CN105862704A

CN105862704A - 一种采用聚乙烯醇纤维改良上海粘土的方法

Info

Publication number: CN105862704A
Application number: CN201610207836.8A
Authority: CN
Inventors: 赵冬雪; 璩继立; 孙中明
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2016-04-05
Filing date: 2016-04-05
Publication date: 2016-08-17

Abstract

本发明一种采用聚乙烯醇纤维改良上海粘土的方法，取上海粘土，风干，碾碎，过2mm土工筛，在振动台上振动密实；称取聚乙烯醇纤维，所述的聚乙烯醇纤维的质量为上海粘土质量的0.2%~1.2%，将聚乙烯醇纤维分散开；按照粘土‑聚乙烯醇纤维‑搅拌均匀的顺序加入聚乙烯醇纤维，使得聚乙烯醇纤维的纤维丝表面与上海粘土的接触最大；再加入水，粘土的含水量控制在15%~25%之间，搅拌均匀后将粘土装进保鲜袋；然后将保鲜袋在常温条件下养护20~30小时，即得改良的上海粘土。本发明利用聚乙烯醇纤维的高弹性模量与抗拉强度等性质以提高粘土的抗剪强度和无侧限抗压强度、抗变形能力，增强了土壤的工程特性。

Description

一种采用聚乙烯醇纤维改良上海粘土的方法

技术领域

本发明属于建筑学领域，涉及一种粘土，具体来说是一种采用聚乙烯醇纤维改良上海粘土的方法。

背景技术

上海地区浅部分布着厚度较大的软粘土层。上海地区粘土特有的高含水量、大孔隙比、高压缩性等性质可引起土的强度降低，严重影响建设工程地基或路基的稳定性和耐久性，因此，未经处理的粘土不能满足建设工程的强度和变形要求，我们利用上海粘土之前要提前进行加固处理。这就更需要我们不断探索土体改良的方法，寻找效果好，实用性高的加筋筋材。

聚乙烯醇纤维是一种以聚乙烯醇为原料纺丝制得的人工合成纤维，具有良好的耐酸碱性、耐久性、分散性，与一般常用的合成纤维相比，还具有很高的弹性模量与抗拉强度。目前，多用于提高混凝土的力学特性。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种采用聚乙烯醇纤维改良上海粘土的方法，所述的这种方法解决了现有技术中的上海粘土不能满足建设工程的强度和变形要求的技术问题。

本发明提供了一种采用聚乙烯醇纤维改良上海粘土的方法，包括如下步骤：

1)取一定量的上海粘土，风干，碾碎，过2mm土工筛，在振动台上振动密实；

2)称取聚乙烯醇纤维，所述的聚乙烯醇纤维的质量为上海粘土质量的0.2％～1.2％，将聚乙烯醇纤维分散开；

3)按照粘土-聚乙烯醇纤维-搅拌均匀的顺序分2～5次加入聚乙烯醇纤维，使得聚乙烯醇纤维的纤维丝表面与上海粘土的接触最大；

4)在步骤3)获得的粘土中加入水，粘土的含水量控制在15％～25％之间，搅拌均匀后将粘土装进保鲜袋；

5)然后将保鲜袋在常温条件下养护20～30小时，即得改良的上海粘土。

进一步的，所述的聚乙烯醇纤维的质量为粘土质量的0.8％-1.0％。

进一步的，在步骤3)获得的粘土中加入水，粘土的含水量控制在20％。

具体的，所述的聚乙烯醇纤维，选自上海瑞高实业发展有限公司生产的PF-2000型聚乙烯醇纤维，加筋前将团状纤维全部分散开。

具体的，粘土的颗粒不大于2mm。

聚乙烯醇纤维与一般常用的合成纤维相比，具有很高的弹性模量与抗拉强度。因此聚乙烯醇纤维改善粘土效果明显，为改善粘土的工程特性提供了新方法；聚乙烯醇纤维具有良好的耐酸碱性、耐久性、分散性。因此，改良粘土的作用持久且可均匀改善土壤结构性等优点；聚乙烯醇纤维与粘土的适宜的质量比，不仅能最大限度改善粘土的抗剪能力，增强粘土的抗剪强度，还能有效提高粘土的粘聚力和内摩擦角。

本发明将聚乙烯醇纤维与粘土结合在一起形成混合物，聚乙烯醇纤维均匀掺入土中，成为一种匀质的各向同性的材料。这样，混合物中结合聚乙烯醇纤维的高弹性模量与抗拉强度等特点，提高了聚乙烯醇纤维与粘土的混合物的粘聚力和抗拉强度，混合的效果是粘土的抗剪强度和抗压强度明显提高。改良了粘土特性的最大工程隐患，满足工程建筑的要求，为工程安全提供保障。

本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明利用聚乙烯醇纤维的高弹性模量与抗拉强度等性质以提高粘土的抗剪强度和无侧限抗压强度、抗变形能力，增强了土壤的工程特性。使用改良后的粘土后，不需要再对土地进行任何工程改造，后期管理简单、操作方便，施加时无特定要求。

附图说明

图1是本发明一种采用聚乙烯醇纤维改良上海粘土的方法的流程图。

图2是在50kPa、100kPa、150kPa、200kPa时，聚乙烯醇纤维加筋土应力-应变关系曲线。

具体实施方式

下面结合试验实例对本发明进一步说明

实施例1

首先，进行粘土的制备S1。粘土取自上海市某大型基坑项目施工现场。(这种粘土的含水量高、孔隙比大、压缩性高等性质，导致土的强度降低)其最佳含水率为20.78％，最大干密度为1.63g/cm³，液限含水率为42.27％，塑限含水率为20.46％。在自然条件下风干，碾碎，过筛。使粘土的颗粒不大于2mm，每组试验分别在密实状态下取3000g的土，并将土均分为三份。

然后，进行聚乙烯醇纤维的制备S2。将纤维团完全分散开，根据已有粘土的质量，密实状态下按照纤维土质量比0.2％，0.4％，0.6％，0.8％，1.0％，1.2％取聚乙烯醇纤维，分别为6g，12g，18g，24g，30g，36g每组均分为三份。

然后，进行聚乙烯醇纤维与粘土的混合S3，按照粘土-聚乙烯醇纤维-搅拌均匀-粘土-聚乙烯醇纤维-搅拌均匀-粘土-聚乙烯醇纤维-搅拌均匀的顺序分三次加入聚乙烯醇纤维，然后达到纤维丝表面与土体的接触最大，得到聚乙烯醇纤维与粘土的混合物54组。

然后，制备混合土拌合物S4，在充分拌合均匀的土中加入水，根据3000g土的质量，结合土的含水量在预定值20％左右加入一定量的水，将拌合物在拌合搅拌机内搅拌直到均匀。

然后，将土样装进保鲜袋，置于养护缸中S5，在常温条件下养护24小时。

最后，得到改良混合物S6。

实施例2为测量聚乙烯醇纤维改良粘土的效果，进行了以下试验组与对照组的对比。

试验组：

将得到的改良混合物S6分别在预期含水量20％左右状态进行直接剪切试验，共18组。

对照组：

与试验组的改良步骤，对粘土进行过筛搅拌，加水至与其含水量20％左右，养护缸中常温养护24小时，在与试验组条件一样的条件下进行直接剪切试验，以比对抗剪强度及粘聚力，共3组。

试验组：

将得到的改良混合物S6分别在与其含水量20％左右状态进行无测限抗压强度试验以比对抗压强度，共18组。

对照组：

与试验组的改良步骤，对粘土进行过筛搅拌，加水至含水量20％左右，在养护缸中常温养护24小时，在与试验组条件一样的条件下进行无测限抗压强度试验，共3组。

附图2为混合土的直接剪切试验结果：

表1为混合土的粘聚力及内摩擦角的变化：

表1直剪试验抗剪强度指标

表2为混合土的无侧向抗压强度试验结果：

表2无侧限抗压强度试验结果

从附图2的试验结果可以看出：随着加筋率的增加，抗剪强度先增大后减小，出现峰值，加筋率为1.0％时，四种垂直压力作用下抗剪强度均达到最大值。与素土相比，上海粘土加筋聚乙烯醇纤维抗剪强度在垂直荷载为50kPa、100kPa、150kPa和200kPa时分别提高了73.7％、21.8％、18.8％和17.2％。残余强度在垂直荷载50kPa、100kPa、150kPa和200kPa时分别提高了143.1％、22.2％、14.9％和20.7％。同时，与素土相比，当剪切位移较大时，加筋土剪切强度仍然保持较大值，这对提高土体的延性起到了一定的作用。

从表1中可以看出，素土中加入聚乙烯醇纤维后，当加筋率小于0.8％时，黏聚力随着加筋率的增加而增加，当加筋率大于0.8％时，黏聚力有下降趋势，但下降非常缓慢，这表明存在最佳加筋率，结合附图二抗剪强度的分析，可以定义最佳加筋率为1.0％。与素土相比，最佳加筋率处黏聚力提高了55.6％。因此，将聚乙烯醇纤维作为粘土的改良剂，是提高粘土抗剪能力的一种有效方法。

从表2可以看出：抗压强度随着加筋率增大，先增大后减小，当加筋率为0.8％时，抗压强度达到最大值，与素土相比，抗压强度提高了45.15％；当加筋率为1.0％时，残余强度达到最大值，与素土相比，残余强度提高了184.5％。因此我们定义无侧限抗压强度试验最佳加筋率为0.8％。由此可见，聚乙烯醇纤维对上海地区的粘土能有效的延缓土样脆性破坏的发生，显著增强了土的抗变形性能。

聚乙烯醇纤维与粘土按照一定比例混合后，对粘土的抗剪强度，抗压强度，残余强度，粘聚力和内摩擦角都有所提高；聚乙烯醇纤维分散性较好，可充分与粘土混合均匀，长久提高土壤生产力；并且，聚乙烯醇纤维耐酸碱性、耐久性，所以不易被腐蚀，效力持久；所以，在工程实际中拥有广泛前景。

具体实施方法的效果：本发明所取得效果，与素土相比，其内摩擦角和粘聚力都有明显提高粘聚力最大提高55.6％，抗剪强度提高73.7％，抗压强度最大增加45.1％，残余强度最大增加184.5％。

以上，仅为本发明的一种具体实施方式，并非限定本发明实施范围，由本发明引出的显而易见的变化，仍属本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种采用聚乙烯醇纤维改良上海粘土的方法，其特征在于包括如下步骤：

1）取一定量的上海粘土，风干，碾碎，过2mm土工筛，在振动台上振动密实；

2）称取聚乙烯醇纤维，所述的聚乙烯醇纤维的质量为上海粘土质量的0.2%~1.2%，将聚乙烯醇纤维分散开；

3）按照粘土-聚乙烯醇纤维-搅拌均匀的顺序分2~5次加入聚乙烯醇纤维，使得聚乙烯醇纤维的纤维丝表面与上海粘土的接触最大；

4）在步骤3）获得的粘土中加入水，粘土的含水量控制在15%~25%之间，搅拌均匀后将粘土装进保鲜袋；

5）然后将保鲜袋在常温条件下养护20~30小时，即得改良的上海粘土。

2.根据权利要求1所述的一种采用聚乙烯醇纤维改良上海粘土的方法，其特征在于：所述的聚乙烯醇纤维的质量为粘土质量的0.8%-1.0%。

3.根据权利要求1所述的一种采用聚乙烯醇纤维改良上海粘土的方法，其特征在于：在步骤3）获得的粘土中加入水，粘土的含水量控制在20%。