专利名称：一种用于加固软弱地基的火山灰水泥碎石桩的制作方法
技术领域：
本发明涉及地基加固，特别涉及一种用于加固软弱地基的火山灰水泥碎石桩。
背景技术：
在软弱地基加固工程中，CFG桩是常用的加固方法。CFG桩是水泥粉煤灰碎石混合料(桩)的简称，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的具有较高粘结强度的桩体。CFG桩体中的骨架为碎石，并掺用少量石屑，采用大量的粉煤灰，减少了水泥用量，降低成本；同时，掺入粉煤灰后可明显增强桩体的后期强度。因而CFG混合料是一种较廉价适用的新型建筑材料，大量应用于对承载力要求较高的重要工程中。CFG桩一般处于潮湿的地下环境中，通常是与地下环境水、土壤盐类介质等相互接触。一般而言，环境水由于来源复杂，包括来自天然的、地层的以及人为生活污水等，因而组成也较为复杂，它们在水中形成了侵蚀性离子，如SO广、HC03_、CO广、H+等。CFG混合料的组成及其服役环境特点，使得其与环境之间发生复杂的物理、化学作用。根据CFG桩的原材料组成、水化产物及建筑材料物理化学原理可知，CFG桩经受上述环境水的侵蚀主要是以化学侵蚀为主，其中包括硫酸盐、二氧化碳和酸性侵蚀等，通常在CFG桩中的粉煤灰可以提高桩体抵抗环境水中有害离子的侵蚀。但是随着近年来基础设施建设规模的增加，粉煤灰等原材料呈现供不应求的现状，有的地区，如我国云南、东北和海南等地区，甚至买不到粉煤灰，但是这些地区有丰富的火山灰资源。因此开发具有地方特色且满足建设工程要求的火山灰质原材料具有迫切的意义，特别是在侵蚀性环境条件，攸关工程建设的顺利进行和工程结构质量及服役寿命。基于云南保山地区火山灰资源丰富的特点，并结合沿线铁路工程服役环境特点，如能利用当地火山灰取代粉煤灰作为CFG桩的原材料，并制备水泥火山灰碎石混合料(cement pozzolan gravel) CPG桩应用软弱地基加固工程,对于开拓新的建筑材料资源、缓解工程建设过程中传统建筑原材料资源短缺的压力具有重要的现实意义。火山灰是火山喷发时随同熔岩一起喷发的大量熔岩碎屑和粉尘沉积在地表面或水中形成松散或轻度胶结的物质，具有玻璃体结构，有一定的化学活性，其活性组分SiO2和Al2O3,能分别与水泥熟料水化产生的高碱性的水化硅酸钙凝胶和Ca(OH)2发生反应，即火山灰效应，其化学反应如式如下xCa (OH) 2+Si02+mH20-xCaO SiO2 nH20yCa (OH) 2+Al203+mH20-yCaO Al2O3 nH20式中x、y值决定于氢氧化钙与活性氧化硅及活性Al2O3的比例、环境温度以及反应所延续的时间等，一般为I或稍大，n值一般为I 2. 5。在Ca (OH) 2和SiO2相互作用的过程中，无定性的硅酸吸收了钙离子，开始形成不定成分的吸附系统，然后形成无定形的水化硅酸钙，再经过较长一段时间后慢慢转变为微晶体或凝胶。氢氧化钙与活性氧化铝相互作用形成水化铝酸钙。当液相中有石膏存在时，水化铝酸钙与石膏反应生成水化硫铝酸钙。这些水化物发生凝结硬化后，具有一定强度。然而，火山灰颗粒具有疏松多孔，内比表面积大,易吸水、易反应,干缩较大；同时，不同火山灰的化学组成变化较大，特别是活性Al2O3含量各异，不少火山灰掺入水泥基材料后导致其抗硫酸盐侵蚀性能较差。上述方面使得火山灰在应用中存在一定的技术风险。如何减少或避免天然火山灰的上述不足是促进火山灰进一步高效利用亟需开展的研究课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是 提供一种用于加固软弱地基的火山灰水泥碎石桩，将水泥火山灰碎石混合料使用于软弱地基加固技术中，充分利用了建设工程当地丰富的火山灰资源，克服了粉煤灰资源不足的问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下本发明一种用于加固软弱地基的火山灰水泥碎石桩，由水泥火山灰碎石混合料灌注而成，其特征是所述水泥火山灰碎石混合料的组份和按重量份的配合比为碎石0. 95 I. 05、砂 0. 62 0. 72、水泥 0. 10 0. 20、火山灰 0. 10 0. 20、水 0. 12 0. 22。本发明的有益效果是，以天然火山岩(凝灰岩、浮石等)为主要原材料替代了 CFG桩中的粉煤灰，提供了一种具有良好技术、经济和环保综合效应的用于软弱地基加固中的CPG桩，解决了在粉煤灰资源缺乏但是火山灰资源丰富的地区采用CFG桩加固软弱地基时原材料缺乏的困难，充分利用了当地的火山灰资源；可缓解建筑原材料日益紧缺的现状，确保工程建设的顺利进行；适用性强，价格合理，应用方便。
本说明书包括如下五幅附图图I为实施例试样的28d龄期抗压强度测试结果；图2为实施例试样的28d龄期抗压强度测试结果；图3为实施例粉灰比对CPG混合料抗压强度的影响；图4为试件在5%硫酸钠溶液浸泡条件下的质量随龄期变化结果；图5是在5%硫酸钠溶液中完全浸泡下C15CPG桩试件的抗压强度测试结果。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。本发明的一种用于加固软弱地基的火山灰水泥碎石桩，由水泥火山灰碎石混合料灌注而成，所述水泥火山灰碎石混合料的组份和按重量份的配合比为碎石0. 95 I. 05、砂
0.62 0. 72、水泥0. 10 0. 20、火山灰0. 10 0. 20、水0. 12 0. 22。优选组份和按重量份的配合比为碎石I. 00、砂0. 67、水泥0. 15、火山灰0. 15、水0. 17，即各种原材料的质量比可根据实际情况通常可按照±0. 5%的范围进行调整。所述火山灰由凝灰岩、浮石磨细的粉体，其细度为45iim方孔筛筛余< 6%。实施例及对比实验结果实施例为坍落度为160±20mm的C30水泥基材料，对比例采用粉煤灰掺合料，实施例、对比例采用相同的胶凝材料，进行了相应砂浆试件对比试验。实施例、对比例的试验用不同试样的配合比如下表所示。表I试验用不同试样的配合比(kg/m3)
权利要求
1.一种用于加固软弱地基的火山灰水泥碎石桩，由水泥火山灰碎石混合料灌注而成，其特征是所述水泥火山灰碎石混合料的组份和按重量份的配合比为碎石0. 95 I. 05、砂0.62 0. 72、水泥 0. 10 0. 20、火山灰 0. 10 0. 20、水 0. 12 0. 22。
2.如权利要求I所述的一种用于加固软弱地基的火山灰水泥碎石桩，其特征是所述水泥火山灰碎石混合料的组份和按重量份的配合比为碎石I. 00、砂0. 67、水泥0. 15、火山灰 0. 15、水 0. 17。
3.如权利要求I或2所述的一种用于加固软弱地基的火山灰水泥碎石桩，其特征是所述火山灰由凝灰岩、浮石磨细的粉体，其细度为45iim方孔筛筛余< 6%。
全文摘要
一种用于加固软弱地基的火山灰水泥碎石桩，将水泥火山灰碎石混合料使用于软弱地基加固技术中，充分利用了建设工程当地丰富的火山灰资源，克服了粉煤灰资源不足的问题。火山灰水泥碎石桩由水泥火山灰碎石混合料灌注而成，所述水泥火山灰碎石混合料的组份和按重量份的配合比为碎石0.95～1.05、砂0.62～0.72、水泥0.10～0.20、火山灰0.10～0.20、水012～022。
文档编号C04B28/00GK102617080SQ201210094060
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者冯俊德, 王智猛, 白朝能, 马昆林, 龙广成 申请人:中铁二院工程集团有限责任公司