近日，Construction and Building Materials在线发表了题为“Experimental study on wall-protecting mud modification of super-long bored pile in the alluvial plain region of the Yellow River”的研究论文。水利土木工程学院高强副教授和硕士研究生胡清亮为该论文的共同第一作者，张健副教授和任喆老师为通讯作者。
黄河冲洪积平原区广泛分布粉土、粉细砂等地层，该特殊地层易造成超长桩施工塌孔、缩颈、沉渣厚等难题。泥浆作为钻孔灌注桩的“血液”，泥浆特性对桩基能否顺利成孔和保持孔壁稳定至关重要。特殊区域地层需特殊性质的泥浆才能满足超长桩基施工需求，所以亟需对黄河冲洪积平原地区超长桩护壁泥浆开展改性试验研究，提升超长桩成孔稳定性，保证施工进度和安全。
研究人员针对该区域地层选取膨润土作为主要材料，纯碱(Na2CO3)、羟甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酰胺(PHP)和重晶石粉(BaSO4)作为添加剂，开展了25组不同配比泥浆改性正交试验，测试了比重、粘度、含砂率、胶体率和失水率等指标，分析了不同添加剂掺量对泥浆性能的影响规律。根据正交试验结果参考有关规范确定了优质膨润土泥浆的最优配比，结合扫描电镜试验（SEM）获取了改性泥浆泥皮微观结构，分析了改性泥浆在性能方面提升的原因，并开展现场试验验证了室内试验泥浆最优配比对该区域超长桩钻孔施工的适用性。
图1. 原状和改性膨润土泥皮SEM图
研究表明，改性膨润土能明显提高泥浆比重、粘度、胶体率、静切力和pH，同时降低泥浆失水率，保证了施工过程中泥浆护壁效果和清孔效果。改性泥浆通过掺加重晶石粉增大泥浆比重，增加CMC掺量可提高泥浆粘度、静切力，降低失水率，从而减少膨润土的使用量。SEM试验揭示了泥皮微观结构，改性泥浆的泥皮表面较粗糙，呈不规则片状结构，且整体结构更为致密，有利于增强改性泥浆护壁效果和降滤失效果。
图2. 研究成果现场应用效果检测
研究成果成功应用于黄河冲洪积平原区某项目超长桩，为现场施工泥浆配比动态调整提供了支撑，解决了桩基成孔难题，对保证超长桩成孔高效施工具有重要意义。
该研究得到了国家自然科学基金的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130395
编 辑：万 千
审 核：贾 波
