一种增强复合地基桩土联合作用的塑性混凝土褥垫层

摘要

本发明公开了一种增强复合地基桩土联合作用的塑性混凝土褥垫层，所述塑性混凝土褥垫层设置于建筑物基础和桩间土之间，刚性桩埋在塑性混凝土褥垫层和桩间土之中，其特征在于，所述塑性混凝土褥垫层包括胶凝材料、砂、小石、减水剂、引气剂和水；其中所述胶凝材料由水泥、膨润土组成。塑性混凝土褥垫层的力学性能为：28d单轴抗压强度2.21 MPa～3.22MPa，渗透系数2.3×10‑6cm/s～6.8×10‑6 cm/s，劈裂抗拉强度0.22 MPa～0.27MPa，弹性模量740 MPa～920MPa。

说明书

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种增强复合地基桩土联合作用的塑性混凝土褥垫层。

背景技术

在水利工程中，复合地基在基础和桩之间设置的褥垫层常用材料为中砂、粗砂、级配砂石等，考虑到地基应具有一定的防渗要求，目前工程中普遍采用水泥掺入比为8%～10%的水泥土褥垫层，其力学性能为28d抗压强度0.7 MPa～1.0MPa，抗拉强度0.09 MPa～0.13MPa，弹性模量100 MPa～300 MPa，渗透系数小于1×10^-5cm/s。现有技术存在的不足之处在于：

水泥土褥垫层不能满足多桩特别是刚性桩桩顶抗压、抗冲切等强度要求，同时对选用土料、土料含水率、压实标准及碾压方法等要求均较高，且受拌合均匀性和压实度影响，水泥土抗压强度得不到保证，对大型水利工程建筑物地基褥垫层施工质量和施工进度影响较大。

发明内容

本发明目的是提供一种塑性混凝土褥垫层，增强多桩型刚性桩复合地基桩土联合作用，增强刚性桩抵抗水平荷载能力，同时提高大型水利工程建筑物地基褥垫层施工质量和加快施工进度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种增强复合地基桩土联合作用的塑性混凝土褥垫层，所述塑性混凝土褥垫层设置于建筑物基础和桩间土之间，刚性桩埋在塑性混凝土褥垫层和桩间土之中；其特点在于，所述塑性混凝土褥垫层包括胶凝材料、砂、小石、减水剂、引气剂和水，其中所述胶凝材料由水泥和膨润土组成。每立方米塑性混凝土褥垫层中各组分按重量计量为：

水泥140 kg～160kg、膨润土100 kg～126kg、砂754 kg～792 kg、小石754 kg～792 kg、减水剂2.6 kg～2.73kg；引气剂0.026 kg～0.027 kg；水282 kg～305 kg。

本发明的特点还在于：

所述膨润土为钙基膨润土，塑性指数102，粘粒含量56%；所述减水剂为聚羧酸；所述引气剂为AE聚羧酸；

所述塑性混凝土褥垫层的力学性能为： 28d单轴抗压强度2.21 MPa～3.22MPa，渗透系数2.3×10^-6cm/s～6.8×10^-6>

所述塑性混凝土褥垫层的厚度为0.8m～1.5m。

本发明塑性混凝土褥垫层的物料配比和力学性能是通过实试验研究获得的，其水泥用量较少，因加入了膨润土、减水剂、引气剂和适量的水, 水泥胶结物的粘结力低，塑性变大,使塑性混凝土具有较低的弹性模量、较好的流动性以及一定的早期强度和抗渗性，既适用于复合地基桩土联合作用又便于机械化施工。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明塑性混凝土褥垫层与水泥土褥垫层相比，水泥用量较少，因加入了膨润土、减水剂和引气剂,使塑性混凝土的早期强度和抗渗性能更加适用于复合地基桩土联合作用。

2、本发明将刚性桩埋在塑性混凝土褥垫层和桩间土之中，成为一个整体，避免受力不均造成刚性桩和桩间土间的相对位移，有效调整了桩顶和桩间土的接触压力，充分发挥桩土联合作用，增强刚性桩抵抗水平荷载能力，使得多桩型复合地基受力更加合理。

3、本发明塑性混凝土褥垫层与水泥土褥垫层相比，不再使用人工蛙夯、分层碾压的人工施工方法，转而采用机械拌合、浇筑和振捣的机械施工方法，大大加快了施工进度，提高工效，节约工期，为水利工程建筑物上部结构实施争取了更多的时间。

附图说明

图1为本发明复合地基塑性混凝土褥垫层结构示意图。

图中标号：1建筑物基础，2塑性混凝土褥垫层，3刚性桩，4桩间土。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

实施例

某地节制闸加固工程，闸址处软弱土层深而厚，土体强度低，具有高压缩性，存在承载力低，抗剪强度低、软土沉降变形大及不均匀沉降等问题。

参见图1，图1为本发明复合地基塑性混凝土褥垫层结构示意图。

本发明的一种增强复合地基桩土联合作用的塑性混凝土褥垫层，所述塑性混凝土褥垫层2设置于建筑物基础1和桩间土4之间，刚性桩3埋在塑性混凝土褥垫层2和桩间土4之中；所述塑性混凝土褥垫层2的厚度设为0.8m～1.5m。

本实施例的刚性桩3选用预应力混凝土管桩。

实施例1

塑性混凝土褥垫层2组份配比见表1。

所述膨润土为钙基膨润土，塑性指数102，粘粒含量56%；

所述减水剂为聚羧酸；为JG/T223《聚羧酸系高性能减水剂》中一等品技术要求的缓凝型或非缓凝型中的一种。

所述引气剂为AE聚羧酸。

所述水泥为符合国家标准GB175《通用硅酸盐水泥》普通硅酸水泥P.O42.5或P.O42.5R。

所述砂、小石为符合SL677-2014《水工混凝土施工规范》中骨料的相关要求，其中细骨料采用级配良好，细度模数2.4～2.8的中砂，粗骨料采用5～20mm连续级配的碎石。

所述水为符合JGJ63《混凝土用水标准》中的相关要求。

按表1称取各组份，采用机械拌合、浇筑和振捣，制得塑性混凝土褥垫层。

通过检测，塑性混凝土褥垫层的力学性能见表2。

实施例2

塑性混凝土褥垫层2组份配比见表3。

按实施例1同样方法，制得塑性混凝土褥垫层。

通过检测，塑性混凝土褥垫层的力学性能见表4。

实施例3

塑性混凝土褥垫层2组份配比见表5。

按实施例1同样方法，制得塑性混凝土褥垫层。

通过检测，塑性混凝土褥垫层的力学性能见表6。

实施例4

塑性混凝土褥垫层2组份配比见表7。

按实施例1同样方法，制得塑性混凝土褥垫层。

通过检测，塑性混凝土褥垫层的力学性能见表8。

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