探析用于高層建筑的新型樁基的機械性能

黃波

摘 要：水泥性能的優劣直接影響樁基的機械性能，本文對加入纖維的水泥的抗壓強度和抗疲勞特性進行了研究，結果表明，加入纖維后可以提高水泥的抗壓強度，改善抗疲勞特性，玄武巖纖維改善樁基機械性能的效果優于聚丙烯酸。

關鍵詞：樁基；水泥；纖維材料；抗壓強度；抗疲勞

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.107

1 引言

由于高層建筑的特殊要求，在建設過程中對樁基的各項性能要求較高[1]。樁基施工中多需要注入水泥，而加入纖維的水泥會使各項性能得到提升[2-4]。本文對這種采用纖維水泥的新型樁基的抗壓強度和抗疲勞特性進行了研究。

2 實驗方法

將水泥試樣制成直徑50mm，高100mm的圓柱形，水泥的摻入量分別為15%、17%、19%和21%，纖維材料采用聚丙烯酸和玄武巖，纖維摻入量為纖維質量與天然土質量的百分比。表1所示為纖維材料的各項參數。側面無限制抗壓強度的測試采用CBR試驗儀，疲勞試驗采用RMT-150C型（武漢）巖石壓力試驗機。

3 結果分析

3.1 抗壓強度

經過側面無限制抗壓強度實驗后，無纖維摻入的水泥塊試樣被整體壓碎，在壓力逐漸增大的過程中，試樣的豎直方向出現寬大裂紋且長度較長，沒有摻入纖維的水泥塊試樣主要的為雙剪型破壞，實驗結束時以剪切型為最終破壞方式，但仍以張破裂為主要破壞機制；摻入玄武巖作為纖維的水泥塊試樣整體基本完整，隨著壓力的逐漸增大出現細小裂紋，幾乎沒有貫穿整體的裂紋，這表明加入纖維后水泥的脆性得到了降低。

表2為不摻入纖維和摻入纖維（聚丙烯）條件下水泥試塊的抗壓強度，從表2的數據可以看出摻入纖維后水泥塊試樣的抗壓強度得到了提高。

圖1為不摻入纖維、摻入聚丙烯纖維和摻入玄武巖纖維時水泥塊試樣在側面無限制抗壓強度實驗時的抗壓強度，從圖中可以看出水泥產量越大，試樣的抗壓強度越大，隨著纖維摻入量（A1和A2）的逐漸增大，水泥塊試樣的抗壓強度增強，當纖維摻入量到達一定程度時，水泥塊試樣的抗壓強度增幅趨于平緩，說明摻入過量的纖維并不能使水泥塊的抗壓強度得到進一步的提高。同時根據圖1中的數據可以看出玄武巖作為纖維材料提高水泥的抗壓強度的效果要好于聚丙烯。

3.2 抗疲勞特性

對水泥試塊進行疲勞試驗，發現當載荷循環施加時，水泥塊試樣會在低于抗壓強度的狀態下發生破壞，這是由于反復施加載荷使得試塊的變形發生積累，當到達一定程度時就會發生疲勞破壞。試塊的變形情況與循環載荷的最大值有關。

表3為不摻入纖維和摻入纖維條件下水泥試塊的循環破壞周數，采用的試樣水泥摻入量為17%，加入的纖維為聚丙烯，從表3可以看出，正弦載荷最大值相同時，加入纖維可以提高水泥試塊的循環破壞周數，纖維摻入量越大，破壞周數也越大；隨之正弦載荷最大值的增大，水泥試塊的循環破壞周數逐漸減小。

圖2為不摻入纖維、摻入聚丙烯纖維和摻入玄武巖纖維時水泥塊試樣在循環載荷作用下的破壞周數變化。從圖中可以看出，在一定范圍內加入纖維可以提高水泥塊試樣發生破壞的周數，加入過量的纖維后，破壞周數的提高幅度變緩。此外采用玄武巖作為纖維材料，水泥塊試樣循環破壞周數的提升效果要好于聚丙烯纖維材料。

4 結論

綜上所述，在水泥試樣中加入纖維材料后可以提高水泥的抗壓強度和抗疲勞性，玄武巖作為纖維材料對水泥性能的改善要優于聚丙烯酸。

參考文獻：

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