聚酯纤维石灰煤渣砂砾的力学性能研究

林长青，周新润，陈阳阳，贾 睿

(新疆大学建筑工程学院交通土建系)

1 材料组成

1.1 石灰

石灰采用乌鲁木齐市周边的石灰，其技术指标见表1 所示。

表1 石灰技术性能指标

1.2 砂砾

研究所用砂砾为乌鲁木齐地区砂砾，压碎值为10.67%，参照文献级配，见表2 所示。

表2 砂砾级配

1.3 聚酯纤维

聚酯纤维采用河北某公司生产，各项性能指标见表3。

表3 聚酯纤维性能指标

1.4 煤渣

煤渣产于乌鲁木齐，颗粒级配参照文献。

2 混凝土试件的制备

2.1 抗压强度试验

纤维长度3 cm，纤维掺加量分别取0.3‰、0.4‰、0.5‰、0.6‰、0.7‰共5 种制备试件，每种平行试件5 个。试件为直径×高=150 ×150 mm 圆柱形，振动成型后标准养护至7 d、28 d 龄期，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51－2009 )要求测定试件的抗压强度。

2.2 抗拉强度试验

抗拉强度试验混合料同抗压强度混合料相同，每种平行试件同样是5 个。试件为长×宽×高=400 ×100 ×100 mm棱柱体，振动成型后标准养护至7 d、28 d 龄期，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51－2009 )要求测定试件的抗拉强度。

3 试验结果与分析

3.1 抗压强度与纤维掺加量的关系

按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51－2009 )的振动试验得到上面6 种试块类型，试验按照振实度为97%在室内成型直径×高=150 ×150 mm 圆柱体试件，养生至7 d、28 d 后，测定其抗压强度，试验结果如表4和图1 所示。

表4 抗压强度汇总

图1 抗压强度与纤维掺加量的关系

聚酯纤维石灰煤渣砂砾试件抗压强度变化规律基本可以分为段，即纤维长度不变，抗压强度随着纤维掺加量的增加而逐渐增加;当纤维量增加到0.5‰时，抗压强度达到了峰值;再随着纤维量的增加，抗压强度逐渐降低。总体上说，试件的抗压强度不与纤维的掺加量成一直增加的趋势。以上数据说明，在适当控制纤维长度和掺加量的情况下掺加聚酯纤维可以有效提高材料的抗压强度。

3.2 抗拉强度与纤维掺加量的关系

抗拉强度试验结果如图2 所示。从图示可以看出，向石灰煤渣砂砾中掺加入聚酯纤维在养护龄期较低的情况下，抗拉强度的改变并不明显，掺加量对抗拉强度也没有显著地影响。随着试件养护龄期的增加，聚酯纤维的掺加对试件抗拉强度有明显的提高作用，当养护龄期达到一定期限时，聚酯纤维的掺加量对试件抗拉强度就出现了不同的的影响。抗拉强度的曲线图类同与抗压强度的曲线图，在聚酯纤维掺加量少于0.5‰，抗拉强度随着纤维掺加量的增加而增加，抗拉强度在纤维掺加量0.5‰时抗拉强度达到了强度的最高值，当纤维掺加量大于0.5‰时，抗拉强度随着纤维掺加量的增加而减少。

图2 抗拉强度与纤维掺加量的关系

从机理上说，在较高龄期的条件下，掺加适量聚酯纤维的石灰煤渣砂砾材料的抗压强度和抗拉强度得到了明显的提高。在龄期较低的情况下，适量纤维的掺入对抗压强度同时起到了增强，但对抗拉强度没有显著的作用。

4 总 结

综上所示，聚酯纤维对石灰煤渣砂砾的抗压强度和抗拉强度的提高有明显的作用。

(1)聚酯纤维在掺加量上有一个适量值，即聚酯纤维的掺加量占石灰煤渣砂砾材料0.5‰时抗压强度和抗拉强度达到了峰值。其主要原因主要有两方面。一是适量值之前，石灰煤渣砂砾的物理化学反应和聚酯纤维在石灰煤渣砂砾三维乱向分布共同起到了作用，但聚酯纤维的掺加加强了其强度;二是适量值之后，聚酯纤维在石灰煤渣砂砾中分布较密，产生了比适量值时和适量值之前较多的裂缝，降低了其强度。

(2)养护龄期较低时，聚酯纤维的掺加对抗压强度有明显的作用，但对抗拉强度的作用就不十分明显。

(3)养护龄期较长时，聚酯纤维的掺加对抗压强度和抗拉强度都有显著的提高作用。

［1］煤渣石灰类道路基层施工暂行技术规定(CJJ－5－83)［S］.

［2］公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTG E51－2009)［S］.

［3］柳志军，吕 成.聚酯纤维对水泥碎石抗裂性影响的试验研究［J］.建筑技术，2009，40(5).

［4］吴超凡，申爱琴，张新旺.三灰稳定砂砾力学性能研究［J］.公路，2005，(5).