聚酯纖維石灰煤渣砂礫的力學性能研究

林長青，周新潤，陳陽陽，賈 睿

(新疆大學建筑工程學院交通土建系)

1 材料組成

1.1 石灰

石灰采用烏魯木齊市周邊的石灰，其技術指標見表1 所示。

表1 石灰技術性能指標

1.2 砂礫

研究所用砂礫為烏魯木齊地區砂礫，壓碎值為10.67%，參照文獻級配，見表2 所示。

表2 砂礫級配

1.3 聚酯纖維

聚酯纖維采用河北某公司生產，各項性能指標見表3。

表3 聚酯纖維性能指標

1.4 煤渣

煤渣產于烏魯木齊，顆粒級配參照文獻。

2 混凝土試件的制備

2.1 抗壓強度試驗

纖維長度3 cm，纖維摻加量分別取0.3‰、0.4‰、0.5‰、0.6‰、0.7‰共5 種制備試件，每種平行試件5 個。試件為直徑×高=150 ×150 mm 圓柱形，振動成型后標準養護至7 d、28 d 齡期，按照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(JTG E51－2009 )要求測定試件的抗壓強度。

2.2 抗拉強度試驗

抗拉強度試驗混合料同抗壓強度混合料相同，每種平行試件同樣是5 個。試件為長×寬×高=400 ×100 ×100 mm棱柱體，振動成型后標準養護至7 d、28 d 齡期，按照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(JTG E51－2009 )要求測定試件的抗拉強度。

3 試驗結果與分析

3.1 抗壓強度與纖維摻加量的關系

按照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(JTG E51－2009 )的振動試驗得到上面6 種試塊類型，試驗按照振實度為97%在室內成型直徑×高=150 ×150 mm 圓柱體試件，養生至7 d、28 d 后，測定其抗壓強度，試驗結果如表4和圖1 所示。

表4 抗壓強度匯總

圖1 抗壓強度與纖維摻加量的關系

聚酯纖維石灰煤渣砂礫試件抗壓強度變化規律基本可以分為段，即纖維長度不變，抗壓強度隨著纖維摻加量的增加而逐漸增加;當纖維量增加到0.5‰時，抗壓強度達到了峰值;再隨著纖維量的增加，抗壓強度逐漸降低。總體上說，試件的抗壓強度不與纖維的摻加量成一直增加的趨勢。以上數據說明，在適當控制纖維長度和摻加量的情況下摻加聚酯纖維可以有效提高材料的抗壓強度。

3.2 抗拉強度與纖維摻加量的關系

抗拉強度試驗結果如圖2 所示。從圖示可以看出，向石灰煤渣砂礫中摻加入聚酯纖維在養護齡期較低的情況下，抗拉強度的改變并不明顯，摻加量對抗拉強度也沒有顯著地影響。隨著試件養護齡期的增加，聚酯纖維的摻加對試件抗拉強度有明顯的提高作用，當養護齡期達到一定期限時，聚酯纖維的摻加量對試件抗拉強度就出現了不同的的影響。抗拉強度的曲線圖類同與抗壓強度的曲線圖，在聚酯纖維摻加量少于0.5‰，抗拉強度隨著纖維摻加量的增加而增加，抗拉強度在纖維摻加量0.5‰時抗拉強度達到了強度的最高值，當纖維摻加量大于0.5‰時，抗拉強度隨著纖維摻加量的增加而減少。

圖2 抗拉強度與纖維摻加量的關系

從機理上說，在較高齡期的條件下，摻加適量聚酯纖維的石灰煤渣砂礫材料的抗壓強度和抗拉強度得到了明顯的提高。在齡期較低的情況下，適量纖維的摻入對抗壓強度同時起到了增強，但對抗拉強度沒有顯著的作用。

4 總 結

綜上所示，聚酯纖維對石灰煤渣砂礫的抗壓強度和抗拉強度的提高有明顯的作用。

(1)聚酯纖維在摻加量上有一個適量值，即聚酯纖維的摻加量占石灰煤渣砂礫材料0.5‰時抗壓強度和抗拉強度達到了峰值。其主要原因主要有兩方面。一是適量值之前，石灰煤渣砂礫的物理化學反應和聚酯纖維在石灰煤渣砂礫三維亂向分布共同起到了作用，但聚酯纖維的摻加加強了其強度;二是適量值之后，聚酯纖維在石灰煤渣砂礫中分布較密，產生了比適量值時和適量值之前較多的裂縫，降低了其強度。

(2)養護齡期較低時，聚酯纖維的摻加對抗壓強度有明顯的作用，但對抗拉強度的作用就不十分明顯。

(3)養護齡期較長時，聚酯纖維的摻加對抗壓強度和抗拉強度都有顯著的提高作用。

［1］煤渣石灰類道路基層施工暫行技術規定(CJJ－5－83)［S］.

［2］公路工程無機結合料穩定材料試驗規程(JTG E51－2009)［S］.

［3］柳志軍，呂 成.聚酯纖維對水泥碎石抗裂性影響的試驗研究［J］.建筑技術，2009，40(5).

［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).