近日，Construction and Building Materials在線發表了題為“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。水利土木工程學院高強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。
黃河沖洪積平原區廣泛分布粉土、粉細砂等地層，該特殊地層易造成超長樁施工塌孔、縮頸、沉渣厚等難題。泥漿作為鉆孔灌注樁的“血液”，泥漿特性對樁基能否順利成孔和保持孔壁穩定至關重要。特殊區域地層需特殊性質的泥漿才能滿足超長樁基施工需求，所以亟需對黃河沖洪積平原地區超長樁護壁泥漿開展改性試驗研究，提升超長樁成孔穩定性，保證施工進度和安全。
研究人員針對該區域地層選取膨潤土作為主要材料，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，開展了25組不同配比泥漿改性正交試驗，測試了比重、粘度、含砂率、膠體率和失水率等指標，分析了不同添加劑摻量對泥漿性能的影響規律。根據正交試驗結果參考有關規范確定了優質膨潤土泥漿的最優配比，結合掃描電鏡試驗（SEM）獲取了改性泥漿泥皮微觀結構，分析了改性泥漿在性能方面提升的原因，并開展現場試驗驗證了室內試驗泥漿最優配比對該區域超長樁鉆孔施工的適用性。
圖1. 原狀和改性膨潤土泥皮SEM圖
研究表明，改性膨潤土能明顯提高泥漿比重、粘度、膠體率、靜切力和pH，同時降低泥漿失水率，保證了施工過程中泥漿護壁效果和清孔效果。改性泥漿通過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，從而減少膨潤土的使用量。SEM試驗揭示了泥皮微觀結構，改性泥漿的泥皮表面較粗糙，呈不規則片狀結構，且整體結構更為致密，有利于增強改性泥漿護壁效果和降濾失效果。
圖2. 研究成果現場應用效果檢測
研究成果成功應用于黃河沖洪積平原區某項目超長樁，為現場施工泥漿配比動態調整提供了支撐，解決了樁基成孔難題，對保證超長樁成孔高效施工具有重要意義。
該研究得到了國家自然科學基金的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130395
編 輯：萬 千
審 核：賈 波
