摻入聚酯纖維的石灰穩(wěn)定砂礫力學(xué)性能研究

李 寧，齊亞妮，韓燕容，孟云飛，唐建明

（新疆大學(xué) 建筑工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊830047）

石灰穩(wěn)定砂礫基層是在粉碎狀或松散的砂礫土中摻入適量的石灰，按照一定級配要求進(jìn)行拌合、碾壓密實(shí)，經(jīng)養(yǎng)護(hù)成型的一種路面結(jié)構(gòu)。石灰穩(wěn)定砂礫具有較好的整體性、力學(xué)強(qiáng)度、水穩(wěn)定性、一定強(qiáng)度的抗凍性能和較高的后期抗壓強(qiáng)度特點(diǎn)。

石灰穩(wěn)定砂礫屬于半剛性基層材料，路用性能優(yōu)良，成本低、節(jié)能環(huán)保，在外界溫度和濕度變化影響下容易產(chǎn)生干縮、溫縮裂縫，在干縮、溫縮應(yīng)力的作用下，裂縫頂端產(chǎn)生較大拉應(yīng)力集中現(xiàn)象，向上反射直至貫通路面，形成瀝青混凝土路面非荷載型裂縫。為了改善石灰穩(wěn)定砂礫基層出現(xiàn)的問題，采取摻入一定量的聚酯纖維，這樣既可增強(qiáng)其力學(xué)性能，又能減少干縮和溫縮效應(yīng)，減少瀝青混凝土路面的反射裂縫，降低養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，延長使用壽命。

1 試驗(yàn)材料

1.1 石灰穩(wěn)定砂礫

根據(jù)大量參考文獻(xiàn)及多次模擬試驗(yàn)，得出本試驗(yàn)的石灰穩(wěn)定砂礫材料中石灰與砂礫的配合比為1∶9，砂礫的級配如表1所示。

表1 砂礫級配

1.2 聚酯纖維

聚酯纖維材料具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐酸性和耐微生物性能，以及較強(qiáng)的防侵蝕能力，強(qiáng)度高、延伸度適中、模量高、回彈好，屬于軟纖維當(dāng)中綜合性能最優(yōu)的纖維。由于聚酯纖維摻量和長度對石灰穩(wěn)定砂礫的力學(xué)性能有顯著影響，為了研究其影響規(guī)律，在室內(nèi)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，首先確定聚酯纖維摻量和長度。

聚酯纖維對石灰穩(wěn)定碎石抗彎拉性能影響的試驗(yàn)研究中，以抗彎拉強(qiáng)度最優(yōu)為原則，綜合考慮纖維混合料拌合難易度，建議纖維用量為0.7‰，為研究聚酯纖維摻量對石灰穩(wěn)定砂礫性能的影響及規(guī)律，此本試驗(yàn)摻量以0.7‰為中心，步長為0.1‰，確 定 五 種 摻 量 分 別 為 0.5‰、0.6‰、0.7‰、0.8‰、0.9‰。

根據(jù)資料調(diào)研纖維瀝青中纖維用量和長度，確定聚酯纖維長度10mm為宜。本試驗(yàn)選用三種長度:10mm、12mm、14mm，制作抗壓和抗彎拉試件。

2 試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)試件參數(shù)

抗壓試件尺寸為150mm×150mm的圓柱形，抗彎拉試件尺寸為100mm×100mm×400mm的棱柱。

2.2 試件制作

1）根據(jù)聚酯纖維長度和摻量的不同，制作抗壓和抗彎拉試件。試件聚酯纖維各參數(shù)見表2。

表2 試件聚酯纖維長度及摻量表

2）將固結(jié)好的試件放入高溫高濕環(huán)境中養(yǎng)護(hù)7d。

2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

整理試驗(yàn)結(jié)果，在取值時(shí)去掉最大、最小值后取平均值。試驗(yàn)結(jié)果如表3、表4所示。

表3 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

表4 抗彎拉試驗(yàn)結(jié)果

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

對于抗壓試件，從表3和曲線圖1中可以看出，長度為10mm的聚酯纖維隨著摻量的增加，抗壓強(qiáng)度隨之增強(qiáng)，而長度為12mm、14mm的聚酯纖維隨著摻量的增加沒有明顯的變化，抗壓強(qiáng)度相對穩(wěn)定。而將聚酯纖維長度為14mm與12mm曲線圖進(jìn)行對比分析，長度14mm的曲線更趨于平緩，試驗(yàn)結(jié)果表明聚酯纖維長度越長，其摻量對強(qiáng)度的影響因子越小?？箟簭?qiáng)度隨著聚酯纖維長度的增加沒有出現(xiàn)明顯的變化，表明并不是聚酯纖維的長度越長越好，超過一定長度，其強(qiáng)度反而下降。

圖1 抗壓曲線

對于抗彎拉試件，從表4和曲線圖2中可以看出，抗彎拉強(qiáng)度隨著摻量的增加沒有呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化。

圖2 抗彎拉曲線

導(dǎo)致結(jié)果的原因:①在試驗(yàn)過程中，由于人工拌合不均勻；②試件在搬運(yùn)過程中地面不平整造成顛簸引起試件內(nèi)部出現(xiàn)微小裂縫；③原材料石灰放置時(shí)間過長，引起石灰中鈣鎂含量的損失，造成石灰的變質(zhì)；④聚酯纖維與石灰砂礫混合料兩者之間的粘結(jié)性不是很好，有些聚酯纖維沒有發(fā)揮作用，造成整體性較差，后期應(yīng)另外摻入摻加劑來提高混合料的粘結(jié)性及整體性。

4 結(jié) 論

1）聚酯纖維長度越長，其摻量對強(qiáng)度的影響因子越小。抗壓強(qiáng)度隨著聚酯纖維長度的增加沒有出現(xiàn)明顯的變化，說明并不是聚酯纖維的長度越長越好，存在界限長度，一旦超過界限值，強(qiáng)度反而下降。

2）聚酯纖維與石灰砂礫混合料兩者結(jié)合強(qiáng)度增加，但是兩者之間的粘結(jié)性不是很好，應(yīng)該再摻入其他摻加劑來提高混合料的粘結(jié)性。

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