粉煤灰固化技术在建筑地基回填施工中的应用.pdf
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1、摘要以粉煤灰和固化剂为主要原料,开展了粉煤灰固化技术在建筑地基回填施工中的应用研究,结合固化工艺原理,分析了建筑地基回填施工的固化原理。通过配比分析确定固化剂与粉煤灰的质量比为 15:100。根据建筑地基的地层结构,分析建筑地基的沉降情况。经过准备施工材料、施工放样和分层填筑煤灰地基等流程,制定了建筑地基回填施工方案,实现了建筑地基的回填施工。实例分析结果表明:本文所提技术在建筑地基回填施工中,养护 7 d 时的干密度低于养护 28 d 时,传感器采集到的建筑地基的压力强度均高于 34 MPa,经过 28 d 养护后,可以提高建筑地基的压力强度,保证拟建建筑地基的稳定性。关键词粉煤灰;固化原理
2、;回填施工;建筑地基;配比分析;稳定性文章编号:1005-9598(2023)-05-0025-04中图分类号:X773文献标识码:A粉煤灰固化技术在建筑地基回填施工中的应用熊琦,赵艳妨(安康职业技术学院,陕西安康 725000)收稿日期:2023-05-22基金项目:陕西省课题(2023SZX090);安康职业技术学院校级课题(AZJKY2021007)第一作者:熊琦(1991),女,汉族,陕西安康人,讲师,硕士,2016 年研究生毕业于长安大学矿产普查与勘探专业,现从事土建、建筑工程技术方面的研究,E-mail:。DOI:10.19889/ki.10059598.2023.05.006在大
3、型建筑工程的地基施工中,受环境因素的影响,常常需要对建筑地基进行加固处理1-2。不同类型的地基加固技术具有各自的技术特征和应用领域。针对地质环境复杂、地基承载力和变形较大的建筑项目,其优化设计一般不单独采用一种方式,而是采用多项措施组合的综合治理方式3。其中地基回填施工是建筑工程中处理地基主要采用的方法。在建筑工程中,粉煤灰可用作水泥熟料、烧结砖、砂浆、加气混凝土的掺合料,可避免墙体开裂等现象。因此,将粉煤灰固化技术应用到建筑地基回填施工中具有重要的现实意义。本文以粉煤灰和固化剂为主要原料,通过配比分析确认了固化剂与粉煤灰的质量比,依据建筑地基的地层结构,探究了建筑地基的沉降状况,并制定了建筑
4、地基回填施工方案,现介绍如下。1地基回填施工的原材料和固化原理1.1固化的原材料选用的粉煤灰来自某一热电厂,对粉煤灰的基本成分进行分析,结果见表 1。选用的固化剂来自某一建材公司,为无机固化剂,是由激发剂、增强剂和粉煤灰组成的胶结材料4,经过充分的球磨处理加工后5,可以激发出固化剂的活性,固化剂的主要化学成分见表2。1.2固化工艺原理固化粉煤灰的强度构成与混凝土凝固后的强度构成比较接近,两者的混合料经过充分搅拌后,在pH7 的碱性环境下,会发生化学反应,由矿物质组成的各种水合物在微细粒子的四周生成结晶状的水化物,由微小、水化的物质构成的胶态微粒,在分子的压力下,会聚集成一张网格,在发生化学反应
5、的同时放出大量热量,在压力和温度的双重作用下,凝固成一张由化学键构成的网格,从而提高了混合料的密度,形成了致密、坚固的半硬板。引用格式:熊琦,赵艳妨.粉煤灰固化技术在建筑地基回填施工中的应用J.煤化工,2023,51(5):25-28.第 51 卷第 5 期2023 年 10 月煤 化 工Coal Chemical IndustryVol.51No.5Oct.2023表 1粉煤灰的基本成分(质量分数)单位:%SiO250.2Fe2O35.0烧失量5.0表 2固化剂的主要化学成分(质量分数)单位:%SO328.64CaO64.80MgO2.40SiO21.80Al2O327.4CaO4.2其他8
6、.22023 年煤 化 工准备放样数据和计算程序开始核验是否有问题?测站点测量核验是否有问题?测放建筑物轮廊点线YYNN核验是否有问题?绘制交样单YN交样结束图 2建筑地基回填施工放样的流程示意图在粉煤灰中,存在大量焙烧后具有活化作用的氧化物,包括 SiO2、Al2O3、Fe2O3,这些氧化物的质量分数在 75%左右,同时还存在少量 CaO 等。由于 CaO 的含量偏低,因此粉煤灰的自凝性能很差6,呈现出较低的黏性,而固化剂中存在 CaO、硫酸盐、碱金属、氧化物等,与粉煤灰混合后,在含水量达到某一水平时,会产生水化作用。固化反应完成后,会产生一系列水化化合物,包括水化硅酸盐钙、水化铝酸钙、水化
7、铁酸钙、低硫水化硫铝酸钙和高硫铝酸钙,这些水化化合物是不能溶解的稳定晶体,能在水和空气中逐步固化,并使搅拌中的固粒结合,获得更大的固粒,使其强度达到比单纯的粉煤灰更好的效果。2配比分析与沉降分析2.1固化剂与粉煤灰的配比分析在建筑地基回填施工前,对固化剂与粉煤灰的配比进行分析。将固化剂与粉煤灰的配比(质量比)分别设置为 6:100、9:100、12:100 和 15:100,分别在第 1周、第 2 周和第 4 周对固化剂与粉煤灰的混合料进行抗压强度实验,结果如表 3 所示。由表 3 可知:固化剂与粉煤灰的配比越大,抗压强度越大,因此,选择 15:100 的配比对建筑地基进行回填施工。2.2建筑
8、地基的沉降分析在建筑工程施工过程中,地基很容易出现沉降,导致建筑的稳定性下降,建筑地基的地层结构示意图见图 1。如果忽略软弱下卧层以下部分的沉降,可以将建筑地基的沉降量分为三部分:一部分是由于施工结构的载荷而产生,另一部分是由于回填土本身的压力而产生,还有一部分是由于回填土的自身重量和构造负荷而产生,由此分析回填施工工艺。3回填施工工艺3.1施工材料通常情况下,采用堆灰场来储备施工材料。堆灰场应选用坚固的地表,以避免水土流失和土壤的污染。为了避免粉尘飞扬造成污染,堆灰车间应有喷洒水设备。回填施工时使用的粉煤灰水分应控制在 35%以内7,SiO2和 Al2O3的总质量分数需要高于 72%,且烧失
9、量和细度分别控制在 10%和 15%以内。3.2施工放样在填埋粉煤灰之前,必须进行放样,并依据勘测组在重新标定时所打成的静桩或中线桩,结合地基的横截面和地势8,放出地基坡脚桩。然后用木桩进行加固,在距此桩 1.0 m1.5 m 处,设斜支护墩。进行土方开挖工程施工,其中一段长度为 20 m,该段区域需要进行边坡处理和护桩设置,然后按照土方开挖的方向,在土方开挖一条排水沟渠,在土方开挖 300 m 的地方形成一个出口,将建筑地基中的水分排出,同时防止出口附近的积水进入地基内部。建筑地基回填施工放样的流程示意图如图 2 所示。表 3抗压强度分析结果固化剂与粉煤灰质量比6:1009:10012:10
10、015:100抗压强度/MPa第 1 周0.610.680.760.81第 2 周2.142.963.783.84第 4 周2.864.415.777.68回填层软弱下卧层建筑A建筑B建筑C图 1建筑地基的地层结构示意图26-第 51 卷第 5 期根据施工现场的放样情况,对建筑地基工程区域内的树木和灌木进行砍伐,对垃圾、有机物等进行清理,刨除草皮和腐殖土,铲除深度最好达到 10 cm,并将已清理的物料运输到建筑地基四周边缘以外的区域。对原有的地面进行压制,并重复操作 23 次。在采用粉煤灰对建筑地基回填前,必须用黏土拱土进行夯实。如果建筑地基是过于潮湿的土壤,需要用纯度5%的灰土粉进行养护。3
11、.3分层填筑煤灰地基完成施工放样后,需要对黏土外包覆层进行填埋,并制作沙砾盲渠,具体步骤如下:步骤一:准备工作。(1)确定建筑地基回填工程的进度,通常以当天回填完毕为度。(2)准备回填所需的粉煤灰材料。步骤二:初期填土。为确保邻近工作区域的紧密性,初期填土部分按照 1:1 的斜率进行分级,梯级的高和宽分别为 30 cm 和 50 cm。步骤三:粉煤灰回填施工。(1)采用推土机回填时的松铺系数在 1.21.3,采用平地机械回填时的松铺系数在 1.11.2,地基回填土各层间的压实程度一般为 20 cm。(2)调节灰场后,将粉煤灰运输到施工现场进行回填碾压。(3)对于已经回填的粉煤灰,由于环境等原因
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