聚酯纖維對(duì)石灰煤渣砂礫抗彎拉性能試驗(yàn)研究

林長(zhǎng)青，李歡+周新潤(rùn)+陳陽陽+賈睿

摘 要 針對(duì)石灰煤渣砂礫抗彎拉強(qiáng)度低、性能差的問題，通過添加不同長(zhǎng)度和不同摻量的纖維進(jìn)行試驗(yàn)及比對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行理論分析，研究了石灰煤渣砂礫的抗彎拉強(qiáng)度，提出了抗彎拉強(qiáng)度最佳效果的聚酯纖維摻加量和長(zhǎng)度。研究顯示：當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期較短時(shí)，纖維的摻加對(duì)石灰煤渣砂礫的抗彎拉強(qiáng)度無明顯的影響，當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期較高時(shí)，聚酯纖維對(duì)石灰煤渣砂礫的抗彎拉性能有一定的提高。

關(guān)鍵詞 聚酯纖維；石灰煤渣砂礫；彎拉強(qiáng)度；半剛性基層

中圖分類號(hào)：U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）07-0049-02

1 材料組成

1）石灰。石灰采用烏魯木齊市周邊石灰，其技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

2）煤渣。煤渣產(chǎn)于烏魯木齊，顆粒級(jí)配參照文獻(xiàn)[1，2]。

3）砂礫。所用砂礫為烏魯木齊地區(qū)砂礫，壓碎值為10.67%，，本文參照文獻(xiàn)[4]級(jí)配，如表2所示。

4）聚酯纖維。纖維采用河北某公司生產(chǎn)，各項(xiàng)性能指標(biāo)見表3。

2 確定試驗(yàn)方案

石灰煤渣砂礫的抗彎拉強(qiáng)度與石灰劑量、 集料組成和外加劑等多種因素有關(guān)?，F(xiàn)缺少有關(guān)煤渣在路基中應(yīng)用的參考文獻(xiàn)，本文參照文獻(xiàn)[1]，確定煤渣與石灰與粒料比例等于30比8比62，最佳含水量為10%。在此基礎(chǔ)上摻加聚酯纖維。

3 制備抗彎拉試驗(yàn)

纖維長(zhǎng)度分別采用3cm、6cm、9cm、12cm、15cm五種長(zhǎng)度，摻加量分別取0.3‰、0.4‰、0.5‰、0.6‰、0.7‰5種制備試件，每種平行試件5個(gè)。試件尺寸為400×100×100mm棱柱體，振動(dòng)成型后標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至7d、28d齡期，按照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E51-2009）要求測(cè)定試件的彎拉強(qiáng)度。

4 抗拉強(qiáng)度與纖維摻加量的關(guān)系

從圖1中可以看出，向石灰煤渣砂礫中加入纖維在養(yǎng)護(hù)齡期較短的情況下，纖維的摻加長(zhǎng)度和摻加量對(duì)石灰煤渣砂礫的彎拉強(qiáng)度沒有明顯改變。其原因是在養(yǎng)護(hù)齡期較短時(shí)，試件還沒有達(dá)到一定的強(qiáng)度。

圖1 7d彎拉強(qiáng)度與纖維摻加量和摻加長(zhǎng)度的關(guān)系

隨著試件養(yǎng)護(hù)齡期的增加，試件的強(qiáng)度有所增加。纖維的摻加對(duì)試件抗彎拉強(qiáng)度也有明顯的提高作用。養(yǎng)護(hù)齡期達(dá)到一定期限時(shí)，纖維的摻加量對(duì)試件抗彎拉強(qiáng)度也出現(xiàn)了不同的影響，且跟纖維的摻加長(zhǎng)度有明顯的關(guān)系。

圖2 28d彎拉強(qiáng)度與纖維摻加量和摻加長(zhǎng)度的關(guān)系

如圖2示，當(dāng)抗彎拉強(qiáng)度在聚酯纖維摻加量少于0.5‰，抗彎拉強(qiáng)度隨著纖維摻加量的增加而增加，當(dāng)抗彎拉強(qiáng)度在纖維摻加量0.5‰時(shí)抗彎拉強(qiáng)度達(dá)到了強(qiáng)度的最高值，當(dāng)纖維摻加量大于0.5‰時(shí)，抗彎拉強(qiáng)度隨著纖維摻加量的增加而減少。當(dāng)纖維的摻加長(zhǎng)度隨著長(zhǎng)度增加時(shí)，石灰煤渣砂礫的抗彎拉強(qiáng)度越低。原因是養(yǎng)護(hù)齡期較高的情況下，抗彎拉強(qiáng)度達(dá)到了一定的值，聚酯纖維的摻加量和摻加長(zhǎng)度也起到了一定的影響。

5 原理分析

摻加適量和適當(dāng)長(zhǎng)度纖維的石灰煤渣砂礫的抗彎拉強(qiáng)度得到了明顯的提高。對(duì)于纖維摻加到石灰煤渣砂礫當(dāng)中出現(xiàn)的現(xiàn)象，分析認(rèn)為，試件的抗彎拉強(qiáng)度主要受以下兩個(gè)方面的因素影響。

1）纖維破壞了石灰在煤渣砂礫中產(chǎn)生的物理化學(xué)板體性。從這個(gè)方面講，聚酯纖維的摻加相當(dāng)于在石灰煤渣砂礫板體內(nèi)部構(gòu)成了裂縫，破壞了其板體性，而且纖維長(zhǎng)度越長(zhǎng)就造成了纖維的集中，起不到增加石灰煤渣砂礫抗彎拉強(qiáng)度的作用。

2）纖維在膠結(jié)體內(nèi)的三維亂向分布，與膠結(jié)體產(chǎn)生界面吸附粘結(jié)力和機(jī)械咬合力。從這個(gè)方面講，纖維的摻入充分發(fā)揮了纖維自身的高抗拉性能，使得石灰煤渣砂礫的板體性得到了明顯的提高。

6 結(jié)論

綜上所示，纖維對(duì)石灰煤渣砂礫的抗彎拉強(qiáng)度的提高有一定的作用。

1）在石灰煤渣砂礫當(dāng)中摻加纖維，有一個(gè)適當(dāng)量。當(dāng)纖維含量小于0.5‰時(shí)，抗彎拉強(qiáng)度隨纖維的摻加量而增加，當(dāng)纖維含量大于0.5‰后，這種優(yōu)勢(shì)逐漸減少。其原因：①適量之前，石灰在煤渣砂礫中產(chǎn)生的物理化學(xué)板體性和纖維在石灰煤渣砂礫三維亂向分布共同起到了作用，且纖維的摻加加強(qiáng)了其強(qiáng)度；②適量之后，纖維在石灰煤渣砂礫中分布較集中，產(chǎn)生了比適量值時(shí)和適量值之前較多的裂縫，降低了石灰煤渣砂礫的強(qiáng)度。

2）在石灰煤渣砂礫當(dāng)中摻加纖維，有一個(gè)適當(dāng)長(zhǎng)度。纖維長(zhǎng)度在3 mm時(shí)，石灰煤渣砂礫的抗彎拉強(qiáng)度提高更為明顯，隨著纖維長(zhǎng)度的增加，強(qiáng)度逐漸降低。其原因是同量的纖維，纖維長(zhǎng)度較短時(shí)，纖維拌合分散均勻，增強(qiáng)了石灰煤渣砂礫的抗彎拉強(qiáng)度；纖維長(zhǎng)度越長(zhǎng)就造成了拌合困難，分散不均勻且較為集中，起不到增加石灰煤渣砂礫抗彎拉強(qiáng)度的作用。

參考文獻(xiàn)

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