ในการออกแบบฐานรากแบบคอมโพสิตคอนกรีต-ดิน จะกำหนดความแข็งแรงของคอนกรีต-ดินได้อย่างไร

Thread Content

ในการออกแบบรากฐานแบบเสาผสมปูนซีเมนต์กับดิน ข้อกำหนดทางมาตรฐานระบุว่าความแข็งแรงของปูนซีเมนต์กับดินจะต้องได้รับการกำหนดผ่านการทดลองหาส่วนผสมในห้องปฏิบัติการ แต่ในกรณีส่วนใหญ่ การออกแบบมักดำเนินการโดยไม่มีข้อมูลการทดลองดังกล่าว ดังนั้นจึงจำเป็นต้องหาค่าประมาณของความแข็งแรงในการรับแรงอัดของวัสดุเสริมก่อน จึงจะสามารถดำเนินการคำนวณเพื่อออกแบบต่อไปได้ การหาค่าที่เหมาะสมนี้จึงเป็นปัญหาที่ทำให้วิศวกรกังวล และเป็นคำถามที่ผู้ใช้งานในแพลตฟอร์ม Zhizhui มักถามกันบ่อยครั้ง ที่นี่จึงขอนำเสนอคำตอบตามข้อมูลที่มีอยู่ จากข้อมูลการศึกษาในสถานที่จริง พบว่าเมื่อใช้ซีเมนต์เป็นสารในการทำให้ดินแข็งตัว โดยที่เงื่อนไขอื่นๆ คงที่ ความแข็งแรงของดินที่มีซีเมนต์ผสมอยู่จะแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของซีเมนต์ที่ใช้ สำหรับงานก่อสร้าง สามารถใช้ปูนซีเมนต์ชนิด 32.5 ได้ โดยมีปริมาณปูนซีเมนต์ที่ใช้อยู่ที่ 7% ถึง 12% เมื่ออัตราส่วนของซีเมนต์ที่ผสมเข้าไปมากกว่า 10% ความแข็งแรงของดินซีเมนต์จะอยู่ที่ประมาณ 0.3 MPa ถึง 2 MPa หรือมากกว่านั้น โดยทั่วไป อัตราส่วนของซีเมนต์ที่ใช้จะอยู่ที่ 12% ถึง 20% สำหรับเสาคอนกรีตผสมซีเมนต์แบบมีรูปร่างเฉพาะนั้น เนื่องจากอัตราส่วนของน้ำต่อซีเมนต์ค่อนข้างสูง (1.5 ถึง 2.0) เพื่อให้ได้ความแข็งแรงของคอนกรีตผสมซีเมนต์ที่เหมาะสม จึงควรใช้ซีเมนต์ที่มีคุณภาพอย่างน้อยระดับ 42.5 และอัตราส่วนของซีเมนต์ที่ใช้ควรไม่น้อยกว่า 20% ความแข็งแรงในการรับแรงอัดของดินซีเมนต์จะเพิ่มขึ้นตามอัตราส่วนของซีเมนต์ที่เติมเข้าไป แต่เนื่องจากความแตกต่างของลักษณะดินในพื้นที่และเงื่อนไขการก่อสร้าง อัตราส่วนที่เพิ่มขึ้นจึงไม่สอดคล้องกับเปอร์เซ็นต์การเพิ่มขึ้นของความแข็งแรงของดินซีเมนต์เสมอไป ความแข็งแรงของซีเมนต์มีผลโดยตรงต่อความแข็งแรงของดินที่มีซีเมนต์เป็นส่วนประกอบ หากความแข็งแรงของซีเมนต์เพิ่มขึ้น 10 MPa ความแข็งแรงของดินที่มีซีเมนต์ก็จะเพิ่มขึ้นประมาณ 20% ถึง 30% ตามประสบการณ์ทางวิศวกรรมโดยทั่วไป หากวัสดุที่ใช้เสริมความแข็งแรงเป็นดินเหนียว และไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับอัตราส่วนการผสมในห้องปฏิบัติการ ค่าความแข็งแรงในการรับแรงอัดของเสาก็สามารถประมาณค่าได้ที่ 1.0–1.6 เมกะพาสคาล โดยอาศัยอัตราส่วนการเติมซีเมนต์ที่ 12%–15% เป็นเกณฑ์ ความแข็งแรงของดินซีเมนต์จะเพิ่มขึ้นตามระยะเวลาที่ผ่านไป โดยหลังจากผ่านไป 28 วัน ความแข็งแรงก็ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน ดังนั้น เพื่อลดต้นทุนการก่อสร้าง ทั้งในประเทศและต่างประเทศจึงกำหนดให้ระยะเวลา 90 วันเป็นระยะเวลามาตรฐานสำหรับการทดสอบความแข็งแรงของเสาเข็มประเภทนี้ สำหรับเสาปั่นดินที่ทำหน้าที่รองรับแรงกดในแนวนอน โดยคำนึงถึงผลกระทบจากช่วงเวลาการขุดดินด้วยแล้ว ค่ามาตรฐานของความแข็งแรงของดินซีเมนต์สามารถกำหนดไว้ที่อายุ 28 วันได้ จากการทดสอบความแข็งแรงต่อแรงอัด พบว่า เมื่อเงื่อนไขอื่นๆ เท่ากัน ความแข็งแรงต่อแรงอัดของดินซีเมนต์ในช่วงอายุที่แตกต่างกันนั้นมีความสัมพันธ์แบบเชิงเส้น โดยสูตรที่ใช้คำนวณมีดังนี้:
fcu7 = (0.47–0.63) fcu28
fcu14 = (0.62–0.80) fcu28
fcu60 = (1.15–1.46) fcu28
fcu90 = (1.43–1.80) fcu28
fcu90 = (2.37–3.73) fcu7
fcu90 = (1.73–2.82) fcu14
โดยที่ fcu7, fcu14, fcu28, fcu60, fcu90 คือค่าความแข็งแรงต่อแรงอัดของดินซีเมนต์ในช่วงอายุ 7 วัน, 14 วัน, 28 วัน, 60 วัน และ 90 วัน ตามลำดับ เมื่ออายุของวัสดุเกินสามเดือน ความแข็งแรงของคอนกรีตดินจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ความแข็งแรงของคอนกรีตที่อายุ 180 วัน จะเท่ากับ 1.25 เท่าของคอนกรีตที่อายุ 90 วัน และความแข็งแรงของคอนกรีตยังคงเพิ่มขึ้นต่อไปหลังจากอายุ 180 วันด้วย