聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫抗彎拉性能影響的試驗(yàn)研究

李裕振　楊建明　馬勇　劉建亮　伊力夏提·艾爾肯

摘 要 以新疆地區(qū)最具代表性的水泥穩(wěn)定砂礫半剛性基層為研究對(duì)象，通過室內(nèi)試驗(yàn)分析總結(jié)了聚酯纖維的含量和長(zhǎng)度對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律，結(jié)果表明：聚酯纖維含量約1‰的水泥穩(wěn)定砂礫的抗彎拉強(qiáng)度較優(yōu)于其他參量，長(zhǎng)度約6 mm的聚酯纖維水泥穩(wěn)定砂礫的抗彎拉強(qiáng)度較優(yōu)于其他長(zhǎng)度。

關(guān)鍵詞 聚酯纖維；水泥穩(wěn)定砂礫；半剛性基層；抗彎拉強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）06-0038-02

水泥穩(wěn)定砂礫是新疆地區(qū)使用最為廣泛、經(jīng)濟(jì)較為合理的道路工程半剛性基層材料。然而，水泥穩(wěn)定砂礫容易收縮開裂使其作為半剛性基層的整體性下降，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大為削弱，從而影響道路的使用質(zhì)量和使用壽命。聚酯纖維材料是綜合性能最優(yōu)的軟纖維之一，其強(qiáng)度高、延伸度適中、回彈性能較好、并且耐酸、耐微生物、耐蝕能力優(yōu)異。國(guó)內(nèi)外對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫摻加聚酯纖維以改善其性能進(jìn)行了較多的研究，并取得了一定的成果?；诖耍疚囊孕陆貐^(qū)最具代表性的水泥穩(wěn)定砂礫半剛性基層為研究對(duì)象，分析總結(jié)聚酯纖維的含量和長(zhǎng)度對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律，對(duì)促進(jìn)新疆地區(qū)聚酯纖維半剛性基層的廣泛應(yīng)用，改善公路和城市道路的使用質(zhì)量，延長(zhǎng)其使用壽命具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。

1 原材料

1）水泥：采用普通32.5#硅酸鹽水泥。

2）聚酯纖維：見表1。

3）集料礦料級(jí)配：砂礫石材料取自烏魯木齊附近料場(chǎng)的常見材料（表2）。

4）水：采用烏魯木齊市城市自來水。

2 試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)過程

采用電子萬能試驗(yàn)機(jī)，100 mm×100 mm×400 mm尺寸的梁式試件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)分別按纖維含量為0‰、0.5‰、1‰、2‰、4‰、6‰分組，采用振動(dòng)法成型的水泥穩(wěn)定砂礫試件。測(cè)定齡期90天的抗彎拉強(qiáng)度。各纖維含量分設(shè)10組平行實(shí)驗(yàn)，以減小干擾，保證誤差在允許范圍之內(nèi)。

此外，由于絲狀纖維易聚團(tuán)且遇水后與礦料粘聚現(xiàn)象較為顯著，使得纖維不易與集料拌和均勻，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大影響。故，本試驗(yàn)采用干拌法摻加聚酯纖維，以避免上述情況發(fā)生。具體步驟如下：1）按設(shè)計(jì)級(jí)配稱量礦料并簡(jiǎn)單拌和至均勻；按試驗(yàn)設(shè)置加入聚酯纖維，與集料充分拌和使纖維均勻分布；3）摻加水泥并充分拌和均勻；4）加入水并快速拌和至無液態(tài)水流動(dòng)狀態(tài)，裝入準(zhǔn)備好的試模振動(dòng)成型試件。

試驗(yàn)操作過程具體如下：1）試件檢查，在跨長(zhǎng)1/3的受拉區(qū)域內(nèi)不得有深度超過2 mm、直徑7 mm以上的表面孔洞；2）試件安放在試驗(yàn)機(jī)支座上，按三分點(diǎn)加荷的規(guī)定安置支座、壓頭位置，間距尺寸的偏差控制在1 mm內(nèi)。試件安放好后開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，在壓頭接近試件時(shí)，調(diào)整壓頭和支座達(dá)到接觸均衡的要求；3）以0.02 MPa/s加荷速度連續(xù)均勻加載，直至試件破壞，停止加載。記錄荷載和形變狀況。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

按上述試驗(yàn)方法測(cè)得試件抗彎拉強(qiáng)度見表3。

3 聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫強(qiáng)度的影響規(guī)律

圖1纖維含量對(duì)抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律，可見摻加纖維的抗彎拉強(qiáng)度明顯強(qiáng)于未摻加的，且各纖維長(zhǎng)度的抗彎拉強(qiáng)度隨纖維摻量的變化有一個(gè)明顯的峰值，峰值時(shí)纖維含量約1‰。圖2纖維長(zhǎng)度對(duì)抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律，可見6 mm長(zhǎng)度聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫的抗彎拉強(qiáng)度的增強(qiáng)效果較優(yōu)其他長(zhǎng)度。

由此可見，水泥穩(wěn)定砂礫摻加聚酯纖維對(duì)其性能有明顯的改善，抗彎拉強(qiáng)度明顯的增強(qiáng)。1‰含量6 mm長(zhǎng)聚酯纖維，對(duì)水泥穩(wěn)定沙礫抗彎拉強(qiáng)度的增強(qiáng)最為有利，增強(qiáng)約1.58倍。

圖1 纖維含量對(duì)抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律

圖2 纖維長(zhǎng)度對(duì)抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律

4 結(jié)論

聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫的強(qiáng)度增強(qiáng)效果，隨著聚酯纖維含量的增加變化是，先上升后下落，在聚酯纖維含量約1‰時(shí)出現(xiàn)峰值。較不含纖維、6 mm纖維、12 mm纖維得出，試件強(qiáng)度隨纖維長(zhǎng)度的變化也成一定的規(guī)律性，6 mm聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫強(qiáng)度增強(qiáng)效果最佳。建議，新疆地區(qū)水泥穩(wěn)定砂礫半剛性基層的道路工程中，選用6 mm聚酯纖維，摻量1‰為宜。

項(xiàng)目基金

聚酯纖維水泥穩(wěn)定砂礫強(qiáng)度試驗(yàn)研究，項(xiàng)目類別：新疆大學(xué)2013年度大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)

[1]尚志剛，魏宏.聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度影響規(guī)律研究[J].中外公路，2012，32（2）.

[2]徐秀維.聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定碎石抗彎拉性能影響的試驗(yàn)研究[J].中外公路，2012，32（6）.

[3]付春梅，施小明.聚酯纖維水泥穩(wěn)定碎石抗裂性能試驗(yàn)研究[J].路基工程，2012（3）.endprint

摘 要 以新疆地區(qū)最具代表性的水泥穩(wěn)定砂礫半剛性基層為研究對(duì)象，通過室內(nèi)試驗(yàn)分析總結(jié)了聚酯纖維的含量和長(zhǎng)度對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律，結(jié)果表明：聚酯纖維含量約1‰的水泥穩(wěn)定砂礫的抗彎拉強(qiáng)度較優(yōu)于其他參量，長(zhǎng)度約6 mm的聚酯纖維水泥穩(wěn)定砂礫的抗彎拉強(qiáng)度較優(yōu)于其他長(zhǎng)度。

關(guān)鍵詞 聚酯纖維；水泥穩(wěn)定砂礫；半剛性基層；抗彎拉強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）06-0038-02

水泥穩(wěn)定砂礫是新疆地區(qū)使用最為廣泛、經(jīng)濟(jì)較為合理的道路工程半剛性基層材料。然而，水泥穩(wěn)定砂礫容易收縮開裂使其作為半剛性基層的整體性下降，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大為削弱，從而影響道路的使用質(zhì)量和使用壽命。聚酯纖維材料是綜合性能最優(yōu)的軟纖維之一，其強(qiáng)度高、延伸度適中、回彈性能較好、并且耐酸、耐微生物、耐蝕能力優(yōu)異。國(guó)內(nèi)外對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫摻加聚酯纖維以改善其性能進(jìn)行了較多的研究，并取得了一定的成果?；诖?，本文以新疆地區(qū)最具代表性的水泥穩(wěn)定砂礫半剛性基層為研究對(duì)象，分析總結(jié)聚酯纖維的含量和長(zhǎng)度對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律，對(duì)促進(jìn)新疆地區(qū)聚酯纖維半剛性基層的廣泛應(yīng)用，改善公路和城市道路的使用質(zhì)量，延長(zhǎng)其使用壽命具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。

1 原材料

1）水泥：采用普通32.5#硅酸鹽水泥。

2）聚酯纖維：見表1。

3）集料礦料級(jí)配：砂礫石材料取自烏魯木齊附近料場(chǎng)的常見材料（表2）。

4）水：采用烏魯木齊市城市自來水。

2 試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)過程

采用電子萬能試驗(yàn)機(jī)，100 mm×100 mm×400 mm尺寸的梁式試件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)分別按纖維含量為0‰、0.5‰、1‰、2‰、4‰、6‰分組，采用振動(dòng)法成型的水泥穩(wěn)定砂礫試件。測(cè)定齡期90天的抗彎拉強(qiáng)度。各纖維含量分設(shè)10組平行實(shí)驗(yàn)，以減小干擾，保證誤差在允許范圍之內(nèi)。

此外，由于絲狀纖維易聚團(tuán)且遇水后與礦料粘聚現(xiàn)象較為顯著，使得纖維不易與集料拌和均勻，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大影響。故，本試驗(yàn)采用干拌法摻加聚酯纖維，以避免上述情況發(fā)生。具體步驟如下：1）按設(shè)計(jì)級(jí)配稱量礦料并簡(jiǎn)單拌和至均勻；按試驗(yàn)設(shè)置加入聚酯纖維，與集料充分拌和使纖維均勻分布；3）摻加水泥并充分拌和均勻；4）加入水并快速拌和至無液態(tài)水流動(dòng)狀態(tài)，裝入準(zhǔn)備好的試模振動(dòng)成型試件。

試驗(yàn)操作過程具體如下：1）試件檢查，在跨長(zhǎng)1/3的受拉區(qū)域內(nèi)不得有深度超過2 mm、直徑7 mm以上的表面孔洞；2）試件安放在試驗(yàn)機(jī)支座上，按三分點(diǎn)加荷的規(guī)定安置支座、壓頭位置，間距尺寸的偏差控制在1 mm內(nèi)。試件安放好后開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，在壓頭接近試件時(shí)，調(diào)整壓頭和支座達(dá)到接觸均衡的要求；3）以0.02 MPa/s加荷速度連續(xù)均勻加載，直至試件破壞，停止加載。記錄荷載和形變狀況。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

按上述試驗(yàn)方法測(cè)得試件抗彎拉強(qiáng)度見表3。

3 聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫強(qiáng)度的影響規(guī)律

圖1纖維含量對(duì)抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律，可見摻加纖維的抗彎拉強(qiáng)度明顯強(qiáng)于未摻加的，且各纖維長(zhǎng)度的抗彎拉強(qiáng)度隨纖維摻量的變化有一個(gè)明顯的峰值，峰值時(shí)纖維含量約1‰。圖2纖維長(zhǎng)度對(duì)抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律，可見6 mm長(zhǎng)度聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫的抗彎拉強(qiáng)度的增強(qiáng)效果較優(yōu)其他長(zhǎng)度。

由此可見，水泥穩(wěn)定砂礫摻加聚酯纖維對(duì)其性能有明顯的改善，抗彎拉強(qiáng)度明顯的增強(qiáng)。1‰含量6 mm長(zhǎng)聚酯纖維，對(duì)水泥穩(wěn)定沙礫抗彎拉強(qiáng)度的增強(qiáng)最為有利，增強(qiáng)約1.58倍。

圖1 纖維含量對(duì)抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律

圖2 纖維長(zhǎng)度對(duì)抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律

4 結(jié)論

聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫的強(qiáng)度增強(qiáng)效果，隨著聚酯纖維含量的增加變化是，先上升后下落，在聚酯纖維含量約1‰時(shí)出現(xiàn)峰值。較不含纖維、6 mm纖維、12 mm纖維得出，試件強(qiáng)度隨纖維長(zhǎng)度的變化也成一定的規(guī)律性，6 mm聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫強(qiáng)度增強(qiáng)效果最佳。建議，新疆地區(qū)水泥穩(wěn)定砂礫半剛性基層的道路工程中，選用6 mm聚酯纖維，摻量1‰為宜。

項(xiàng)目基金

聚酯纖維水泥穩(wěn)定砂礫強(qiáng)度試驗(yàn)研究，項(xiàng)目類別：新疆大學(xué)2013年度大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)

[1]尚志剛，魏宏.聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度影響規(guī)律研究[J].中外公路，2012，32（2）.

[2]徐秀維.聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定碎石抗彎拉性能影響的試驗(yàn)研究[J].中外公路，2012，32（6）.

[3]付春梅，施小明.聚酯纖維水泥穩(wěn)定碎石抗裂性能試驗(yàn)研究[J].路基工程，2012（3）.endprint

摘 要 以新疆地區(qū)最具代表性的水泥穩(wěn)定砂礫半剛性基層為研究對(duì)象，通過室內(nèi)試驗(yàn)分析總結(jié)了聚酯纖維的含量和長(zhǎng)度對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律，結(jié)果表明：聚酯纖維含量約1‰的水泥穩(wěn)定砂礫的抗彎拉強(qiáng)度較優(yōu)于其他參量，長(zhǎng)度約6 mm的聚酯纖維水泥穩(wěn)定砂礫的抗彎拉強(qiáng)度較優(yōu)于其他長(zhǎng)度。

關(guān)鍵詞 聚酯纖維；水泥穩(wěn)定砂礫；半剛性基層；抗彎拉強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）06-0038-02

水泥穩(wěn)定砂礫是新疆地區(qū)使用最為廣泛、經(jīng)濟(jì)較為合理的道路工程半剛性基層材料。然而，水泥穩(wěn)定砂礫容易收縮開裂使其作為半剛性基層的整體性下降，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大為削弱，從而影響道路的使用質(zhì)量和使用壽命。聚酯纖維材料是綜合性能最優(yōu)的軟纖維之一，其強(qiáng)度高、延伸度適中、回彈性能較好、并且耐酸、耐微生物、耐蝕能力優(yōu)異。國(guó)內(nèi)外對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫摻加聚酯纖維以改善其性能進(jìn)行了較多的研究，并取得了一定的成果?；诖?，本文以新疆地區(qū)最具代表性的水泥穩(wěn)定砂礫半剛性基層為研究對(duì)象，分析總結(jié)聚酯纖維的含量和長(zhǎng)度對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律，對(duì)促進(jìn)新疆地區(qū)聚酯纖維半剛性基層的廣泛應(yīng)用，改善公路和城市道路的使用質(zhì)量，延長(zhǎng)其使用壽命具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。

1 原材料

1）水泥：采用普通32.5#硅酸鹽水泥。

2）聚酯纖維：見表1。

3）集料礦料級(jí)配：砂礫石材料取自烏魯木齊附近料場(chǎng)的常見材料（表2）。

4）水：采用烏魯木齊市城市自來水。

2 試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)過程

采用電子萬能試驗(yàn)機(jī)，100 mm×100 mm×400 mm尺寸的梁式試件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)分別按纖維含量為0‰、0.5‰、1‰、2‰、4‰、6‰分組，采用振動(dòng)法成型的水泥穩(wěn)定砂礫試件。測(cè)定齡期90天的抗彎拉強(qiáng)度。各纖維含量分設(shè)10組平行實(shí)驗(yàn)，以減小干擾，保證誤差在允許范圍之內(nèi)。

此外，由于絲狀纖維易聚團(tuán)且遇水后與礦料粘聚現(xiàn)象較為顯著，使得纖維不易與集料拌和均勻，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大影響。故，本試驗(yàn)采用干拌法摻加聚酯纖維，以避免上述情況發(fā)生。具體步驟如下：1）按設(shè)計(jì)級(jí)配稱量礦料并簡(jiǎn)單拌和至均勻；按試驗(yàn)設(shè)置加入聚酯纖維，與集料充分拌和使纖維均勻分布；3）摻加水泥并充分拌和均勻；4）加入水并快速拌和至無液態(tài)水流動(dòng)狀態(tài)，裝入準(zhǔn)備好的試模振動(dòng)成型試件。

試驗(yàn)操作過程具體如下：1）試件檢查，在跨長(zhǎng)1/3的受拉區(qū)域內(nèi)不得有深度超過2 mm、直徑7 mm以上的表面孔洞；2）試件安放在試驗(yàn)機(jī)支座上，按三分點(diǎn)加荷的規(guī)定安置支座、壓頭位置，間距尺寸的偏差控制在1 mm內(nèi)。試件安放好后開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，在壓頭接近試件時(shí)，調(diào)整壓頭和支座達(dá)到接觸均衡的要求；3）以0.02 MPa/s加荷速度連續(xù)均勻加載，直至試件破壞，停止加載。記錄荷載和形變狀況。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

按上述試驗(yàn)方法測(cè)得試件抗彎拉強(qiáng)度見表3。

3 聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫強(qiáng)度的影響規(guī)律

圖1纖維含量對(duì)抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律，可見摻加纖維的抗彎拉強(qiáng)度明顯強(qiáng)于未摻加的，且各纖維長(zhǎng)度的抗彎拉強(qiáng)度隨纖維摻量的變化有一個(gè)明顯的峰值，峰值時(shí)纖維含量約1‰。圖2纖維長(zhǎng)度對(duì)抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律，可見6 mm長(zhǎng)度聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫的抗彎拉強(qiáng)度的增強(qiáng)效果較優(yōu)其他長(zhǎng)度。

由此可見，水泥穩(wěn)定砂礫摻加聚酯纖維對(duì)其性能有明顯的改善，抗彎拉強(qiáng)度明顯的增強(qiáng)。1‰含量6 mm長(zhǎng)聚酯纖維，對(duì)水泥穩(wěn)定沙礫抗彎拉強(qiáng)度的增強(qiáng)最為有利，增強(qiáng)約1.58倍。

圖1 纖維含量對(duì)抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律

圖2 纖維長(zhǎng)度對(duì)抗彎拉強(qiáng)度的影響規(guī)律

4 結(jié)論

聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫的強(qiáng)度增強(qiáng)效果，隨著聚酯纖維含量的增加變化是，先上升后下落，在聚酯纖維含量約1‰時(shí)出現(xiàn)峰值。較不含纖維、6 mm纖維、12 mm纖維得出，試件強(qiáng)度隨纖維長(zhǎng)度的變化也成一定的規(guī)律性，6 mm聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫強(qiáng)度增強(qiáng)效果最佳。建議，新疆地區(qū)水泥穩(wěn)定砂礫半剛性基層的道路工程中，選用6 mm聚酯纖維，摻量1‰為宜。

項(xiàng)目基金

聚酯纖維水泥穩(wěn)定砂礫強(qiáng)度試驗(yàn)研究，項(xiàng)目類別：新疆大學(xué)2013年度大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)

[1]尚志剛，魏宏.聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度影響規(guī)律研究[J].中外公路，2012，32（2）.

[2]徐秀維.聚酯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定碎石抗彎拉性能影響的試驗(yàn)研究[J].中外公路，2012，32（6）.

[3]付春梅，施小明.聚酯纖維水泥穩(wěn)定碎石抗裂性能試驗(yàn)研究[J].路基工程，2012（3）.endprint