探析用于高層建筑的新型樁基的機(jī)械性能

易韶宇

摘 要：本文對(duì)用于高層建筑的新型樁基的機(jī)械性能進(jìn)行了研究，這種新型樁基是將水泥進(jìn)行高噴攪拌，形成水泥插芯組合樁，作為新型樁基的重要組成部分，水泥在外加載荷長(zhǎng)期作用下的機(jī)械性能尤為重要，本文引入了載荷水平和實(shí)際載荷水平的概念，分析了不同外加載荷作用時(shí)間下水泥試塊的強(qiáng)度變化，并對(duì)這一變化進(jìn)行了歸一化處理。同時(shí)分析了水泥的破壞模式，結(jié)果表明，外加載荷作用時(shí)間對(duì)水泥的強(qiáng)度存在顯著影響，對(duì)破壞模式?jīng)]有明顯的影響作用。

關(guān)鍵詞：外加載荷；水泥插芯；強(qiáng)度；破壞模式

中圖分類號(hào)： TU473.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1 緒論

對(duì)于軟土地區(qū)的高層建筑，在施工時(shí)需要考慮軟土地基的沉降問(wèn)題。將水泥進(jìn)行高噴攪拌后形成水泥樁，同時(shí)將預(yù)制的芯樁組合形成復(fù)合樁，這種新型樁基具有更高的承載力，性價(jià)比較高，同時(shí)對(duì)于環(huán)境無(wú)污染，是一種適用于軟土地區(qū)高層建筑的樁基結(jié)構(gòu)。[1，2]作為這種樁基的重要組成部分，水泥的強(qiáng)度對(duì)樁基的機(jī)械性能至關(guān)重要。本文對(duì)應(yīng)用于新型樁基中的水泥在不同外加載荷作用時(shí)間下的力學(xué)性能進(jìn)行了研究，同時(shí)還分析了其破壞模式。

2 實(shí)驗(yàn)方法

作為用于高層建筑的新型樁基的重要組成部分，水泥的機(jī)械性能極為重要，實(shí)驗(yàn)中采用的水泥型號(hào)為P·O42.5，其摻入比和水灰比分別為16%和0.6。實(shí)驗(yàn)采用的粉質(zhì)黏土基本物理性能如表1所示，需要將水泥支撐70mm×70mm×70mm的塊狀，采用堆疊配重塊的方式施加外加載荷，首先將鋼板水平鋪在水泥塊下，在堆疊配重塊之前，需要在水泥塊上鋪設(shè)厚度為5cm的鋼板，水泥塊呈等邊三角形形式放置于鋼板下，之后施加外加載荷，并持續(xù)不同的時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)中，在水泥試樣上長(zhǎng)期施加外加應(yīng)力，同時(shí)測(cè)量28天未施加外加應(yīng)力時(shí)水泥試樣的強(qiáng)度，二者的比值定義為試樣的載荷水平；在進(jìn)行抗壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，水泥試樣上在一定時(shí)間內(nèi)長(zhǎng)期施加應(yīng)力，測(cè)量此時(shí)水泥試樣的強(qiáng)度，將外加應(yīng)力與這一強(qiáng)度的比值定義為實(shí)際載荷水平。本文通過(guò)引入這兩個(gè)概念，對(duì)新型樁基在不同載荷下的機(jī)械性能。

表2所示為本文的實(shí)驗(yàn)方案，將水泥試樣制成塊體，分為8組，每組包含6塊試樣，按標(biāo)準(zhǔn)[3]對(duì)試樣進(jìn)行28天的養(yǎng)護(hù)后，在試樣上施加長(zhǎng)期的載荷，載荷持續(xù)的時(shí)間為50d和100d，載荷水平分別選擇0，0.2，0.4和0.8。

3 結(jié)果分析

3.1不同外加載荷持續(xù)時(shí)間下的水泥試塊破壞模式

在外加載荷持續(xù)施加不同時(shí)間后，對(duì)水泥試塊進(jìn)行了單軸加壓，對(duì)其抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，外加載荷持續(xù)不同時(shí)間后，水泥試塊產(chǎn)生破壞的模式基本相同，裂紋都是出現(xiàn)在與載荷平行的位置上，同時(shí)水泥試塊的表面都出現(xiàn)了剝離現(xiàn)象，因此外加載荷持續(xù)的時(shí)間對(duì)水泥試塊的破壞模式基本不存在影響。

3.2不同外加載荷持續(xù)時(shí)間下的水泥試塊機(jī)械性能

不同外加載荷持續(xù)時(shí)間下，水泥試塊強(qiáng)度隨載荷水平和實(shí)際載荷水平的變化，當(dāng)載荷水平小于0.5，實(shí)際載荷水平在003之間時(shí)，水泥試塊的強(qiáng)度隨著載荷水平和實(shí)際載荷水平的增大而增大，同時(shí)載荷持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，試塊的強(qiáng)度越大，當(dāng)載荷水平大于0.5，實(shí)際載荷水平大于0.3時(shí)，試塊的強(qiáng)度開(kāi)始下降。

由于水泥試塊在外加載荷長(zhǎng)期作用下強(qiáng)度的變化受到載荷和齡期兩個(gè)因素的影響，為了將后者的影響消除，需要進(jìn)行歸一化處理，得到相同齡期下的水泥試塊強(qiáng)度變化趨勢(shì)，結(jié)果如圖1和圖2所示。

4 結(jié)論

綜上所述，外加載荷的持續(xù)時(shí)間對(duì)水泥的破壞模式無(wú)明顯影響，但對(duì)水泥強(qiáng)度有著明顯的影響，水泥強(qiáng)度隨著載荷水平和實(shí)際載荷水平的增加而增大，當(dāng)載荷水平達(dá)到0.5，實(shí)際載荷水平在0.20.3之間時(shí)，水泥的強(qiáng)度達(dá)到最大，隨著載荷持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)，水泥強(qiáng)度變大。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋義仲，程海濤，卜發(fā)東，等.管樁水泥土復(fù)合基樁工程應(yīng)用研究[J].施工技術(shù)，2011， 41（5）：8999.

[2]陳四利，寧寶寬，鮑文博，等.水泥土細(xì)觀破裂過(guò)程的損傷本構(gòu)模型[J].巖土力學(xué)，2007， 28（1）：9396.

[3]水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程.JGJ/T2332001[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.