[发明专利]一种波浪形纤维加筋土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土、地质工程土质改良领域，更具体地说，涉及一种波浪形纤维加筋土及其制备方法。

背景技术

对于各地区所需工程的需要，直接采取土壤进行作业达不到所需要的要求，对所需要的土壤需要进行改良，目前，软土的改性固化多是采用物理方法、物理化学方法或化学方法，以提高软粘土的强度和稳定性，使之满足不同类型和使用功能的工程建设要求。

纤维加筋是近些年来出现的一种新型土质改良技术。该技术是通过在土体中随机掺入离散的短纤维丝，形成一种复合土工材料。同传统的加筋技术相比，纤维加筋主要有以下优点：(1)纤维丝具有很好的分散性，能均匀地分布在土体中，在各个方向上都能发挥加筋作用，是一种典型的三维加筋技术。在一些理论分析和计算中，通常将纤维加筋土视为各向同性的复合材料加以考虑。而传统的面状土工合成材料(土工布、土工格栅、土工网等)一般是按设计间距进行水平布设，本质上是一种二维加筋形式，筋材与土体界面之间往往形成潜在的软弱结构面，导致加筋土力学性质呈显著的各向异性，在荷载作用下土体有可能沿筋/土界面发生相对滑动，出现较大变形甚至破坏。(2)纤维具有强度高、耐腐蚀、易于拌合等优点，能像石灰、水泥、粉煤灰等无机结合料一样快速均匀地掺入土体中，施工工艺简单。

纤维/土界面力学作用状态是制约纤维加筋效果的关键因素。纤维之所以能提高土体力学性质，根本原因是纤维/土界面作用力(界面黏聚力和摩擦力)限制了纤维在土体中的相对滑动，使分散在土体中的纤维起到拉筋作用，具备分担荷载和限制土体变形的能力。因此，改善纤维/土界面力学强度是提高纤维加筋土力学性质的重要途径。然而，到目前为止，国内外岩土和地质工程领域中所采用的纤维加筋材料几乎都是直线形纤维。

中国专利申请号ZL201310265175.0公开了一种棕榈纤维加筋土及其制备方法和应用，具有：棕榈纤维，为长方形，长为2～16mm，宽为2～4mm，长宽比为1:1～4:1；土，所述棕榈纤维与所述土的质量比为0.25％～2.0％；以及水，含水率为预定值。但由于加筋材料为直线形纤维表面光滑，纤维/土界面作用力传递效率低，纤维的拉筋效果无法得到充分发挥。

发明内容

1、要解决的技术问题

针对现有技术中存在的纤维/土界面作用力传递效率低，纤维的拉筋效果弱问题，本发明提供了一种波浪形纤维加筋土及其制备方法，该加筋土纤维/土界面作用力传递效果高和界面力学强度高，拉筋效果好。

2、技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种波浪形纤维加筋土，它包括土体，土体中含有外形为波浪形的纤维，波浪形纤维的波高为0.1mm～0.5mm，波长为1mm～5mm，波浪形纤维直径为0.1mm～1mm。

更进一步的，波浪形纤维掺量为0.1％～5％干土体重量，干土体重量为未加波浪形纤维的干土体重量，波浪形纤维长度为5mm～50mm。

更进一步的，波浪形纤维的原材料为聚丙烯、聚乙烯或尼龙，所述的土体为黏性土或砂土。

更进一步的，土体为南京地区的下蜀土。

一种波浪形纤维加筋土的制备方法如下：

(A)、将拟改良的土体进行风干；

(B)、将风干后的土体碾碎，使用2mm～5mm土工筛筛取土体，将粉碎后的土样置于烘箱中烘干，烘干时间为24小时，得干土体；

(C)、将外形为波浪形的纤维与步骤(B)获得的干土体充分搅拌均匀；

(D)、将搅拌均匀的混合土体和纤维加入水，搅拌均匀；

(E)、将步骤(D)获得的混合土体进行压实形成波浪形纤维加筋土。

更进一步的，步骤(B)烘干时间为24小时。

更进一步的，步骤(C)采用的拌合方式为人工或机械方式。

更进一步的，步骤(D)加入的水质量与未加纤维的土体质量比例在12％～18％，对于已知最优含水率的土体，初始含水率和压实干密度选取最优含水率为相应控制指标。

更进一步的，步骤(E)波浪形纤维加筋土的压实干密度范围在1.55g/cm³～1.75g/cm³，对于最大干密度的土体，压实干密度选取最大干密度为相应控制指标。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)使用波浪型纤维，提高了纤维/土界面作用力和纤维在土体中的抗拔力，增加了纤维/土界面力学传递效率，抗压强度、抗剪强度和承载力提高；