郭少龍, 鹿 群 , 林永良, 劉有志

(1.天津城建大學(xué)天津市軟土特性與工程環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300384； 2.河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇 南京 210098; 3.天津城建大學(xué)信息化建設(shè)管理中心，天津 300384； 4.天津元旭工程咨詢(xún)管理有限公司，天津 300191)

我國(guó)季節(jié)性?xún)鐾梁统Ｄ陜鐾练植紡V泛，這些地區(qū)的路基和復(fù)合地基工程中，水泥土因較差的抗凍性而受到一定的應(yīng)用限制，因此提高集合料在循環(huán)凍融條件下的強(qiáng)度和改善其在惡劣環(huán)境下抵抗侵蝕的能力是水泥土在上述地區(qū)能夠長(zhǎng)期使用的關(guān)鍵[1]。

水泥土中含有水化剩余的自由水，在凍融條件下自由水結(jié)冰膨脹，水泥石-土顆粒骨架受到損傷，水泥土結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生大小不等的裂紋，使水泥土的抗壓、抗拉能力都有不同程度的降低。董慧等[2-4]通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與未凍融水泥土相比，凍融水泥土的強(qiáng)度受含水率的影響更大；凍融水泥土的強(qiáng)度和剩余質(zhì)量均隨凍融次數(shù)的增加而減小，前期的凍融循環(huán)對(duì)其強(qiáng)度損失影響更大；水泥土的滲透系數(shù)隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加而變大。

相關(guān)研究表明在水泥土中均勻地?fù)饺脒m量纖維可以改善水泥土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗凍融性能[5-8]。已有的纖維水泥土相關(guān)研究中摻入的纖維主要是聚丙烯纖維、玻璃纖維，玄武巖纖維很少見(jiàn)到。玄武巖纖維作為一種新型無(wú)機(jī)高性能材料，具有強(qiáng)度高、電絕緣、耐腐蝕、耐高溫等特點(diǎn)，是一種綠色、環(huán)保的材料，將玄武巖纖維摻入水泥土中改善其力學(xué)性能是一種有益的嘗試。高常輝等[9]研究了玄武巖纖維和砂對(duì)水泥土強(qiáng)度的影響，發(fā)現(xiàn)摻砂量適宜時(shí)，水泥土的強(qiáng)度有一定程度的提高，但摻砂量過(guò)小或過(guò)大，對(duì)水泥土強(qiáng)度的提高作用很小。王閔閔等[10-11]通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)纖維摻量相同時(shí)玄武巖纖維水泥土的抗壓強(qiáng)度、最大動(dòng)彈性模量均高于聚丙烯纖維水泥土。張迪迪等[12]通過(guò)試驗(yàn)研究了玄武巖纖維水泥土在凍融循環(huán)條件下的力學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)玄武巖纖維摻量為 1.5% 的水泥土的抗凍融特性?xún)?yōu)于普通水泥土，試樣的高度、質(zhì)量和波速隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加總體呈先減小后增大的趨勢(shì)。陳峰[13]通過(guò)試驗(yàn)研究了玄武巖纖維水泥土的劈裂抗拉強(qiáng)度和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，建立了劈裂抗拉強(qiáng)度與無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。目前，對(duì)玄武巖纖維水泥土凍融特性的研究非常缺乏。

纖維水泥土在工程方面的應(yīng)用實(shí)例目前非常少，林兵[14]將再生聚丙烯纖維摻入穩(wěn)定土中，提高了道路結(jié)構(gòu)的承載力及使用壽命；陳潔[15]在海水混漿水泥土中摻入聚丙烯纖維，將纖維水泥土應(yīng)用于舟山現(xiàn)代君苑商住小區(qū)基坑支護(hù)工程中，土體的膨脹得到了有效抑制，提高了土體的抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。目前尚無(wú)玄武巖纖維水泥土在工程方面的應(yīng)用實(shí)例。本文通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)考慮凍融循環(huán)作用下的素水泥土、玄武巖纖維水泥土的抗壓、抗拉特性進(jìn)行了研究，得到了一些規(guī)律性認(rèn)識(shí)，以期為玄武巖纖維水泥土在工程中的應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)的淤泥質(zhì)黏土取自浙江溫州龍灣區(qū)沿海灘涂地面以下4.5～5.0 m深度處，呈淺灰黃～灰色，性狀飽和、流塑、高壓縮性。其物理力學(xué)指標(biāo)：天然密度為1.85 g/cm3，含水量為52%，液限為48.5%，塑限為28.5，塑性指數(shù)為20，液性指數(shù)為1.23，孔隙比為1.49，壓縮模量為2.47 MPa，壓縮系數(shù)為1.603 MPa-1，黏聚力為18.5 kPa，內(nèi)摩擦角為7.6°。玄武巖纖維的耐酸堿性能極高，其單絲的性能指標(biāo)：?jiǎn)谓z直徑為13 μm，密度為2 650 kg/m3,平均長(zhǎng)度為6 mm，抗拉強(qiáng)度大于2 000 MPa，彈性模量在90～110 GPa，極限延伸率為3.5%，熔點(diǎn)為1 250℃。圖1為玄武巖纖維的照片，圖2為纖維水泥土中的玄武巖纖維電鏡照片。原狀土經(jīng)晾曬干燥、碾碎、過(guò)篩后妥善保存。采用駱駝牌P·O 42.5水泥，按照J(rèn)GJ/T 233—2011《水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》制成邊長(zhǎng)70.7 mm的立方體水泥土樣。

圖1 玄武巖纖維

圖2 水泥土中的玄武巖纖維

具體制樣過(guò)程為：將風(fēng)干、碾碎、過(guò)篩后的土料配制成與原狀土含水率相同的重塑土，靜置24 h。拌合用水采用現(xiàn)場(chǎng)取回的海水。按照設(shè)定的水灰比配制水泥漿并加入到重塑土中充分?jǐn)嚢琛?zhǔn)確稱(chēng)取的玄武巖纖維攆開(kāi)，均分為5～10份，盡量做到玄武巖短切纖維的分散與獨(dú)立。將一份玄武巖纖維均勻?yàn)⒙湓诨旌狭现校龜嚢杈鶆蚝笾貜?fù)該步驟直至摻入全部的玄武巖纖維。將混合料分3層裝入模具中，每裝入一層放入振動(dòng)臺(tái)振搗一次以排凈水泥土樣中的氣泡，然后刮平試樣頂部多余的水泥土，蓋上保濕膜，靜置24 h時(shí)后拆模。將土樣放入養(yǎng)護(hù)箱進(jìn)行水下(從現(xiàn)場(chǎng)取的海水)養(yǎng)護(hù)，水溫控制在20±3℃。養(yǎng)護(hù)至設(shè)定的齡期后取出試塊，淋干水分后放入恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱等待試驗(yàn)。在劈裂抗拉、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，每組采用6個(gè)試樣，剔除異常數(shù)據(jù)后計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，求取標(biāo)準(zhǔn)值。

為了研究不同水泥摻量ac、纖維摻量af、齡期T、凍融循環(huán)次數(shù)N、水灰比w/c等因素對(duì)凍融(未凍融)水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響，根據(jù)JGJ/T 233—2011《水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》、JTG E51—2009《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定和張迪迪等[12,16-17]的相關(guān)研究以及試配經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案見(jiàn)表1，其中水泥土摻入比為水泥質(zhì)量與天然土質(zhì)量之比。無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)采用中國(guó)科學(xué)院武漢巖土所研制的RMT-150C型巖石壓力試驗(yàn)機(jī)，加荷速率為1 mm/min，當(dāng)試樣出現(xiàn)峰值應(yīng)力后繼續(xù)試驗(yàn)直至達(dá)到5%的應(yīng)變后停止試驗(yàn)。凍融循環(huán)試驗(yàn)：先在-20℃的恒溫冷凍箱中進(jìn)行12 h氣凍，然后在15～20℃的水中進(jìn)行12 h融化，24 h為一個(gè)循環(huán)。

為了重點(diǎn)研究不同纖維摻量、凍融循環(huán)次數(shù)對(duì)凍融(未凍融)水泥土的劈裂抗拉強(qiáng)度的影響，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案見(jiàn)表2。劈裂抗拉試驗(yàn)采用邊長(zhǎng)70.7 mm的水泥土立方體試件，在試件上下支承面與壓力機(jī)壓板之間加一寬15 mm的墊條，使試件上下形成對(duì)應(yīng)的條形加載，使試件沿立方體中心劈裂破壞，將劈裂時(shí)的力值進(jìn)行換算即可得到水泥土的抗拉強(qiáng)度。

表1 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方案

表2 劈裂抗拉試驗(yàn)方案

水泥土的劈裂抗拉強(qiáng)度f(wàn)ts換算公式[15]為

(1)

式中：Pmax為試件破壞時(shí)的最大豎向荷載值；a為試件的邊長(zhǎng)。

2 水泥土無(wú)側(cè)限抗壓和劈裂抗拉試驗(yàn)

2.1 無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)

圖3 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)破壞形態(tài)

圖3(a)(b)分別為其他條件相同(ac=12%、T=90 d、w/c=0.8、N=0)時(shí)的素水泥土、纖維水泥土(af=0.2%)的無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)破壞照片。由圖3可看出素水泥土的脆性破壞特征非常明顯，達(dá)到5%應(yīng)變時(shí)試塊已成碎散體。素水泥土的破壞方式通常為雙剪型[18]，破壞實(shí)質(zhì)為張裂破壞。試塊端部由于受到承壓板的約束作用因而出現(xiàn)斜裂縫。當(dāng)水泥摻量和纖維摻量均達(dá)到一定的程度時(shí)，由于水泥土內(nèi)部的纖維的拉結(jié)作用，纖維水泥土的脆性特征減弱，往往達(dá)到5%應(yīng)變時(shí)試塊尚能保持立方體的形狀，剝落現(xiàn)象較素水泥土輕。這主要是由于達(dá)到一定水泥摻量和纖維摻量的纖維水泥土的抗拉強(qiáng)度大于相同水泥摻量的素水泥土的抗拉強(qiáng)度[7]以及纖維與水泥土之間的摩阻力隨著應(yīng)力的增大而增大。

圖4為圖3對(duì)應(yīng)的兩種水泥土的應(yīng)力應(yīng)變(σ-ε)關(guān)系曲線(xiàn)。由圖4可知，纖維水泥土和素水泥土達(dá)到峰值應(yīng)力時(shí)的應(yīng)變分別為3.2%與2.7%，纖維水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度較素水泥土大；纖維水泥土的殘余強(qiáng)度遠(yuǎn)大于素水泥土。纖維水泥土的延性較素水泥土的延性大，力學(xué)性能更好。

圖4 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的σ-ε關(guān)系曲線(xiàn)

2.2 劈裂抗拉試驗(yàn)

圖5(a)(b)分別為其他條件相同(ac=12%、T=90 d、w/c=0.8、N=0)時(shí)的素水泥土、纖維水泥土(af=0.2%)的劈裂抗拉試驗(yàn)破壞照片。試驗(yàn)中素水泥土和纖維水泥土的劈裂破壞形式基本一致，均為試件中部首先出現(xiàn)豎向裂縫，隨著荷載的增大，裂縫不斷延伸進(jìn)而貫通整個(gè)試塊，最終進(jìn)展為突發(fā)性脆性破壞。相比而言，纖維水泥土在加荷破壞時(shí)表現(xiàn)出一定的塑性特征，表現(xiàn)為試塊裂縫多而密，這是因?yàn)槔w維在土體中交織形成空間約束力會(huì)限制裂縫的開(kāi)展，引起應(yīng)力重分布，表現(xiàn)出一定的塑性破壞特征。

圖5 劈裂抗拉試驗(yàn)破壞形態(tài)

圖6為圖5對(duì)應(yīng)的兩種水泥土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線(xiàn)圖。由圖6可知，纖維水泥土達(dá)到峰值應(yīng)力時(shí)的應(yīng)變較大，說(shuō)明其劈裂抗拉強(qiáng)度較高，纖維的摻入提高了水泥土的劈裂抗拉強(qiáng)度。

圖6 劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)的σ-ε關(guān)系曲線(xiàn)

3 水泥土凍融試驗(yàn)結(jié)果

圖7和圖8分別為ac=12%、T=90 d、w/c=0.8時(shí)的素水泥土、纖維水泥土(af=0.2%)在凍融循環(huán)次數(shù)N=1、3、6、9、15時(shí)的破壞照片。

由圖7可看出，凍融1次時(shí)，水泥土試塊出現(xiàn)較多細(xì)裂縫，當(dāng)凍融次數(shù)達(dá)到6次以上時(shí)，水泥土試塊出現(xiàn)了明顯的剝落現(xiàn)象，而且隨著凍融次數(shù)的增多，裂縫越來(lái)越寬、越來(lái)越長(zhǎng)，剝落現(xiàn)象越明顯，表明裂縫逐漸從局部型裂縫發(fā)展成為貫通型裂縫。

由圖8可以看出，凍融1次時(shí)，水泥土試塊出現(xiàn)微小的裂縫，隨著凍融次數(shù)的增多，水泥土試塊內(nèi)部的裂縫越來(lái)越多，裂縫寬度逐漸增大，當(dāng)凍融次數(shù)達(dá)到15次時(shí)，水泥土試塊出現(xiàn)了較寬的裂縫，出現(xiàn)明顯的剝落現(xiàn)象，水泥土的強(qiáng)度也受到較大損失。與素水泥土相比，在相同凍融次數(shù)情況下玄武巖纖維水泥土裂縫寬度、裂縫開(kāi)展長(zhǎng)度、裂縫數(shù)量相對(duì)較少。

圖7 素水泥土凍融試驗(yàn)破壞形態(tài)

圖8 纖維水泥土凍融試驗(yàn)破壞形態(tài)

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 不同因素對(duì)水泥土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響

不同ac和af時(shí)的水泥土在T=90 d、w/c=0.8、N=0和6情況下的fc、抗壓凍融強(qiáng)度損失率(1-凍融后強(qiáng)度/未凍融強(qiáng)度)分別如表3和表4所示。由表3可知，隨著水泥摻量的提高，素水泥土和纖維水泥土的強(qiáng)度均增大，且纖維摻量越高，水泥土的強(qiáng)度也越高。相關(guān)研究[13]發(fā)現(xiàn)纖維摻量并非越高越好，當(dāng)纖維摻量超過(guò)某一比例，水泥土的強(qiáng)度反而逐漸減小，即存在一個(gè)最佳摻入比使得纖維水泥土的強(qiáng)度達(dá)到最大；凍融水泥土的強(qiáng)度明顯低于未凍融水泥土的強(qiáng)度。由表4可知，纖維水泥土的凍融強(qiáng)度損失率小于素水泥土，且纖維摻量越高，凍融強(qiáng)度損失率越小。在水泥土中摻入纖維后，經(jīng)攪拌后纖維均勻分散在水泥土中，使得水泥土的抗拉強(qiáng)度增大，隨著纖維與水泥土接觸處的應(yīng)力重分布及不同位置纖維抗拉強(qiáng)度的發(fā)揮，纖維在土體中交織形成的空間約束力不斷增加，水泥土抵抗凍融破壞的能力也不斷增強(qiáng)。另外，水泥摻量越高，水泥土的凍融強(qiáng)度損失率越小。這主要是因?yàn)樗鄵搅吭礁?，水泥土的?qiáng)度也越高，抵抗凍融破壞的能力也就越強(qiáng)。

不同ac和T時(shí)的水泥土在af=0.2%、w/c=0.8、N=0和6情況下的fc、抗壓凍融強(qiáng)度損失率分別如表5和表6所示。隨著水泥摻量和齡期的提高，水泥土的強(qiáng)度不斷提高。齡期越長(zhǎng)的水泥土的凍融強(qiáng)度損失率小于齡期較短的水泥土的凍融強(qiáng)度損失率，這是因?yàn)辇g期越長(zhǎng)，水泥水化越充分，水泥土中的自由水含量越低，生成的水泥土結(jié)晶體的強(qiáng)度越高，因此抵抗凍融破壞的能力越強(qiáng)，強(qiáng)度損失率越低。

不同ac和N時(shí)的水泥土在af=0.2%、T=90 d、w/c=0.8情況下的fc、抗壓凍融強(qiáng)度損失率分別如表7和表8所示。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，水泥土的強(qiáng)度明顯變小，水泥土的凍融強(qiáng)度損失率明顯增大。

表3 不同ac和af時(shí)水泥土的 fc

表4 不同ac和af時(shí)的抗壓凍融強(qiáng)度損失率 %

表5 不同ac和T時(shí)水泥土的 fc

表6 不同ac和T時(shí)的抗壓凍融強(qiáng)度損失率 %

表7 不同ac和N時(shí)水泥土的 fc

表8 不同ac和N時(shí)的抗壓凍融強(qiáng)度損失率 %

張晗冰等[19-20]采用雙曲線(xiàn)來(lái)擬合水泥穩(wěn)定碎石的抗壓、抗折強(qiáng)度隨凍融次數(shù)的變化規(guī)律，其3項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)均良好。借鑒該規(guī)律，本文采用雙曲線(xiàn)來(lái)擬合凍融后的纖維水泥土、素水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度pu與N之間的關(guān)系。擬合得到的雙曲線(xiàn)方程如式(2)或式(3)所示：

p0-pu=N/(d+bN)

(2)

N/(p0-pu) =d+bN

(3)

式中：p0為未經(jīng)凍融的水泥土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度；pu為經(jīng)N次凍融循環(huán)后水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度；d為截距，b為斜率。表7中試驗(yàn)結(jié)果的擬合情況如圖9所示，擬合效果比較理想。

圖9 N/( p0 -pu)與N關(guān)系

不同ac和w/c時(shí)的水泥土在af=0.2%、T=90 d、N=0和6情況下的fc、抗壓凍融強(qiáng)度損失率分別如表9、表10所示。由表9、表10可知，隨著水灰比的增大，水泥土的強(qiáng)度減小。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著水灰比的增大，水泥土抵抗凍融破壞的能力明顯減小。這是因?yàn)樗冶仍酱?，水泥水化后殘留在水泥土中的自由水越多，水泥土凍融時(shí)越容易破壞。因此，在工程應(yīng)用時(shí)，在滿(mǎn)足水泥充分水化及攪拌均勻的前提下，應(yīng)盡量降低水灰比進(jìn)而提高水泥土的抵抗凍融破壞的能力。此外，試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)水灰比相同時(shí)，水泥摻量越高，水泥土凍融后的強(qiáng)度損失率越小。這是因?yàn)樗鄵搅吭礁?，水泥土的?qiáng)度越高，抵抗凍融破壞的能力就越強(qiáng)。

表9 不同ac、w/c時(shí)水泥土的 fc

表10 不同ac和w/c時(shí)的抗壓凍融強(qiáng)度損失率 %

表11 不同af和N時(shí)水泥土的 fc

不同af和N時(shí)的水泥土在w/c=0.8、ac=12%、T=90 d情況下的fc、抗壓凍融強(qiáng)度損失率分別如表11和表12所示。纖維水泥土在相同凍融循環(huán)次數(shù)時(shí)的無(wú)側(cè)限強(qiáng)度高于素水泥土，且纖維摻量越高，水泥土抵抗凍融循環(huán)破壞的能力也越強(qiáng)。此外，從表12中還可發(fā)現(xiàn)當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)較小時(shí)，隨著纖維摻量的提高，水泥土的凍融強(qiáng)度損失率逐漸變??；當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)較小時(shí)，不同纖維摻量水泥土的凍融強(qiáng)度損失率變化不明顯。

不同T和N時(shí)的水泥土在w/c=0.8、ac=12%、af=0.2%情況下的fc、抗壓凍融強(qiáng)度損失率分別如表13和表14所示。隨著齡期的增大，水泥土的強(qiáng)度逐漸增大，水泥土的凍融強(qiáng)度損失率逐漸減小。這表明隨著齡期的增大，水泥土抵抗凍融循環(huán)破壞的能力逐漸增強(qiáng)。

表12 不同af和N時(shí)的抗壓凍融強(qiáng)度損失率 %

表13 不同T和N時(shí)水泥土的 fc

表14 不同T和N時(shí)的抗壓凍融強(qiáng)度損失率

不同w/c和N時(shí)的水泥土在T=90 d、ac=12%、af=0.2%情況下的fc、抗壓凍融強(qiáng)度損失率分別如表15和表16所示。水灰比對(duì)水泥強(qiáng)度的影響十分明顯，水灰比越大，水泥土的強(qiáng)度越小。隨著水灰比的增大，水泥土凍融后的強(qiáng)度損失率也越大。

表15 不同w/c和N時(shí)水泥土的 fc

表16 不同w/c和N時(shí)的抗壓凍融強(qiáng)度損失率

4.2 不同因素對(duì)水泥土劈裂抗拉強(qiáng)度的影響

不同ac和af時(shí)的水泥土在w/c=0.8、N=0和6、T=90 d情況下的ft、劈裂抗拉凍融強(qiáng)度損失率分別如表17和表18所示。隨著水泥摻量和纖維摻量的提高，水泥土的劈裂抗拉強(qiáng)度也隨之增大，而水泥土的凍融強(qiáng)度損失率則隨之減小。而且纖維水泥土在凍融后的劈裂抗拉強(qiáng)度均大于相同水泥土摻量的素水泥土的劈裂抗拉強(qiáng)度。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，本次試驗(yàn)水泥土的劈裂抗拉強(qiáng)度與無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的比值在14%～17%之間。

表17 不同ac和af時(shí)水泥土的 ft

表18 不同ac和af時(shí)的劈裂抗拉凍融強(qiáng)度損失率%

不同ac和N時(shí)的水泥土在w/c=0.8、af=0.2%、T=90 d情況下的ft、劈裂抗拉凍融強(qiáng)度損失率分別如表19和表20所示。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，水泥土的劈裂抗拉強(qiáng)度逐漸變小，水泥土的凍融強(qiáng)度損失率逐漸增大。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)凍融后水泥土的劈裂抗拉強(qiáng)度與受到的凍融循環(huán)次數(shù)之間的關(guān)系也可以用雙曲線(xiàn)來(lái)近似擬合。表19試驗(yàn)結(jié)果的擬合情況如圖10(圖中ps為經(jīng)N次凍融循環(huán)后水泥土的劈裂抗拉強(qiáng)度)所示。

表19 不同ac，N時(shí)水泥土的 ft

表20 不同ac，N時(shí)的劈裂抗拉凍融強(qiáng)度損失率 %

圖10 N/( p0 -ps)與N關(guān)系

5 結(jié) 論

a. 加入纖維后可以提高水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度，纖維水泥土的延性較素水泥土的延性大，力學(xué)性能更好。纖維水泥土的凍融強(qiáng)度損失率小于素水泥土的凍融強(qiáng)度損失率。隨著水泥摻量和齡期的提高，水泥土的強(qiáng)度不斷提高，齡期越長(zhǎng)的水泥土凍融循環(huán)后的強(qiáng)度損失率明顯小于齡期較短的水泥土的強(qiáng)度損失率。

b. 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)凍融后水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度與其受到的凍融循環(huán)次數(shù)之間的關(guān)系可以用雙曲線(xiàn)模型擬合。

c. 隨著水灰比的增大，水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及抵抗凍融循環(huán)破壞的能力明顯減??；纖維水泥土在相同凍融循環(huán)次數(shù)時(shí)的無(wú)側(cè)限強(qiáng)度高于素水泥土，且纖維摻量越高，水泥土抵抗凍融循環(huán)破壞的能力也越強(qiáng)，最佳纖維摻入比有待進(jìn)一步研究。在工程應(yīng)用時(shí)，在滿(mǎn)足水泥充分水化及攪拌均勻的前提下，應(yīng)盡量降低水灰比進(jìn)而提高水泥土的抵抗凍融破壞的能力。

d. 隨著纖維摻量的提高，水泥土的劈裂抗拉強(qiáng)度也隨之增大。本次試驗(yàn)水泥土的劈裂抗拉強(qiáng)度與無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的比值在14%～17%之間。