徐麗娜 鄧皓允 牛雷 鄭俊杰 錢永梅

摘 要：為探明玄武巖纖維水泥土在鹽溶液（Na2SO4）和干濕循環(huán)耦合作用下的力學(xué)特性，將玄武巖纖維按一定比例摻入水泥土中，試塊分批分次放入不同濃度的鹽溶液中浸泡，而后放入烘干箱中烘干，如此實(shí)現(xiàn)若干次干濕循環(huán)，并基于無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，研究低溫和常溫養(yǎng)護(hù)條件下纖維水泥土的強(qiáng)度變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，探討鹽溶液濃度和干濕循環(huán)次數(shù)對(duì)試塊表面質(zhì)量、抗壓強(qiáng)度及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的影響。結(jié)果表明：低溫養(yǎng)護(hù)對(duì)強(qiáng)度的發(fā)展起到抑制作用，而玄武巖纖維依然能夠改善水泥土的力學(xué)性能;纖維的介入，可有效提高水泥土抵抗鹽溶液及干濕循環(huán)的共同作用，能夠延緩水泥土表面裂紋的發(fā)展，降低強(qiáng)度損失率，提高殘余強(qiáng)度，試驗(yàn)曲線存在峰值。

關(guān)鍵詞：低溫養(yǎng)護(hù);玄武巖纖維;水泥土;干濕循環(huán);力學(xué)特性

中圖分類號(hào)：TU411.3 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? 文章編號(hào)：2096-6717（2022）01-0010-10

收稿日期：2021-03-12

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（52008185）;吉林省教育廳“十三五”科學(xué)技術(shù)研究規(guī)劃項(xiàng)目（JJKH20200283KJ）

作者簡(jiǎn)介：徐麗娜（1986- ），女，博士，副教授，主要從事巖土與地下工程研究，E-mail： xulina@jlju.edu.cn。

牛雷（通信作者），男，博士，E-mail： niulei2016@163.com。

Abstract： In order to investigate the mechanical properties of the basalt fiber-reinforced cemented soil subjected to the action of salt （Na2SO4） and drying-wetting cycles， a certain amount of fiber was added into the cemented soil. The specimens were soaked in different concentrations of salt solution， and then placed into an oven for drying subjected to a series of drying-wetting cycles. Based on the unconfined compressive strength tests， the characteristics of compressive strength under the curing condition of low and normal temperature were studied. And then， the effect of salt solution concentration and number of drying-wetting cycles on surface quality， compressive strength and stress-strain relationship of specimens were discussed. The results show that the curing condition of low temperature prevents the development of strength of cemented soil， however， basalt fiber can still improve the mechanical properties of cemented soil. The inclusion of fiber can effectively improve the resistance of cemented soil to the combined effect of salt solution and drying-wetting cycles， postpone the propagation of cracks on the surface of cemented soil， reduce the strength loss rate， and improve the residual strength. Results also indicate that there is an obvious peak in the testing curve.

Keywords：low temperature curing; basalt fiber; cemented soil; drying-wetting cycles; mechanical properties

水泥土是將土、水泥和水按適當(dāng)比例均勻混合攪拌，經(jīng)一系列的水化反應(yīng)而形成的一種具有一定強(qiáng)度的復(fù)合材料，由于其在改進(jìn)工程性能方面具有顯著效果，被廣泛應(yīng)用于各類工程（防滲工程、邊坡支護(hù)、道路工程等）中[1]。然而，實(shí)際工程表明，水泥土的抗裂性能較差，容易收縮變形產(chǎn)生裂縫，所以，改善水泥土的強(qiáng)度及抗裂能力十分重要。

近年來，較多研究表明，在水泥土中摻入各種纖維[2-4]能有效改善水泥土的強(qiáng)度及變形能力，其中，玄武巖纖維因具有良好的耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦性能以及高抗拉強(qiáng)度等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用[5-7]。由于實(shí)際工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境十分復(fù)雜，學(xué)者們對(duì)干濕循環(huán)環(huán)境、凍融循環(huán)環(huán)境、鹽溶液侵蝕環(huán)境等各種復(fù)雜環(huán)境下纖維水泥土的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究，并取得了一定成果。陳猛[8]研究表明，玄武巖纖維摻量為0.3%時(shí)，水泥土力學(xué)強(qiáng)度達(dá)到最大值，玄武巖纖維水泥土力學(xué)強(qiáng)度隨干濕循環(huán)次數(shù)的增多呈現(xiàn)先增大后減小的特點(diǎn);徐麗娜等[9-10]通過研究發(fā)現(xiàn)，在凍融循環(huán)條件下，玄武巖纖維水泥土比未摻入纖維的水泥土強(qiáng)度高，抵抗凍融循環(huán)的能力更強(qiáng);Mardani-Aghabaglou等[11]研究了硫酸鹽侵蝕環(huán)境和凍融作用對(duì)水泥穩(wěn)定高嶺土強(qiáng)度和滲透性的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)水泥土暴露于凍融循環(huán)和硫酸鹽侵蝕共同作用的環(huán)境中時(shí)，使用抗硫酸鹽水泥比使用普通硅酸鹽水泥更可行，但無論采用何種水泥，硫酸鹽侵蝕下的水泥土抗凍融能力都低于無硫酸鹽侵蝕下的水泥土;陳洪祥等[12]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，（NH4）2SO4和Na2SO4溶液對(duì)水泥土均具有侵蝕作用，而在侵蝕早期，Na2SO4濃度在一定范圍內(nèi)對(duì)水泥土的抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)有利，Na2SO4溶液在短期內(nèi)可以提高水泥土試塊無側(cè)限抗壓強(qiáng)度;Emidio等[13]設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置來評(píng)價(jià)硫酸鹽對(duì)水泥加固土的侵蝕效果，研究發(fā)現(xiàn)，Na2SO4侵蝕導(dǎo)致水泥加固的滲透性增加，且剪切模量減小;Wu等[14]研究發(fā)現(xiàn)，由鋼渣粉、水泥和NaOH改良后的膨脹土在干濕循環(huán)作用后強(qiáng)度退化最小，鋼渣粉、水泥和NaOH是干濕循環(huán)作用下改善膨脹土的一種較好的方法;Salih等[15]研究發(fā)現(xiàn)，隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，脫硫法改性赤泥渣的強(qiáng)度逐漸減弱。經(jīng)過1次干濕循環(huán)后，相應(yīng)的電阻率緩慢下降，下降幅度約為0.5%，且下降幅度逐漸減小，當(dāng)干濕循環(huán)次數(shù)大于5次時(shí)，電阻率隨干濕循環(huán)次數(shù)的增加而增大。

由此可見，復(fù)雜環(huán)境對(duì)纖維水泥土的影響不容小覷。然而，目前對(duì)于嚴(yán)寒地區(qū)纖維水泥土在干濕循環(huán)與鹽溶液環(huán)境雙重作用下的試驗(yàn)研究還比較匱乏。筆者制備了2批水泥土試塊（有纖維和無纖維），配制了3種不同濃度的Na2SO4鹽溶液（0.1、0.3、0.5 mol/L），開展了低溫養(yǎng)護(hù)條件下玄武巖纖維水泥土在硫酸鹽溶液環(huán)境和干濕循環(huán)共同作用下的力學(xué)強(qiáng)度變化規(guī)律的試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用土取自長(zhǎng)春市凈月區(qū)某基坑，土的基本性質(zhì)參數(shù)見表1。選用長(zhǎng)春亞泰集團(tuán)生產(chǎn)的P·O 42.5普通硅酸鹽水泥，其基本性質(zhì)見表2。采用海寧安捷復(fù)合材料有限公司生產(chǎn)的玄武巖纖維，其基本性質(zhì)見表3。試驗(yàn)按照《水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ/T 233—2011）設(shè)計(jì)并完成。水泥摻量為10%，水灰比為0.5，摻入的玄武巖纖維長(zhǎng)度為6 mm，纖維質(zhì)量摻入比為0.1%。

1.2 試樣制備

將經(jīng)過烘干、搗碎、過篩的試驗(yàn)土樣與水泥、玄武巖纖維進(jìn)行人工拌和15 min，確保攪拌均勻;然后加入水繼續(xù)攪拌15 min;將攪拌完成的試樣裝入尺寸為70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的模具中，放到振動(dòng)臺(tái)上振搗3 min;抹去表面浮漿，放置于室溫環(huán)境中養(yǎng)護(hù)12 h;待水泥土表面具有一定強(qiáng)度后，灑水并覆蓋塑料薄膜養(yǎng)護(hù);3 d后拆模，放入水槽中，采用自然低溫環(huán)境下水中養(yǎng)護(hù)至28 d，試驗(yàn)過程如圖1所示。

1.3 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)中2批試塊（有纖維和無纖維）分別經(jīng)受3種不同濃度Na2SO4溶液浸泡和8次干濕循環(huán)作用（8次），共64組，每組有3塊，共計(jì)192塊。具體試驗(yàn)方案見表4。

分別配制濃度為0.1、0.3、0.5 mol/L的Na2SO4溶液，先將試塊放于溫度為40 ℃的烘干箱中靜置24 h，再分別放入清水及不同濃度的Na2SO4溶液中浸泡24 h，此為一個(gè)干濕循環(huán)。試驗(yàn)中的試塊分別經(jīng)歷了0、1、3、5、7、9、11、13次干濕循環(huán)。試驗(yàn)過程中每周定期更換溶液，以保證溶液的濃度[16-17]。

1.4 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)加載儀器為長(zhǎng)春科新試驗(yàn)儀器有限公司生產(chǎn)的微電腦伺服萬能試驗(yàn)機(jī)WAW-600，采用位移勻速控制，加載速度為0.1 mm/s。荷載和變形由系統(tǒng)自動(dòng)采集。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 低溫養(yǎng)護(hù)的影響

試塊的養(yǎng)護(hù)時(shí)間為10月1日至10月30日，10月份長(zhǎng)春地區(qū)日平均氣溫在13 ℃左右，夜平均氣溫在6 ℃左右，與作者前期研究中在8月份常溫養(yǎng)護(hù)時(shí)存在明顯的溫差，白天溫差在18 ℃左右，夜間溫差在15 ℃左右。由于溫差造成水泥土的強(qiáng)度存在明顯差別，見表5。

由表5可看出，在相同養(yǎng)護(hù)時(shí)間下，養(yǎng)護(hù)溫度越高水泥土強(qiáng)度越高，特別是對(duì)摻入玄武巖纖維的水泥土來說，養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)其強(qiáng)度影響更大，但即便在低溫養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，摻入纖維仍能提高水泥土的強(qiáng)度。由此說明，在嚴(yán)寒地區(qū)，外界養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)纖維水泥土強(qiáng)度的影響不容忽視。

2.2 表觀質(zhì)量分析

2.2.1 試驗(yàn)現(xiàn)象

圖2（a）為玄武巖纖維水泥土經(jīng)過3次干濕循環(huán)后表面的特征照片，圖2（b）為未摻入纖維的水泥土經(jīng)過3次干濕循環(huán)后表面的特征照片。由圖2可知，隨著Na2SO4溶液濃度的增加，試樣表面破壞越嚴(yán)重，清水與濃度為0.1 mol/L的Na2SO4溶液浸泡下的試樣只產(chǎn)生了微小的孔隙，在0.3、0.5 mol/L的Na2SO4溶液浸泡下的試樣，表面皆發(fā)生了不同程度的起皮、發(fā)軟、脫落、裂紋等現(xiàn)象，且隨著濃度增加變化明顯。摻入玄武巖纖維的試樣在0.3、0.5 mol/L的Na2SO4溶液浸泡和干濕循環(huán)作用后，比未摻入纖維的試樣完整性更好，表面的裂紋更少，基本上沒有出現(xiàn)貫通的裂紋;而未摻入纖維的水泥土在0.3 mol/L的Na2SO4溶液浸泡后，已經(jīng)出現(xiàn)貫通的裂紋，表面破碎，在0.5 mol/L的Na2SO4溶液浸泡后完整性破壞最大。

2.2.2 機(jī)理分析

圖3為在0.3 mol/L的Na2SO4溶液浸泡下經(jīng)過3次干濕循環(huán)后的水泥土內(nèi)部特征。

由圖3可看出，摻入玄武巖纖維的水泥土內(nèi)部裂縫更少，更加完整;未摻入玄武巖纖維的水泥土內(nèi)部更加松散，裂縫明顯更多。其中，白色物質(zhì)為十水硫酸鈉、石膏及鈣礬石。十水硫酸鈉是進(jìn)入到試樣內(nèi)部的溶液失水形成的，而石膏是由Na2SO4溶液與水泥的水化產(chǎn)物Ca（OH）2和水反應(yīng)生成的，石膏與水泥的水化產(chǎn)物C-A-H與CaO·AI2O3·CaSO4·18H2O反應(yīng)，生成鈣礬石結(jié)晶。這些新生成的鈣礬石結(jié)晶又再次分布在水泥土的孔隙和裂縫中，使水泥土的密實(shí)度提高，水泥土的抗壓強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)得到了提升[1，18]。但隨著Na2SO4溶液濃度以及干濕循環(huán)次數(shù)的增大，干濕循環(huán)使得試樣內(nèi)部裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，同時(shí)，生成的十水硫酸鈉和鈣礬石結(jié)晶累積過多，促進(jìn)了試樣內(nèi)部的膨脹和裂紋的擴(kuò)展，導(dǎo)致土體產(chǎn)生內(nèi)部破壞，抗壓性能降低。

2.3 質(zhì)量損失率

質(zhì)量損失率是干濕循環(huán)前后的質(zhì)量差與干濕循環(huán)前質(zhì)量之比的百分?jǐn)?shù)。圖4為第5次干濕循環(huán)后的試樣質(zhì)量損失率。

由圖4可看出，試樣質(zhì)量損失率隨著Na2SO4溶液濃度增加呈先下降后增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在Na2SO4溶液濃度為0.1 mol/L時(shí)最小，摻入玄武巖纖維和未摻入纖維的試樣質(zhì)量損失率分別為1.44%和1.61%;在Na2SO4溶液濃度為0.5 mol/L時(shí)最大，摻入玄武巖纖維和未摻入纖維的試樣質(zhì)量損失率分別為3.01%和6.96%。這是因?yàn)樵诘蜐舛热芤航輻l件下，試樣內(nèi)部的鈣礬石結(jié)晶填充試樣內(nèi)部孔隙，促使試樣內(nèi)部骨架結(jié)構(gòu)更加緊密，裂紋和掉塊的數(shù)量少;而高濃度溶液浸泡條件下，試樣表面掉塊較嚴(yán)重，因此質(zhì)量損失率增加。在不同溶液濃度下，摻入玄武巖纖維的水泥土質(zhì)量損失更低，這是由于玄武巖纖維限制了水泥土的開裂，減少了試塊表面的脫落、掉塊。

2.4 強(qiáng)度變化規(guī)律

2.4.1 玄武巖纖維的影響

圖5是不同溶液濃度下?lián)饺肜w維的水泥土和未摻入纖維水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度對(duì)比圖。由圖5可知，同一濃度下，前期循環(huán)作用中玄武巖纖維水泥土強(qiáng)度要低于未摻入纖維的水泥土，這是由于，一方面，經(jīng)過28 d養(yǎng)護(hù)后的玄武巖纖維水泥土強(qiáng)度略低;另一方面，玄武巖纖維提高了水泥土的抗裂性能，使水泥土在硫酸鹽溶液和干濕循環(huán)過程中裂縫發(fā)展緩慢，甚至未出現(xiàn)明顯裂縫，從而使得Na2SO4溶液難以進(jìn)入到水泥土的內(nèi)部;而未摻入玄武巖纖維的水泥土經(jīng)過干濕循環(huán)后產(chǎn)生了明顯的裂縫，Na2SO4溶液更容易侵蝕并進(jìn)入內(nèi)部，在裂縫、孔隙中形成結(jié)晶，一定程度上提高了水泥土的密實(shí)度與膠結(jié)力，從而提高了水泥土的強(qiáng)度，使得其在前期比摻入玄武巖纖維的水泥土強(qiáng)度更高。

但隨著干濕循環(huán)次數(shù)增多，未摻入纖維的水泥土在反復(fù)的干濕循環(huán)作用下，裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，出現(xiàn)貫通的裂縫，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)減弱，強(qiáng)度有所降低。而摻入玄武巖纖維的水泥土能經(jīng)歷更多次的循環(huán)，且在循環(huán)后期強(qiáng)度明顯高于未摻入纖維的水泥土，這是由于玄武巖纖維的摻入抑制了裂紋的發(fā)展且減小了與溶液的接觸面積，有效地提高了水泥土的抗裂性能。

2.4.2 纖維強(qiáng)度變化率

纖維強(qiáng)度變化率可由式（1）計(jì)算得到。

ΔfN=fN1-fN0fN0×100%（1）

式中：ΔfN為N次干濕循環(huán)后水泥土試件的纖維強(qiáng)度變化率;fN0為未摻入纖維水泥土試件N次干濕循環(huán)后與干濕循環(huán)前的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度之差（未摻入纖維水泥土的強(qiáng)度變化值）;fN1為玄武巖纖維水泥土試件N次干濕循環(huán)后與干濕循環(huán)前的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度之差（玄武巖纖維水泥土的強(qiáng)度變化值）。

纖維強(qiáng)度變化率為正時(shí)表示摻入纖維起到了正向作用，為負(fù)時(shí)表示起到了負(fù)向作用。圖6表示清水環(huán)境時(shí)各試塊的強(qiáng)度變化值，表6是由式（1）計(jì)算得到的清水環(huán)境下纖維強(qiáng)度變化率。由圖6和表6可知，摻入纖維的試樣強(qiáng)度提升更大，且均為正向作用，在第11次干濕循環(huán)后，纖維強(qiáng)度提升率最大，達(dá)到86.73%，這說明摻入玄武巖纖維對(duì)水泥土強(qiáng)度提升有著顯著的效果。

2.4.3 纖維影響下應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

圖7為清水、0.3 mol/L的Na2SO4溶液浸泡與5次干濕循環(huán)雙重作用下水泥土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。由圖可知，清水浸泡時(shí)，摻入纖維的試樣峰值應(yīng)力對(duì)應(yīng)的應(yīng)變比未摻入纖維的試塊增加了44.3%，說明摻入纖維提高了水泥土的韌性。在0.3 mol/L的Na2SO4溶液中，未摻入玄武巖纖維的水泥土峰值強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于玄武巖纖維水泥土的峰值強(qiáng)度，其峰值強(qiáng)度降低了47.1%。

2.5 溶液的侵蝕作用

2.5.1 Na2SO4溶液濃度對(duì)強(qiáng)度的影響

圖8是試樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與Na2SO4溶液濃度的關(guān)系圖。由圖8可知，在同一循環(huán)次數(shù)下，所有試樣在Na2SO4溶液濃度為0.1 mol/L時(shí)強(qiáng)度都有所提升，這是由于低濃度的Na2SO4溶液進(jìn)入試樣內(nèi)部形成適量的結(jié)晶，使得水泥土強(qiáng)度得到提升。而高濃度溶液會(huì)使試樣內(nèi)部孔隙以及表面裂縫處產(chǎn)生過量的結(jié)晶和石膏，裂縫被擴(kuò)大，使得水泥土結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)減弱，膠結(jié)力降低，從而使水泥土強(qiáng)度下降[18]。

相較于Na2SO4溶液?jiǎn)我蛩氐挠绊?，由于干濕循環(huán)作用的加入加速了試塊裂紋的發(fā)展，使Na2SO4溶液更容易進(jìn)入水泥土內(nèi)部，加大了Na2SO4溶液的侵蝕效果。

2.5.2 溶液強(qiáng)度變化率

溶液強(qiáng)度變化率可由式（2）計(jì)算得到。

ΔfM=fM1-fM0fM0×100%（2）

式中：ΔfM為M次干濕循環(huán)后水泥土試件的Na2SO4溶液強(qiáng)度變化率;fM0為清水浸泡下水泥土試件M次干濕循環(huán)后與干濕循環(huán)前的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度之差（清水浸泡下水泥土的強(qiáng)度變化值）;fM1為各濃度Na2SO4溶液浸泡下水泥土試件M次干濕循環(huán)后與干濕循環(huán)前的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度之差（各濃度Na2SO4溶液浸泡下水泥土的強(qiáng)度變化值）。

Na2SO4溶液強(qiáng)度變化率為正時(shí)表示Na2SO4溶液起到了正向作用，為負(fù)時(shí)表示起到了負(fù)向作用。圖9和表7為根據(jù)式（2）計(jì)算得到纖維水泥土的強(qiáng)度變化值及Na2SO4溶液強(qiáng)度變化率。低濃度（0.1 mol/L）條件下溶液強(qiáng)度變化率為正值，說明低濃度溶液對(duì)試塊強(qiáng)度提高起促進(jìn)作用，而高濃度（0.5 mol/L）條件下溶液強(qiáng)度變化率為負(fù)值，說明高濃度溶液對(duì)強(qiáng)度發(fā)展起抑制作用。

2.5.3 溶液侵蝕作用下應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

圖10是未摻入纖維的水泥土經(jīng)過5次干濕循環(huán)后的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系圖。由圖10可知，水泥土的峰值強(qiáng)度在溶液濃度為0.1 mol/L時(shí)略有提升，而后下降;峰值強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的應(yīng)變分別由1.26%（清水）先降低至0.64%（0.1 mol/L），然后提高到1.48%（0.3 mol/L）和1.80%（0.5 mol/L）。這是由于溶液濃度的提高使試樣內(nèi)部孔隙不斷地增加，整體更加松散，在較低的應(yīng)力條件下產(chǎn)生更大的變形。

2.6 干濕循環(huán)作用

2.6.1 干濕循環(huán)次數(shù)對(duì)強(qiáng)度的影響

圖11是干濕循環(huán)次數(shù)與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系圖。由圖可知，所有試樣隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加均呈現(xiàn)出先增后減的特點(diǎn)，尤其在第一次干濕循環(huán)后強(qiáng)度明顯提升。這是由于試件在低溫環(huán)境養(yǎng)護(hù)28 d后水泥的水化反應(yīng)尚未完成，在干濕循環(huán)中，由于在40 ℃烘干箱進(jìn)行烘干后再浸泡相當(dāng)于對(duì)試塊進(jìn)行持續(xù)養(yǎng)護(hù)，因此，強(qiáng)度會(huì)有所提高。同時(shí)，Na2SO4溶液在孔隙與裂縫處產(chǎn)生了結(jié)晶，使水泥土的密實(shí)度和膠結(jié)力增大，也會(huì)提高水泥土強(qiáng)度。而隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，試塊孔隙逐漸增多，裂縫逐漸擴(kuò)展，水泥土的整體性受到嚴(yán)重的破壞，使水泥土強(qiáng)度逐漸減小。

相較于干濕循環(huán)單因素的影響（圖11中清水環(huán)境），由于Na2SO4溶液的共同作用，使得水泥土在被溶液侵蝕后整體更加脆弱，內(nèi)部的裂縫、孔隙數(shù)量大大增加，進(jìn)一步提升了干濕循環(huán)的破壞效果。

2.6.2 干濕強(qiáng)度變化率

干濕強(qiáng)度變化率由式（3）計(jì)算得到。

ΔfK=fK1-f0f0×100%（3）

式中：ΔfK為K次干濕循環(huán)后水泥土試件的強(qiáng)度變化率;f0為干濕循環(huán)前水泥土試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度;fK1為K次干濕循環(huán)后水泥土試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。

由式（3）計(jì)算得到的各試樣強(qiáng)度變化率如圖12所示。隨著干濕循環(huán)次數(shù)增加，試樣的強(qiáng)度變化率基本上呈現(xiàn)先增加后減少的現(xiàn)象，玄武巖纖維水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度在0.1 mol/L的Na2SO4溶液浸泡下經(jīng)過11次干濕循環(huán)后增加最多，增加了112.29%;未摻入纖維的水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度在0.1 mol/L的Na2SO4溶液浸泡下經(jīng)過9次干濕循環(huán)后增加最多，增加了69.19%。隨著干濕循環(huán)次數(shù)增加，水泥土產(chǎn)生的孔隙和裂縫逐漸增多，Na2SO4溶液沿著裂縫侵蝕程度加深，水泥土表面出現(xiàn)麻面、起皮、脫落，內(nèi)部孔隙也變大增多，整體性受到破壞，水泥土強(qiáng)度也因此快速下降。

2.6.3 干濕循環(huán)作用下應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

圖13為在0.3 mol/L的Na2SO4溶液浸泡下不同干濕循環(huán)次數(shù)后水泥土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。由圖13可看出，水泥土的峰值強(qiáng)度隨著干濕循環(huán)次數(shù)增加，呈先增加再減少的特點(diǎn)，未摻入玄武巖纖維的水泥土僅在第2次循環(huán)峰值強(qiáng)度就達(dá)到最大，而玄武巖纖維水泥土在持續(xù)循環(huán)7次時(shí)峰值強(qiáng)度達(dá)到最大，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于未摻入玄武巖纖維水泥土的峰值強(qiáng)度。

3 結(jié)論

通過對(duì)不同濃度Na2SO4溶液和干濕循環(huán)共同作用下的低溫養(yǎng)護(hù)的玄武巖纖維水泥土和未摻入纖維水泥土的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)研究，得到以下結(jié)論：

1）低溫養(yǎng)護(hù)環(huán)境對(duì)玄武巖纖維水泥土的強(qiáng)度影響較大，在季節(jié)性凍土區(qū)進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)予以重視，把握好施工時(shí)間。

2）較低濃度的Na2SO4溶液在一定范圍內(nèi)能夠?qū)λ嗤翉?qiáng)度的提升起到促進(jìn)作用，隨著Na2SO4溶液濃度增大，破壞作用更為明顯，水泥土強(qiáng)度下降較大，同一Na2SO4溶液濃度下，玄武巖纖維水泥土強(qiáng)度明顯高于未摻入纖維的水泥土強(qiáng)度。

3）隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，試塊的強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的特征，干濕循環(huán)作用與侵蝕環(huán)境相互促進(jìn)，干濕循環(huán)使得水泥土產(chǎn)生裂縫并不斷擴(kuò)大，且使Na2SO4溶液更容易進(jìn)入水泥土內(nèi)部，而Na2SO4溶液的不斷侵蝕，又使水泥土加速劣化，進(jìn)一步促進(jìn)干濕循環(huán)的破壞作用，并出現(xiàn)起皮、開裂、掉塊的現(xiàn)象。但摻入玄武巖纖維的試塊可承受更多次的循環(huán)作用，且試樣的完整性相對(duì)較好。因此，玄武巖纖維能夠增強(qiáng)水泥土抵抗Na2SO4溶液和干濕循環(huán)共同作用的能力。參考文獻(xiàn)：

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（編輯 胡玲）