一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁及施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁及施工方法。玻璃纖維混凝土由碎石、細砂、水泥、水、玻璃纖維和減水劑等幾個部分組成，其中玻璃纖維在每立方米的混凝土塊中的含量為20-40kg/m3，同時所制混凝土需大功能攪拌機進行攪拌，其攪拌時間為普通混凝土的1.5-2倍。鉆機成孔后，通過泥漿泵管道噴射而出，并通過攪拌混合成樁。所成玻璃纖維混凝土支護樁的抗裂性能得到了很大的提高，樁內(nèi)玻璃纖維成三維亂向分布，通過水泥基料與玻璃纖維的相互作用提高了樁體的韌性和抗彎強度，用于支護結(jié)構(gòu)可以取得很好的實用價值和經(jīng)濟效益。
【專利說明】一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌粧及施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于巖土工程中的基坑支護領(lǐng)域，涉及一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁。
【背景技術(shù)】
[0002]19世紀(jì)是發(fā)展高層建筑的年代，20世紀(jì)是發(fā)展橋梁的年代，而21世紀(jì)是發(fā)展地下空間的年代，這在土木工程界已達成共識，而在高層建筑和地下空間的開發(fā)建設(shè)過程中不可避免的涉及到基坑的開挖與支護。近年來，國內(nèi)關(guān)于各類基坑開挖與支護方面的理論研究和工程實踐已日漸成熟，但是基坑工程事故卻一直未見減少，究其原因就是在支護樁材料及施工方面有所欠缺，加強這些方面的理論研究有助于提高工程設(shè)計與施工的水平，確保此類工程的實用、經(jīng)濟和安全。
[0003]在同等級的混凝土中通過摻入一定量的復(fù)合材料使樁體本身的強度得到提高是當(dāng)前的關(guān)鍵性研究問題之一，本發(fā)明提出的在混凝土支護樁中摻入玻璃纖維具有很高的研究價值和工程實踐價值。玻璃纖維(英文原名為:glass fiber或fiberglass)是一種性能優(yōu)異的無機非金屬材料，種類繁多，優(yōu)點是絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好，機械強度高，但缺點是性脆，耐磨性較差。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制造成的，其單絲的直徑為幾個微米到二十幾米個微米，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的1/20-1/5，每束纖維原絲都由數(shù)百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維通常用作復(fù)合材料中的增強材料。
[0004]目前我國工程建設(shè)中，基坑支護樁樁體開裂和受彎失穩(wěn)的情況屢屢發(fā)生，因此如何提高樁體自身抗彎性能和抗裂性能受到越來越多的關(guān)注。由于缺乏相應(yīng)的工程經(jīng)驗和深入的理論研究，而相應(yīng)的無論是國家、行業(yè)還是地方技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，都缺少對“提高樁體自身的抗彎性能和抗裂性能”的設(shè)計、施工和檢測及監(jiān)測方面的相應(yīng)技術(shù)規(guī)定，在綜合安全、經(jīng)濟、可靠及工程要求等多種因素的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供了一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁及其施工方法，通過在成樁混凝土中摻入一定量的玻璃纖維使得混凝土中粗細骨料進過玻璃纖維的作用更加緊密，同時提高了樁體的抗彎性能和抗裂性能，可以滿足設(shè)計要求和確保工程建設(shè)的質(zhì)量和安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題:本發(fā)明針對我國工程建設(shè)中，基坑支護樁樁體開裂和受彎失穩(wěn)的情況屢屢發(fā)生，且處理和解決的方法單一落后，難以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的情況，發(fā)明了一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁及其施工方法。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明是一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁，該玻璃纖維混凝土攪拌樁所用混凝土為摻有玻璃纖維的混凝土，該混凝土每立方米的質(zhì)量配合比為:水泥 450_550kg/m3,細砂 600-700kg/m3,碎石 1000-1200kg/m3,玻璃纖維 20_40kg/m3,水180-230/m3、減水劑 2-10kg/m3。[0007]所述混凝土中摻入的玻璃纖維為抗堿性玻璃纖維。
[0008]所用減水劑為木質(zhì)素系減水劑。
[0009]所述的水泥為硫鋁酸鹽水泥。
[0010]所述的碎石粒徑小于10mm。
[0011]本發(fā)明的一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁的施工方法為:
[0012]I)將鉆機移至孔位處就位，使中心管對準(zhǔn)設(shè)計樁位，要求所成支護樁樁徑為600-1200mm，樁長為 15_40m ；
[0013]①采用雙軸攪拌或以上機型，保證對孔誤差不得大于500mm，鉆機主軸垂直度位差不大于1% ；
[0014]②施工時為起到止水和支護雙重作用,進行咬合施工；
[0015]2)啟動電機，使得攪拌機沿向?qū)Ъ苓厰嚢?、邊切土下沉，進行預(yù)拌下沉；
[0016]①等到攪拌機冷卻水循環(huán)正常后，啟動電機，開始攪拌下沉；
[0017]②根據(jù)施工要求，以1、I1、111檔逐級加速的順序正轉(zhuǎn)切土預(yù)攪下沉；
[0018]③鉆至接近設(shè)計深度時,應(yīng)用低速慢鉆,鉆機應(yīng)在原位鉆動l_2min ;
[0019]④樁底應(yīng)超過設(shè)計深度100-200mm，樁頂應(yīng)超過設(shè)計高度0.5m以上；
[0020]3)配置所述的摻玻璃纖維混凝土，進行噴漿攪拌提升，帶到攪拌機提升至設(shè)計標(biāo)高處,應(yīng)再次進行攪拌下沉,重復(fù)攪拌；
[0021]①使用上述配置好的摻玻璃纖維混凝土進行注入噴射，保證充盈系數(shù)為1.1-1.3 ；
[0022]②確認(rèn)鉆至底部后，開始進行加固摻玻璃纖維混凝土噴射攪拌,按0.3-0.5m/min的速度進行反轉(zhuǎn)提升；
[0023]③當(dāng)提升至設(shè)計停噴標(biāo)高時,應(yīng)慢速原地攪拌l_2min ；
[0024]④為了使玻璃纖維在混凝土中成3維亂向分布，并且攪拌均勻，應(yīng)再次將攪拌頭下沉至設(shè)計深度進行2次攪拌，提升攪拌時，提升速度不應(yīng)大于0.8m/min ；
[0025]4)最后進行養(yǎng)護成樁，養(yǎng)護時間不得少于28天。
[0026]所述的攪拌是:先進行碎石、細砂、水泥、玻璃纖維的第一次混合攪拌均勻，再加入水和減水劑進行二次攪拌。
[0027]所述摻玻璃纖維混凝土坍落度為30-60mm，充盈系數(shù)為1.1-1.3。
[0028]所述摻玻璃纖維混凝土的攪拌時間為普通混凝土的1.5-2倍。
[0029]本發(fā)明的一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁。通過在成樁混凝土中摻入玻璃纖維使得混凝土中的顆粒和固化劑通過玻璃纖維之間的粘結(jié)作用更加緊密，同時提高了樁體的抗彎性能和抗裂性能。
[0030]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
[0031]本發(fā)明提供的一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁及其施工方法，通過咬合施工，可以對基坑工程起到支護和擋水雙重效果，并且抗彎支護效果和抗裂防滲水效果得到很到的提高。通過在成樁混凝土中摻入一定量的玻璃纖維使得混凝土和玻璃纖維之間的粘結(jié)作用更加緊密，可以有效的控制由混凝土內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫，使混凝土早起收縮裂縫減少70%-90%，顯著提高混凝土的抗?jié)B性和耐久性。同時玻璃纖維具有較高的抗拉強度和彈性模量，能夠顯著的提高水泥基復(fù)合材料的抗彎強度，抗裂性能和韌性，可以滿足設(shè)計要求和確保建設(shè)工程的質(zhì)量和安全。在受到外力作用是水泥基料與玻璃纖維共同承受外力，而前者是外力的主要承受者；當(dāng)基料發(fā)生開裂后，橫跨裂縫的玻璃纖維成為外力的主要承受者。所成玻璃纖維混凝土支護樁與普通混凝土支護樁相比，纖維混凝土具有較高的抗拉與抗彎極限強度，尤以韌性提高的幅度為大。玻璃纖維的摻入可使混凝土抗拉強度提高30%-50%，抗彎強度可提高50%-100%，韌性可提高30-100倍，抗沖擊強度可提高2_9倍，抗壓強度提高較小，或者略有降低，但用于基坑支護樁可以達到設(shè)計要求。玻璃纖維混凝土還可使干縮率降低10%?30%。
【具體實施方式】
[0032]本發(fā)明的一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁及其施工方法，
[0033]包括以下制作工藝:摻玻璃纖維混凝土由碎石、細砂、水泥、水、玻璃纖維和減水劑混合攪拌組成；玻璃纖維的直徑為0.3mm-0.5mm，長徑比在50-60之間，采用異型等具有錨固作用的形狀；細砂的細度模數(shù)不應(yīng)小于2.5 ;碎石料應(yīng)選用質(zhì)地堅硬、級配良好的石灰?guī)r、花崗巖、輝綠巖等碎石或碎卵石，粒徑不應(yīng)大于IOmm和玻璃纖維長度的1/3 ;在攪拌器內(nèi)依次投入水泥、細砂、玻璃纖維，最后投入碎石進行攪拌，直至攪拌均勻為止，然后加入水和減水劑進行二次攪拌；其中該混凝土每立方米的質(zhì)量配合比為:水泥450-550kg/m3，細砂600-700kg/m3，碎石 1000_1200kg/m3，玻璃纖維 20_40kg/m3，水 180-230/m3、減水劑 2-lOkg/m3。同時所制混凝土需采用大功能攪拌機進行攪拌，其攪拌時間為普通混凝土的1.5-2倍；制成的摻玻璃纖維混凝土的坍落度為30-60mm ;攪拌時應(yīng)正反多次，長時間攪拌，保證玻璃纖維在混凝土中成3維亂向分布，更好的和混凝土進行粘結(jié)。
[0034]本發(fā)明提供的一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁及其施工方法的具體步驟如下:
[0035]I)將鉆機移至孔位處就位，使中心管對準(zhǔn)設(shè)計樁位；采用雙軸攪拌機型或以上機型，保證對孔誤差不得大于500mm，鉆機主軸垂直度位差不大于1% ；
[0036]2)啟動電機，使得攪拌機沿向?qū)Ъ苓厰嚢?、邊切土下沉，進行預(yù)拌下沉；等到攪拌機冷卻水循環(huán)正常后，啟動電機，開始攪拌下沉；鉆至接近設(shè)計深度時，應(yīng)用低速慢鉆，鉆機應(yīng)在原委鉆動l_2min ;樁底應(yīng)超過設(shè)計深度100-200mm，樁頂應(yīng)超過設(shè)計高度0.5m以上。
[0037]3)配置所述的摻玻璃纖維混凝土，進行噴漿攪拌提升，帶到攪拌機提升至設(shè)計標(biāo)高處，應(yīng)再次進行攪拌下沉，重復(fù)攪拌。使用上述配置好的摻玻璃纖維混凝土進行注入噴射，保證充盈系數(shù)為1.1-1.3 ;確認(rèn)鉆至底部后，開始進行加固摻玻璃纖維混凝土噴射攪拌，按0.3-0.5m/min的速度進行反轉(zhuǎn)提升；當(dāng)提升至設(shè)計停噴標(biāo)高時，應(yīng)慢速原地攪拌l-2min ;為了使玻璃纖維在混凝土中成3維亂向分布，并且攪拌均勻，應(yīng)再次將攪拌頭下沉至設(shè)計深度進行2次攪拌，提升攪拌時，提升速度不應(yīng)大于0.8m/min。
[0038]4)最后進行養(yǎng)護成樁，養(yǎng)護時間不得少于28天。
【權(quán)利要求】
1.一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁，其特征在于該玻璃纖維混凝土攪拌樁所用混凝土為摻有玻璃纖維的混凝土，該混凝土每立方米的質(zhì)量配合比為:水泥450-550kg/m3,細砂 600_700kg/m3，碎石 1000_1200kg/m3，玻璃纖維 20_40kg/m3，水 180-230/m3、減水劑 2-10kg/m3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁，其特征在于所述混凝土中摻入的玻璃纖維為抗堿性玻璃纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁，其特征在于所用減水劑為木質(zhì)素系減水劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁，其特征在于所述的水泥為硫鋁酸鹽水泥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁，其特征在于所述的碎石粒徑小于10mm。
6.—種如權(quán)利要求1所述的一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁的施工方法，其特征在于該施工方法為: 1)將鉆機移至孔位處就位，使中心管對準(zhǔn)設(shè)計樁位，要求所成支護樁樁徑為600-1200mm，樁長為 15_40m ; 2)啟動電機，使得攪拌機沿向?qū)Ъ苓厰嚢?、邊切土下沉，進行預(yù)拌下沉； 3)配置所述的摻玻璃纖維混凝土，進行噴漿攪拌提升，帶到攪拌機提升至設(shè)計標(biāo)高處，應(yīng)再次進行攪拌下沉，重復(fù)攪拌。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁的施工方法，其特征在于所述的攪拌是:先進行碎石、細砂、水泥、玻璃纖維的第一次混合攪拌均勻，再加入水和減水劑進行二次攪拌。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁的施工方法，其特征在于所述摻玻璃纖維混凝土坍落度為30-60_，充盈系數(shù)為1.1-1.3。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于支護結(jié)構(gòu)的玻璃纖維混凝土攪拌樁的施工方法，其特征在于所述摻玻璃纖維混凝土的攪拌時間為普通混凝土的1.5-2倍。
【文檔編號】E02D17/04GK103758131SQ201410003564
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】儲亞, 蔡國軍 申請人:東南大學(xué)