聚酯纖維對石灰煤渣砂礫抗彎拉性能試驗研究

林長青，李歡+周新潤+陳陽陽+賈睿

摘 要 針對石灰煤渣砂礫抗彎拉強度低、性能差的問題，通過添加不同長度和不同摻量的纖維進行試驗及比對實驗數據，進行理論分析，研究了石灰煤渣砂礫的抗彎拉強度，提出了抗彎拉強度最佳效果的聚酯纖維摻加量和長度。研究顯示：當養護齡期較短時，纖維的摻加對石灰煤渣砂礫的抗彎拉強度無明顯的影響，當養護齡期較高時，聚酯纖維對石灰煤渣砂礫的抗彎拉性能有一定的提高。

關鍵詞 聚酯纖維；石灰煤渣砂礫；彎拉強度；半剛性基層

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A 文章編號：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，其技術指標如表1所示。

2）煤渣。煤渣產于烏魯木齊，顆粒級配參照文獻[1，2]。

3）砂礫。所用砂礫為烏魯木齊地區砂礫，壓碎值為10.67%，，本文參照文獻[4]級配，如表2所示。

4）聚酯纖維。纖維采用河北某公司生產，各項性能指標見表3。

2 確定試驗方案

石灰煤渣砂礫的抗彎拉強度與石灰劑量、 集料組成和外加劑等多種因素有關。現缺少有關煤渣在路基中應用的參考文獻，本文參照文獻[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%。在此基礎上摻加聚酯纖維。

3 制備抗彎拉試驗

纖維長度分別采用3cm、6cm、9cm、12cm、15cm五種長度，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。試件尺寸為400×100×100mm棱柱體，振動成型后標準養護至7d、28d齡期，按照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》（JTG E51-2009）要求測定試件的彎拉強度。

4 抗拉強度與纖維摻加量的關系

從圖1中可以看出，向石灰煤渣砂礫中加入纖維在養護齡期較短的情況下，纖維的摻加長度和摻加量對石灰煤渣砂礫的彎拉強度沒有明顯改變。其原因是在養護齡期較短時，試件還沒有達到一定的強度。

圖1 7d彎拉強度與纖維摻加量和摻加長度的關系

隨著試件養護齡期的增加，試件的強度有所增加。纖維的摻加對試件抗彎拉強度也有明顯的提高作用。養護齡期達到一定期限時，纖維的摻加量對試件抗彎拉強度也出現了不同的影響，且跟纖維的摻加長度有明顯的關系。

圖2 28d彎拉強度與纖維摻加量和摻加長度的關系

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

5 原理分析

摻加適量和適當長度纖維的石灰煤渣砂礫的抗彎拉強度得到了明顯的提高。對于纖維摻加到石灰煤渣砂礫當中出現的現象，分析認為，試件的抗彎拉強度主要受以下兩個方面的因素影響。

1）纖維破壞了石灰在煤渣砂礫中產生的物理化學板體性。從這個方面講，聚酯纖維的摻加相當于在石灰煤渣砂礫板體內部構成了裂縫，破壞了其板體性，而且纖維長度越長就造成了纖維的集中，起不到增加石灰煤渣砂礫抗彎拉強度的作用。

2）纖維在膠結體內的三維亂向分布，與膠結體產生界面吸附粘結力和機械咬合力。從這個方面講，纖維的摻入充分發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 結論

綜上所示，纖維對石灰煤渣砂礫的抗彎拉強度的提高有一定的作用。

1）在石灰煤渣砂礫當中摻加纖維，有一個適當量。當纖維含量小于0.5‰時，抗彎拉強度隨纖維的摻加量而增加，當纖維含量大于0.5‰后，這種優勢逐漸減少。其原因：①適量之前，石灰在煤渣砂礫中產生的物理化學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，且纖維的摻加加強了其強度；②適量之后，纖維在石灰煤渣砂礫中分布較集中，產生了比適量值時和適量值之前較多的裂縫，降低了石灰煤渣砂礫的強度。

2）在石灰煤渣砂礫當中摻加纖維，有一個適當長度。纖維長度在3 mm時，石灰煤渣砂礫的抗彎拉強度提高更為明顯，隨著纖維長度的增加，強度逐漸降低。其原因是同量的纖維，纖維長度較短時，纖維拌合分散均勻，增強了石灰煤渣砂礫的抗彎拉強度；纖維長度越長就造成了拌合困難，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度的作用。

參考文獻

[1]CJJ_5-83，煤渣石灰類道路基層施工暫行技術規定[S].

[2]JTG E51-2009，公路工程無機結合料穩定材料試驗規程[S].

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

[4]吳超凡，申愛琴，張新旺.三灰穩定砂礫力學性能研究[J].公路，2005（5）.

[5]尚志剛，魏宏.聚酯纖維對水泥穩定碎石的強度影響規律研究[J].中外公路，2012，32（2）.

[6]彭程.聚酯纖維對水泥穩定碎石劈裂強度影響的試驗研究[J].市政公用建設，2012（4）.endprint