一種采用聚乙烯醇纖維改良上海粘土的方法
【專利摘要】本發(fā)明一種采用聚乙烯醇纖維改良上海粘土的方法，取上海粘土，風干，碾碎，過2mm土工篩，在振動臺上振動密實；稱取聚乙烯醇纖維，所述的聚乙烯醇纖維的質(zhì)量為上海粘土質(zhì)量的0.2%~1.2%，將聚乙烯醇纖維分散開；按照粘土?聚乙烯醇纖維?攪拌均勻的順序加入聚乙烯醇纖維，使得聚乙烯醇纖維的纖維絲表面與上海粘土的接觸最大；再加入水，粘土的含水量控制在15%~25%之間，攪拌均勻后將粘土裝進保鮮袋；然后將保鮮袋在常溫條件下養(yǎng)護20~30小時，即得改良的上海粘土。本發(fā)明利用聚乙烯醇纖維的高彈性模量與抗拉強度等性質(zhì)以提高粘土的抗剪強度和無側(cè)限抗壓強度、抗變形能力，增強了土壤的工程特性。
【專利說明】
一種采用聚乙烯醇纖維改良上海粘土的方法
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明屬于建筑學領域，涉及一種粘土，具體來說是一種采用聚乙烯醇纖維改良 上海粘土的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 上海地區(qū)淺部分布著厚度較大的軟粘土層。上海地區(qū)粘土特有的高含水量、大孔 隙比、高壓縮性等性質(zhì)可引起土的強度降低，嚴重影響建設工程地基或路基的穩(wěn)定性和耐 久性，因此，未經(jīng)處理的粘土不能滿足建設工程的強度和變形要求，我們利用上海粘土之前 要提前進行加固處理。這就更需要我們不斷探索土體改良的方法，尋找效果好，實用性高的 加筋筋材。
[0003]聚乙烯醇纖維是一種以聚乙烯醇為原料紡絲制得的人工合成纖維，具有良好的耐 酸堿性、耐久性、分散性，與一般常用的合成纖維相比，還具有很高的彈性模量與抗拉強度。 目前，多用于提高混凝土的力學特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種采用聚乙烯醇纖維改良上海 粘土的方法，所述的這種方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中的上海粘土不能滿足建設工程的強度和變 形要求的技術(shù)問題。
[0005] 本發(fā)明提供了一種采用聚乙烯醇纖維改良上海粘土的方法，包括如下步驟：
[0006] 1)取一定量的上海粘土，風干，碾碎，過2mm 土工篩，在振動臺上振動密實；
[0007] 2)稱取聚乙烯醇纖維，所述的聚乙烯醇纖維的質(zhì)量為上海粘土質(zhì)量的0.2%~ 1.2%，將聚乙烯醇纖維分散開；
[0008] 3)按照粘土-聚乙烯醇纖維-攪拌均勻的順序分2~5次加入聚乙烯醇纖維，使得聚 乙烯醇纖維的纖維絲表面與上海粘土的接觸最大；
[0009] 4)在步驟3)獲得的粘土中加入水，粘土的含水量控制在15 %~25 %之間，攪拌均 勻后將粘土裝進保鮮袋；
[0010] 5)然后將保鮮袋在常溫條件下養(yǎng)護20~30小時，即得改良的上海粘土。
[0011 ]進一步的，所述的聚乙稀醇纖維的質(zhì)量為粘土質(zhì)量的0.8%-1.0%。
[0012]進一步的，在步驟3)獲得的粘土中加入水，粘土的含水量控制在20%。
[0013]具體的，所述的聚乙烯醇纖維，選自上海瑞高實業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)的PF-2000型 聚乙烯醇纖維，加筋前將團狀纖維全部分散開。
[0014] 具體的，粘土的顆粒不大于2mm。
[0015] 聚乙烯醇纖維與一般常用的合成纖維相比，具有很高的彈性模量與抗拉強度。因 此聚乙烯醇纖維改善粘土效果明顯，為改善粘土的工程特性提供了新方法;聚乙烯醇纖維 具有良好的耐酸堿性、耐久性、分散性。因此，改良粘土的作用持久且可均勻改善土壤結(jié)構(gòu) 性等優(yōu)點;聚乙烯醇纖維與粘土的適宜的質(zhì)量比，不僅能最大限度改善粘土的抗剪能力，增 強粘土的抗剪強度，還能有效提尚粘土的粘聚力和內(nèi)摩?祭角。
[0016] 本發(fā)明將聚乙烯醇纖維與粘土結(jié)合在一起形成混合物，聚乙烯醇纖維均勻摻入土 中，成為一種勻質(zhì)的各向同性的材料。這樣，混合物中結(jié)合聚乙烯醇纖維的高彈性模量與抗 拉強度等特點，提高了聚乙烯醇纖維與粘土的混合物的粘聚力和抗拉強度，混合的效果是 粘土的抗剪強度和抗壓強度明顯提高。改良了粘土特性的最大工程隱患，滿足工程建筑的 要求，為工程安全提供保障。
[0017] 本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進步是顯著的。本發(fā)明利用聚乙烯醇纖維的高彈 性模量與抗拉強度等性質(zhì)以提高粘土的抗剪強度和無側(cè)限抗壓強度、抗變形能力，增強了 土壤的工程特性。使用改良后的粘土后，不需要再對土地進行任何工程改造，后期管理簡 單、操作方便，施加時無特定要求。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明一種采用聚乙烯醇纖維改良上海粘土的方法的流程圖。
[0019] 圖2是在50kPa、100kPa、150kPa、200kPa時，聚乙烯醇纖維加筋土應力-應變關(guān)系曲 線。
【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合試驗實例對本發(fā)明進一步說明
[0021] 實施例1
[0022]首先，進行粘土的制備S1。粘土取自上海市某大型基坑項目施工現(xiàn)場。（這種粘土 的含水量高、孔隙比大、壓縮性高等性質(zhì)，導致土的強度降低)其最佳含水率為20.78%，最 大干密度為1.63g/cm3，液限含水率為42.27 %，塑限含水率為20.46 %。在自然條件下風干， 碾碎，過篩。使粘土的顆粒不大于2mm，每組試驗分別在密實狀態(tài)下取3000g的土，并將土均 分為三份。
[0023]然后，進行聚乙烯醇纖維的制備S2。將纖維團完全分散開，根據(jù)已有粘土的質(zhì)量， 密實狀態(tài)下按照纖維土質(zhì)量比0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%取聚乙烯醇纖維， 分別為6g，12g，18g，24g，30g，36g每組均分為三份。
[0024]然后，進行聚乙烯醇纖維與粘土的混合S3,按照粘土-聚乙烯醇纖維-攪拌均勻-粘 土-聚乙烯醇纖維-攪拌均勻-粘土-聚乙烯醇纖維-攪拌均勻的順序分三次加入聚乙烯醇纖 維，然后達到纖維絲表面與土體的接觸最大，得到聚乙烯醇纖維與粘土的混合物54組。 [00 25]然后，制備混合土拌合物S4,在充分拌合均勾的土中加入水，根據(jù)3000g 土的質(zhì)量， 結(jié)合土的含水量在預定值20%左右加入一定量的水，將拌合物在拌合攪拌機內(nèi)攪拌直到均 勻。
[0026]然后，將土樣裝進保鮮袋，置于養(yǎng)護缸中S5，在常溫條件下養(yǎng)護24小時。
[0027]最后，得到改良混合物S6。
[0028]實施例2為測量聚乙烯醇纖維改良粘土的效果，進行了以下試驗組與對照組的對 比。
[0029] 試驗組：
[0030] 將得到的改良混合物S6分別在預期含水量20 %左右狀態(tài)進行直接剪切試驗，共18 組。
[0031] 對照組：
[0032]與試驗組的改良步驟，對粘土進行過篩攪拌，加水至與其含水量20 %左右，養(yǎng)護缸 中常溫養(yǎng)護24小時，在與試驗組條件一樣的條件下進行直接剪切試驗，以比對抗剪強度及 粘聚力，共3組。
[0033] 試驗組：
[0034]將得到的改良混合物S6分別在與其含水量20%左右狀態(tài)進行無測限抗壓強度試 驗以比對抗壓強度，共18組。
[0035] 對照組：
[0036]與試驗組的改良步驟，對粘土進行過篩攪拌，加水至含水量20 %左右，在養(yǎng)護缸中 常溫養(yǎng)護24小時，在與試驗組條件一樣的條件下進行無測限抗壓強度試驗，共3組。
[0037]附圖2為混合土的直接剪切試驗結(jié)果：
[0038]表1為混合土的粘聚力及內(nèi)摩擦角的變化：
[0039]表1直剪試驗抗剪強度指標
[0040]
[0041 ]表2為混合土的無側(cè)向抗壓強度試驗結(jié)果：
[0042]表2無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果
[0043]
[0044] 從附圖2的試驗結(jié)果可以看出：隨著加筋率的增加，抗剪強度先增大后減小，出現(xiàn) 峰值，加筋率為1 .〇%時，四種垂直壓力作用下抗剪強度均達到最大值。與素土相比，上海粘 土加筋聚乙烯醇纖維抗剪強度在垂直荷載為501^ &、1001^&、1501^&和200奸&時分別提高了 73.7%、21.8%、18.8%和17.2%。殘余強度在垂直荷載501^^、1001^^、1501^^和2001^^時 分別提高了 143.1 %、22.2%、14.9 %和20.7 %。同時，與素土相比，當剪切位移較大時，加筋 土剪切強度仍然保持較大值，這對提高土體的延性起到了 一定的作用。
[0045]從表1中可以看出，素土中加入聚乙烯醇纖維后，當加筋率小于0.8%時，黏聚力隨 著加筋率的增加而增加，當加筋率大于0.8%時，黏聚力有下降趨勢，但下降非常緩慢，這表 明存在最佳加筋率，結(jié)合附圖二抗剪強度的分析，可以定義最佳加筋率為1. 〇 %。與素土相 比，最佳加筋率處黏聚力提高了 55.6%。因此，將聚乙烯醇纖維作為粘土的改良劑，是提高 粘土抗剪能力的一種有效方法。
[0046]從表2可以看出：抗壓強度隨著加筋率增大，先增大后減小，當加筋率為0.8%時， 抗壓強度達到最大值，與素土相比，抗壓強度提高了45.15%;當加筋率為1.0%時，殘余強 度達到最大值，與素土相比，殘余強度提高了 184.5%。因此我們定義無側(cè)限抗壓強度試驗 最佳加筋率為0.8 %。由此可見，聚乙烯醇纖維對上海地區(qū)的粘土能有效的延緩土樣脆性破 壞的發(fā)生，顯著增強了土的抗變形性能。
[0047]聚乙烯醇纖維與粘土按照一定比例混合后，對粘土的抗剪強度，抗壓強度，殘余強 度，粘聚力和內(nèi)摩擦角都有所提高；聚乙烯醇纖維分散性較好，可充分與粘土混合均勻，長 久提高土壤生產(chǎn)力;并且，聚乙烯醇纖維耐酸堿性、耐久性，所以不易被腐蝕，效力持久;所 以，在工程實際中擁有廣泛前景。
[0048]具體實施方法的效果:本發(fā)明所取得效果，與素土相比，其內(nèi)摩擦角和粘聚力都有 明顯提高粘聚力最大提高55.6%，抗剪強度提高73.7%，抗壓強度最大增加45.1 %，殘余強 度最大增加184.5%。
[0049]以上，僅為本發(fā)明的一種【具體實施方式】，并非限定本發(fā)明實施范圍，由本發(fā)明引出 的顯而易見的變化，仍屬本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種采用聚乙烯醇纖維改良上海粘土的方法，其特征在于包括如下步驟： 1) 取一定量的上海粘土，風干，碾碎，過2mm 土工篩，在振動臺上振動密實； 2) 稱取聚乙烯醇纖維，所述的聚乙烯醇纖維的質(zhì)量為上海粘土質(zhì)量的0.2%~1.2%，將聚 乙烯醇纖維分散開； 3) 按照粘土-聚乙烯醇纖維-攪拌均勻的順序分2~5次加入聚乙烯醇纖維，使得聚乙烯 醇纖維的纖維絲表面與上海粘土的接觸最大； 4) 在步驟3 )獲得的粘土中加入水，粘土的含水量控制在15%~25%之間，攪拌均勻后將粘 土裝進保鮮袋； 5) 然后將保鮮袋在常溫條件下養(yǎng)護20~30小時，即得改良的上海粘土。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用聚乙烯醇纖維改良上海粘土的方法，其特征在于:所 述的聚乙稀醇纖維的質(zhì)量為粘土質(zhì)量的0.8%-1.0%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用聚乙烯醇纖維改良上海粘土的方法，其特征在于:在 步驟3 )獲得的粘土中加入水，粘土的含水量控制在20%。
【文檔編號】E02D3/00GK105862704SQ201610207836
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】趙冬雪, 璩繼立, 孫中明
【申請人】上海理工大學