昨天有设计人员说,有个建设单位想要用陶粒做回填料,本来是用的陶粒混凝土的。设计人员自己也拿不准,因为陶粒的强度有0.7~3.5MPa,而我们需要的承载力只需要15Kpa,说即使最差0.7MPa=700KPa,也远远满足要求。

700KPa的强度可以承受15KPa的地面荷载吗?
说实在的,这个问题突然把我问住了。有承载力要求的时候,我们一直就是用陶粒混凝土,哪怕回填一个卫生间的沉箱,也要求用的陶粒混凝土。哪怕用建筑垃圾也比陶粒靠谱。直接用陶粒,可从来没有人提出过这个要求。我家阳台也是种一点花花草草的,那个陶粒我知道的,用手一捏都会碎,怎么能承受每平米一吨多的荷载啊!这里面肯定有某个细节出了问题。

陶粒
首先我考虑的是,陶粒混凝土,陶粒是被水泥砂浆包裹在里面,荷载压在陶粒混凝土上面的时候,应力也不是直接挤压陶粒,而是沿陶粒表面的水泥砂浆绕过了脆弱的陶粒。真实的承载能力应该由陶粒间隙中的胶凝材料决定。(鼓掌!)
但是,700Kpa强度的陶粒还怕15KPa的地面活荷载吗?经过进一步的研究发现,陶粒的强度并不是地基承载力的那个地基承载强度。陶粒的强度是“筒压强度”。检测方法是将陶粒放入承压筒内,以每秒约300~500N的增荷速度匀速增荷,直到变形达到20mm,记录此时的压力值,除以承压筒面积,就得到陶粒的筒压强度。拿2MPa强度举例说明,假设承压筒直径为115mm,承压面积为115x115x3.14159/4=10387mm2,需要加载的总荷载10387x2=20774N,每秒加300N,需要时间20774/300=69s,就是1分钟多一点。

轻集料及其试验方法

承压筒

筒压强度试验步骤
再看看地基承载力检测步骤:每级荷载施加后,应分别按第5min、10min、20min、35min、50min、65min测读承压板的沉降量,以后每隔30min测读1次,因为判定稳定的标准为“试验荷载小于等于特征值对应的荷载时每一小时内的承压板沉降量不超过0.1mm,试验荷载大于特征值对应的荷载时每一小时内承压板沉降量不超过0.25mm”,即最少也得1个小时才能判定稳定没稳定,则每次加载最少时长65min,第一次加2级,以后加8级,就是加9次,加载时长最少9x65=585min合9.75小时。这只是最硬的地基,加载上去基本上没有沉降的情况。实际检测,基本上第一个小时很难达到稳定,基本上都要每隔30min读数,即每级加载基本上都要时间翻倍。卸载每次卸2级,要卸5次,每级维持30min,卸完后维持2h,共4x30min+2h=4h。

建筑地基基础检测规范

地基承载力检测(承压板试验)
这中间还没有包括准备工作耗时,操作工作耗时,纯粹最少最少,就要14小时,实际检测一般要一天~三天,就是说要压一两天才能检测出来地基承载力。
对比筒压强度检测,1分钟压出来的承载力,能和1两天压出来的承载力相比吗?而且,直观地看实际情况,陶粒,种花种草用的,用手一捏就能碎的,能靠它承受上部荷载吗?即使在上面铺100mm厚混凝土板,受力可以均匀一点,但是慢慢也会碎,也会慢慢下沉吧?
那什么下面填了陶粒,上面铺土种花种树不是也没事吗。先填陶粒再在上面填土,陶粒被压碎了又有什么问题呢?压碎了就压碎了压紧了就压紧了,土颗粒立刻就弥补了它的空缺吧,大不了上面的土下沉一点咯。但是,花园里的土下沉了50mm,花花草草会抗议吗?如果上面是混凝土地面呢,早就裂得不要不要了。况且,先填陶粒后填种植土,土颗粒填充了部分陶粒颗粒之间的空隙,真受力了,陶粒也是处于三向均匀地受压,陶粒也不一定就会碎。
工程中不能直接对比数字,还要知道数字是怎么来的。最终我还是跟设计人员建议,要他拒绝建设单位这个要求,好好地跟建设单位普及一下什么叫筒压强度,什么又叫地基强度。