探析用于高層建筑的新型樁基的機械性能

易韶宇

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

關鍵詞：外加載荷；水泥插芯；強度；破壞模式

中圖分類號： TU473.1 文獻標識碼： A

1 緒論

對于軟土地區的高層建筑，在施工時需要考慮軟土地基的沉降問題。將水泥進行高噴攪拌后形成水泥樁，同時將預制的芯樁組合形成復合樁，這種新型樁基具有更高的承載力，性價比較高，同時對于環境無污染，是一種適用于軟土地區高層建筑的樁基結構。[1，2]作為這種樁基的重要組成部分，水泥的強度對樁基的機械性能至關重要。本文對應用于新型樁基中的水泥在不同外加載荷作用時間下的力學性能進行了研究，同時還分析了其破壞模式。

2 實驗方法

作為用于高層建筑的新型樁基的重要組成部分，水泥的機械性能極為重要，實驗中采用的水泥型號為P·O42.5，其摻入比和水灰比分別為16%和0.6。實驗采用的粉質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，并持續不同的時間。

實驗中，在水泥試樣上長期施加外加應力，同時測量28天未施加外加應力時水泥試樣的強度，二者的比值定義為試樣的載荷水平；在進行抗壓實驗時，水泥試樣上在一定時間內長期施加應力，測量此時水泥試樣的強度，將外加應力與這一強度的比值定義為實際載荷水平。本文通過引入這兩個概念，對新型樁基在不同載荷下的機械性能。

表2所示為本文的實驗方案，將水泥試樣制成塊體，分為8組，每組包含6塊試樣，按標準[3]對試樣進行28天的養護后，在試樣上施加長期的載荷，載荷持續的時間為50d和100d，載荷水平分別選擇0，0.2，0.4和0.8。

3 結果分析

3.1不同外加載荷持續時間下的水泥試塊破壞模式

在外加載荷持續施加不同時間后，對水泥試塊進行了單軸加壓，對其抗壓強度進行測量，外加載荷持續不同時間后，水泥試塊產生破壞的模式基本相同，裂紋都是出現在與載荷平行的位置上，同時水泥試塊的表面都出現了剝離現象，因此外加載荷持續的時間對水泥試塊的破壞模式基本不存在影響。

3.2不同外加載荷持續時間下的水泥試塊機械性能

不同外加載荷持續時間下，水泥試塊強度隨載荷水平和實際載荷水平的變化，當載荷水平小于0.5，實際載荷水平在003之間時，水泥試塊的強度隨著載荷水平和實際載荷水平的增大而增大，同時載荷持續時間越長，試塊的強度越大，當載荷水平大于0.5，實際載荷水平大于0.3時，試塊的強度開始下降。

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

4 結論

綜上所述，外加載荷的持續時間對水泥的破壞模式無明顯影響，但對水泥強度有著明顯的影響，水泥強度隨著載荷水平和實際載荷水平的增加而增大，當載荷水平達到0.5，實際載荷水平在0.20.3之間時，水泥的強度達到最大，隨著載荷持續時間的延長，水泥強度變大。

參考文獻：

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

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

[3]水泥土配合比設計規程.JGJ/T2332001[S].北京：中國建筑工業出版社，2001.