透水性混凝土桩体材料及性能研究

摘要

透水性混凝土桩兼具散体材料桩的高渗透性与刚性桩的力学性能，由透水混凝土桩组成的复合地基处理方法处理富含水分且渗透不良的不良地质成为国内外的研究热门领域;以透水混凝土作为桩体材料的透水桩复合地基在地下水位高，透水不良的地质中可以建立排水通道，加速地基土的固结沉降，有利于减少不良地质的工后沉降。但透水混凝土应用于透水性混凝土桩时，其透水性会大打折扣，其原因有两个方面，一是混凝土成型时透水混凝土内部的水泥浆或者水泥砂浆会在结构物成型时受周围环境（浸水）与施工条件的影响（振动）而产生不均匀分布，导致其混凝土内部分孔隙的堵塞。另外一方面透水混凝土工作环境中（例如在富含泥沙的复合地基中作为排水桩体）会遭遇泥沙堵塞。除了透水性问题，透水混凝土流动性差，桩体不易成型，容易造成断桩，缩颈等病害。
　　为了解决上述问题，本文首先通过对透水混凝土的水泥浆进行改性，使透水混凝土中的水泥浆具有低屈服应力值与合适的塑形粘度值。得出了耐离析、高流动性能的透水混凝土。室内试验系统研究了集灰比、水灰比、骨料级配对透水混凝土各个龄期强度、密度、孔隙率、渗透性、水陆强度比的影响。通过室内试验对透水混凝土在泥土环境中的堵塞进行研究，探究了不同孔隙结构的混凝土的耐堵塞能力，并通过理论分析初步研究了混凝土的堵塞对透水混凝土复合地基固结沉降速率的影响，基于上述实验，得出适用于现场施工的透水混凝土配合比，其28d抗压强度可达10MPa、渗透系数可达9mm/s、孔隙率可达20％以上、在振动或浸水环境中水泥浆不易与集料发生分离、工作性好。通过现场试验验证了振动沉管法施工透水性混凝土桩的可行性，并测试了透水性混凝土桩的单桩承载力为200KN，复合地基承载力210KPa。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 透水性混凝土材料及其应用

1．2．2 水泥浆流变参数及透水混凝土堵塞

1．3 研究内容

1．4 技术路线

1．5 本文特色与创新

第二章 水泥浆改性试验

2．1．水泥净浆流变试验仪器及材料

2．1．1 试验仪器

2．1．2 试验材料

2．2 试验配合比及试验方法

2．2．1 试验配合比

2．2．2 试验方法

2．3 试验结果及分析

2．3．1 水泥净浆流变参数试验结果

2．3．2 减水剂对水泥浆流变性能的影响

2．3．3 添加剂1对水泥浆流变性能的影响

2．3．4 添加剂2对水泥浆流变性能的影响

2．3．5 屈服剪切应力与塑性粘度值分析

2．4 改性主剂的选择

2．5 改性剂对透水混凝土性能的影响

2．6 本章小结

第三章 透水混凝土性能试验

3．1 透水混凝土渗透能力测试方法

3．1．1 变水头测试方法

3．1．2 定水头测试方法

3．2 透水混凝土试验配合比设计

3．3 透水混凝土性能试验结果及分析

3．3．1 灰骨比对透水混凝土性能的影响

3．3．2 水灰比对透水混凝土性能的影响

3．3．3 集料级配对透水混凝土性能的影响

3．4．本章小结

第四章 透水混凝土抗堵塞能力的研究

4．1 透水混凝土孔隙结构图像分析方法

4．2 透水混凝土的渗透能力与测试水头差的关系

4．3．透水混凝土堵塞研究

4．3．1 淤积式堵塞

4．3．2 非淤积式堵塞

4．4．本章小结

第五章 透水混凝土堵塞对地基固结的影响分析

5．1 计算模型及参数

5．1．1 计算模型

5．1．2 沉降计算参数

5．1．3 固结虚计算参数

5．2 计算结果及分析

5．2．1 不同当量直径折减系数下的沉降量

5．2．2 不同当量直径折减系数下的固结度

5．3 本章小结

第六章 透水混凝土桩现场施工及性能试验

6．1 透水混凝土施工配合比及地质资料

6．2 透水性混凝土桩施工方案及工艺

6．3．单桩承载力现场试验

6．3．1 现场准备

6．3．2 试验流程

6．3．3 试验结果

6．4 复合地基性能实验

6．4．1 实验准备

6．4．1 试验流程

6．4．2 试验结果

6．5 振动沉管过程孔隙水压力监测

6．5．1 施工监测

6．5．2 振动沉管孔隙水压力结果分析

6．6．本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 创新点

7．3 展望

参考文献

致谢

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