配合比试验程序

2024-10-23

配合比试验程序（通用3篇）

配合比试验程序篇1

随着工程建设迅速发展, 不良地质条件不断增多。为满足地基强度、抗震等要求, 必须对不满足条件的天然地基土层进行人工处理。水泥土搅拌法是其中的一个方式。它具有施工简单、效率高、工期短、成本低, 施工中无振动、无噪声、无泥浆水污染、无土体隆起等优点, 因而在软土地基中得到广泛应用。

水泥土搅拌法是利用特制的深层搅拌机械, 在地基中将粉体活浆体固化剂 (水泥) 与软土就地强制搅拌混合, 使其硬化后形成整体性、水稳定性和一定强度的桩体[1]。水泥土搅拌法形成的水泥土加固体, 可作为竖向承载复合地基、基坑工程围护挡墙、被动区加固、防渗帷幕、大体积水泥稳定土等。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。水泥土搅拌法分为深层搅拌法 (湿法) 和粉体喷搅法 (干法) [2]。

根据文献[2], 为提供设计合理的水泥土配比, 必须在施工前进行室内配合比试验。根据委托方要求, 通过对不同水灰比、水泥掺量、龄期的试验试样进行无侧限抗压强度值试验比对, 从而提供给设计者合理的水灰比及水泥掺量。

水灰比是指拌制水泥浆、砂浆和混凝土混合料时, 水与水泥的质量比, 是混凝土配合比的一个重要参数[3]。在不同的规范中, 对水灰比的选用值有较大出入, 如文献[1]11.2.1:“湿法的水泥浆水灰比可选用0.45~0.55。”JTJ/T 259—2004《水下深层水泥搅拌法加固软土地基技术规程》5.0.3“根据软土含水率的不同和拌合土搅拌的难易程度, 水泥浆的水灰比可取0.7~1.3。”

该工程根据委托方要求, 水灰比采用3种, 分别为0、0.55和1。水泥掺量的大小、龄期也直接影响水泥土搅拌桩的强度。因此, 本次水泥掺量选用200 kg/m3、250 kg/m3、300 kg/m33种;龄期采用7 d、14 d、28 d, 再对其配合比试验结果进行比对, 选取合理的配合比。

1 工程地质概况

该工程为捷太格特 (中国) 技术中心建设工程, 场地位于无锡市滨湖区。工程地基土改良方式采用水泥土搅拌桩。需改良区域浅层土层为第 (2) 层灰黄色粉质黏土, 平均天然密度为1.88 g/cm3, 平均含水率为25.2%, 平均塑性指数为15.9, 有机质含量<5%, p H值7.3, Cl-含量56.8 mg/L, SO4-2含量226.3 mg/L。根据GB 50021—2001 (2009年版) 《岩土工程勘察规范》判定, 该工程环境类别为Ⅲ环境, 场地土样对混凝土有微腐蚀性, 在长期浸水条件下对钢筋混凝土中的钢筋有微腐蚀性, 在干湿交替条件下对钢筋混凝土中的钢筋有弱腐蚀性。根据上海市工程建设规范DGJ 08-37—2012《岩土工程勘察规范》判定, 该场地土样经分析对钢结构有弱腐蚀性。

2 配合比试验

2.1 试验依据

国家标准GB/T 50123—1999《土工试验方法标准》、文献[1]和水利部JTJ/T 259—2004《水下深层水泥搅拌法加固软土地基技术规程》。

2.2 试验原理

采用水泥土搅拌法中的深层搅拌法 (湿法) 通过对不同水灰比、不同水泥掺量及不同龄期的试样进行抗压强度试验 (即使用无侧限压力仪, 在不加任何侧向压力的情况下, 对圆柱体试样施加轴向压力, 直至试样剪切破坏为止。试样破坏的轴向应力以qu表示, 称为无侧限抗压强度) 。通过分析qu的强度值, 确定合适的水灰比。

2.3 试验材料

试验所需材料:“海螺”牌普通硅酸盐水泥, 强度等级32.5R;改良土层土样20 kg;φ5 cm×10 cm的模型;湿度计、温度计;0.001 g精度电子天平;JJ-5型水泥胶砂搅拌机等。

2.4 水泥土配比试验

2.4.1 试验准备

根据委托方的配比要求, 水泥土搅拌桩每立方米土分别配水泥200 kg、250 kg、300 kg, 取样土层平均密度为灰黄色粉质黏土1.88 g/cm3。根据委托方要求, 不同水灰比、水泥掺量、土样及水的重量见表1。

2.4.2 试验程序

1) 取表1比例的土、水泥浆 (水灰比为0、0.55、1.0) , 采用搅拌机搅拌均匀。

2) 将搅拌均匀的拌合土装入φ5 cm×10 cm的模型中, 分3次装入, 每次振动压实30次, 最后将试样表面用刮土刀刮平, 用湿毛巾盖上, 保持湿度, 防止水分蒸发。每组试样的数量为3个, 每个试样均用油漆笔编号, 称重放入养护室。养护室温度控制在 (20±3) ℃, 湿度控制在90%以上。

3) 成型7 d后拆模, 拆模后继续养护, 保持温度控制在 (20±3) ℃, 湿度控制在90%以上。

4) 养护到规定期龄 (7 d、14 d、28 d) 时, 进行无侧限抗压强度试验。

2.4.3 试验结果

各水灰比 (0、0.55、1.0) 、水泥掺量 (试样的配合比200 kg/m3、250 kg/m3、300 kg/m3) 室内配合比试验无侧限抗压强度结果见表2。

从表2可以看出无论采用哪种水灰比, 配合比试样的试验压强度均随水泥掺量增加而增大, 呈线性关系。水灰比为1.0时, 水泥土试样抗压强度最低, 水灰比0.55时, 水泥土试样抗压强度最高, 水灰比为0时, 水泥土试样抗压强度次之。因此, 选用水灰比0.55较为合适。通过表2显示, 龄期越长, 水泥土试样的抗压强度越大。

水泥掺量龄期与抗压强度关系曲线见图1~图3。

水泥与土之间发生物理化学的一系列反应, 其中包括水泥的水解和水化反应、硬凝反应、水泥和软土之间的离子交换和团粒化等作用。水泥作为加固剂, 其掺量越大, 与地基土的反应越大, 其固化作用也就越大。同时, 从水泥土试样固化反应的快慢分析:水灰比为0时, 7 d龄期抗压强度达到28 d的66%~69%, 平均为68%;14 d达到28 d的73%~81%, 平均为78%;水灰比为0.55时, 7 d龄期抗压强度达到28 d的67%~78%, 平均为73%;14 d达到28 d的81%~91%, 平均为86%;水灰比为1.0时, 7 d龄期抗压强度达到28 d的70%~75%, 平均为72%;14 d达到28 d的80%~82%, 平均为81%。

水灰比0.55的水泥加固反应最快, 水灰比1.0的水泥加固反应次之, 水灰比0的水泥加固反应速度最慢。水灰比为0时, 水泥的水化程度越低, 只能通过地基土本身的含水率进行水化, 所以其胶体和晶体不能充分形成;而水灰比为1.0时, 由于水灰比过大, 新生成的胶体水泥浆浓度低, 水化后混凝土体内的多余游离水分往往先附着在集料上, 胶体与集料粘结面积减小, 黏结力下降, 混凝土硬化时会产生细小裂纹, 从而降低混凝土强度[4]。水灰比过大时, 多余的水会外溢, 蒸发后形成气孔, 对强度影响非常大。不难看出, 合适的水灰比不但使地基土的强度最高, 而且固化反应较快, 有利于缩短工期。

3 结语

通过本次水泥土搅拌桩室内配合比试验, 可以得出试验结果如下。

1) 室内配合比水泥土试样的抗压强度随水泥掺量提高而增加, 呈线性关系。

2) 水泥土试样的抗压强度均随龄期增长而增大。

3) 水泥土试样的抗压强度均与水灰比有必然联系:水灰比0.55时, 抗压强度最大, 水灰比0时, 抗压强度次之;水灰比1.0时, 抗压强度最小。因此选择水灰比0.55较合适。合适的水灰比更有利于提高地基土的强度, 缩短建设工期。

参考文献

[1]王立华, 罗素芬, 陈理达.水泥土搅拌桩室内配合比试验研究[J].广东水利水电, 2008 (11) :115.

[2]建筑地基处理技术规范:JGJ 79—2002[S].北京:中国建筑工业出版社, 2003.

[3]崔艳玲, 薛飞, 杨艳娟.纯水泥混凝土低水灰比问题的探讨[J].河南建材, 2009 (5) :152.

[4]徐福纯.浅谈混凝土强度与水灰比的关系[J].水利天地, 2002 (6) :47.

配合比试验程序篇2

关键词：水泥稳定碎石,配合比,防裂,试验

0引言

笔者曾经参加在陕北修建的一条高速公路, 设计路面基层采用水泥稳定碎石, 这条路因为工期紧, 设计这种材料结构优点是:强度形成快且高, 只要钙化成型便不怕水长期侵蚀, 具有水泥混凝土的一些性质, 而且板结性、抗冻性都较石灰稳定土好。但是, 这种结构随着水泥水化、水分蒸发散失, 表层裂纹越来越多, 越到后期每隔20~30m就形成一道约1~2mm左右的横向贯通裂缝 (尤其陕北冬寒夏热, 风沙气候多, 这种病害更为明显) , 针对这种现象, 早期如果不加以预防, 后期反射性裂纹升至沥青路面, 就会引起路面车辙、开裂、唧浆等病害不断出现。因此如何设计出既经济合理, 又能达到防裂抗裂的水稳碎石配合比就是本文试验研究的目的。

1裂缝的成因分析

水泥稳定碎石中掺了水泥, 水泥凝结硬化后混合料有收缩性能, 有资料表明如果水泥剂量从5%增加到7%, 干缩系数增加20%~30%, 水泥剂量在5%~6%时, 其收缩系数最小, 超过6%后, 混合料的收缩系数增大。其次水泥稳定碎石材料组成设计中参加了一定比例的石屑料, 其中含有一定的石粉, 石粉具有干缩湿胀的效应;再其次就是陕北昼夜温差有时较大, 也容易产生温缩现象。

由此可见, 水泥稳定碎石基层裂缝的内部成因主要是由干缩和温缩现象引起的。

2材料组成分析及措施

根据以上分析:从配合比设计上如果在保证设计强度要求, 适当降低水泥的用量;在满足规范和设计要求的级配范围, 不改变骨架密实结构前提下, 采用收缩变形小的材料取代部分石屑将有助于裂缝的减少。

从国内外目前施工现状来看, 普遍采用了粉煤灰来取代部分石屑用量, 因为粉煤灰以球形玻璃体的形式存在, 这种球形玻璃体比较稳定, 表面又相当致密, 不易水化中, 本身收缩变形的性能小;而且粉煤灰中含有大量Si O2、AL2O3等能反应产生凝胶的活性物质, 水泥水化生成氢氧化钙通过液相扩散到粉煤灰球形玻璃体表面, 发生化学吸附和侵蚀, 生成水化硅酸钙与水化铝酸钙, 大部分水化产物开始以凝胶体出现, 随着凝期的增长, 逐步转化为纤维状晶体, 并随着数量的不断增加, 晶体相互交叉, 形成连锁结构, 填充混合物的孔隙, 形成较高的强度。可见使用粉煤灰, 不但能减少干缩裂缝, 而且还能增加后期强度, 这就是普遍采用粉煤灰的原因。

但是在实际施工中, 粉煤灰又存在如下几个问题:

(1) 目前市面上粉煤灰质量优劣相差较大, 不容易控制。

(2) 粉煤灰含水量不易控制, 运至施工现场的粉煤灰多为湿灰, 含水率从百分之十几到百分之几十都有, 稍微时间长点, 有的还结成了大团大块, 给搅拌和施工带来了很多不便。

(3) 基层施工一般都是在路基转序至路面时集中施工, 往往是几台拌合设施、几个工作面同时施工, 粉煤灰需求量大, 经常供不应求, 造成中途停工待料

(4) 目前市面上粉煤灰价格也较高

为此, 我们只要在保证骨架结构形式, 不降低结构的强度前提下, 适当降低粉煤灰用量, 改用天然砂取代石屑, 应当是可行的。因为天然砂干缩系数比石屑小得多, 也能有效增加早期主动防裂效果, 而且天然砂强度高、表面光圆, 在混合料压实过程中能起到材料快速排列、挤压, 使压实度短期快速完成, 降低过程持续时间。

3配合比调整

从上述的分析中知道:石屑中的粉尘含量高导致混合料收缩变形越大, 因此降低其在配合比中的比例, 减少集料中的粉尘含量, 有助于使成型混合料收缩变形的减小、裂缝的减少。

原配合比:31.5~19:19~9.5:9.5~4.75:4.75~0=20:38:14:28, 外掺4.5%的水泥

掺5%的天然砂, 8%的粉煤灰取代13%的石屑

调整后配合比:31.5~19:19~9.5:9.5~4.75:4.75~0:天然砂:粉煤灰=20:18:14:15:5:8, 外掺4.2%的水泥

4试验结果

4.1击实试验结果

采用重型击实试验方法确定水泥稳定碎石混合料最佳含水量和最大干密度。具体试验方法参照《公路工程无机结合料稳定材料实验规程》 (JTJ057-94) 相关要求。

击实试验结果见下表1。

4.2强度试验结果

按照图纸设计要求, 水稳碎石设计强度基层不小于3.5MPa。

以重型击实试验确定的最大干密度和最佳含水量为成型依据, 按98%的压实度成型15cm×15cm圆柱试件;养生温度20±2℃, 养生湿度90%, 养生期的最后一天浸水24小时。各种混合料的7d无侧限抗压强度试验结果见下表2。

5实体工程验证

通过在神佳米高速公路K19+350~K19+850铺筑试验段, 结果表明混合料均匀、不离析, 易于质量控制, 加之摊铺、碾压、养生等控制, 压实后的水稳混合料纹理丰富, 没有产生裂缝, 开放工程车辆后, 表面基本无松散。通过后期观察, 主动抗裂效果均比较好, 反射裂缝数量极少, 仅有1条不规则的裂纹。

6总结

配合比试验程序篇3

关键词：水泥土,搅拌桩,防渗墙,配合比,强度

近年来,深层搅拌注浆制桩工艺在基础设施、水利设施、堤防工程及公路等工程建设方面已获得日益广泛的运用。深层搅拌注浆工艺是利用深层注浆搅拌的原理,向土壤中注入水泥浆(或石灰等其他化学掺加剂)作为主固化剂,通过特制的深层搅拌机械设备在地基深处,将固化剂和原软土层强制加以搅拌,使之固化成墙的方式来加固软弱坝基及基础防渗,其显著的加固效果、低廉的工程造价、广泛的适用地层等优点使得该种化学加固工艺日益受到设计者的青睐。2003年新疆水利水电科学研究院将该施工技术引进新疆地区,由于没有施工技术规范参考,我院展开了搅拌桩水泥配合比的研究。

1 概述

水泥土搅拌桩防渗墙是将连续的桩连接成墙的形式,使软土地基补强,同时连续的墙又有防渗效果,在坝基处理中,主要是要求墙体的防渗性能,同时考虑墙体的强度。为了满足设计的防渗要求,必须进行水泥加固土的室内配合比试验及野外试验。本文根据呼图壁县大海子水库除险加固工程坝基防渗设计要求对水泥土室内配合比进行试验,通过不同水灰比进行试验对比,分析影响水泥土强度、渗透系数的各因素。

2 试验方法

在呼图壁大海子水库除险加固工程工地取样进行室内试验,分析在同种土质情况下,水泥掺量分别为10%,15%,20%,粉煤灰掺量分别为水泥用量的50%,100%时,水泥土渗透系数的变化,选出渗透系数最小,水泥用量最佳的水泥土。将最佳的室内试验结果应用到工程施工中,在实际施工中取样分析,验证试验结论。

3 试验内容与结果

3.1 试验过程

研究内容分为两部分进行:室内试验和野外试验。

1)室内试验。

在室内进行了砂土、粘土、细砂三种土质的水灰比试验,试验结果如表1所示,从表1中可以看出,对粘土而言,编号2的水泥土试样的渗透系数最小,值为6.3×10-8 cm/s,90 d强度最大,值为4.67 MPa;水灰比为2.23∶1∶0;编号12的水泥土试样的渗透系数为4.5×10-7 cm/s,90 d强度为1.90 MPa;水灰比为4.37∶1∶1。综合水灰比和渗透系数两个指标考虑,最终确定粘土的水灰比的编号为12。对细砂而言,编号8为最优的水泥土试件,其渗透系数为1.9×10-7 cm/s,水灰比为3.73∶1∶1。对砂土而言,只做了一组试验,其渗透系数满足抗渗要求。

2)野外试验。

通过室内试验确定了水泥土的最优配合比,将其与野外试验相结合,进行现场深层搅拌试验,取出水泥土芯样,进行抗压强度试验和抗渗试验,与其室内试验指标相比较。水泥土芯样(自然状态)抗压强度试验数据如表2所示。

3.2 研究内容

1)根据呼图壁大海子水库深搅工地取样,进行室内试验,分析在同种土质中,水泥掺量分别为10%,15%,20%,粉煤灰掺量分别为水泥用量的50%,100%时,水泥土渗透系数的变化。通过分析,探明同种土质时,掺入同样比例的水泥和粉煤灰,水泥土的强度和渗透系数之间的关系。

2)根据室内试验的研究结果,设计野外试验方案,进行不同水灰比的试验研究,取出搅拌桩内的水泥土试块研制一种方便可行的桩内取样器,每根桩取三组不同深度。

4 结语

1)分别在粘土和细砂中,掺入同样比例的水泥和粉煤灰,细砂水泥土的强度高于粘土水泥土强度,从表1中可以看出90 d强度试验编号14高于编号13的46.8%,渗透系数在同一数量级,差异不大。

2)无论是砂土、细砂或粘土,从同一配合比的水泥土的后期强度明显可以看出,90 d的强度将高于28 d强度的50%～100%。

3)在粘土中,相同的水泥掺量10%,加入不同掺量的粉煤灰(5%和10%),从表1编号11和12中可以看出,28 d强度基本相同,90 d强度增长26%,但渗透系数增长一个数量级。

4)在细砂中,相同的水泥掺量10%,不同的粉煤灰掺量0%,5%,10%,从表1中编号3,7,8中可以看出,90 d强度分别为0.97 MPa,2.6 MPa,4.2 MPa,其强度随粉煤灰掺量的增加而明显增加。

5)水泥土的强度与水泥掺量成正比,在粘土中,水泥掺量10%的90 d最高强度为1.9 MPa,表1中编号5,11,12平均90 d强度1.4 MPa,这说明在粘土水泥土中水泥掺量10%强度值大于3 MPa是不可能的。

6)在粘土中,水泥掺量为15%时,表1中编号2,9,13的90 d平均强度为3.78 MPa。