掺入聚酯纤维的石灰稳定砂砾力学性能研究

2014-03-10齐亚妮韩燕容孟云飞唐建明

交通科技与经济 2014年4期

李宁，齐亚妮，韩燕容，孟云飞，唐建明

（新疆大学建筑工程学院，新疆乌鲁木齐830047）

石灰稳定砂砾基层是在粉碎状或松散的砂砾土中掺入适量的石灰，按照一定级配要求进行拌合、碾压密实，经养护成型的一种路面结构。石灰稳定砂砾具有较好的整体性、力学强度、水稳定性、一定强度的抗冻性能和较高的后期抗压强度特点。

石灰稳定砂砾属于半刚性基层材料，路用性能优良，成本低、节能环保，在外界温度和湿度变化影响下容易产生干缩、温缩裂缝，在干缩、温缩应力的作用下，裂缝顶端产生较大拉应力集中现象，向上反射直至贯通路面，形成沥青混凝土路面非荷载型裂缝。为了改善石灰稳定砂砾基层出现的问题，采取掺入一定量的聚酯纤维，这样既可增强其力学性能，又能减少干缩和温缩效应，减少沥青混凝土路面的反射裂缝，降低养护费用，延长使用寿命。

1 试验材料

1.1 石灰稳定砂砾

根据大量参考文献及多次模拟试验，得出本试验的石灰稳定砂砾材料中石灰与砂砾的配合比为1∶9，砂砾的级配如表1所示。

表1 砂砾级配

1.2 聚酯纤维

聚酯纤维材料具有较好的化学稳定性、耐酸性和耐微生物性能，以及较强的防侵蚀能力，强度高、延伸度适中、模量高、回弹好，属于软纤维当中综合性能最优的纤维。由于聚酯纤维掺量和长度对石灰稳定砂砾的力学性能有显著影响，为了研究其影响规律，在室内进行模拟实验，首先确定聚酯纤维掺量和长度。

聚酯纤维对石灰稳定碎石抗弯拉性能影响的试验研究中，以抗弯拉强度最优为原则，综合考虑纤维混合料拌合难易度，建议纤维用量为0.7‰，为研究聚酯纤维掺量对石灰稳定砂砾性能的影响及规律，此本试验掺量以0.7‰为中心，步长为0.1‰，确定五种掺量分别为 0.5‰、0.6‰、0.7‰、0.8‰、0.9‰。

根据资料调研纤维沥青中纤维用量和长度，确定聚酯纤维长度10mm为宜。本试验选用三种长度:10mm、12mm、14mm，制作抗压和抗弯拉试件。

2 试验参数设计

2.1 试验试件参数

抗压试件尺寸为150mm×150mm的圆柱形，抗弯拉试件尺寸为100mm×100mm×400mm的棱柱。

2.2 试件制作

1）根据聚酯纤维长度和掺量的不同，制作抗压和抗弯拉试件。试件聚酯纤维各参数见表2。

表2 试件聚酯纤维长度及掺量表

2）将固结好的试件放入高温高湿环境中养护7d。

2.3 试验数据

整理试验结果，在取值时去掉最大、最小值后取平均值。试验结果如表3、表4所示。

表3 抗压强度试验结果

表4 抗弯拉试验结果

3 试验结果分析

对于抗压试件，从表3和曲线图1中可以看出，长度为10mm的聚酯纤维随着掺量的增加，抗压强度随之增强，而长度为12mm、14mm的聚酯纤维随着掺量的增加没有明显的变化，抗压强度相对稳定。而将聚酯纤维长度为14mm与12mm曲线图进行对比分析，长度14mm的曲线更趋于平缓，试验结果表明聚酯纤维长度越长，其掺量对强度的影响因子越小。抗压强度随着聚酯纤维长度的增加没有出现明显的变化，表明并不是聚酯纤维的长度越长越好，超过一定长度，其强度反而下降。

图1 抗压曲线

对于抗弯拉试件，从表4和曲线图2中可以看出，抗弯拉强度随着掺量的增加没有呈现出规律性的变化。

图2 抗弯拉曲线

导致结果的原因:①在试验过程中，由于人工拌合不均匀；②试件在搬运过程中地面不平整造成颠簸引起试件内部出现微小裂缝；③原材料石灰放置时间过长，引起石灰中钙镁含量的损失，造成石灰的变质；④聚酯纤维与石灰砂砾混合料两者之间的粘结性不是很好，有些聚酯纤维没有发挥作用，造成整体性较差，后期应另外掺入掺加剂来提高混合料的粘结性及整体性。