專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于加固軟弱地基的火山灰水泥碎石樁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地基加固，特別涉及一種用于加固軟弱地基的火山灰水泥碎石樁。
背景技術(shù)：
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(jiǎn)稱(chēng)，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(jié)強(qiáng)度的樁體。CFG樁體中的骨架為碎石，并摻用少量石屑，采用大量的粉煤灰，減少了水泥用量，降低成本；同時(shí)，摻入粉煤灰后可明顯增強(qiáng)樁體的后期強(qiáng)度。因而CFG混合料是一種較廉價(jià)適用的新型建筑材料，大量應(yīng)用于對(duì)承載力要求較高的重要工程中。CFG樁一般處于潮濕的地下環(huán)境中，通常是與地下環(huán)境水、土壤鹽類(lèi)介質(zhì)等相互接觸。一般而言，環(huán)境水由于來(lái)源復(fù)雜，包括來(lái)自天然的、地層的以及人為生活污水等，因而組成也較為復(fù)雜，它們?cè)谒行纬闪饲治g性離子，如SO廣、HC03_、CO廣、H+等。CFG混合料的組成及其服役環(huán)境特點(diǎn)，使得其與環(huán)境之間發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)作用。根據(jù)CFG樁的原材料組成、水化產(chǎn)物及建筑材料物理化學(xué)原理可知，CFG樁經(jīng)受上述環(huán)境水的侵蝕主要是以化學(xué)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(huán)境水中有害離子的侵蝕。但是隨著近年來(lái)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的增加，粉煤灰等原材料呈現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)狀，有的地區(qū)，如我國(guó)云南、東北和海南等地區(qū)，甚至買(mǎi)不到粉煤灰，但是這些地區(qū)有豐富的火山灰資源。因此開(kāi)發(fā)具有地方特色且滿(mǎn)足建設(shè)工程要求的火山灰質(zhì)原材料具有迫切的意義，特別是在侵蝕性環(huán)境條件，攸關(guān)工程建設(shè)的順利進(jìn)行和工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量及服役壽命?；谠颇媳Ｉ降貐^(qū)火山灰資源豐富的特點(diǎn)，并結(jié)合沿線(xiàn)鐵路工程服役環(huán)境特點(diǎn)，如能利用當(dāng)?shù)鼗鹕交胰〈勖夯易鳛镃FG樁的原材料，并制備水泥火山灰碎石混合料(cement pozzolan gravel) CPG樁應(yīng)用軟弱地基加固工程,對(duì)于開(kāi)拓新的建筑材料資源、緩解工程建設(shè)過(guò)程中傳統(tǒng)建筑原材料資源短缺的壓力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?；鹕交沂腔鹕絿姲l(fā)時(shí)隨同熔巖一起噴發(fā)的大量熔巖碎屑和粉塵沉積在地表面或水中形成松散或輕度膠結(jié)的物質(zhì)，具有玻璃體結(jié)構(gòu)，有一定的化學(xué)活性，其活性組分SiO2和Al2O3,能分別與水泥熟料水化產(chǎn)生的高堿性的水化硅酸鈣凝膠和Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，即火山灰效應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)如式如下xCa (OH) 2+Si02+mH20-xCaO SiO2 nH20yCa (OH) 2+Al203+mH20-yCaO Al2O3 nH20式中x、y值決定于氫氧化鈣與活性氧化硅及活性Al2O3的比例、環(huán)境溫度以及反應(yīng)所延續(xù)的時(shí)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(guò)程中，無(wú)定性的硅酸吸收了鈣離子，開(kāi)始形成不定成分的吸附系統(tǒng)，然后形成無(wú)定形的水化硅酸鈣，再經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)一段時(shí)間后慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒕w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(dāng)液相中有石膏存在時(shí)，水化鋁酸鈣與石膏反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣。這些水化物發(fā)生凝結(jié)硬化后，具有一定強(qiáng)度。然而，火山灰顆粒具有疏松多孔，內(nèi)比表面積大,易吸水、易反應(yīng),干縮較大；同時(shí)，不同火山灰的化學(xué)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后導(dǎo)致其抗硫酸鹽侵蝕性能較差。上述方面使得火山灰在應(yīng)用中存在一定的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。如何減少或避免天然火山灰的上述不足是促進(jìn)火山灰進(jìn)一步高效利用亟需開(kāi)展的研究課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是 提供一種用于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于軟弱地基加固技術(shù)中，充分利用了建設(shè)工程當(dāng)?shù)刎S富的火山灰資源，克服了粉煤灰資源不足的問(wèn)題。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明一種用于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，其特征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(fā)明的有益效果是，以天然火山巖(凝灰?guī)r、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(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保綜合效應(yīng)的用于軟弱地基加固中的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(qū)采用CFG樁加固軟弱地基時(shí)原材料缺乏的困難，充分利用了當(dāng)?shù)氐幕鹕交屹Y源；可緩解建筑原材料日益緊缺的現(xiàn)狀，確保工程建設(shè)的順利進(jìn)行；適用性強(qiáng)，價(jià)格合理，應(yīng)用方便。


本說(shuō)明書(shū)包括如下五幅附圖圖I為實(shí)施例試樣的28d齡期抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果；圖2為實(shí)施例試樣的28d齡期抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果；圖3為實(shí)施例粉灰比對(duì)CPG混合料抗壓強(qiáng)度的影響；圖4為試件在5%硫酸鈉溶液浸泡條件下的質(zhì)量隨齡期變化結(jié)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(qiáng)度測(cè)試結(jié)果。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明的一種用于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(yōu)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(zhì)量比可根據(jù)實(shí)際情況通?？砂凑铡?. 5%的范圍進(jìn)行調(diào)整。所述火山灰由凝灰?guī)r、浮石磨細(xì)的粉體，其細(xì)度為45iim方孔篩篩余< 6%。實(shí)施例及對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)施例為坍落度為160±20mm的C30水泥基材料，對(duì)比例采用粉煤灰摻合料，實(shí)施例、對(duì)比例采用相同的膠凝材料，進(jìn)行了相應(yīng)砂漿試件對(duì)比試驗(yàn)。實(shí)施例、對(duì)比例的試驗(yàn)用不同試樣的配合比如下表所示。表I試驗(yàn)用不同試樣的配合比(kg/m3)
權(quán)利要求
1.一種用于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，其特征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(quán)利要求I所述的一種用于加固軟弱地基的火山灰水泥碎石樁，其特征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(quán)利要求I或2所述的一種用于加固軟弱地基的火山灰水泥碎石樁，其特征是所述火山灰由凝灰?guī)r、浮石磨細(xì)的粉體，其細(xì)度為45iim方孔篩篩余< 6%。
全文摘要
一種用于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于軟弱地基加固技術(shù)中，充分利用了建設(shè)工程當(dāng)?shù)刎S富的火山灰資源，克服了粉煤灰資源不足的問(wèn)題?；鹕交宜嗨槭瘶队伤嗷鹕交宜槭旌狭瞎嘧⒍桑鏊嗷鹕交宜槭旌狭系慕M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(hào)C04B28/00GK102617080SQ201210094060
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者馮俊德, 王智猛, 白朝能, 馬昆林, 龍廣成 申請(qǐng)人:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司