探析用于高层建筑的新型桩基的机械性能

易韶宇

摘 要：本文对用于高层建筑的新型桩基的机械性能进行了研究，这种新型桩基是将水泥进行高喷搅拌，形成水泥插芯组合桩，作为新型桩基的重要组成部分，水泥在外加载荷长期作用下的机械性能尤为重要，本文引入了载荷水平和实际载荷水平的概念，分析了不同外加载荷作用时间下水泥试块的强度变化，并对这一变化进行了归一化处理。同时分析了水泥的破坏模式，结果表明，外加载荷作用时间对水泥的强度存在显著影响，对破坏模式没有明显的影响作用。

关键词：外加载荷；水泥插芯；强度；破坏模式

中图分类号： TU473.1 文献标识码： A

1 绪论

对于软土地区的高层建筑，在施工时需要考虑软土地基的沉降问题。将水泥进行高喷搅拌后形成水泥桩，同时将预制的芯桩组合形成复合桩，这种新型桩基具有更高的承载力，性价比较高，同时对于环境无污染，是一种适用于软土地区高层建筑的桩基结构。[1，2]作为这种桩基的重要组成部分，水泥的强度对桩基的机械性能至关重要。本文对应用于新型桩基中的水泥在不同外加载荷作用时间下的力学性能进行了研究，同时还分析了其破坏模式。

2 实验方法

作为用于高层建筑的新型桩基的重要组成部分，水泥的机械性能极为重要，实验中采用的水泥型号为P·O42.5，其掺入比和水灰比分别为16%和0.6。实验采用的粉质黏土基本物理性能如表1所示，需要将水泥支撑70mm×70mm×70mm的块状，采用堆叠配重块的方式施加外加载荷，首先将钢板水平铺在水泥块下，在堆叠配重块之前，需要在水泥块上铺设厚度为5cm的钢板，水泥块呈等边三角形形式放置于钢板下，之后施加外加载荷，并持续不同的时间。

实验中，在水泥试样上长期施加外加应力，同时测量28天未施加外加應力时水泥试样的强度，二者的比值定义为试样的载荷水平；在进行抗压实验时，水泥试样上在一定时间内长期施加应力，测量此时水泥试样的强度，将外加应力与这一强度的比值定义为实际载荷水平。本文通过引入这两个概念，对新型桩基在不同载荷下的机械性能。

表2所示为本文的实验方案，将水泥试样制成块体，分为8组，每组包含6块试样，按标准[3]对试样进行28天的养护后，在试样上施加长期的载荷，载荷持续的时间为50d和100d，载荷水平分别选择0，0.2，0.4和0.8。

3 结果分析

3.1不同外加载荷持续时间下的水泥试块破坏模式

在外加载荷持续施加不同时间后，对水泥试块进行了单轴加压，对其抗压强度进行测量，外加载荷持续不同时间后，水泥试块产生破坏的模式基本相同，裂纹都是出现在与载荷平行的位置上，同时水泥试块的表面都出现了剥离现象，因此外加载荷持续的时间对水泥试块的破坏模式基本不存在影响。

3.2不同外加载荷持续时间下的水泥试块机械性能

不同外加载荷持续时间下，水泥试块强度随载荷水平和实际载荷水平的变化，当载荷水平小于0.5，实际载荷水平在003之间时，水泥试块的强度随着载荷水平和实际载荷水平的增大而增大，同时载荷持续时间越长，试块的强度越大，当载荷水平大于0.5，实际载荷水平大于0.3时，试块的强度开始下降。

由于水泥试块在外加载荷长期作用下强度的变化受到载荷和龄期两个因素的影响，为了将后者的影响消除，需要进行归一化处理，得到相同龄期下的水泥试块强度变化趋势，结果如图1和图2所示。

4 结论

综上所述，外加载荷的持续时间对水泥的破坏模式无明显影响，但对水泥强度有着明显的影响，水泥强度随着载荷水平和实际载荷水平的增加而增大，当载荷水平达到0.5，实际载荷水平在0.20.3之间时，水泥的强度达到最大，随着载荷持续时间的延长，水泥强度变大。

参考文献：

[1]宋义仲，程海涛，卜发东，等.管桩水泥土复合基桩工程应用研究[J].施工技术，2011， 41（5）：8999.

[2]陈四利，宁宝宽，鲍文博，等.水泥土细观破裂过程的损伤本构模型[J].岩土力学，2007， 28（1）：9396.

[3]水泥土配合比设计规程.JGJ/T2332001[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.