16.1213.3722.39.852.3bth5-6黏土6.268.7918.89.12.1bth5-7淤泥質(zhì)黏土8.679.6015.67.162.2bth4-8壤土21.0414.4729

5、.611.72.53 抗硫酸鹽水泥加固軟土的強(qiáng)度特性分析在板堂河綜合治理工程區(qū)的淤泥質(zhì)黏土中摻入工程設(shè)計(jì)采用的高抗硫酸鹽硅酸鹽水泥（強(qiáng)度等級(jí)p.hsr42.5級(jí)），水泥漿水灰比0.6，配制4種不同水泥摻入比的水泥土。水泥摻入比分別取17%，20%，23%，25%。分析3種齡期（7d，28d，60d）、2種養(yǎng)護(hù)條件（自然養(yǎng)護(hù)，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)）下水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度特性。試樣無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)分別如圖3.13.3。圖3.1 水泥土養(yǎng)護(hù)7天強(qiáng)度圖圖3.2 水泥土養(yǎng)護(hù)28天強(qiáng)度圖圖3.3 水泥土養(yǎng)護(hù)60天強(qiáng)度圖由上圖可得以下結(jié)論：（1）水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著水泥摻入量的增加而增加。齡期較短時(shí)水泥摻入量

6、在23%25%強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度大，齡期較長(zhǎng)時(shí)水泥摻量在17%20%強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度大，考慮到經(jīng)濟(jì)因素，水泥添加量在17%20%比較合適。（2）水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加而增大。齡期為7d時(shí)水泥土抗壓強(qiáng)度大部分集中在0.60.9mpa中，增長(zhǎng)的不明顯。強(qiáng)度增長(zhǎng)主要發(fā)生在7d28d，此時(shí)間段水泥土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)最為顯著，并且持續(xù)增長(zhǎng)到60d，但強(qiáng)度增長(zhǎng)速度逐漸減小。（3）兩種養(yǎng)護(hù)條件下的水泥土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著齡期和水泥摻入量的增加而增大，在齡期和水泥摻入量一定的情況下自然養(yǎng)護(hù)的水泥土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的，但是當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期達(dá)到60d時(shí)，兩種養(yǎng)護(hù)條件下的水泥土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度基本接近。

7、同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)時(shí)，分別對(duì)濕法和干法制成的試樣進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn) 用干法制樣，自然養(yǎng)護(hù)和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)所得試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與原狀樣相比均有較大的提高。 干法制樣每組試樣的抗壓強(qiáng)度離散較大，所制得的試樣出現(xiàn)了較多的蜂窩麻面，造成了試樣強(qiáng)度不均勻。4.高摻量摻合料加固軟土的強(qiáng)度特性水泥采用普通硅酸鹽水泥（p.o 42.5），摻合料采用iii級(jí)粉煤灰、s95級(jí)礦渣粉，保證水泥與摻合料質(zhì)量之和占水泥土總質(zhì)量20%的基礎(chǔ)上，改變水泥與摻合料的比例，水泥漿的水灰比亦取0.6。從表4.1的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，摻粉煤灰的水泥加固土強(qiáng)度較低，其60d齡期強(qiáng)度小于2.0mpa，亦即小于水泥摻量20%的抗硫酸鹽水泥土強(qiáng)度、普

8、通水泥土強(qiáng)度。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，隨著粉煤灰摻量的改變，水泥加固土的強(qiáng)度變化很小。表4.1 摻粉煤灰的水泥土樣無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度粉煤灰摻量（占摻合料+水泥總量的質(zhì)量百分比）7d齡期28d齡期60d齡期測(cè)試值/ kn強(qiáng)度/mpa測(cè)試值/ kn強(qiáng)度/mpa測(cè)試值/ kn強(qiáng)度/mpa30%1.3140.69721.8611.03962.4631.34281.4312.1022.7031.3622.1612.74440%1.3570.69041.9651.04302.5761.34811.3622.1502.7521.3482.0292.61350%1.2210.68821.8931.03322.4961.33

9、981.3912.0332.6441.4422.1602.75260%1.2910.69672.1221.04982.7271.35221.3722.1312.7081.4411.9312.530圖4.1為濕法制樣條件下，不同礦渣粉摻量下的水泥土樣7d、28d和60d齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值。圖4.1 礦渣水泥與摻礦粉水泥的加固土強(qiáng)度隨齡期的變化從上述圖、表中可以看出，（1）摻粉煤灰的水泥土強(qiáng)度較弱，或者說(shuō)強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，至少60天的齡期強(qiáng)度達(dá)不到2.0mpa；（2）粉煤灰摻量從30%增加到60%，水泥土的強(qiáng)度幾無(wú)變化；（3）摻礦渣粉的水泥土強(qiáng)度較高，不同礦粉摻量的水泥土60天齡期強(qiáng)度均遠(yuǎn)大于2.

10、0mpa；（4）隨著礦粉摻量的增大，水泥土的強(qiáng)度明顯增大；隨著齡期的增加，水泥土的強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。（5）當(dāng)?shù)V粉摻量高于40%時(shí)，水泥土的強(qiáng)度將大于摻入礦渣硅酸鹽水泥的水泥土強(qiáng)度，如圖4.1所示。5普通水泥加固土強(qiáng)度特性工程上常用的、市場(chǎng)量大的三種通用硅酸鹽水泥：普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥。為了與抗硫酸鹽水泥拌合軟黏土進(jìn)行對(duì)比，拌合軟黏土中摻入的普通水泥均亦采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5級(jí)。水泥漿的水灰比亦取0.6，水泥摻入比亦取17%，20%，23%，25%四種。圖5.1圖5.3為濕法制樣條件下，三種普通水泥摻量為17% 25%的水泥土7d、28d、60d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)

11、果，可以對(duì)三種工程上常用的普通水泥加固軟黏土的強(qiáng)度特征做出對(duì)比分析。圖5.1 普通水泥加固軟土7d齡期強(qiáng)度圖圖5.2 普通水泥加固軟土28d齡期強(qiáng)度圖圖5.3 普通水泥加固軟土60d齡期強(qiáng)度圖從圖5.1圖5.3可以看出摻普通水泥的軟土，隨水泥摻入量的增大，其強(qiáng)度亦增大；隨齡期的增加，其強(qiáng)度亦增強(qiáng)。當(dāng)水泥摻量達(dá)到20%的時(shí)候，普通硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥的水泥土60天齡期強(qiáng)度均達(dá)到了2.0mpa以上。圖5.1表明，在水泥摻量較高時(shí)，普通硅酸鹽水泥的水泥土早期強(qiáng)度要高于復(fù)合硅酸鹽水泥的水泥土；而隨著齡期的增加，復(fù)合硅酸鹽水泥的水泥土強(qiáng)度要高于普通硅酸鹽水泥的水泥土，如圖5.2和圖

12、5.3所示。但總體來(lái)說(shuō)，相同摻量的礦渣水泥加固土強(qiáng)度復(fù)合水泥加固土強(qiáng)度普通硅酸鹽水泥加固土強(qiáng)度。圖5.4 摻量20%水泥加固土強(qiáng)度隨齡期的變化另外，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，水泥土強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度規(guī)律是，礦渣水泥土復(fù)合水泥土普通硅酸鹽水泥土，如圖5.4所示。6.結(jié)論及建議試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)室配制的抗硫酸鹽水泥摻量20%、水灰比0.6的水泥土60d齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度超過(guò)了2.0 mpa，水泥土凝固良好。另外，高摻量礦渣粉水泥土，以及礦渣硅酸鹽水泥土也表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度，適用于板堂河工程區(qū)的水泥土攪拌樁施工?，F(xiàn)場(chǎng)水泥土攪拌時(shí)要注意樁體漿液均勻，也應(yīng)具體分析其他影響因素，建議做現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究。參考文獻(xiàn)：1賈尚華,趙春風(fēng),趙程. 土質(zhì)特性對(duì)水泥土攪拌樁樁身強(qiáng)度增長(zhǎng)機(jī)制分析j. 港工技術(shù),2015,52(03):98-101.2李振龍,潘殿琦,楊書(shū)紅,劉耀峰. 海相淤泥特性水泥土攪拌樁強(qiáng)度影響因素及其變化規(guī)律的試驗(yàn)研究j. 長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),201