C F G樁基的配合比設計與應用

唐明，韋峰靜

（廣西魚峰混凝土柳東有限公司，廣西 柳州 545616）

0 前言

近年來，隨著國家建筑行業的發展，CFG 樁基施工技術優點、優勢明顯，被國內多個省市廣泛應用于獨立基礎、筏板基礎和條形基礎等工程部位中。CFG 樁的字面理解是由碎石、砂、粉煤灰摻水泥加水攪拌后注入成型孔內，使其具有一定強度樁基，該類樁基是利用樁與樁之間土的承載力共同作用，使承受的荷載傳到地基中。

本文根據當前 CFG 的應用情況結合公司生產情況，將粉煤灰和礦粉兩種摻合料應用于 CFG 樁基配比中，探討雙摻技術對 CFG 樁基帶來的效益和優勢。

1 工程概況

上汽通用五菱寶駿基地位于廣西柳州汽車城內（魚峰區寶駿大道 8 號）。根據核工業柳州工程勘察院對寶駿二期整車產能建設項目自制件及輔房巖土工程勘察資料顯示，擬建的地基持力層承載力特征值，達不到設計要求，需進行深地基加固處理。根據擬建物性質、場地工程地質及水文地質條件以及柳州市地區地基加固處理經驗，本著技術可靠、施工可行和經濟合理的原則，經多方比較，對該工程擬進行 CFG 地基加固處理方案設計。地基基礎設計等級為丙級，采用 CFG 樁復合地基的形式，以中風化白云巖為樁端持力層，CFG 樁進入白云巖不少于 500mm，如圖 1 所示。CFG 樁的混凝土設計強度等級為 C30，樁徑為 500mm，樁長有效長度為 6.5～8.5m 之間，共 280 根樁，計 2037m。澆筑竣工后采用承載力載荷試驗，CFG 樁單樁承載力特征值達到 300kN，且 CFG 樁處理后復合地基承載力特征值超過 180kN。

2 原材料

（1）水泥。選用廣西魚峰水泥有限公司生產的普通硅酸鹽水泥（P·O42.5），其各項技術指標見表 1。

（2）砂石。細集料為石灰石機制砂，技術指標如表 2；粗集料選擇柳州碎石，粒徑 5～25mm 連續粒級，技術指標如表 3。

圖 1 C F G 樁簡圖

表 1 水泥物理和力學性能

表 2 砂的技術指標

表 3 碎石的技術指標

（3）摻合料。為節約成本和提高混凝土施工性能和耐久性，配比設計采用“雙摻”，摻入適量來賓 B電廠生產的 F 類Ⅱ級粉煤灰和廣西魚峰水泥有限公司生產的 S75 級礦粉，二者相關技術指標見表 4 和表 5。

表 4 粉煤灰技術指標

表 5 礦粉技術指標

（4）減水劑。選用廣西華思遠 SPP-PC 高效聚羧酸減水劑，檢驗結果如表 6。

表 6 減水劑技術指標

3 試驗概況

3.1 試驗方案

CFG 樁基混凝土配合比設計的總目標是在保證混凝土力學性能前提下，較好地滿足混凝土的施工性能：混凝土現場坍落度 180～220mm，初凝時間不短于4h，終凝時間不長于 8h，混凝土保水性好，無離析。根據 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》、JGJ 94—2008《建筑樁基技術規范》和施工單位要求，在膠凝材料總量和水膠比不變的前提下，將摻合料雙摻技術用于 CFG 樁基基準配合比。然后將礦粉等量替代總膠材，摻量為總膠材的 5%、10%、15、20%、25% 和 30% 調整后的配合比見表 7；試件成型尺寸為150mm×150mm×150mm 的立方體，每組 3 塊，試驗結果見表 8。

表 7 混凝土試驗配合比 k g/m3

3.2 試驗結果分析

3.2.1 礦粉摻量對新拌混凝土工作性能的影響

礦粉摻入量對新拌混凝土工作性能的影響見圖 1。

由圖 1 可以看出，在粉煤摻量固定的條件下，隨著礦粉的摻量增加，新拌混凝土的工作性能有所改善，在摻量達到 20% 時，初始坍落度值為 205mm 且1h的坍落度值也是最大的，達到 190mm，這對混凝土到達施工現場提供保證。因魚峰 S75 級礦粉的顆粒形狀稍差、棱角較多，當摻量超過 20% 后，混凝土拌合物的流動性逐漸變差，而摻量為 30% 時，拌合物還出現了輕微的泌水現象，保水性變差。

表 8 混凝土性能

圖 1 混凝土坍落度隨礦粉摻量變化圖

3.2.2 礦粉摻量對混凝土抗壓強度的影響

礦粉摻入量對混凝土抗壓強度的影響見圖 2。

根據表 9 的抗壓結果來看，基準配比的水泥量較多，早期強度增長較快，按實際生產情況來看，水泥用量偏多會增加混凝土早期收縮，混凝土開裂等質量風險；隨著礦粉摻入量的增加，混凝土的 7d 強度略有降低，但 28d 抗壓強度滿足要求，摻入礦粉使得混凝土的凝結時間延長，降低早期水化熱，增進后期強度，既滿足質量要求，又改善混凝土的工作性能；當摻量超過 25% 后，抗壓強度開始降低，強度富余較小，現場混凝土強度的保證率也就低。從圖 2 可以看出，當礦粉摻量在 20%～30% 時，混凝土 7d 至 28d 的強度增長值在 12～13MPa。結合早期強度考慮，礦粉摻量為 20%時，混凝土的抗壓強度值最優。

圖 2 混凝土 7～2 8 d 抗壓強度增長值

4 結論

（1）將粉煤灰和礦粉一起應用于 CFG 樁基中，能夠降低混凝土成本。按照上述礦粉替代水泥的用量和柳州市場的材料價格計算，每方可節約原材料成本 3～5元。

（2）在基準配比粉煤灰摻量為 15% 不變的情況下，當礦粉的摻量為 20% 時，配制出的混凝土的工作性能最佳。

（3）將礦粉摻量為 20% 的配合比應用于寶駿二期整車產能建設項目的 CFG 樁基中，經第三方檢測機構對樁基進行低應變動力試驗檢測，樁身完整無缺陷，CFG 樁單樁承載力特征值超過 350kN，且 CFG 樁處理后復合地基承載力特征值也超過 200kN。現場混凝土標養試件 28d 強度在 38～43MPa，同養試件 28d 強度在35～40MPa，滿足設計要求，即通過適當的配合比調整，引入礦物摻合料，發揮各摻合料的優點，可以制備出性能更加優越的混凝土。

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