聚酯纤维对水泥稳定砂砾抗弯拉性能影响的试验研究

李裕振　杨建明　马勇　刘建亮　伊力夏提·艾尔肯

摘 要 以新疆地区最具代表性的水泥稳定砂砾半刚性基层为研究对象，通过室内试验分析总结了聚酯纤维的含量和长度对水泥稳定砂砾抗弯拉强度的影响规律，结果表明：聚酯纤维含量约1‰的水泥稳定砂砾的抗弯拉强度较优于其他参量，长度约6 mm的聚酯纤维水泥稳定砂砾的抗弯拉强度较优于其他长度。

关键词 聚酯纤维；水泥稳定砂砾；半刚性基层；抗弯拉强度

中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0038-02

水泥稳定砂砾是新疆地区使用最为广泛、经济较为合理的道路工程半刚性基层材料。然而，水泥稳定砂砾容易收缩开裂使其作为半刚性基层的整体性下降，结构强度大为削弱，从而影响道路的使用质量和使用寿命。聚酯纤维材料是综合性能最优的软纤维之一，其强度高、延伸度适中、回弹性能较好、并且耐酸、耐微生物、耐蚀能力优异。国内外对水泥稳定砂砾掺加聚酯纤维以改善其性能进行了较多的研究，并取得了一定的成果。基于此，本文以新疆地区最具代表性的水泥稳定砂砾半刚性基层为研究对象，分析总结聚酯纤维的含量和长度对水泥稳定砂砾抗弯拉强度的影响规律，对促进新疆地区聚酯纤维半刚性基层的广泛应用，改善公路和城市道路的使用质量，延长其使用寿命具有很好的现实意义。

1 原材料

1）水泥：采用普通32.5#硅酸盐水泥。

2）聚酯纤维：见表1。

3）集料矿料级配：砂砾石材料取自乌鲁木齐附近料场的常见材料（表2）。

4）水：采用乌鲁木齐市城市自来水。

2 试验方法

2.1 试验过程

采用电子万能试验机，100 mm×100 mm×400 mm尺寸的梁式试件进行试验。试验设计分别按纤维含量为0‰、0.5‰、1‰、2‰、4‰、6‰分组，采用振动法成型的水泥稳定砂砾试件。测定龄期90天的抗弯拉强度。各纤维含量分设10组平行实验，以减小干扰，保证误差在允许范围之内。

此外，由于丝状纤维易聚团且遇水后与矿料粘聚现象较为显著，使得纤维不易与集料拌和均匀，对试验结果产生较大影响。故，本试验采用干拌法掺加聚酯纤维，以避免上述情况发生。具体步骤如下：1）按设计级配称量矿料并简单拌和至均匀；按试验设置加入聚酯纤维，与集料充分拌和使纤维均匀分布；3）掺加水泥并充分拌和均匀；4）加入水并快速拌和至无液态水流动状态，装入准备好的试模振动成型试件。

试验操作过程具体如下：1）试件检查，在跨长1/3的受拉区域内不得有深度超过2 mm、直径7 mm以上的表面孔洞；2）试件安放在试验机支座上，按三分点加荷的规定安置支座、压头位置，间距尺寸的偏差控制在1 mm内。试件安放好后开动试验机，在压头接近试件时，调整压头和支座达到接触均衡的要求；3）以0.02 MPa/s加荷速度连续均匀加载，直至试件破坏，停止加载。记录荷载和形变状况。

2.2 试验结果

按上述试验方法测得试件抗弯拉强度见表3。

3 聚酯纤维对水泥稳定砂砾强度的影响规律

图1纤维含量对抗弯拉强度的影响规律，可见掺加纤维的抗弯拉强度明显强于未掺加的，且各纤维长度的抗弯拉强度随纤维掺量的变化有一个明显的峰值，峰值时纤维含量约1‰。图2纤维长度对抗弯拉强度的影响规律，可见6 mm长度聚酯纤维对水泥稳定砂砾的抗弯拉强度的增强效果较优其他长度。

由此可见，水泥稳定砂砾掺加聚酯纤维对其性能有明显的改善，抗弯拉强度明显的增强。1‰含量6 mm长聚酯纤维，对水泥稳定沙砾抗弯拉强度的增强最为有利，增强约1.58倍。

图1 纤维含量对抗弯拉强度的影响规律

图2 纤维长度对抗弯拉强度的影响规律

4 结论

聚酯纤维对水泥稳定砂砾的强度增强效果，随着聚酯纤维含量的增加变化是，先上升后下落，在聚酯纤维含量约1‰时出现峰值。较不含纤维、6 mm纤维、12 mm纤维得出，试件强度随纤维长度的变化也成一定的规律性，6 mm聚酯纤维对水泥稳定砂砾强度增强效果最佳。建议，新疆地区水泥稳定砂砾半刚性基层的道路工程中，选用6 mm聚酯纤维，掺量1‰为宜。

项目基金

聚酯纤维水泥稳定砂砾强度试验研究，项目类别：新疆大学2013年度大学生创新训练计划项目。

参考文献

[1]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）.

[2]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）.

[3]付春梅，施小明.聚酯纤维水泥稳定碎石抗裂性能试验研究[J].路基工程，2012（3）.endprint

摘 要 以新疆地区最具代表性的水泥稳定砂砾半刚性基层为研究对象，通过室内试验分析总结了聚酯纤维的含量和长度对水泥稳定砂砾抗弯拉强度的影响规律，结果表明：聚酯纤维含量约1‰的水泥稳定砂砾的抗弯拉强度较优于其他参量，长度约6 mm的聚酯纤维水泥稳定砂砾的抗弯拉强度较优于其他长度。

关键词 聚酯纤维；水泥稳定砂砾；半刚性基层；抗弯拉强度

中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0038-02

水泥稳定砂砾是新疆地区使用最为广泛、经济较为合理的道路工程半刚性基层材料。然而，水泥稳定砂砾容易收缩开裂使其作为半刚性基层的整体性下降，结构强度大为削弱，从而影响道路的使用质量和使用寿命。聚酯纤维材料是综合性能最优的软纤维之一，其强度高、延伸度适中、回弹性能较好、并且耐酸、耐微生物、耐蚀能力优异。国内外对水泥稳定砂砾掺加聚酯纤维以改善其性能进行了较多的研究，并取得了一定的成果。基于此，本文以新疆地区最具代表性的水泥稳定砂砾半刚性基层为研究对象，分析总结聚酯纤维的含量和长度对水泥稳定砂砾抗弯拉强度的影响规律，对促进新疆地区聚酯纤维半刚性基层的广泛应用，改善公路和城市道路的使用质量，延长其使用寿命具有很好的现实意义。

1 原材料

1）水泥：采用普通32.5#硅酸盐水泥。

2）聚酯纤维：见表1。

3）集料矿料级配：砂砾石材料取自乌鲁木齐附近料场的常见材料（表2）。

4）水：采用乌鲁木齐市城市自来水。

2 试验方法

2.1 试验过程

采用电子万能试验机，100 mm×100 mm×400 mm尺寸的梁式试件进行试验。试验设计分别按纤维含量为0‰、0.5‰、1‰、2‰、4‰、6‰分组，采用振动法成型的水泥稳定砂砾试件。测定龄期90天的抗弯拉强度。各纤维含量分设10组平行实验，以减小干扰，保证误差在允许范围之内。

此外，由于丝状纤维易聚团且遇水后与矿料粘聚现象较为显著，使得纤维不易与集料拌和均匀，对试验结果产生较大影响。故，本试验采用干拌法掺加聚酯纤维，以避免上述情况发生。具体步骤如下：1）按设计级配称量矿料并简单拌和至均匀；按试验设置加入聚酯纤维，与集料充分拌和使纤维均匀分布；3）掺加水泥并充分拌和均匀；4）加入水并快速拌和至无液态水流动状态，装入准备好的试模振动成型试件。

试验操作过程具体如下：1）试件检查，在跨长1/3的受拉区域内不得有深度超过2 mm、直径7 mm以上的表面孔洞；2）试件安放在试验机支座上，按三分点加荷的规定安置支座、压头位置，间距尺寸的偏差控制在1 mm内。试件安放好后开动试验机，在压头接近试件时，调整压头和支座达到接触均衡的要求；3）以0.02 MPa/s加荷速度连续均匀加载，直至试件破坏，停止加载。记录荷载和形变状况。

2.2 试验结果

按上述试验方法测得试件抗弯拉强度见表3。

3 聚酯纤维对水泥稳定砂砾强度的影响规律

图1纤维含量对抗弯拉强度的影响规律，可见掺加纤维的抗弯拉强度明显强于未掺加的，且各纤维长度的抗弯拉强度随纤维掺量的变化有一个明显的峰值，峰值时纤维含量约1‰。图2纤维长度对抗弯拉强度的影响规律，可见6 mm长度聚酯纤维对水泥稳定砂砾的抗弯拉强度的增强效果较优其他长度。

由此可见，水泥稳定砂砾掺加聚酯纤维对其性能有明显的改善，抗弯拉强度明显的增强。1‰含量6 mm长聚酯纤维，对水泥稳定沙砾抗弯拉强度的增强最为有利，增强约1.58倍。

图1 纤维含量对抗弯拉强度的影响规律

图2 纤维长度对抗弯拉强度的影响规律

4 结论

聚酯纤维对水泥稳定砂砾的强度增强效果，随着聚酯纤维含量的增加变化是，先上升后下落，在聚酯纤维含量约1‰时出现峰值。较不含纤维、6 mm纤维、12 mm纤维得出，试件强度随纤维长度的变化也成一定的规律性，6 mm聚酯纤维对水泥稳定砂砾强度增强效果最佳。建议，新疆地区水泥稳定砂砾半刚性基层的道路工程中，选用6 mm聚酯纤维，掺量1‰为宜。

项目基金

聚酯纤维水泥稳定砂砾强度试验研究，项目类别：新疆大学2013年度大学生创新训练计划项目。

参考文献

[1]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）.

[2]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）.

[3]付春梅，施小明.聚酯纤维水泥稳定碎石抗裂性能试验研究[J].路基工程，2012（3）.endprint

摘 要 以新疆地区最具代表性的水泥稳定砂砾半刚性基层为研究对象，通过室内试验分析总结了聚酯纤维的含量和长度对水泥稳定砂砾抗弯拉强度的影响规律，结果表明：聚酯纤维含量约1‰的水泥稳定砂砾的抗弯拉强度较优于其他参量，长度约6 mm的聚酯纤维水泥稳定砂砾的抗弯拉强度较优于其他长度。

关键词 聚酯纤维；水泥稳定砂砾；半刚性基层；抗弯拉强度

中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0038-02

水泥稳定砂砾是新疆地区使用最为广泛、经济较为合理的道路工程半刚性基层材料。然而，水泥稳定砂砾容易收缩开裂使其作为半刚性基层的整体性下降，结构强度大为削弱，从而影响道路的使用质量和使用寿命。聚酯纤维材料是综合性能最优的软纤维之一，其强度高、延伸度适中、回弹性能较好、并且耐酸、耐微生物、耐蚀能力优异。国内外对水泥稳定砂砾掺加聚酯纤维以改善其性能进行了较多的研究，并取得了一定的成果。基于此，本文以新疆地区最具代表性的水泥稳定砂砾半刚性基层为研究对象，分析总结聚酯纤维的含量和长度对水泥稳定砂砾抗弯拉强度的影响规律，对促进新疆地区聚酯纤维半刚性基层的广泛应用，改善公路和城市道路的使用质量，延长其使用寿命具有很好的现实意义。

1 原材料

1）水泥：采用普通32.5#硅酸盐水泥。

2）聚酯纤维：见表1。

3）集料矿料级配：砂砾石材料取自乌鲁木齐附近料场的常见材料（表2）。

4）水：采用乌鲁木齐市城市自来水。

2 试验方法

2.1 试验过程

采用电子万能试验机，100 mm×100 mm×400 mm尺寸的梁式试件进行试验。试验设计分别按纤维含量为0‰、0.5‰、1‰、2‰、4‰、6‰分组，采用振动法成型的水泥稳定砂砾试件。测定龄期90天的抗弯拉强度。各纤维含量分设10组平行实验，以减小干扰，保证误差在允许范围之内。

此外，由于丝状纤维易聚团且遇水后与矿料粘聚现象较为显著，使得纤维不易与集料拌和均匀，对试验结果产生较大影响。故，本试验采用干拌法掺加聚酯纤维，以避免上述情况发生。具体步骤如下：1）按设计级配称量矿料并简单拌和至均匀；按试验设置加入聚酯纤维，与集料充分拌和使纤维均匀分布；3）掺加水泥并充分拌和均匀；4）加入水并快速拌和至无液态水流动状态，装入准备好的试模振动成型试件。

试验操作过程具体如下：1）试件检查，在跨长1/3的受拉区域内不得有深度超过2 mm、直径7 mm以上的表面孔洞；2）试件安放在试验机支座上，按三分点加荷的规定安置支座、压头位置，间距尺寸的偏差控制在1 mm内。试件安放好后开动试验机，在压头接近试件时，调整压头和支座达到接触均衡的要求；3）以0.02 MPa/s加荷速度连续均匀加载，直至试件破坏，停止加载。记录荷载和形变状况。

2.2 试验结果

按上述试验方法测得试件抗弯拉强度见表3。

3 聚酯纤维对水泥稳定砂砾强度的影响规律

图1纤维含量对抗弯拉强度的影响规律，可见掺加纤维的抗弯拉强度明显强于未掺加的，且各纤维长度的抗弯拉强度随纤维掺量的变化有一个明显的峰值，峰值时纤维含量约1‰。图2纤维长度对抗弯拉强度的影响规律，可见6 mm长度聚酯纤维对水泥稳定砂砾的抗弯拉强度的增强效果较优其他长度。

由此可见，水泥稳定砂砾掺加聚酯纤维对其性能有明显的改善，抗弯拉强度明显的增强。1‰含量6 mm长聚酯纤维，对水泥稳定沙砾抗弯拉强度的增强最为有利，增强约1.58倍。

图1 纤维含量对抗弯拉强度的影响规律

图2 纤维长度对抗弯拉强度的影响规律

4 结论

聚酯纤维对水泥稳定砂砾的强度增强效果，随着聚酯纤维含量的增加变化是，先上升后下落，在聚酯纤维含量约1‰时出现峰值。较不含纤维、6 mm纤维、12 mm纤维得出，试件强度随纤维长度的变化也成一定的规律性，6 mm聚酯纤维对水泥稳定砂砾强度增强效果最佳。建议，新疆地区水泥稳定砂砾半刚性基层的道路工程中，选用6 mm聚酯纤维，掺量1‰为宜。

项目基金

聚酯纤维水泥稳定砂砾强度试验研究，项目类别：新疆大学2013年度大学生创新训练计划项目。

参考文献

[1]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）.

[2]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）.

[3]付春梅，施小明.聚酯纤维水泥稳定碎石抗裂性能试验研究[J].路基工程，2012（3）.endprint