阮波，阮晨希，鄧林飛，張向京

聚丙烯纖維加筋水泥攪拌土拉壓性能試驗(yàn)研究

阮波1，阮晨希1，鄧林飛2，張向京1

(1. 中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410075；2. 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063)

為研究纖維摻量、水泥摻量及養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)聚丙烯纖維加筋水泥攪拌土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及劈裂抗拉強(qiáng)度影響，進(jìn)行纖維摻量為0～5%，增量0.5%，水泥摻量為10%，15%，20%和25%，養(yǎng)護(hù)齡期為7，14，28，60和90 d的抗壓性能試驗(yàn)。研究結(jié)果表明：聚丙烯纖維加筋水泥攪拌土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度及拉壓比隨著纖維摻量的增大而增大，延性隨之增強(qiáng)。與未摻纖維的水泥攪拌土相比，纖維摻量5%，水泥摻量15%和養(yǎng)護(hù)齡期28 d的纖維水泥攪拌土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度提高了0.29倍，對(duì)應(yīng)的峰值應(yīng)變?cè)龃?.71倍；劈裂抗拉強(qiáng)度提高1.58倍，對(duì)應(yīng)的峰值應(yīng)變?cè)龃?.7倍，拉壓比提高1.1倍。聚丙烯纖維對(duì)水泥攪拌土劈裂抗拉強(qiáng)度影響更顯著。聚丙烯纖維加筋水泥攪拌土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與劈裂抗拉強(qiáng)度隨著水泥摻量和養(yǎng)護(hù)齡期的增大而增大，而峰值應(yīng)變及延性則隨之降低。研究結(jié)果對(duì)基坑工程纖維水泥攪拌樁設(shè)計(jì)、施工具有參考 價(jià)值。

聚丙烯纖維；水泥攪拌土；纖維摻量；無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度；劈裂抗拉強(qiáng)度；延性

水泥攪拌樁通過(guò)特制的攪拌機(jī)械將軟土和水泥固化劑攪拌，由水泥和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，提高地基土強(qiáng)度和改善地基土性能，其具有抗壓強(qiáng)度高、整體性好、滲透系數(shù)小，耐久性好，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外基坑工程中得到了廣泛應(yīng)用[1?6]。由于土壓力及水壓力作用，水泥攪拌樁無(wú)論是作為擋土結(jié)構(gòu)還是作為止水帷幕都受到側(cè)向荷載，而水泥土是一種脆性材料，抗拉、抗剪強(qiáng)度低，受到彎矩或剪力時(shí)，極易產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重影響水泥攪拌樁的強(qiáng)度及止水效果。因此，有必要增加水泥攪拌樁的延性及抗拉能力。國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究結(jié)果表明，在水泥穩(wěn)定土中加入纖維能提高其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及殘余強(qiáng)度，使其具有一定的延性[7?9]。在水泥穩(wěn)定土中加入劍麻纖維，可以提高其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與間接抗拉強(qiáng)度[10]。WANG等[11]研究結(jié)果表明增大聚酯纖維摻量與養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和間接抗拉強(qiáng)度均有提升作用。Park[12]研究結(jié)果表明，當(dāng)水泥摻入比為2%時(shí)，纖維摻量從0%增至1%時(shí)聚乙烯醇纖維水泥砂土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為水泥砂土的3.5倍，峰值應(yīng)變從1%增至5%左右。纖維加筋水泥穩(wěn)定土方面已有一定的研究成果，而纖維加筋水泥攪拌樁研究較少。本文通過(guò)無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)以及劈裂抗拉試驗(yàn)，研究聚丙烯纖維摻量、水泥摻量以及養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)水泥攪拌樁拉壓力學(xué)性能的影響規(guī)律，其中范圍較廣的纖維摻量(0%～5%)與較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)齡期(7～90 d)為本文的重點(diǎn)研究變量。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用土來(lái)自于長(zhǎng)沙某工地，為粉質(zhì)黏土，其物理力學(xué)性能見(jiàn)表1，顆粒級(jí)配曲線見(jiàn)圖1；試驗(yàn)所用聚丙烯纖維具有強(qiáng)度高、韌性好、耐酸、耐堿、抗微生物、重量輕、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)[13]，纖維長(zhǎng)度6 mm，其物理力學(xué)性能見(jiàn)表2，照片見(jiàn)圖2。試驗(yàn)所用水泥為P.C 32.5復(fù)合硅酸鹽水泥，物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表3。

圖1 土的顆粒級(jí)配曲線

圖2 聚丙烯纖維

表1 試驗(yàn)用土物理力學(xué)指標(biāo)

表2 纖維物理力學(xué)指標(biāo)

表3 水泥物理力學(xué)指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)采用控制變量法研究纖維摻量、水泥摻入比和養(yǎng)護(hù)齡期3個(gè)影響因素對(duì)聚丙烯纖維水泥攪拌土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及劈裂抗拉強(qiáng)度的影響。纖維摻量f，水泥摻量c的定義分別見(jiàn)式(1)和式(2)。

式中：f為纖維質(zhì)量，kg；s為干土質(zhì)量，kg；c為水泥質(zhì)量，kg。

試驗(yàn)方案中，A組試樣研究纖維摻量的影響，其變化范圍為0%至5%(增量0.5%)；B組試樣研究了10%，15%，20%和25% 4個(gè)不同水泥摻量的影響；C組試樣研究了7，14，28，60和90 d 5個(gè)不同養(yǎng)護(hù)齡期的影響；水灰比均為0.5，試驗(yàn)方案見(jiàn)表4。

表4 試驗(yàn)方案

1.3 試樣制備

根據(jù)擬定配合比以及水灰比稱(chēng)取一定質(zhì)量的干土、纖維、水泥和水，在干土中依次加入水泥及纖維并攪拌均勻，最后將指定質(zhì)量的水逐次加入并攪拌，攪拌過(guò)程總時(shí)間不超過(guò)20 min。接著將攪拌均勻的土料放入70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的試模中，然后將試模放在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)30 s，振實(shí)后的試件靜置24 h后脫模，隨后放入溫度為(20± 2) ℃，相對(duì)濕度≥95%的養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)。

1.4 試驗(yàn)過(guò)程

1) 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

按照《水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ/T233—2011)[14]進(jìn)行試驗(yàn)，加載速率為10 mm/min。無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度按式(3)計(jì)算：

式中：u為無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，MPa；為試樣破壞荷載，N；為試樣承壓面積，mm2。

2) 劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)

按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50081—2002)[15]進(jìn)行試驗(yàn)，加載速率為10 mm/min。劈裂抗拉強(qiáng)度按下式計(jì)算：

式中：t為劈裂抗拉強(qiáng)度，MPa；為試樣破壞荷載，N；為試樣劈裂面面積，mm2。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 無(wú)側(cè)限抗壓影響因素分析

2.1.1 纖維摻量的影響

纖維摻量對(duì)聚丙烯纖維水泥攪拌土的應(yīng)力應(yīng)變曲線影響見(jiàn)圖3。未摻入纖維的水泥攪拌土呈應(yīng)變軟化型，而加入纖維的水泥攪拌土隨著纖維摻量的增加趨于應(yīng)變硬化型。當(dāng)纖維含量大于0.5%時(shí)，峰后強(qiáng)度損失明顯降低。聚丙烯纖維增強(qiáng)水泥攪拌土的殘余強(qiáng)度隨纖維含量的增加而增大，初始剛度隨纖維摻量的增加而減小，纖維摻量從0%增至5%時(shí)，殘余強(qiáng)度從0.53 MPa增至1.24 MPa。聚丙烯纖維通過(guò)與土顆粒之間的摩擦力和機(jī)械錨固力來(lái)增強(qiáng)土顆粒之間的連接作用，因此，纖維對(duì)土壤壓縮產(chǎn)生的縱向細(xì)裂縫有一定的錨固作用[16]，增加了纖維水泥攪拌土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度。纖維摻量越大，土顆粒間隙之間的纖維密度越大，錨固作用更強(qiáng)。

纖維水泥攪拌土的纖維摻量對(duì)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及峰值應(yīng)變的影響見(jiàn)圖4，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與峰值應(yīng)變均隨著纖維摻量的增大而增大，延性增強(qiáng)。與未摻纖維的水泥攪拌土相比，含3.5%和5%聚丙烯纖維水泥攪拌土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別提高17%和19%，峰值應(yīng)變則從3.49%分別增至5.86%及5.97%。對(duì)圖4中的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行了曲線擬合，擬合公式和相關(guān)系數(shù)如圖4所示。從擬合結(jié)果來(lái)看，纖維水泥攪拌土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與纖維摻量之間呈冪函數(shù)形式增長(zhǎng)，峰值應(yīng)變與纖維摻量呈對(duì)數(shù)函數(shù)形式增長(zhǎng)。當(dāng)纖維含量大于3.5%時(shí)，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和峰值應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度明顯放緩，可視為纖維增強(qiáng)效應(yīng)近似飽和。當(dāng)纖維含量較大時(shí)，纖維之間容易相互黏結(jié)導(dǎo)致其利用率降低[17]。

(a) A1, A2, A4, A6, A8, A10組抗壓應(yīng)力?應(yīng)變曲線圖；(b) A1, A3, A5, A7, A9, A11組抗壓應(yīng)力?應(yīng)變曲線圖

圖4 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及峰值應(yīng)變隨纖維摻量變化關(guān)系

2.1.2 水泥摻量的影響

水泥摻量對(duì)聚丙烯纖維水泥攪拌土的應(yīng)力應(yīng)變曲線影響見(jiàn)圖5。隨著水泥摻量的增大，聚丙烯纖維水泥攪拌土的初始剛度增大。峰值后的強(qiáng)度損失隨水泥含量的增加而增加。水泥作為一種高強(qiáng)度的黏結(jié)劑，其彈性模量以及抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于土體，故水泥摻量越大，應(yīng)力應(yīng)變曲線初始剛度越大，峰值應(yīng)變?cè)叫　?/p>

圖5 應(yīng)力應(yīng)變曲線與水泥摻量關(guān)系

圖6 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及峰值應(yīng)變與水泥摻量關(guān)系

水泥摻量對(duì)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及峰值應(yīng)變的影響見(jiàn)圖6。聚丙烯纖維水泥攪拌土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著水泥摻量的增大而增大，而其峰值應(yīng)變也隨之減小。對(duì)比水泥摻入比為10%的試驗(yàn)組，水泥摻入比為15%，20%和25%的聚丙烯纖維水泥攪拌土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度從0.53 MPa分別增至1.15，1.36和1.68 MPa，而峰值應(yīng)變從5.4%分別減至5.1%，4.2%和3.0%。水泥的水化反應(yīng)在土顆粒之間、土顆粒與纖維之間形成了緊密的水化產(chǎn)物，一方面，這些水化物起到了良好的黏結(jié)作用和穩(wěn)定纖維與土顆粒相對(duì)位置的作用[18]，讓纖維與土顆粒在受到外荷載作用時(shí)不易相互滑動(dòng)，增強(qiáng)了纖維土體的整體性，提升了纖維水泥土的抗壓強(qiáng)度。另一方面，纖維表面分布的不規(guī)則水泥水化物突起也增大了纖維與土顆粒之間的摩擦，增強(qiáng)了纖維對(duì)土體的錨固加強(qiáng)作用[19]。由于水泥是脆性材料，水泥摻量增大，聚丙烯纖維水泥攪拌土的脆性增大，使其峰值應(yīng)變減小。

2.1.3 養(yǎng)護(hù)齡期的影響

聚丙烯纖維水泥攪拌土在不同養(yǎng)護(hù)齡期下的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖7所示。養(yǎng)護(hù)齡期越長(zhǎng)，聚丙烯纖維水泥攪拌土初始剛度及殘余強(qiáng)度越大，峰值應(yīng)變?cè)叫　ｋS著齡期的增長(zhǎng)，水泥水化物逐漸發(fā)育完善，使聚丙烯纖維水泥攪拌土的初始剛度及殘余強(qiáng)度得到提升，而峰值應(yīng)變的減小則表明養(yǎng)護(hù)齡期增長(zhǎng)使脆性增強(qiáng)[20]。

圖7 應(yīng)力應(yīng)變曲線與養(yǎng)護(hù)齡期關(guān)系

無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和峰值應(yīng)變隨養(yǎng)護(hù)齡期的變化關(guān)系如圖8。聚丙烯纖維水泥攪拌土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)齡期的增長(zhǎng)而增大，強(qiáng)度增長(zhǎng)速率逐漸減小，而峰值應(yīng)變隨著齡期的增大而減小。當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期從7 d增至28 d時(shí)，聚丙烯纖維水泥攪拌土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度從0.65 MPa增至1.15 MPa，提高了77%，峰值應(yīng)變則從5.36%減至5.12%；而當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期從28 d增至90 d時(shí)，聚丙烯纖維水泥攪拌土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度從1.15 MPa增至1.45 MPa，仍有26%的強(qiáng)度提升，峰值應(yīng)變則從5.12%減至2.99%。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可見(jiàn)，28 d養(yǎng)護(hù)齡期之后聚丙烯纖維水泥攪拌土的強(qiáng)度仍有一定程度的提升，工程實(shí)踐中，常用28 d養(yǎng)護(hù)齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，而28 d齡期后強(qiáng)度仍保持增長(zhǎng)，對(duì)于實(shí)際工程偏安全。對(duì)圖8中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，擬合結(jié)果及相關(guān)系數(shù)如圖中所示。其中無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與養(yǎng)護(hù)齡期呈雙曲線增長(zhǎng)關(guān)系，可推測(cè)其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度漸近值為1.63 MPa。

圖8 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及峰值應(yīng)變與養(yǎng)護(hù)齡期關(guān)系

2.2 劈裂抗拉強(qiáng)度影響因素分析

2.2.1 纖維摻量的影響

聚丙烯纖維水泥攪拌土在不同纖維摻量下的應(yīng)力應(yīng)變曲線見(jiàn)圖9。聚丙烯纖維水泥攪拌土的初始剛度和峰值應(yīng)變隨纖維含量的增加而增大，而破壞后的強(qiáng)度損失隨纖維含量的增加而減小。當(dāng)纖維含量大于1%時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變曲線不再出現(xiàn)突變式的破壞點(diǎn)，因此聚丙烯纖維有助于防止水泥攪拌土受拉時(shí)的突發(fā)性脆性破壞。同樣，應(yīng)力應(yīng)變曲線峰后區(qū)域內(nèi)的拉應(yīng)力水平也隨纖維比的增加而增加。

圖10為劈裂抗拉強(qiáng)度和峰值應(yīng)變隨纖維摻量的變化曲線。聚丙烯纖維水泥攪拌土劈裂抗拉強(qiáng)度和峰值應(yīng)變隨纖維含量的增加而增加，當(dāng)纖維摻量從0%增至5%時(shí)，劈裂抗拉強(qiáng)度從0.11 MPa增至0.28 MPa，提升了157%，峰值應(yīng)變則從2.84%增至7.67%。對(duì)圖10中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，擬合公式及相關(guān)系數(shù)如圖中所示。纖維在土體中起到了連接著相鄰的土顆粒的作用，隨機(jī)分布纖維在土體中形成三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對(duì)土體起到了錨桿橋接作用，抑制了土體中裂隙的發(fā)展從而提高土體的抗拉強(qiáng)度[21]。

(a) A1, A2, A4, A6, A8, A10組抗拉應(yīng)力?應(yīng)變曲線圖；(b) A1, A3, A5, A7, A9, A11組抗拉應(yīng)力?應(yīng)變曲線圖

圖10 劈裂抗拉強(qiáng)度及峰值應(yīng)變與纖維摻量關(guān)系

2.2.2 水泥摻量的影響

聚丙烯纖維水泥攪拌土在不同水泥摻量下的應(yīng)力應(yīng)變曲線見(jiàn)圖11。隨著水泥摻量的增加，聚丙烯纖維水泥攪拌土的劈裂抗拉強(qiáng)度和初始剛度增大，峰值應(yīng)變減小。此外，當(dāng)水泥摻量增加時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變曲線在峰后出現(xiàn)明顯的破壞點(diǎn)，脆性增強(qiáng)。

圖11 不同水泥摻量下的應(yīng)力應(yīng)變曲線

圖12 劈裂抗拉強(qiáng)度及峰值應(yīng)變與水泥摻量關(guān)系

聚丙烯纖維水泥攪拌土劈裂抗拉強(qiáng)度和峰值應(yīng)變的變化如圖12，劈裂抗拉強(qiáng)度隨著水泥摻入比的增大而增大，而峰值應(yīng)變則相反。

2.2.3 養(yǎng)護(hù)齡期的影響

聚丙烯纖維水泥攪拌土在不同養(yǎng)護(hù)齡期下的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖13。聚丙烯纖維水泥攪拌土的初始剛度隨養(yǎng)護(hù)齡期的增大而增大，而峰值應(yīng)變隨齡期的增大而減小。養(yǎng)護(hù)齡期大于7 d時(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線存在明顯的破壞點(diǎn)，呈脆性破壞。

劈裂抗拉強(qiáng)度和峰值應(yīng)變隨養(yǎng)護(hù)齡期的變化關(guān)系如圖14。劈裂抗拉強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增大而增大，而峰值應(yīng)變則相反。對(duì)圖14中的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，聚丙烯纖維水泥攪拌土峰值應(yīng)變與養(yǎng)護(hù)齡期呈指數(shù)函數(shù)形式降低，而劈裂抗拉強(qiáng)度與養(yǎng)護(hù)齡期之間呈雙曲線關(guān)系增長(zhǎng)，劈裂抗拉強(qiáng)度漸近值為0.2 MPa。養(yǎng)護(hù)28 d后聚丙烯纖維水泥攪拌土的劈裂抗拉強(qiáng)度仍有一定程度的增長(zhǎng)，其90 d強(qiáng)度比28 d強(qiáng)度提高了18%。

圖13 不同養(yǎng)護(hù)齡期下應(yīng)力應(yīng)變曲線

圖14 劈裂抗拉強(qiáng)度及峰值應(yīng)變與養(yǎng)護(hù)齡期關(guān)系

2.3 拉壓比分析

在部分國(guó)外學(xué)者的研究中，將固態(tài)材料抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度的比值作為評(píng)估材料脆性的參數(shù)[22]，為工程實(shí)踐提供一定的參考價(jià)值。拉壓比計(jì)算公式如下：

式中：qt為劈裂抗拉強(qiáng)度，MPa；qu為無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，MPa。

圖16 拉壓比與水泥摻量及養(yǎng)護(hù)齡期關(guān)系

聚丙烯纖維水泥攪拌土的纖維摻量對(duì)拉壓比的影響見(jiàn)圖15，當(dāng)纖維摻量從0%增至3.5%時(shí)，拉壓比從0.10增至0.21，而5%纖維摻量時(shí)拉壓比為0.22。聚丙烯纖維水泥攪拌土的拉壓比隨纖維摻量的增大而增大，表示聚丙烯纖維對(duì)劈裂抗拉強(qiáng)度的增強(qiáng)效果優(yōu)于對(duì)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的增強(qiáng)效果，同時(shí)試樣的延性也隨拉壓比的增大而明顯增強(qiáng)。

水泥摻量和養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)拉壓比的影響見(jiàn)圖16。從圖16中可以看出，拉壓比隨水泥摻量和養(yǎng)護(hù)齡期的增大而減小，當(dāng)水泥摻量從10%增至25%時(shí)，拉壓比從0.17降至0.13，減小了26%，且拉壓比基本呈線性降低趨勢(shì)。當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期從7 d增至28 d時(shí)，拉壓比從0.18降至0.14，而當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期增至90 d時(shí)，拉壓比為0.13，在7 d至90 d的養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，聚丙烯纖維水泥攪拌土的拉壓比共降低了27%，其中78%的部分發(fā)生于28 d養(yǎng)護(hù)齡期之前。由于養(yǎng)護(hù)齡期主要影響土體內(nèi)水泥水化物的發(fā)育程度，故拉壓比變化主要集中在前28 d。水泥為脆性膠凝材料，其抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度，故水泥摻量增大時(shí)聚丙烯纖維水泥攪拌土的拉壓比和塑性均隨之降低。

3 結(jié)論

1) 聚丙烯纖維水泥攪拌土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度及峰值應(yīng)變隨著纖維摻量的增大而增大，延性增強(qiáng)。摻入5%的纖維可使無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)19%，峰值應(yīng)變?cè)龃?1%，纖維摻量大于3.5%后，纖維加筋效果不明顯。

2) 聚丙烯纖維水泥攪拌土的劈裂抗拉強(qiáng)度、拉壓比及峰值應(yīng)變隨著纖維摻量的增大而增大，摻入5%的纖維可使劈裂抗拉強(qiáng)度增長(zhǎng)157%，峰值應(yīng)變?cè)龃?70%，拉壓比提升120%，纖維摻量對(duì)劈裂抗拉強(qiáng)度影響更顯著。

3) 聚丙烯纖維水泥攪拌土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及劈裂抗拉強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增大而增大，而峰值應(yīng)變則相反，脆性增強(qiáng)。養(yǎng)護(hù)齡期從28 d增至90 d時(shí)，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度有26%的提升，劈裂抗拉強(qiáng)度有18%的提升。

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Experimental study on unconfined compressive strength and splitting tensile strength of polypropylene fiber reinforced cement mixing soil

RUAN Bo1, RUAN Chenxi1, DENG Linfei2, ZHANG Xiangjing1

(1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China;2. China Railway Siyuan Survey and Design Group Co., Ltd., Wuhan 430063, China)

The effects of fiber content, cement content and curing age on the unconfined compressive strength (UCS) and splitting tensile strength (STS) of cement mixing soil reinforced by polypropylene fiber were studied. In these tests, the fiber content is 0～5%, increased by 0.5%, the cement content is 10%, 15%, 20%, 25%, and the curing time is 7, 14, 28, 60 and 90 d. The results show that the UCS, STS and tension compression ratio of cement mixing soil reinforced by polypropylene fiber increase with fiber content, and the ductility increases with the increase of fiber content. Compared with the cement mixing soil without fiber, the UCS and peak strain of cement mixing soil with 5% polypropylene fiber, 15% cement and 28 d curing age increased by 0.29 times and 0.71 times respectively. And the STS increased by 1.58 times, the corresponding peak strain increased to 1.7 times, and the tension compression ratio increased by 1.1 times. Therefore, polypropylene fiber has more significant effect on the STS of fiber reinforced cement mixing soil. The UCS and STS of polypropylene fiber reinforced cement mixing soil increase with cement content and curing age, while the peak strain and ductility are opposite. This research is of conference value to the construction and design of fiber reinforced cement mixing pile in foundation pit engineering projects.

polypropylene fiber; cement mixing soil; fiber content; UCS; STS; ductility

TU411.6

A

1672 ? 7029(2021)01 ? 0095 ? 09

10.19713/j.cnki.43?1423/u.T20200163

2020?03?01

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51878666)；中南大學(xué)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放專(zhuān)項(xiàng)資金資助項(xiàng)目

阮波(1972?)，男，河南新縣人，副教授，博士，從事巖土工程方面的研究；E?mail：421084359@qq.com

(編輯 涂鵬)