流态固化土的加筋效果研究

胡展豪 ,侯静,刘杨,高海东

摘  要：流态固化土作为一种新型材料，其具有强度高、流动性好、质量可控、造价低廉、适用范围广泛、环境友好等等优点，已经逐步运用于基坑回填等工程项目中，但因其含水量较高，养护后易开裂，纤维加筋技术的引入能在弥补这一缺点的同时加强流态固化土的力学性能。本文通过流动度试验、无侧限抗压试验、直接剪切试验研究纤维掺量、纤维长度、减水剂掺量、龄期等因素研究对加筋流态固化土强度性能的影响。

关键词：流态固化土，纤维加筋，配合比

1绪论

1.1选题的背景及意义

在我国现代化建设过程中，基坑回填是绕不过去的一道重要工序。流态固化土作为一种新型建筑材料，其充分利用基坑开挖后或者废弃的地基土，用于各类肥槽、基坑、矿坑的回填浇筑。流态固化土可以根据施工情况的要求调整配合比，以改变其强度及流动性。因流态固化土具有高强度和可泵送施工工作的高流动性等优点，不仅施工速度快，而且形成的施工成品质量可控，且经济适用性高，适用范围广，对环境也十分友好，是一种非常好的施工材料。但由于其拌合过程需要掺入大量的水，养护后水分蒸发可能会导致较大的体积收缩，甚至产生裂缝。而纤维加筋作为一种土体改良技术，则正好可以解决流态固化土养护后所产生的缺陷并提高土体力学性能，近年来在土木工程领域得到了广泛应用。本次课题研究则针对流态固化土加筋技术进行试验研究。

1.2研究内容

通过对比已有的流态固化土及纤维加筋土体研究结果，在保证本次课题研究具有一定创新性的前提下，本次课题研究将选取软粘土作为试验用土，P.O42.5普通硅酸盐水泥作为固化剂，聚丙烯纤维作为加筋材料、聚羧酸减水剂做为外加剂。采用控制变量法，设定纤维掺量、纤维长度、减水剂掺量及龄期为主要影响因素，研究加筋流态固化土的强度特性。

2流态固化土纤维加筋试验研究

2.1 试验方案设计

2.1.1 试验材料

本次试验用土为软粘土，固化剂为太仓海螺水泥有限责任公司生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥。试验将分别选用3mm、6mm、9mm、12mm的聚丙烯纤维作为试验研究对象及影响因素。

2.2.2 试验方案

本章所有试验将围绕流态固化土从制备到力学性能测试进行展开，并根据这一流程，将进行流动度试验。

1.试验组别设置

通过前期文献调查及预实验，确定试样水土比为0.8，灰土比为0.1，将通过试验研究不同纤维掺量、纤维长度对流态固化土力学特性的影响，故最终试验组别设置如表2-1。

表2-1 试验组别设置

试验组别	纤维掺量	纤维长度（mm）	减水剂掺量	备注
A1	0.5%	6	0.1%
A2	1%	6	0.1%
A3	1.5%	6	0.1%
A4	2%	6	0.1%
A5	3%	6	0.1%
B1	2%	6	0.1%	同A4
B2	2%	6	0.15%
B3	2%	6	0.2%
B4	2%	6	0.3%
C1	2%	3	0.2%
C2	2%	6	0.2%	同B3
C3	2%	9	0.2%
C4	2%	12	0.2%
DZ1	0	0	0
DZ2	2%	6	0
DZ3	0	0	0.1%

3.流动度试验

试验装置为厚壁圆筒，内径80mm，高度80mm，壁厚10mm，材料为有机玻璃。

本试验将主要研究减水剂掺量、纤维掺量以及纤维长度对加筋流态固化土的流动性影响，故采取控制变量法分别将减水剂掺量、纤维掺量以及纤维长度作为影响因素:1)保持其它影响因素不变，减水剂掺量分别采用0.1%、0.15%、0.2%、0.3%；2)保持其它影响因素不变，纤维掺量分别采用0%、0.5%、1%、1.5%、2%、3%；3)保持其它影响因素不变，纤维长度分别选用3mm、6mm、9mm、12mm。

2.2流动度试验

2.2.1 流态固化土试验结果

根据前文试验操作对所设计试验组别进行流动度试验后，得到数据见表2-2。

表2-2 流动度试验结果

试验组别	纤维掺量	纤维长度（mm）	减水剂掺量	流动度（mm）
A1	0.5%	6	0.1%	214
A2	1%	6	0.1%	210
A3	1.5%	6	0.1%	205
A4	2%	6	0.1%	202
A5	3%	6	0.1%	189
B1	2%	6	0.1%	202
B2	2%	6	0.15%	209
B3	2%	6	0.2%	220
B4	2%	6	0.3%	256
C1	2%	3	0.2%	223
C2	2%	6	0.2%	220
C3	2%	9	0.2%	214
C4	2%	12	0.2%	198
DZ1	0	0	0	228
DZ2	2%	6	0	183
DZ3	0	0	0.1%	243

数据整理可得图2-1。由图2-1可知，在B1添加0.1%减水剂的情况下流动度为202mm，相比于DZ2未添加减水剂的流动度183mm增加了19mm，即增大了10.38%。

图2-1 减水剂对流动度影响曲线

2.2.2 纤维加筋对流动度的影响

（1）选取A组数据研究可得在其他影响因素不变的情况下，纤维掺量对加筋流态固化土的流动度影响，加入DZ3对比可得流态固化土与加筋流态固化土流动度差异。整理数据可得图2-2。

图2-2 纤维掺量对流动度影响曲线

由图2-2可知，在A1添加0.5%的6mm纤维情况下，其流动度为214mm，相比较于DZ3未添加纤维的流动度243mm减小了29mm，即减小了11.93%。

（2）选取C组数据研究可得在其他影响因素不变的情况下，纤维长度对加筋流态固化土的流动度影响，整理数据可得如图2-3。

图2-3 纤维长度对流动度影响曲线

由图2-3可知，在其他影响因素不变的情况下，随着纤维长度分别为3mm、6mm、9mm、12mm，试样流动度分别为223mm、220mm、214mm、198mm，依次减小3mm、6mm、16mm，即依次减小1.35%、2.73%、7.48%。

3结论

本文通过对加筋流态固化土的大量试验研究得出以下结论:

在流动度试验中，研究得出：当加入纤维时，流态固化土流动度大幅减小，随着纤维掺量增加，流动度依次减小；随着纤维长度增加，加筋流态固化土的流动度依次减小。

参考文献

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