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聚丙烯纤维加筋黄土抗侵蚀性能试验研究

岩土力学 2021年第2期42卷 501-510页

作者：安宁晏长根王亚冲兰恒星包含许江波石玉玲孙巍锋长安大学公路学院陕西西安710064 北京建达道桥咨询有限公司北京100020 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054

以聚丙烯纤维加筋黄土在黄土边坡坡面防护中的应用推广为研究背景,探讨了聚丙烯纤维加筋黄土的抗侵蚀性能及坡面防护效果。基于室内试验,研究了纤维长度和纤维掺量对加筋黄土抗剪强度、抗崩解性和渗透系数的影响规律,并基于试验获得的... 详细信息

以聚丙烯纤维加筋黄土在黄土边坡坡面防护中的应用推广为研究背景,探讨了聚丙烯纤维加筋黄土的抗侵蚀性能及坡面防护效果。基于室内试验,研究了纤维长度和纤维掺量对加筋黄土抗剪强度、抗崩解性和渗透系数的影响规律,并基于试验获得的加筋黄土最佳配合比,开展降雨冲刷模型试验。结果表明:聚丙烯纤维的掺入可有效提高黄土的抗剪强度和抗崩解性,随着纤维掺量的增加和长度的增长,加筋黄土的黏聚力和崩解速率均呈现出先减小后增大的变化趋势,当纤维长度为15mm、掺量为0.5%时,加筋土的抗剪强度和抗崩解性达到最优,相比于素黄土,加筋黄土的黏聚力提升了135.3%、崩解速率降低了91.7%;纤维的掺入提升了黄土的渗透系数,聚丙烯纤维加筋黄土的饱和渗透系数随着纤维掺量的增加而增大,随着纤维长度的增大而减小;聚丙烯纤维加筋黄土的坡面防护效果明显,当边坡坡比分别为1:1.5、1:1、1:0.75时,相比于无防护边坡,其冲刷速率分别降低了90%、90.4%和87.3%,累计冲刷量分别降低了85%、85.5%和83.6%。

关键词：黄土边坡聚丙烯纤维纤维加筋土抗侵蚀性能抗冲刷性

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聚丙烯纤维加筋砾质黏土的拉伸断裂特性研究

岩土力学 2021年第10期42卷 2713-2721页

作者：张志韬陈生水吉恩跃傅中志南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 南京水利科学研究院水利部水库大坝安全重点实验室江苏南京210024

自主研发了一种用于土体拉伸试验的新型拉伸装置,针对不同砾石含量、不同纤维含量的砾质黏土开展了多组拉伸试验。由试验结果发现,砾质黏土的抗拉强度随着砾石含量的增大而降低,在砾质黏土中掺入聚丙烯纤维后,其抗拉强度和极限拉应变明... 详细信息

自主研发了一种用于土体拉伸试验的新型拉伸装置,针对不同砾石含量、不同纤维含量的砾质黏土开展了多组拉伸试验。由试验结果发现,砾质黏土的抗拉强度随着砾石含量的增大而降低,在砾质黏土中掺入聚丙烯纤维后,其抗拉强度和极限拉应变明显增大;纤维加筋砾质黏土的抗拉强度和极限拉应变与其中的纤维含量呈正相关关系,但随着砾质黏土中砾石含量的增大,纤维的掺入对其抗拉强度的提升作用明显降低。电镜扫描分析表明,纤维与土颗粒界面产生的摩擦作用是导致加筋砾质黏土抗拉强度提高的主要原因,砾石含量为0%的纯黏土试样,因仅存在纤维/土颗粒界面的I类纤维,土体的抗拉强度提高非常明显;随着砾石含量增大,纤维/土颗粒/砾石界面II类纤维的占比增加,纤维的掺入对其抗拉强度的提升作用明显降低。最后,基于60个试样的试验结果,提出了一个纤维加筋砾质黏土的抗拉强度的多元回归模型,可快速预测不同砾石含量和纤维含量下砾质黏土的抗拉强度。相关试验结果可为高土质心墙坝防渗心墙的抗裂设计提供参考。

关键词：砾质黏土聚丙烯纤维抗拉强度极限拉应变微观机制

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聚丙烯纤维改性盾构渣土强度特性研究

地下空间与工程学报 2023年第2期19卷 400-409页

作者：张建勇中铁十四局集团大盾构工程有限公司南京434000

隧道建设越来越多,盾构渣土产生量将不断上升,盾构渣土逐渐成为发达城市固体废弃物的主要来源。纤维能够有效地提高土体强度,通过纤维对盾构渣土进行改良,以期解决其再利用问题。本文以北京某大直径盾构隧道盾构渣土为研究对象,采用自... 详细信息

隧道建设越来越多,盾构渣土产生量将不断上升,盾构渣土逐渐成为发达城市固体废弃物的主要来源。纤维能够有效地提高土体强度,通过纤维对盾构渣土进行改良,以期解决其再利用问题。本文以北京某大直径盾构隧道盾构渣土为研究对象,采用自主研发的固化剂和聚丙烯纤维进行改良,在室内制作聚丙烯纤维改性土试块与纯固化剂改性土试块进行强度特性对比分析,并用扫描电镜对试样的微观结构进行了研究。结果表明:当聚丙烯纤维改良盾构渣土纤维含量为0.5%时,无侧限抗压强度值最大为1026 kPa,比纯固化剂改性土无侧限抗压强度提高了77.5%;纤维改性土粘聚力为304 kPa,比纯固化剂改性土粘聚力提高了36.9%;纤维改性土内摩擦角受纤维含量影响较小;且纤维改性土中聚丙烯纤维与改性土形成了非常强的物理连接,提高了土体的整体性、强度和稳定性。

关键词：盾构渣土聚丙烯纤维纤维改性土力学特性微观结构

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聚丙烯纤维加筋黄土的抗剪强度和崩解特性

交通运输工程学报 2021年第2期21卷 82-92页

作者：卢浩晏长根贾卓龙兰恒星石玉玲杨晓华张志权广东华路交通科技有限公司广东广州510420 长安大学公路学院陕西西安710064 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 长安大学建筑工程学院陕西西安710064

为检验聚丙烯纤维加筋黄土对边坡坡面的防护效果,基于室内直剪试验和崩解试验,研究了纤维含量、纤维长度及含水率对加筋黄土抗剪强度和抗崩解特性的影响,获得了加筋黄土的最佳配比,并以此为基础开展了现场坡面防护试验。研究结果表明:... 详细信息

为检验聚丙烯纤维加筋黄土对边坡坡面的防护效果,基于室内直剪试验和崩解试验,研究了纤维含量、纤维长度及含水率对加筋黄土抗剪强度和抗崩解特性的影响,获得了加筋黄土的最佳配比,并以此为基础开展了现场坡面防护试验。研究结果表明:相比于素黄土,聚丙烯纤维加筋黄土的黏聚力最高提升113.8%,内摩擦角最高提升23.3%,崩解速率最高降低87.5%,聚丙烯纤维可有效提高黄土的抗剪强度和抗崩解特性;随着纤维含量和纤维长度的增长,聚丙烯纤维加筋黄土的黏聚力分别呈现先增大后减小和先急剧增大后增幅趋缓的变化趋势,崩解速率分别呈现先减小后增加和持续减小的变化趋势;从抗剪强度方面考虑,聚丙烯纤维加筋黄土的最佳纤维含量为0.3%,最佳纤维长度为15 mm,从崩解特性方面考虑,聚丙烯纤维加筋黄土的最佳纤维含量为0.5%,最佳纤维长度为19 mm,相比较而言,两者崩解速率的相对变化明显小于其抗剪强度的相对变化,故确定聚丙烯纤维加筋黄土的最佳纤维含量为0.3%,最佳纤维长度为15 mm;随着含水率的增加,聚丙烯纤维加筋黄土的黏聚力、内摩擦角和崩解速率均呈现减小趋势,其变化关系符合三次多项式函数或Logistic函数关系;现场测得聚丙烯纤维加筋黄土防护坡面平均侵蚀深度约为3 mm,说明聚丙烯纤维加筋黄土的坡面防护效果明显。

关键词：路基工程加筋黄土聚丙烯纤维抗剪强度崩解速率

聚丙烯纤维、偏高岭土和细砂对水硬石灰改性的研究

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文物保护与考古科学 2022年第4期34卷 72-79页

作者：杨隽永冯向伟南京博物院江苏南京210016

为改善水硬石灰的力学性能,适当提高其抗压与抗折强度,本工作设计并制备了添加不同配比的聚丙烯纤维、偏高岭土和细砂的水硬石灰,并对其力学强度,矿物成分和微观形貌进行试验研究。结果表明,单独添加30%偏高岭土、0.1%聚丙烯纤维或者50... 详细信息

为改善水硬石灰的力学性能,适当提高其抗压与抗折强度,本工作设计并制备了添加不同配比的聚丙烯纤维、偏高岭土和细砂的水硬石灰,并对其力学强度,矿物成分和微观形貌进行试验研究。结果表明,单独添加30%偏高岭土、0.1%聚丙烯纤维或者50%石英砂的水硬石灰抗压强度相对较高。在偏高岭土-水硬石灰中,单独添加0.1%短长度聚丙烯纤维或者共同加入0.1%聚丙烯纤维和50%石英砂可以提高其长期抗压强度。添加聚丙烯纤维还可以提高水硬石灰抗折强度。钙铝水合物不稳定和长期抗压强度下降有关,添加1%聚丙烯纤维可以提高碳酸化反应。聚丙烯纤维还能够增大水硬石灰内部的摩擦力和锚固力。在南京市罗廊巷太平天国建筑壁画保护中,对于地仗层脱落部位的修补采用改性水硬石灰进行了局部应用,效果良好。

关键词：聚丙烯纤维水硬石灰偏高岭土细砂抗压强度抗折强度

聚丙烯纤维增强尾砂胶结充填体力学及流动性能研究

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材料导报 2021年第19期35卷 19030-19035页

作者：侯永强尹升华赵国亮张鹏强杨世兴张敏哲刘洪斌北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 金川集团股份有限公司镍钴资源综合利用国家重点实验室金昌737100 金川镍钴研究设计院有限责任公司金昌737100 北京科技大学土木与资源工程学院资源工程系北京100083

针对聚丙烯纤维掺量、长度及矿渣掺量这三种因素对尾砂胶结充填体力学及流动性能的影响,进行正交试验设计。通过对试验结果进行极差和方差分析,得到了这三种因素对尾砂胶结充填体力学及流动性的影响程度和显著性影响因素,并借助扫描电镜... 详细信息

针对聚丙烯纤维掺量、长度及矿渣掺量这三种因素对尾砂胶结充填体力学及流动性能的影响,进行正交试验设计。通过对试验结果进行极差和方差分析,得到了这三种因素对尾砂胶结充填体力学及流动性的影响程度和显著性影响因素,并借助扫描电镜(SEM)揭示了纤维对充填体力学性能的作用机理。研究结果表明:随着纤维掺量及长度的增加,充填料浆坍落度分别下降了8.7%和4.3%,说明纤维的掺入会对料浆流动性能产生不利的影响;充填体28 d抗压强度、抗拉强度均随着纤维掺量的增加呈先增加后减小的趋势,并在纤维掺量为0.6%时达到最大值,但纤维对充填体抗拉强度的改善效果明显优于对抗压强度的改善效果;矿渣的掺入对纤维增强尾砂胶结充填体流动性能无显著影响,但矿渣掺量的增加使得充填体抗压及抗拉强度分别降低了17.9%、19.7%,说明矿渣的掺入会对尾砂胶结充填体力学性能产生不利影响;纤维的掺入能够有效限制充填体裂纹的扩展,且随着纤维掺量的增加,充填体破坏特征由脆性向延性转变;纤维增强尾砂胶结充填体力学性能的关键在于纤维与砂浆基体界面存在粘结力,使得横跨于裂缝两侧的纤维能够形成“锚固”作用,从而提高充填体的整体力学性能。

关键词：聚丙烯纤维尾砂胶结充填体力学性能流动性能正交试验

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聚丙烯纤维混凝土断裂韧度试验与数值分析

吉林大学学报(工学版) 2023年

作者：许颖樊悦王青原张振宇哈尔滨工业大学(深圳)土木工程智能结构系统深圳市重点实验室

断裂性能是评价纤维对混凝土性能影响的重要指标之一。本文采用9组不同配合比的聚丙烯纤维增强混凝土(Polypropylene fiber reinforced concrete，PPFRC)进行预制裂缝梁三点弯曲试验，以聚丙烯纤维掺量和长径比为控制变量，基于双K断裂... 详细信息

断裂性能是评价纤维对混凝土性能影响的重要指标之一。本文采用9组不同配合比的聚丙烯纤维增强混凝土(Polypropylene fiber reinforced concrete，PPFRC)进行预制裂缝梁三点弯曲试验，以聚丙烯纤维掺量和长径比为控制变量，基于双K断裂模型和四阶段断裂模型分别探讨了聚丙烯纤维对混凝土不同断裂韧度的影响，得到了PPFRC的黏聚力-裂缝张开位移双线性软化曲线，引入影响系数解决了经验计算公式的修正问题，利用ABAQUS的扩展有限元法(Extended finite element method，XFEM)模拟断裂过程，通过参数分析验证模型分析梁断裂行为的可行性。所得结果意义为：四阶段断裂模型更适用于作为PPFRC结构失效的判定准则，模型中的宏观裂缝起裂韧度与纤维掺量呈正比，与长径比呈反比，结构失效韧度与掺量和长径比均呈正相关。掺入12 kg/m3、20 mm长聚丙烯纤维的混凝土宏观裂缝起裂韧度和结构失效韧度分别为9.80 MPa·m1/2、55.32 MPa·m1/2。双线性软化本构经验公式中引入的聚丙烯粗纤维βp=0.849；聚丙烯细纤维βp在0.409-0.552之间，取值随长径比增大而上升。

关键词：建筑材料聚丙烯纤维断裂韧度扩展有限元双线性软化曲线

聚丙烯纤维增强水泥复合材料抗冲蚀性能及冲蚀机制

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同方期刊数据库

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复合材料学报 2021年第3期38卷 891-901页

作者：郝贠洪刘艳晨李永贵高峰内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051 闽江学院福建省新型功能性纺织纤维及材料重点实验室福州350108 内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室呼和浩特010051 内蒙古自治区建筑检测鉴定与安全评估工程技术研究中心呼和浩特010051 内蒙古工业大学土木工程学院呼和浩特010051

针对内蒙古中西部地区风沙环境特征,利用模拟风沙环境侵蚀试验系统,研究了不同聚丙烯(PP)纤维掺量的PP纤维/水泥复合材料在风沙环境中的抗冲蚀性能,并利用SEM观测冲蚀后微观形貌,探究其冲蚀机制。结果表明:不同PP纤维掺量的PP纤维/水泥... 详细信息

针对内蒙古中西部地区风沙环境特征,利用模拟风沙环境侵蚀试验系统,研究了不同聚丙烯(PP)纤维掺量的PP纤维/水泥复合材料在风沙环境中的抗冲蚀性能,并利用SEM观测冲蚀后微观形貌,探究其冲蚀机制。结果表明:不同PP纤维掺量的PP纤维/水泥复合材料冲蚀率大小为:普通水泥砂浆>PP纤维质量比为1.5%的PP纤维/水泥复合材料>PP纤维质量比为0.5%的PP纤维/水泥复合材料(PP与胶凝材料的质量比),且在一定的冲蚀时间范围内,冲蚀损伤演化特征发生显著变化;不同PP纤维掺量的PP纤维/水泥复合材料冲蚀率随冲蚀角度的增加而增大,且在冲蚀角度为90°时出现不同的峰值,符合脆性材料特征;分析材料表面受粒子冲蚀过程的表面接触应力,结合冲蚀后微观形貌,表明适量PP纤维的掺入有助于提高PP纤维/水泥复合材料的密实程度,增加韧性,过量PP纤维的掺入会造成分散不均匀,降低砂浆密实度和抗冲蚀能力;通过合理匹配PP纤维掺量可制备出具有优异抗冲蚀性能的PP纤维/水泥复合材料。

关键词：水泥基复合材料风沙环境抗冲蚀聚丙烯纤维冲蚀机制

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聚丙烯纤维加筋千枚岩残积土的抗拉强度特性

桂林理工大学学报 2023年

作者：吴远成黄世光颜荣涛唐昊蔡煜于海浩中铁工程设计咨询集团有限公司桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室

为了研究聚丙烯纤维加筋千枚岩残积土的抗拉强度特性影响，通过自主研发的新型拉伸装置对土体进行单轴拉伸试验。针对不同压实干密度、不同纤维含量的千枚岩残积土开展了多组单轴拉伸试验。试验结果表明：纤维加筋千枚岩残积土的抗拉强... 详细信息

为了研究聚丙烯纤维加筋千枚岩残积土的抗拉强度特性影响，通过自主研发的新型拉伸装置对土体进行单轴拉伸试验。针对不同压实干密度、不同纤维含量的千枚岩残积土开展了多组单轴拉伸试验。试验结果表明：纤维加筋千枚岩残积土的抗拉强度随着压实干密度的增加而增大，聚丙烯纤维能显著提高千枚岩残积土的抗拉强度；聚丙烯纤维加固千枚岩残积土抗拉强度受纤维含量、长度和土体干密度综合影响，在最优纤维含量（0.20%）和最优纤维长度（12 mm）下聚丙烯纤维加筋土体效果较好，密实土体能增强土颗粒与纤维间的摩擦力，增强了土体的抗拉强度；纤维的掺入明显增强了千枚岩残积土抵抗塑性变形的能力，增加了土体的延展性，提高了土体的抗拉强度和极限拉应变；扫描电镜（SEM）分析表明：纤维与土体的相互作用即为咬合摩擦作用，摩擦作用在聚丙烯纤维壁上产生划痕，提高了土体抗拉强度。总体来说，聚丙烯纤维能有效的改良土体，起到良好的抗拉断裂的效果，在工程中的运用有着重要参考价值。

关键词：千枚岩残积土压实干密度聚丙烯纤维抗拉强度微观机制