南京工业大学学报自然科学版
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聚酯纤维对石灰煤渣砂砾抗弯拉性能试验研究

摘 要 针对石灰煤渣砂砾抗弯拉强度低、性能差的问题,通过添加不同长度和不同掺量的纤维进行试验及比对实验数据,进行理论分析,研究了石灰煤渣砂砾的抗弯拉强度,提出了抗弯拉强度最佳效果的聚酯纤维掺加量和长度。研究显示:当养护龄期较短时,纤维的掺加对石灰煤渣砂砾的抗弯拉强度无明显的影响,当养护龄期较高时,聚酯纤维对石灰煤渣砂砾的抗弯拉性能有一定的提高。 
中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-5252944.htm
  关键词 聚酯纤维;石灰煤渣砂砾;弯拉强度;半刚性基层 
  中图分类号:U416 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)07-0049-02 
  1 材料组成 
  1)石灰。石灰采用乌鲁木齐市周边石灰,其技术指标如表1所示。 
  2)煤渣。煤渣产于乌鲁木齐,颗粒级配参照文献[1,2]。 
  3)砂砾。所用砂砾为乌鲁木齐地区砂砾,压碎值为10.67%,,本文参照文献[4]级配,如表2所示。 
  4)聚酯纤维。纤维采用河北某公司生产,各项性能指标见表3。 
  2 确定试验方案 
  石灰煤渣砂砾的抗弯拉强度与石灰剂量、 集料组成和外加剂等多种因素有关。现缺少有关煤渣在路基中应用的参考文献,本文参照文献[1],确定煤渣与石灰与粒料比例等于30比8比62,最佳含水量为10%。在此基础上掺加聚酯纤维。 
  3 制备抗弯拉试验 
  纤维长度分别采用3cm、6cm、9cm、12cm、15cm五种长度,掺加量分别取0.3‰、0.4‰、0.5‰、0.6‰、0.7‰5种制备试件,每种平行试件5个。试件尺寸为400×100×100mm棱柱体,振动成型后标准养护至7d、28d龄期,按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)要求测定试件的弯拉强度。 
  4 抗拉强度与纤维掺加量的关系 
  从图1中可以看出,向石灰煤渣砂砾中加入纤维在养护龄期较短的情况下,纤维的掺加长度和掺加量对石灰煤渣砂砾的弯拉强度没有明显改变。其原因是在养护龄期较短时,试件还没有达到一定的强度。 
  图1 7d弯拉强度与纤维掺加量和掺加长度的关系 
  随着试件养护龄期的增加,试件的强度有所增加。纤维的掺加对试件抗弯拉强度也有明显的提高作用。养护龄期达到一定期限时,纤维的掺加量对试件抗弯拉强度也出现了不同的影响,且跟纤维的掺加长度有明显的关系。 
  图2 28d弯拉强度与纤维掺加量和掺加长度的关系 
  如图2示,当抗弯拉强度在聚酯纤维掺加量少于0.5‰,抗弯拉强度随着纤维掺加量的增加而增加,当抗弯拉强度在纤维掺加量0.5‰时抗弯拉强度达到了强度的最高值,当纤维掺加量大于0.5‰时,抗弯拉强度随着纤维掺加量的增加而减少。当纤维的掺加长度随着长度增加时,石灰煤渣砂砾的抗弯拉强度越低。原因是养护龄期较高的情况下,抗弯拉强度达到了一定的值,聚酯纤维的掺加量和掺加长度也起到了一定的影响。 
  5 原理分析 
  掺加适量和适当长度纤维的石灰煤渣砂砾的抗弯拉强度得到了明显的提高。对于纤维掺加到石灰煤渣砂砾当中出现的现象,分析认为,试件的抗弯拉强度主要受以下两个方面的因素影响。 
  1)纤维破坏了石灰在煤渣砂砾中产生的物理化学板体性。从这个方面讲,聚酯纤维的掺加相当于在石灰煤渣砂砾板体内部构成了裂缝,破坏了其板体性,而且纤维长度越长就造成了纤维的集中,起不到增加石灰煤渣砂砾抗弯拉强度的作用。 
  2)纤维在胶结体内的三维乱向分布,与胶结体产生界面吸附粘结力和机械咬合力。从这个方面讲,纤维的掺入充分发挥了纤维自身的高抗拉性能,使得石灰煤渣砂砾的板体性得到了明显的提高。 
  6 结论 
  综上所示,纤维对石灰煤渣砂砾的抗弯拉强度的提高有一定的作用。 
  1)在石灰煤渣砂砾当中掺加纤维,有一个适当量。当纤维含量小于0.5‰时,抗弯拉强度随纤维的掺加量而增加,当纤维含量大于0.5‰后,这种优势逐渐减少。其原因:①适量之前,石灰在煤渣砂砾中产生的物理化学板体性和纤维在石灰煤渣砂砾三维乱向分布共同起到了作用,且纤维的掺加加强了其强度;②适量之后,纤维在石灰煤渣砂砾中分布较集中,产生了比适量值时和适量值之前较多的裂缝,降低了石灰煤渣砂砾的强度。 
  2)在石灰煤渣砂砾当中掺加纤维,有一个适当长度。纤维长度在3 mm时,石灰煤渣砂砾的抗弯拉强度提高更为明显,随着纤维长度的增加,强度逐渐降低。其原因是同量的纤维,纤维长度较短时,纤维拌合分散均匀,增强了石灰煤渣砂砾的抗弯拉强度;纤维长度越长就造成了拌合困难,分散不均匀且较为集中,起不到增加石灰煤渣砂砾抗弯拉强度的作用。 
  参考文献 
  [1]CJJ_5-83,煤渣石灰类道路基层施工暂行技术规定[S]. 
  [2]JTG E51-2009,公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S]. 
  [3]徐秀维.聚酯纤维对水泥稳定碎石抗弯拉性能影响的试验研究[J].中外公路,2012,32(6). 
  [4]吴超凡,申爱琴,张新旺.三灰稳定砂砾力学性能研究[J].公路,2005(5). 
  [5]尚志刚,魏宏.聚酯纤维对水泥稳定碎石的强度影响规律研究[J].中外公路,2012,32(2). 
  [6]彭程.聚酯纤维对水泥稳定碎石劈裂强度影响的试验研究[J].市政公用建设,2012(4).

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