毕业设计（论文）-玄武岩纤维对水泥土抗拉性能的影响.doc

河北建筑工程学院本科生毕业设计（论文） 课题名称玄武岩纤维对水泥土抗拉性能的影响学 院： 土木工程学院 专 业： 土木工程 班 级： xxx 学生姓名： xxx 学 号： xxx 指导教师： xxx 职称： 讲师 设计提交日期： xx 设计提交日期： xx 答辩委员会主席签字： 玄武岩纤维对水泥土抗拉性能影响 摘 要 劈裂实验是研究水泥土试块抗拉强度的主要试验。本文通过实验数据反映在水泥土中加入玄武岩纤维和改变水泥掺量后对抗拉强度的影响。本文通过研究纤维长度为6mm、12mm、18mm、24mm和30mm的纤维，确定出最优长度，然后研究纤维含量变化对抗拉强度的影响，本文的纤维含量分别为0%、0.3%、0.5%、0.7%和1%，确定最优含量，给出工程建议最优长度为18mm，最优纤维含量0.7%。本文的主要研究内容如下：水泥掺量的不同对抗拉强度的影响。纤维长度的不同对抗拉强度的影响。纤维含量的不同对抗拉强度的影响。龄期的不同对抗拉强度的影响。查阅想关资料，综合实验数据得出如下结论：一定条件下，一定范围内，水泥土的抗拉强度随着水泥掺量的增加而增大。水泥土的抗拉强度随着长度增加而增大。在长度为18毫米达到峰值。水泥土的抗拉强度随着纤维含量的增加而增大。在纤维含量为 0.7%达到峰值。水泥土的抗拉强度随着龄期的增长而增大。关键词：玄武岩纤维；水泥土；抗拉强度I AbstractSplitting splitting experiment is of cement soil test tensile strength test. The experimental data reflect with basalt fiber and change the cement dosage in the cement soil on the tensile strength of the impact. The through the study of the fiber length of 6mm, 12mm, 18mm, 24mm and 30mm fibers to determine the optimal length, then study the influence of fiber content on the tensile strength and the fiber content were 0%, 0.3%, 0.5%, 0.7% and 1% to determine the optimal content and engineering advice is given.Effect of different cement content on tensile strength.Effect of different fiber length on tensile strength.The effect of different fiber content on the tensile strength.Effect of different age on tensile strength.Access to relevant information, a comprehensive set of experimental data obtained conclusions are as follows: under certain conditions, range, the tensile strength of the cement soil increases with the increase of the admixture of cement. The tensile strength of the cement soil with the increase of the length increases. At length to 18 mm peak. The tensile strength of the cement soil increases with the increase of fiber content. In the fiber content of 0.7% reached the peak. The tensile strength of the cement soil with the growth of age increases.Key words :basalt fiber; cement soil; tensile strengthI玄武岩纤维对水泥土抗拉性能影响 目 录第一章 绪论11.1 研究意义11.2 研究现状11.3 成本优势21.3.1 材料概况21.3.2 技术性能3第二章 试验方案及方法52.1 试验方案52.2 试验方法52.2.1 试验仪器62.2.2 实验材料72.2.3 实验过程92.2.4 试验注意事项10第三章 实验数据分析123.1 最优长度确定123,2 最优含量的确定153.3 各种因素对试块的抗拉强度的影响173.3.1 龄期对试块抗拉强度的影响173.3.2 水泥含量对试块的抗拉强度的影响183.3.3 纤维含量对试块的抗拉强度的影响193.4 纤维的延性及变形203.4.1 裂缝213.4.2 纤维含量对水泥反应的影响213.4.3 纤维含量对延性的影响22第四章 总结与展望294.1 结论294.2 展望29参考文献30III 第一章 绪论1.1研究意义地基处理在工程中地位极其重要，地基处理的好坏对建筑结构的安全性、适用性及耐久性直接相关。针对不同的地质环境应该选用不同的处理方法，材料的选用对地基强度的增加效果也不尽相同。水泥土在地基处理过程中一直扮演这一个比较重要的角色。处理过程中通过机械将水泥土灌入软弱地基中，经过一定的时间，水泥土与原地基土发生一系列的物理化学反应，从而改善原来地基土的内部结构，形成新的地基，进而提高地基承载力1。相比水泥土，水泥土的制作工艺更方便，水泥土的材料选取可以利用挖方弃料，减少土方堆填浪费，减少场地占用，降低运输成本，提高工作效率。大力推广该项技术，可以提高当地资源利用率，降低工程成本，提高企业效益2。单纯的采用水泥土地基，确实可以提高地基承载力，但是，由于场地及荷载环境的苛刻，要求地基有更好的性能。早在20世纪80年代，化纤水泥土的研究就已经开始了，在1996年北京举行的第三届水泥水泥土报告会上，在化学纤维用于水泥土上得到广泛重视。经过一些人士研究发现，在水泥土中加入适量的纤维，在力学性能上可以产生在水泥土中配筋的效果，即水泥土的抗强度和抗拉强度均有所提高。随着科学发展观的提出，各部也提出绿色建筑的号召。玄武岩纤维具有污染小，可降解，韧性高，耐腐蚀等，因而已经被一些领域所应用。但是在建材方面的研究还比较少，因此在水泥土中掺入玄武岩纤维有必要进行研究。1.2研究现状纤维水泥土是一种新型的复合材料，相当于对水泥土材料的一个创新改良，虽然强度方面亚于水泥土，但是由于其施工方便，经济效益好，备受一些建筑工程领域青睐。近年来，以钢纤维、合成纤维、碳纤维及玻璃纤维为代表的纤维，在水泥土中应用得到了迅速的发展，纤维水泥土是继钢筋水泥土一次重大突破。水泥土具有一系列优越的性能，并广泛应用于各工程领域。我国在水泥土应用上主要分为两方面：一方面用于水泥土搅拌桩，主要用于地下工程；另一方面主要用水泥土重力式挡墙，在这两方面，我国结合国内外理论，已经有较成熟的实践经验。国外也曾做过大量试验研究水泥土的性质，计划研究出最佳配比，用水泥土代替砼材料。经翻阅资料得知，在水泥土中加入适量纤维可产生如下影响：1.阻碍裂缝开展。纤维可阻碍水泥土中微裂缝的产生与扩展，这种阻裂作用既存在于水泥土的未硬化的塑性阶段，也存在于水泥土的硬化阶段。水泥基体在浇注后的24小时内抗拉强度低，若处于约束状阻态，当其所含水分急剧蒸发时，极易生1绪论 成大量裂缝，此时，均匀分布于水泥土中的纤维可承受因塑性收缩引起的拉应力，从而阻止或减少裂缝的生成。水泥土硬化后，若仍处于约束状态，因周围环境温度与湿度的变化，而使干缩引起的拉应力超过其抗拉强度时，也极易生成大量裂缝，在此情况下纤维仍可阻止或减少裂缝的生成。 2.可以一定程度上减缓应力集中。水泥土不仅抗拉强度低，而且因存在内部缺陷而往往难于保证。纤维之间的相互约束可阻碍水泥土中微裂缝的产生与扩展，这种阻裂作用既存在于水泥土的未硬化的塑性阶段，也存在于水泥土的硬化阶段。3.提高材料韧性。即使水泥土发生开裂，纤维还可横跨裂缝承受拉应力，并可使水泥土具有良好的韧性。韧性是表征材料抵抗变形性能的重要指标，一般用水泥土的荷载挠度曲线或拉应力应变曲线下的面积来表示3。另外，还可提高和改善水泥土的抗冻性、抗渗性以及耐久性等性能。本文主要研究加入纤维后，对水泥土的抗拉强度的影响。强度方面。在水泥土中加入纤维的效果可类比在混凝土中加入钢筋产生的效果。在水泥土中加入纤维与原状水泥土相比，其内部结构发生了变化。即在荷载作用下，由于纤维与水泥土相互作用，使处于多方向约束作用，进而提高试件承载力。提高延性。足够的强度是保证安全的必要条件，则延性则可以减少突发事故的可能性。事故发生前，延性可以留给人们一个危险的预判时间，让人们提前撤离。其主要机理是可类比适筋梁破坏。合适的纤维掺量可以提高材料的渗水性。因为玄武岩的加入改变渗水路径，另外，玄武岩纤维材料的性能具有一定的阻水能力。1.3 成本优势 1.3.1 概况玄武岩纤维具有优越的物理学性能，良好的粘合性，耐热性及抗腐蚀性等，非常适用于土木工程领域.由于玄武岩纤维单向布不但抗拉强度高，而且具有良好的 高延伸率3.1%。在极限状态下破坏时，可以通过自发形变大量吸收能量，所以用于抗震加固方面有独特的优异性能。玄武岩纤维单向布是一种不导电的绝缘材料。在地铁隧道，电器化铁路以及一些防磁化，电绝缘，防磁性能高的建筑加固工程中，玄武岩纤维单向布有非常明显的优势。再加上玄武岩纤维单向布在加 固工程中施工也非常方便，与胶粘剂结合更好，树脂的浸渍性浸透性都高于碳纤维，以此可提高建筑结构的抗运动荷载能力和抗冲击能力，适合于加固桥梁的土墩、柱、梁等部位。 玄武岩纤维单向布在建筑结构加固中的应用，最突出的实例为：上海某烂尾楼的改造和加固，上海某底层建筑加高，江苏某危房和危楼的建筑加固，浙江某服务性建筑物的改造加固，中部地区某高速公司桥梁的改造和加固。 1.3.2 技术性能（1）抗冲击性： 连续玄武岩纤维的抗拉强度为41004800MPa,弹性模量为90110GPa，极限延伸率为3.1%（碳纤维1.7%，纺纶2.4%），在极限重力作用下，玄武岩纤维材料首先 通过形变吸收大量能量，这是建筑加固工程中所需要的性能之一。因此玄武岩纤维广泛应用于军事装备，防爆设施，桥梁墩柱的加固工程。（2）抗动载抗疲劳性能： 虽然碳纤维抗拉强度高，具有良好的承受长期的表茶载性能，但是在极限受力状态下碳纤维为脆性破坏，抗动载，抗疲劳性能不如玄图1 玄武岩纤维武岩纤维，所以在进行结构加固中，特别是桥梁加固，防地震加固。需在不同部位采用不同的材料，有的应采用碳纤维，有的应采用玄武岩纤维。 （3) 耐酸，耐碱，耐化学腐蚀性能： 玄武岩纤维复合材料具有良好的耐酸性和耐碱性，在1000C在Ca(OH)2饱和溶液中浸渍4小时后，单丝强度保留率大于75.8%以上。耐强碱性，耐酸性能好。由于海水的氯离子对海边，海港码头的混凝土结构有很强的化学腐蚀性，可导致混凝土碳化，钢筋腐蚀。所以采用玄武岩纤维复合筋，单向布进行加固能达到更佳的效果。 （4）电绝缘性能好 玄武岩纤维的绝缘性能比无碱玻璃纤维更好，碳纤维是一种导电体，所以在地铁工程，隧道工程，电气化铁路工程，工业厂房，绝缘性要求高的建筑物，采用玄武岩纤维进行加固可消除屏蔽现象。 玄武岩纤维单向布在结构加固中使用性能部分达到或超越碳纤维且外观与碳纤维相同的情况下，每平方米玄武岩纤维单向布成本20多元，是碳纤维单向布最合理的低成本替代产品。15 第二章 试验方案及方法2.1 试验方案 先确定纤维最优长度，然后确定纤维最优含量。本试验通过对玄武岩纤维的掺入量、纤维长度、水泥掺入量以及龄期四种因素对实验化纤水泥土抗劈裂强度的影响来确定玄武岩纤维水泥土的最优配比。具体说来，确定的玄武岩纤维的掺入量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%，通过这四种不同掺入量的水泥土抗拉强度，并通过试验结果，来确定玄武岩纤维掺入水泥土中的最优掺入量的具体范围。同样的，选用长度分别为6mm、12mm、18mm、24mm的玄武岩纤维，来确定玄武岩纤维掺入水泥土使水泥土强度最大时的最优长度。而对于水泥掺入量则通过水泥量与干土量的比确定，确定的比例分别为10%、15%、20%、25%。由于本试验采取的一次拌合量是综合考虑了试块最大质量和实验损失量的综合质量，所以说，在相同预拌试块量相同的情况下，一次拌合量是相同的。而通过事先预拌试样可以确定，在拌合含水量为26%时，试块的可拌性最好，所以确定拌合料的含水量为26%，同样的，试块的含水量是相同的，也就是说，试块中的水的质量是相同的。这样就使得试块的土与水的总质量是确定的，也就是说通过上面确定的水泥质量与干土的质量的比，达到控制水泥含量的要求。这样做有一个好处，就是在不同灰土比的条件下，水泥的质量是确定的4。这样，通过上面两条我们就可以看出，在确定的试块中，水的质量和水泥的质量是一定的。而在实验中，只要确定土的天然含水量，然后就可以很方便地算出土、水泥和水的添加质量。当然，为了保持一天工作量中土的供给量有一定的保障，又使不因为了测定含水量而耽误时间，土一定要提前准备好，并把准备好的土存到密封的桶里，以保证同一天用的土其天然含水量是一样的，使得一天用量只需计算一次，更重要的是不需因天然含水率的测定影响一天的效率。最后，通过把数据输入表格中，并通过比较来获得实验结果。本试验通过上述三种不同的因素的对比，来得到一组最适的试块配比，以期达到最经济，同时，强度至少达到比素块（不掺纤维的试块）提高20%。初步拟定，先用7d、14d较短龄期试块，来初步得出最优的玄武岩纤维掺入量、长度以及水泥含量的配比的范围，之后，根据确定的含量范围来制作28d的试块，以期进行验证，最后得出一组最优含量配比5。最后通过整合分析得到关于水泥土试块的抗拉强度相关结论。2.2 试验方法2.2.1 试验仪器图2.1 全自动劈裂仪器（1）搅拌机 全自动混合料拌合机或自动沥青混合料拌合机，型号BH-20，拌合容量20升，功率3kw。本试验不要求温度因素，所以拌合机不需要打开温度设定。拌和容量：10升（20升），加热锅温度范围：室温250（任意设定），控温精度：3，分辨率：0.3，拌和时间：1999秒（任意设定），搅拌桨转速：公转48转/分，自转90转/分，工作条件：温度：-1040，相对湿度：不大于80%，电源电压：AC220V10%；电流：13A（最大）。（2）干燥箱 FX-101-3型电热鼓风干燥箱，电源220v，电热功率5kw，工作室尺寸500600750mm,外型尺寸990640750mm，鼓风电机40w，转速2800转/分，绝缘电阻，升温时间，温度范围 室温+10250，灵敏度1，温度漂移24小时，温度均匀度，最高箱外表面温度。（3）试验机 LD716全自动劈裂试验仪，技术参数：最大荷载50kN，测量误差：0.1kN，位移传感器测量范围020mm，测量误差0.01mm，压力机上升速度：505mm/min，配有计算机RS232串行通讯口与计算机联网，进行试验，劈裂压条：直径100mm2mm，压条宽度12.7mm，工作电压：AC220V10%，50Hz，工作环境温度：060，电机功率：550W，外形尺寸：7105101010毫米，重量：约150千克。（4）磅秤 ACS-D21型电子称，最大称量15kg，额定电压220V 50Hz，分度值0.2g，额定功耗4VA，最小称量100g。实验方案及方法 （5） 试模（容量：100100100mm3）、脱模气泵、小铁铲、直尺、镘刀、塑料薄膜、抹布、量筒、盛器等。图2.2 液塑限联合测定仪 （6）GYS型土壤液塑限联合测定仪。2.2.2 实验材料实验土样：本试验用土为河北建筑工程学院校园地表以下1m的土，现场土样取回过5mm筛后去除土中碎石、树根等杂物留以备用，然后对土样进行液塑限实验确定土样的种类，其液塑限指标如表2.1水泥 ：本试验采用的是张家口市宣化金隅水泥有限公司生产的金隅牌复合硅酸盐水泥（P C 32.5），其主要成分、化学指标以及性能指标如下表：表2.1 复合硅酸盐水泥组成成分成分熟料+石膏粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰含量/%50且8020且50表2.2 复合硅酸盐水泥化学指标品种三氧化硫氯化镁氯离子质量分数/%3.56.00.06表2.3 复合硅酸盐水泥性能指标初凝时间终凝时间抗压强度MPa抗折强度MPa45min600min3d28d3d28d1032.52.57 （3）玄武岩纤维：是玄武岩在高温熔融状态下（14501500），经拉丝漏板高速拉制而成。玄武岩纤维是一种新型环保材料。具有绝缘性、耐腐蚀、耐高温多种优异性能。其生产过程对环境污染小，废弃物可在自然条件下直接降解。表2.5 玄武岩纤维物理力学性能指标性能拉伸强度/MPa弹性模量/GPa断裂伸长率/%密度g/ cm3使用温度/玄武岩纤维3300-450095-1152.4-3.02.65-2.8-260-650（4）具体材料准备：见下表表2.5 材料准备试块数（个）33一次拌合总量（kg)5732.876001.455790.246045所需总水量（kg）1430149514401500水泥含量（%）10%15%20%25%水泥质量（kg）390585720900所需干土质量（kg）39003600纤维含量（%）0.3%0.5%0.7%1%纤维质量m（g）12.8721.4530.2445土的质量水的质量2.2.3 实验过程第一步：根据粗略计算所需土料（初步计算所得试样所需土料最大值与试验损失之和，大约1000kg），之后根据所需，取距地表一米以下处土料。土料均需风干后粉碎成细土，之后过5mm筛，清除土料中碎石、树根等杂物，留存足够土料在室内备用。第二步：取来适量存土，根据试验规程，进行液塑限试验判断所取土料土壤类别。第三步：制作7d、14d试验试块拌合料。为了节省时间，本试验所需7d、14d试块同时制作，即在应用搅拌机械搅拌时将试块材料含量相同的7d、14d试块同时搅拌，并做成所需试块留待使用。由于本试验需同时考虑四种因素对试验的影响，而作为一种影响，龄期的不同不影响其他三种因素对实验试块组成的含量，故可以7d、14d一起制作，而且，作为试验前期总结规律所用组块，7d、14d试块数是相同的。制作前，应提前一天用密封桶取得后一天所用土料量，并在取料的同时取得三份不小于50g的土样装于敞口铝盒中，放在烘干机中烘制一夜，第二天取出，测得密封桶中土料的天然含水率，留待计算试块所需土料与水的量。制作时，首先确定水泥含量、纤维长度的因素，然后在此水泥含量下依次添加不同纤维量，即如本试验先确定32%的灰土比和18mm的纤维作为第一大组的试验，然后，在此条件下，分别作纤维掺量0.1%、0.3%、0.5%、0.7%和1%的试验，当然，这四组试验都是7d和14d同作的，所以每组都是6个试件。而当完成上面四组试验后，继续进行的试验为20%的灰土比和18mm纤维的试验，进行完所有组的灰土比和18mm纤维的试验后，就要进行各组灰土比和12mm纤维的试验了，以此类推，当完成6mm纤维的所有灰土比的试验时7d和14d龄期的试验就进行完了，之后的28d试验也将根据之后确定的试验配比范围按照7d、14d试验顺序进行，即先定纤维长度，根据土灰比顺序进行各纤维掺量试验。做试验时分别准确称量出土、水、水泥、以及纤维的量（各种材料质量见表2.1），按照水水泥纤维土的顺序分别添加到搅拌机中。添加完水与水泥时人力搅拌一次，添加纤维后再搅拌一次，以确保均匀。在放入土后用机器搅拌120s之后，人力搅拌一次，将由于机器本身原因存在的干土搅起与材料混合，之后再用机器搅拌240s。第四步：将拌合好的材料取出，装填到100mm100mm100mm的模具中。装填前，应擦拭干净试模，并涂一薄层矿物油脂在试模内表面（保证脱模时试块能够容易脱下），最后，在试模底部气孔处放一纸片，防止脱模时脱模气泵气嘴与试块直接相对，试块孔隙漏气使得试块难以脱下。装填时，将拌合物分成大致厚度相等的两层装入模具中，并用抹刀从边缘向中心按螺旋方向均匀插捣。在插捣底层拌合料时，镘刀应达到试模的底部表面，之后插捣上层拌合料时，镘刀应穿过上层拌合料，并穿入下层20mm30mm深度。插捣时，镘刀应保持垂直状态，并应沿试模的内壁插捣几次。每层插捣次数不应小于12次（一般规定，100cm2面积插捣次数不少于12次）。每次装填料应称量填料，使得每个试块的质量是一样的，以保证同批8个或4个试块的各项性质不因制作原因产生误差。每个试块装模完成后，应用塑料薄膜封上，以保持水分的不流失，保证养护完好。第五步：装模完成后四天，当试块有一定强度时，用脱模气泵将试块脱出试模，并记录试块编号，以防试验组数太多将要压制试块时弄混实验试块造成试验误差。脱出的试块，应及时用密封措施保护好，保证养护时期内试块的水分，本试验用密封塑料袋封好。另外，本试验所做试块在养护周期中，不论脱模前还是之后，均在温度203、相对湿度50%的环境中养护至规定试验时间前，保证养护时期试块所处的环境因素相同，保证试验的精确性。第六步：取出养护完成的试块进行劈裂抗拉强度试验。作劈裂抗拉强度试验时，严格按照实验进度表的安排进行试验，因为在做部分劈裂抗拉强度试验时，还在进行试块的制作，当试块制作安排与劈裂抗拉强度试验发生冲突时，应将劈裂抗拉强度试验放在首位，不能因试块制作进度影响耽误本试验对龄期因素与水泥土强度关系的观察。当将试块从养护室取出后，应用粉笔在试块上标示出试块侧面中线位置。压制面一律为试块紧贴试模侧面的一面，以使得试验时试件的各项同性，保证试验环境的相同。将试块放在劈裂条上后，试验机以505mm/min的速度均匀而连续的加载，直到试件破坏为止。试件破坏后，根据试验机记录下的实验数据有选择的记录下来，留待之后输入电脑进行数据分析。第七步：根据前期试验，即7d、14d试验试块的强度数据分析得出的实验规律，安排28d的试验，由前两个龄期的试验缩小试验范围，根据此更高精度的试验进一步确认此前得出的试验规律，进一步的观察龄期对水泥土强度的影响。最后，根据试验数据得出先期确定的纤维含量、纤维长度、水泥含量对水泥土抗拉强度的影响。2.2.4 试验注意事项实验前的准备工作应做足，尽量减小因人为原因造成的误差。实验前应对土壤的基本物理性质进行测定。土量应该取足，取土后应该对取土点进行保护。当第二天要做试块时，一定要提前一天准备好一定量的土，并放入干燥箱中，保证第二天实验的进行。在准备好土料后和每次取土时，一定确认密封桶密封，防止土料的天然含水量的变化造成试验的误差。当作每组的第一个试块时，一定要拌合均匀，振捣密实，尽量保证每组试块的均一性。以保证每组试块结构性质保持一致，防止每组试块因制作差异导致太大的强度差异。每组试块制作完成后，及时对每组试件进行编号，按照编号顺序进行试验，以防试验试块太多，因为时间的原因忘记试验顺序7，造成试验混乱，产生无法想象的试验误差，造成试验的失败。脱模按照规定进行，脱模后将试块装入养护袋密封，检查密封塑料袋是否密封完好，并及时放入养护室养护（常温）。进行劈裂抗拉强度试验前，一定要标示好中线位置，使得试块的抗拉性能最好的发挥。进行劈裂抗拉强度试验时，试块进行试验时的受力面一定要保持一致，本试验采用试块的侧面。做完实验的数据应该留有原始数据，并对试验的数据进行及时分析处理，及时发现实验过程出现的问题，并及时调整纠正。实验数据读取时，应该考虑试块的变形及外观。变性太大导致与实际情况不符。读取数据时应读取图像上的峰值附近的数值。实验数据分析 第三章 实验数据分析3.1 最优长度确定最优长度的实验数据如下表:表3.1 龄期为7D的抗拉强度数据表纤维长度纤维含量水泥含量龄期抗拉强度取值001071.50060.51071.560120.51071.580180.51071.600240.51071.395300.51071.420001571.92560.51572.100120.51572.300180.51572.500240.51572.475300.51572.435002074.06760.52074.220120.52074.680180.52075.237240.52074.617300.52074.597002574.56060.52575.030120.52575.260180.52575.510240.52575.420300.52574.815 通过上表得出如下结论：一定范围内，龄期不变的情况下，长度一定时，水泥土试块的抗拉强度随着水泥的含量的增加而增强。一定范围内，龄期不变的情况下，水泥含量一定时，试块的抗拉强度随着纤维长度的增长而增强6。数据基本上在长度为18毫米时出现峰值，抗拉强度增长缓慢。图3.1 龄期为7天的抗拉强度折线图通过折线图可知纤维长度从0mm至18mm，斜率最大，抗拉强度增长速度最快。超过18mm后斜率变小或者趋于平稳，试块抗拉强度增长缓慢或者出现负增长。图3.2 龄期为14天的抗拉强度折线图表3.2 14D抗拉强度数据表纤维长度纤维含量水泥含量龄期抗拉强度取值0010142.26060.510142.667120.510144.020180.510144.743240.510142.130300.510142.4530015143.52060.515144.300120.515144.800180.515145.690240.515145.870300.515146.1300020145.03560.520145.190120.520145.760180.520146.534240.520146.380300.520146.8000025147.08760.525147.600120.525148.220180.525149.120240.525148.650300.525148.590I实验数据分析 通过上表得出如下结论：一定范围内，龄期不变的情况下，长度一定时，水泥土试块的抗拉强度随着水泥的含量的增加而增强7。一定范围内，龄期不变的情况下，水泥含量一定时，试块的抗拉强度随着纤维长度的增长而增强。数据基本上在长度为18毫米时出现峰值，抗拉强度增长缓慢。3,2 最优含量的确定 通过上一步的实验数据处理分析得知玄武岩纤维水泥土试块的最优长度为18毫米，此时水泥土试块的抗拉强度与素水泥土试块相比大约提高22%左右，最高达55%左右。接下来可以在最优长度下进行最优纤维掺量的确定，研究玄武岩纤维掺入量对抗拉强度的影响。此次试验研究龄期为：7D、14D、28D。试验所得的数据及图表统计如下：图3.3 7天抗拉强度曲线经过统计分析实验数据得出如上图表：根据实验数据及折线图可知：一定范围内，在龄期为7天时，水泥土试块的抗拉强度基本呈现随着纤维含量的增加抗拉强度增强。水泥含量为15%和25%时，试块抗拉强度均在玄武岩纤维在0.7%时，出现峰值，超过该值之后抗拉强度基本呈下降趋势。水泥含量为10%和20%整体呈上升趋势，无明显拐点。图3.4 14天抗拉强度曲线经过统计分析实验数据得出如上图表：根据实验数据及折线图可知：一定范围内，在龄期为14天时，水泥土试块的抗拉强度基本呈现随着纤维含量的增加抗拉强度增强。水泥含量为10%和15%，水泥土试块抗拉强度在纤维含量为0.5%时出现明显峰值超过该点后强度呈现下降趋势 。 水泥含量为20%和25%时，试块抗拉强度均在玄武岩纤维在0.7%时，出现峰值，超过该值之后抗拉强度基本呈下降趋势。图3.5 28天抗拉强度曲线经过统计分析实验数据得出如上图表：根据实验数据及折线图可知：一定范围内，在龄期为28天时，水泥土试块的抗拉强度基本呈现随着纤维含量的增加抗拉强度增强。水泥含量为15%、20%和25%，水泥土试块抗拉强度在纤维含量为0.7%时出现明显峰值，超过该点后强度呈现下降趋势 。 水泥含量为10%时，试块抗拉强度随着纤维量的变化基本无显著变化。图3.6 不同龄期、水泥含量抗拉强度最大增量总结数据观察折线图可得出结论：随着龄期的增长水泥土试块的抗拉强度随之增加，不同龄期下，其增长情况有所不同。龄期为7天，抗拉强度随纤维含量的变化而增加，但是，变化趋势不明显。龄期为14天和28天时，抗拉强度随着纤维含量的增加，抗拉强度增加量逐渐降低。趋势变化明显，末端区域平缓。当水泥含量为10%，龄期为7天、14天和28天，所对应的抗拉强度的增长量分别为：50.22%,112.97%,17.57%，此时对应的纤维含量分别为1%、0.5%和0.3%。当水泥含量为15%，龄期为7天、14天和28天，所对应的抗拉强度的增长量分别为：87.29%,36.14%,11.82%，此时对应的纤维含量分别为0.7%、0.5%和0.7%。当水泥含量为20%，龄期为7天、14天和28天，所对应的抗拉强度的增长量分别为：28.61%,70.68%,13.55%，此时对应的纤维含量分别为1%、0.7%和0.7%。当水泥含量为25%，龄期为7天、14天和28天，所对应的抗拉强度的增长量分别为：75.94%,20.51%,4.98%，此时对应的纤维含量分别为0.7%、0.7%和0.7%。3.3 各种因素对试块的抗拉强度的影响3.3.1 龄期对试块抗拉强度的影响 图3.7 龄期对抗拉强度的影响水泥土试块的抗拉强度随龄期变化的情况如上图：上图为水泥含量为10%/20%和25%试块在纤维含量为0%/0.5%和0.7%下，水泥土试块的抗拉强度随龄期的变化情况。通过以往数据及图表大致得出如下规律：在一定范围内，一定太搜集按下，水泥土试块的抗拉强度随着龄期的增加而增长。不同的水泥含量随龄期的增长的速率是不同的。大致呈现水泥含量越高，抗拉强度增长的速率越快。查阅资料及参考混凝土试块实验可以知道，当龄期达到一定范围，抗拉强度基本趋于稳定。3.3.2 水泥含量对试块的抗拉强度的影响图3.8 抗拉强度随水泥含量的变化情况 抗拉强度随着水泥含量的变化情况如上图：一定范围内，在一定的纤维含量下（0、0.3%、0.5%、0.7%、1%），水泥土的抗拉强度随着水泥含量的增加而增加（10%至25%），并且，基本上呈现等梯度增加。通过以往实验实例得知，超过一定范围抗拉强度会呈现下降趋势。3.3.3 纤维含量对试块的抗拉强度的影响abc图3.9 (a,b,c)纤维含量试块抗拉强度对比图上图为龄期为7D、14D、和28D下水泥土试块抗拉强度随着纤维含量的增加而增加。当龄期为7D时抗拉强度变化并不明显。但是将三幅图整合分析可以发现如下规律。（图中折线水泥含量自上而下依次为：10%、15%、20%和25%）当龄期为14D时抗拉强度出现两组变化趋势，其中水泥含量为10%和15%在纤维含量为0.5%时出现峰值，超过后呈现下降趋势。水泥含量为20%和25%在纤维含量为0.7%时出现峰值，超过后呈现下降趋势。当龄期为28D时抗拉强度整体上在纤维含量为0.7%时出现拐点，超过后抗拉强度逐渐降低。通过三幅抗拉强度折线图对比得出如下结论：随着龄期的增长水泥土试块抗拉强度变化愈加明显，即水泥含量为10%时抗拉强度变化基本随着纤维含量的变化没有太大变化。当龄期达到一定天数时，水泥含量一定时抗拉强度随着纤维含量的变化，在纤维含量为0.7%，出现峰值，即此时的纤维含量确定为最优掺加量，按此掺加量抗拉强度增加值最大。3.4 纤维的延性及变形延性是建筑材料的一个重要性能。材料具有一定的延性时，当危险将要发生时，人们可以根据建筑材料的变形预先判定减少生命财产损失；人们也可根据变形程度对建筑物采取有效的加固措施。所以，对水泥土的延性进行适当的研究是很有必要的。但由于实验过程中各种不定因素，导致其变形数据离散性太大，但是其裂缝开裂大小是可以肉眼观看的。3.4.1 裂缝图3.10 28D龄期不同纤维含量裂缝变化上图为劈裂实验之后现场实拍图。这批试件的养护龄期为28D从左至右纤维含量依次为0%、0.30%、0.5%、0.7%、1%。从图片可大致得出随着纤维含量的增加试块的裂缝开裂宽度逐渐减小。说明纤维的掺入对阻碍裂缝开展有很大作用。3.4.2 纤维含量对水泥反应的影响图3.11内部干湿程度图上图为养护龄期为28D，水泥含量为25%，从左到右纤维含量依次为：0%、0.3%、0.5%、0.7%、1%，经过劈裂后，仔细观察破裂面我们会发现水泥土试块的干湿程度呈现一定的规律变化的，从左到右湿度逐渐增加。通过该图侧面反映出纤维掺入量的变化会引起内部含税两的变化，即纤维对谁可能对水有一定吸附能力，可以减缓水分的流动。由此推测纤维的掺入可能增加纤维的阻水能力，进而影响水泥反应。3.4.3 纤维含量对延性的影响上述主要研究了纤维含量对裂缝变形的影响。查阅资料及规范得知水泥含量、养护龄期对混凝土试块的变形均有影响，即这些因素影响材料的延性性能。由此可以类比出水泥土试块具有相似的性能。那么纤维的含量对试块的延性有哪些影响呢？图3.12 应力应变曲线图图3.13 应力应变曲线图上图为水泥含量为20%和25%的劈裂试件的应力应变曲线图。左图为纤维含量分别为0.3%和0.7%，右图为纤维含量分别为0%和1%的应力应变图，通过图片我们可以大致的初下列结论：纤维含量越低应力应变曲线达到峰值的时间越短，说明其脆性强，延性弱。当含量增加时应力应变曲线缓慢的达到峰值，应力应变曲线呈现比较好的连续性，说明纤维含量待会十块的延性有提升作用。结合裂缝的开展情况及应力应变曲线图总结如下结论：一定范围内，纤维的几含量越高，试块的延性越好，变形能力越好。经过过实验数据分析得知：玄武岩纤维的掺入在一定含量下，抗拉强度确实有所提高，抗拉强度增强量可提高15左右。但是，经过翻阅相关资料得知水泥土试块的抗压度，增加并不明显。如果通过玄武岩纤维优化长度配比是否能够达到双优(即抗拉强度与抗压强度同事增强)，这些还有待学者求证。经过劈裂实验后，观察分析破解面，大致知掺入纤维量的不同，水泥土的内部结构是存在一定差异的，这种差异性可能是导致水泥土内部含水率不同的主要因素。这种现象侧面反映出纤维水泥土试块有一定的持水能力和阻水能力。根据这些性能可以调配好纤维的配比，用于防水工程8。另一方面，含水率的增加也存在一定的缺点。例如:如果在冬春季水冻融后会对内部产生一定力量的拉力，从而导致结构破坏，导致整体城外力下降。如果通过调控好纤维配比是否会减小冻融的影响，这些还有待学者考察。纤维长度纤维含量水泥含量龄期抗拉强度MAX增量00