C F G桩基的配合比设计与应用

唐明，韦峰静

（广西鱼峰混凝土柳东有限公司，广西 柳州 545616）

0 前言

近年来，随着国家建筑行业的发展，CFG 桩基施工技术优点、优势明显，被国内多个省市广泛应用于独立基础、筏板基础和条形基础等工程部位中。CFG 桩的字面理解是由碎石、砂、粉煤灰掺水泥加水搅拌后注入成型孔内，使其具有一定强度桩基，该类桩基是利用桩与桩之间土的承载力共同作用，使承受的荷载传到地基中。

本文根据当前 CFG 的应用情况结合公司生产情况，将粉煤灰和矿粉两种掺合料应用于 CFG 桩基配比中，探讨双掺技术对 CFG 桩基带来的效益和优势。

1 工程概况

上汽通用五菱宝骏基地位于广西柳州汽车城内（鱼峰区宝骏大道 8 号）。根据核工业柳州工程勘察院对宝骏二期整车产能建设项目自制件及辅房岩土工程勘察资料显示，拟建的地基持力层承载力特征值，达不到设计要求，需进行深地基加固处理。根据拟建物性质、场地工程地质及水文地质条件以及柳州市地区地基加固处理经验，本着技术可靠、施工可行和经济合理的原则，经多方比较，对该工程拟进行 CFG 地基加固处理方案设计。地基基础设计等级为丙级，采用 CFG 桩复合地基的形式，以中风化白云岩为桩端持力层，CFG 桩进入白云岩不少于 500mm，如图 1 所示。CFG 桩的混凝土设计强度等级为 C30，桩径为 500mm，桩长有效长度为 6.5～8.5m 之间，共 280 根桩，计 2037m。浇筑竣工后采用承载力载荷试验，CFG 桩单桩承载力特征值达到 300kN，且 CFG 桩处理后复合地基承载力特征值超过 180kN。

2 原材料

（1）水泥。选用广西鱼峰水泥有限公司生产的普通硅酸盐水泥（P·O42.5），其各项技术指标见表 1。

（2）砂石。细集料为石灰石机制砂，技术指标如表 2；粗集料选择柳州碎石，粒径 5～25mm 连续粒级，技术指标如表 3。

图 1 C F G 桩简图

表 1 水泥物理和力学性能

表 2 砂的技术指标

表 3 碎石的技术指标

（3）掺合料。为节约成本和提高混凝土施工性能和耐久性，配比设计采用“双掺”，掺入适量来宾 B电厂生产的 F 类Ⅱ级粉煤灰和广西鱼峰水泥有限公司生产的 S75 级矿粉，二者相关技术指标见表 4 和表 5。

表 4 粉煤灰技术指标

表 5 矿粉技术指标

（4）减水剂。选用广西华思远 SPP-PC 高效聚羧酸减水剂，检验结果如表 6。

表 6 减水剂技术指标

3 试验概况

3.1 试验方案

CFG 桩基混凝土配合比设计的总目标是在保证混凝土力学性能前提下，较好地满足混凝土的施工性能：混凝土现场坍落度 180～220mm，初凝时间不短于4h，终凝时间不长于 8h，混凝土保水性好，无离析。根据 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》、JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》和施工单位要求，在胶凝材料总量和水胶比不变的前提下，将掺合料双掺技术用于 CFG 桩基基准配合比。然后将矿粉等量替代总胶材，掺量为总胶材的 5%、10%、15、20%、25% 和 30% 调整后的配合比见表 7；试件成型尺寸为150mm×150mm×150mm 的立方体，每组 3 块，试验结果见表 8。

表 7 混凝土试验配合比 k g/m3

3.2 试验结果分析

3.2.1 矿粉掺量对新拌混凝土工作性能的影响

矿粉掺入量对新拌混凝土工作性能的影响见图 1。

由图 1 可以看出，在粉煤掺量固定的条件下，随着矿粉的掺量增加，新拌混凝土的工作性能有所改善，在掺量达到 20% 时，初始坍落度值为 205mm 且1h的坍落度值也是最大的，达到 190mm，这对混凝土到达施工现场提供保证。因鱼峰 S75 级矿粉的颗粒形状稍差、棱角较多，当掺量超过 20% 后，混凝土拌合物的流动性逐渐变差，而掺量为 30% 时，拌合物还出现了轻微的泌水现象，保水性变差。

表 8 混凝土性能

图 1 混凝土坍落度随矿粉掺量变化图

3.2.2 矿粉掺量对混凝土抗压强度的影响

矿粉掺入量对混凝土抗压强度的影响见图 2。

根据表 9 的抗压结果来看，基准配比的水泥量较多，早期强度增长较快，按实际生产情况来看，水泥用量偏多会增加混凝土早期收缩，混凝土开裂等质量风险；随着矿粉掺入量的增加，混凝土的 7d 强度略有降低，但 28d 抗压强度满足要求，掺入矿粉使得混凝土的凝结时间延长，降低早期水化热，增进后期强度，既满足质量要求，又改善混凝土的工作性能；当掺量超过 25% 后，抗压强度开始降低，强度富余较小，现场混凝土强度的保证率也就低。从图 2 可以看出，当矿粉掺量在 20%～30% 时，混凝土 7d 至 28d 的强度增长值在 12～13MPa。结合早期强度考虑，矿粉掺量为 20%时，混凝土的抗压强度值最优。

图 2 混凝土 7～2 8 d 抗压强度增长值

4 结论

（1）将粉煤灰和矿粉一起应用于 CFG 桩基中，能够降低混凝土成本。按照上述矿粉替代水泥的用量和柳州市场的材料价格计算，每方可节约原材料成本 3～5元。

（2）在基准配比粉煤灰掺量为 15% 不变的情况下，当矿粉的掺量为 20% 时，配制出的混凝土的工作性能最佳。

（3）将矿粉掺量为 20% 的配合比应用于宝骏二期整车产能建设项目的 CFG 桩基中，经第三方检测机构对桩基进行低应变动力试验检测，桩身完整无缺陷，CFG 桩单桩承载力特征值超过 350kN，且 CFG 桩处理后复合地基承载力特征值也超过 200kN。现场混凝土标养试件 28d 强度在 38～43MPa，同养试件 28d 强度在35～40MPa，满足设计要求，即通过适当的配合比调整，引入矿物掺合料，发挥各掺合料的优点，可以制备出性能更加优越的混凝土。

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