预浸浆改性再生骨料CFG桩的制备方法及长期性能评估方法

本发明属于再生骨料桩性能评估，涉及一种预浸浆改性再生骨料cfg桩的制备方法及长期性能评估方法。

背景技术：

1、我国软土地基分布较广，软土地基呈现含水率高、沉降性大的特点，因此道路工程的建设中往往要先进行软土地基处理。而cfg桩是目前一种有效、经济的用于软土地基处理的桩基，但消耗着大量的天然骨料，如碎石、砂等，与此同时，随着国家对环境保护的重视，自然资源部、生态环境部等部门相继发文，对开山采石、截河采砂等行为进行严格限制。可以预见，未来工程建设所需的砂石等材料将严重短缺。

2、再生骨料代替天然骨料用于cfg桩体材料，将更大程度地实现再生骨料的循环利用，这样既能有效消耗建筑固废，同时又可减少自然资源消耗，但是再生骨料没有天然骨料强度高，桩体性能变化规律尚未清晰，骨料性能不稳定，而且再生骨料表面留有大量的旧水泥砂浆，且在破碎加工过程中，骨料内部产生了大量细微的裂缝，总体吸水率高，强度低。所以这些缺点限制了再生料的推广使用，对再生料采取适当的改性处理对降低吸水率和压碎值是非常重要的。目前对于再生骨料的改性，物理改性(如机械研磨法、预加热法等)的改性效果一般且成本较高；微生物改性(如杆菌沉淀法、菌落降解法等)的改性周期通常较长；化学改性(如盐酸浸泡、低浓度硫酸预处理等)带来环境污染问题；现有改性料和改性方式大多未能考虑经济性、环保性以及周期性问题。

3、因此，建立一种改性再生骨料cfg桩的长期性能评估方法很有必要。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种预浸浆改性再生骨料cfg桩的制备方法及长期性能评估方法，判断工程应用环境下，不同时期的预浸浆改性再生骨料cfg桩的含水率和强度变化，确定出该环境下满足工程要求的改性再生骨料cfg桩的设计强度。

2、本发明所采用的技术方案是，一种预浸浆改性再生骨料cfg桩的制备方法，包括以下步骤：

3、s1，将氢氧化钠溶液和改性掺料按照质量比1：0.05～1：0.2混合，搅拌均匀，静置2～10min，使两种混合物发生充分反应，得到碱性浆体；

4、s2，将风干后的再生粗骨料倒入碱性浆体中浸泡2～10h，捞出并晾干，备用。

5、进一步的，所述改性掺料为硅灰、矿渣粉或钢渣。

6、进一步的，所述再生粗骨料的粒径为5-20mm。

7、进一步的，所述氢氧化钠溶液的质量分数为5～15％。

8、一种预浸浆改性再生骨料cfg桩的长期性能评估方法，所述预浸浆改性再生骨料cfg桩采用如权利要求1所述方法制得，包括以下步骤：

9、测试得到浸水条件下预浸浆改性再生骨料cfg桩体试块在不同龄期的质量变化，得到对应的吸水率，进而对浸水条件下预浸浆改性再生骨料cfg桩体试块的吸水率进行拟合，得到吸水率与时间的拟合公式：

10、w＝-ae(-t/b)+c

11、其中，w表示浸水条件下预浸浆改性再生骨料cfg桩体的吸水率，t表示时间，a、b和c均为拟合参数。

12、进一步的，还包括以下步骤：

13、测试得到浸水条件下预浸浆改性再生骨料cfg桩体试块在不同龄期的抗压强度变化，进而对浸水条件下预浸浆改性再生骨料cfg桩体试块的抗压强度进行拟合，得到抗压强度与时间的拟合公式：

14、

15、其中，q表示浸水条件下预浸浆改性再生骨料cfg桩体的抗压强度，t表示时间，d、m和n均为拟合参数，dx表示抗压强度变化的斜率。

16、进一步的，如果工程现场是完全浸水条件，吸水率与时间的拟合公式为：

17、w＝-2.18e(-t/23.28)+2.29。

18、进一步的，如果工程现场是完全浸水条件，抗压强度与时间的拟合公式为：

19、

20、进一步的，所述桩体试块的质量变化按照下式计算：

21、

22、式中：m——质量变化率；

23、mi——任一龄期桩体试块的质量；

24、m0——桩体试块的初始质量。

25、本发明分别采用三种不同的碱性浆体进行再生粗骨料的改性处理，采用蔡司evo18型扫描电镜仪进行观察改性再生粗骨料的微观形貌，通过分析三种改性料在不同掺量与不同改性时间下再生骨料的压碎值和吸水率的变化情况，提出硅灰改性是最理想的改性方法，再分别采用硅灰改性再生骨料、再生骨料和天然骨料配制cfg桩身混合料，根据实验要求设定浸水环境的模拟条件，实验对象为在完全浸水条件下并以在养护室条件下作为对照组，按照设计配合比制作试件，分别在清水塑料桶中长期浸泡和标准养护条件下养护。再对各桩体进行质量变化率测试、抗压强度测试，进而得到在浸水条件下预浸浆改性再生骨料cfg桩的吸水率预估公式：w＝a e(-t/b)+c，式中：a、b、和c均为常数，可通过对预浸浆改性再生骨料cfg桩体试块的抗压强度进行拟合得到抗压强度预估公式：式中：d、m和n均为常数，dx表示抗压强度变化的斜率。

26、本发明的有益效果是：

27、1.本发明能通过特定的改性方法得到更为经济高效的预浸浆再生骨料改性方式，提升了再生骨料cfg桩的桩身性能，兼顾了经济性、环保性以及周期性。

28、2.本发明为改性再生骨料cfg桩的工程设计提供科学依据，通过抗压强度预估公式能够确定长期浸水工作环境下的改性再生骨料cfg桩的强度稳定值，进而可确定出该环境下满足工程要求的改性再生骨料cfg桩的设计强度。

29、3.本发明为如何消耗建筑固废提供渠道，将建筑固废用于cfg桩中并应用于地基处理，能够大量消耗建筑固废并有效利用。

30、4.再生骨料cfg桩在长期浸水工作环境下，其抗压强度会随时间下降，后期需要进行一定程度的养护才能保证桩体正常工作，通过本发明的方法能够为其施工以及养护过程中判断是否达到养护标准、是否能满足桩体工作要求提供计算服务，提高了再生骨料cfg桩的安全性。

技术特征：

1.一种预浸浆改性再生骨料cfg桩的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种预浸浆改性再生骨料cfg桩的制备方法，其特征在于，所述改性掺料为硅灰、矿渣粉或钢渣。

3.根据权利要求1所述一种预浸浆改性再生骨料cfg桩的制备方法，其特征在于，所述再生粗骨料的粒径为5-20mm。

4.根据权利要求1所述一种预浸浆改性再生骨料cfg桩的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的质量分数为5～15％。

5.一种预浸浆改性再生骨料cfg桩的长期性能评估方法，其特征在于，所述预浸浆改性再生骨料cfg桩采用如权利要求1所述方法制得，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述一种预浸浆改性再生骨料cfg桩的长期性能评估方法，其特征在于，还包括以下步骤：

7.根据权利要求5所述一种预浸浆改性再生骨料cfg桩的长期性能评估方法，其特征在于，如果工程现场是完全浸水条件，吸水率与时间的拟合公式为：

8.根据权利要求5所述一种预浸浆改性再生骨料cfg桩的长期性能评估方法，其特征在于，如果工程现场是完全浸水条件，抗压强度与时间的拟合公式为：

9.根据权利要求5所述一种预浸浆改性再生骨料cfg桩的长期性能评估方法，其特征在于，所述桩体试块的质量变化按照下式计算：

技术总结
本发明公开了一种预浸浆改性再生骨料CFG桩的制备方法及长期性能评估方法，制备方法：将氢氧化钠溶液和改性掺料按照质量比1：0.05～1：0.2混合，搅拌均匀，静置2～10min，使两种混合物发生充分反应，得到碱性浆体；将风干后的再生粗骨料倒入碱性浆体中浸泡2～10h，捞出并晾干，备用。建立吸水率预估公式和抗压强度预估公式，进行长期性能评估。本发明能够判断工程应用环境下，不同时期的预浸浆改性再生骨料CFG桩的吸水率和强度变化，确定出该环境下满足工程要求的改性再生骨料CFG桩的设计强度。

技术研发人员：张石平,余小露,张军辉,徐站
受保护的技术使用者：长沙理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16