近日，Construction and Building Materials在線發(fā)表了題為“Experimental study on wall-protecting mud modification of super-long bored pile in the alluvial plain region of the Yellow River”的研究論文。水利土木工程學(xué)院高強(qiáng)副教授和碩士研究生胡清亮為該論文的共同第一作者，張健副教授和任喆老師為通訊作者。

黃河沖洪積平原區(qū)廣泛分布粉土、粉細(xì)砂等地層，該特殊地層易造成超長(zhǎng)樁施工塌孔、縮頸、沉渣厚等難題。泥漿作為鉆孔灌注樁的“血液”，泥漿特性對(duì)樁基能否順利成孔和保持孔壁穩(wěn)定至關(guān)重要。特殊區(qū)域地層需特殊性質(zhì)的泥漿才能滿足超長(zhǎng)樁基施工需求，所以亟需對(duì)黃河沖洪積平原地區(qū)超長(zhǎng)樁護(hù)壁泥漿開(kāi)展改性試驗(yàn)研究，提升超長(zhǎng)樁成孔穩(wěn)定性，保證施工進(jìn)度和安全。

研究人員針對(duì)該區(qū)域地層選取膨潤(rùn)土作為主要材料，純堿(Na2CO3)、羥甲基纖維素(CMC)、聚丙烯酰胺(PHP)和重晶石粉(BaSO4)作為添加劑，開(kāi)展了25組不同配比泥漿改性正交試驗(yàn)，測(cè)試了比重、粘度、含砂率、膠體率和失水率等指標(biāo)，分析了不同添加劑摻量對(duì)泥漿性能的影響規(guī)律。根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果參考有關(guān)規(guī)范確定了優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土泥漿的最優(yōu)配比，結(jié)合掃描電鏡試驗(yàn)（SEM）獲取了改性泥漿泥皮微觀結(jié)構(gòu)，分析了改性泥漿在性能方面提升的原因，并開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證了室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)酀{最優(yōu)配比對(duì)該區(qū)域超長(zhǎng)樁鉆孔施工的適用性。

圖1. 原狀和改性膨潤(rùn)土泥皮SEM圖

研究表明，改性膨潤(rùn)土能明顯提高泥漿比重、粘度、膠體率、靜切力和pH，同時(shí)降低泥漿失水率，保證了施工過(guò)程中泥漿護(hù)壁效果和清孔效果。改性泥漿通過(guò)摻加重晶石粉增大泥漿比重，增加CMC摻量可提高泥漿粘度、靜切力，降低失水率，從而減少膨潤(rùn)土的使用量。SEM試驗(yàn)揭示了泥皮微觀結(jié)構(gòu)，改性泥漿的泥皮表面較粗糙，呈不規(guī)則片狀結(jié)構(gòu)，且整體結(jié)構(gòu)更為致密，有利于增強(qiáng)改性泥漿護(hù)壁效果和降濾失效果。

圖2. 研究成果現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果檢測(cè)

研究成果成功應(yīng)用于黃河沖洪積平原區(qū)某項(xiàng)目超長(zhǎng)樁，為現(xiàn)場(chǎng)施工泥漿配比動(dòng)態(tài)調(diào)整提供了支撐，解決了樁基成孔難題，對(duì)保證超長(zhǎng)樁成孔高效施工具有重要意義。

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130395

編      輯：萬(wàn)    千 

審      核：賈    波