玄武岩纤维对水泥土力学性能的影响研究_赵立.pdf

试验研究Experimental Research43总165期 2023.03 混凝土世界收稿日期：2022-11-18第一作者：赵立，1990年生，硕士，工程师，二级建造师，主要从事混凝土质量管理、专利、研发相关工作，E-mail：引言水泥土是将黏土、水泥以及其他组分按比例搅拌，采用注浆法、深层搅拌法、高压旋喷法将水泥浆液同土体拌合所形成的固结体，在经过压实与养护等程序后硬化形成一种工程硬化材料。水泥土适用于缺乏沙砾料地玄武岩纤维对水泥土力学性能的影响研究赵立1佟钰2赵营1张宏伟1刘传昆11.金隅冀东（唐山）混凝土环保科技集团有限公司 北京 1001652.沈阳建筑大学材料科学与工程学院 辽宁 沈阳 110168摘 要：为了研究玄武岩纤维对水泥土的增强增韧作用，本文优化了活性矿粉改性水泥土的配合比，在此基础上选择适量玄武岩纤维，测定掺入玄武岩纤维的水泥净浆和水泥土立方体的抗压强度及圆柱体劈裂抗拉强度，通过对比玄武岩纤维掺量对水泥净浆及水泥土力学性能的影响规律和作用机制，提高水泥土的力学性能。结果表明：随着纤维体积掺量由0%逐步提高至2%，水泥净浆的抗压强度和劈裂抗拉强度先增大后减小。当纤维掺量为1%时，不同龄期试样的抗压强度均达到最大值，则在该试验条件下纤维掺量1%为最优纤维掺量；当掺量为0.5%时，水泥净浆抗压强度的增幅最大。水泥掺量7%20%为最佳掺量，既达到了增强水泥土力学性能的目的，也实现了工程上的降本增效。在水泥掺量保持15%不变的条件下，随着玄武岩纤维掺量的增加，水泥土无侧限抗压强度提高较明显，但是在掺量为0.5%之后，强度的提高速度变缓，这说明水泥土玄武岩纤维最佳掺量0.5%。水泥净浆和水泥土无侧限抗压强度随着龄期的增加，其7d和14d抗压强度也增加，呈规律性变化，但28d抗压强度因为玄武岩纤维耐碱性不足，引起的缺陷增多，所以导致水泥净浆的后期强度降低。关键词：水泥土；水泥净浆；玄武岩纤维；强度Study on the Effect of Basalt Fiber on Mechanical Properties of Cement-soilAbstract:In order to study the strengthening and toughening effect of basalt fiber on cement soil,the mix ratio of cement soil modified by active mineral powder was optimized,on the basis of which an appropriate amount of basalt fiber was selected.The compressive strength and cylinder splitting tensile strength of cement paste and cement-soil cube mixed with basalt fiber were measured,and the effect law and mechanism of basalt fiber content on the mechanical properties of cement paste and cement soil were compared.Improve the mechanical properties of cement soil.The results show that with the fiber volume content gradually increasing from 0%to 2%,the compressive strength and splitting tensile strength of cement paste increase at first and then decrease.When the fiber content is 1%,the compressive strength of the samples of different ages reaches the maximum,1%fiber content is the optimal fiber content under the test conditions.When the content is 0.5%,the increase of compressive strength of cement paste is the largest.The cement content of 7%to 20%is the best content,which not only achieves the purpose of enhancing the mechanical properties of cement and soil,but also reduces the cost and increases the efficiency in the project.Under the condition that the cement content remains unchanged at 15%,with the increase of basalt fiber content,the unconfined compressive strength of cement soil increases obviously,but after the cement content is 0.5%,the strength increases slowly,which shows that the optimum content of cement soil basalt fiber is 0.5%.The unconfined compressive strength of cement paste and cement soil increases with the increase of age,and the compressive strength of 7d and 14d increases regularly,but the 28d compressive strength increases due to the lack of alkali resistance of basalt fibers,therefore,the later strength of cement paste decreases.Key words:Cement soil;cement paste;basalt fiber;strength试验研究Experimental Research44CHINA CONCRETE 2023.03 NO.165区的渠道防渗及小型农田水利配套工程，以及大型渠道和道路的垫层材料等；另外，还可用于大坝护坡等工程。近年来，水泥土在工程上的应用愈加广泛1。但水泥土因抗拉强度和抗折强度较低，且在严寒地区用于水利工程的适应性不够理想，存在易开裂等问题，对水泥土的应用推广造成了很大的困扰。纤维材料由于其具有弹性模量大、较高的抗拉强度、塑性形变小、强度高及耐久性好等特点，被研究人员用来改善水泥基建筑材料的韧性和拉伸性能2-4。玄武岩纤维具有强度高、耐腐蚀、耐高温、弹性好及成本低廉的特点，制作过程中产生的的废弃物少，对环境污染小，且产品废弃后可直接在环境中降解，无任何危害，是一种绿色、环保材料，可用来实现水泥土的增强增韧和防开裂，改善水泥土的力学性能5-6。用矿粉取代适量普通硅酸盐水泥，在水泥土力学性能改善方面效果明显，可达到降本增效的目的7。本文通过试验，将玄武岩纤维分别加入水泥净浆和水泥土中，对比玄武岩纤维增加试件强度和韧性的不同效果，进而阐述玄武岩纤维对活性矿粉水泥土的作用机制。1 材料与方法1.1 试验材料粉质黏土：取自施工现场，根据GB/T 501232019土工试验方法标准中的要求对土样进行物理性能测试，其物理参数见表1。水泥：唐山冀东水泥厂生产的PO 42.5普通硅酸盐水泥，其化学组成见表2。水：自来水。氢氧化钙：沈阳金泰尔化工有限公司生产，分析纯。矿粉：比表面积 520m2/kg，其成分见表3。玄武岩纤维：四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司生产的玄武岩纤维短切原丝，其主要物理性能指标见表4。1.2 试样配合比及制备方法保持玄武岩纤维总体积掺量为1%，在水泥（固化剂）掺量为15%的条件下，分析玄武岩纤维掺量及养护龄期对玄武岩纤维水泥土的影响。（1）水泥净浆试样配合比及制备方法。水泥净浆试样配合比中，水泥质量分数为65%，矿粉占30%，氢氧化钙占5%，水灰比为0.3；玄武岩纤维掺量分别为总体积的0%、0.5%、1%、1.5%和2%。按照配合比，将原材料进行称量，称量无误后放入容器中，玄武岩纤维由于其具有一定的吸水性使得在水中难以散开达到很好的拌合效果，因此试验先将水泥、矿粉、氢氧化钙进行干拌，待完全拌合均匀后，将提前分散开的玄武岩纤维放入搅拌锅中进行搅拌，将拌制完全的水泥净浆倒入模具中，最后进行振捣密实。参照JTG E512009公路工程无机结合料稳定材表 1 粉质黏土的物理参数密度/（g/cm3）液限/%塑限/%塑性指数含水率/%土的分类1.9034.517.916.620.6低液限粉质黏土表 2 水泥的化学组成成分烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3含量/%2.2321.445.953.0561.423.792.12表 3 矿粉的组成成分SiO2Al2O3CaOMgOSO3Fe2O3P2O5TiO2MnO含量/%31.1913.8344.124.032.781.470.100.760.46表 4 玄武岩纤维的主要物理性能指标密度/（kg/m3）单丝直径/m抗拉强度/MPa弹性模量/GPa断裂伸长率/%2.651241504800931103.1试验研究Experimental Research45总165期 2023.03 混凝土世界料试验规程 的内容方法进行无侧限抗压强度试验8。抗压强度试件为20mm20mm20mm的立方体；劈裂抗拉强度试件为直径20mm、高20mm圆柱体。每组试验3个样品。试件成型后放置标准养护箱内养护，养护湿度95%，温度（202），养护龄期为7、14、28d。（2）水泥土试样配合比及制备方法。依据JGJ/T 2332011 水泥土配合比设计规程中的方法进行试验。保持玄武岩纤维总体积掺量为1%，水泥质量分数分别选取0%、10%、15%和20%；保持水泥掺量为15%，纤维总体积掺量分别选取0%、0.5%、1%和1.5%，养护龄期分别为7、14、28d。将土样风干碾碎后过5mm筛，按照试验所需进行称量并依次放入容器，按比例称取所需的土样，放入容器内进行充分搅拌，再将分散好的玄武岩纤维掺入其中，采用干拌法搅拌，然后将胶凝材料按照水泥净浆的制备方法进行干拌，最后二者混合完全后，按照水土比称取水量，加入水进行搅拌，搅拌完全后进行试样成型。成型时先填满模具容积的1/3，然后进行压实，压力为1kN，再填入模具的2/3后再次压实成型。试样为直径50mm、高70mm的标准圆柱体块。每组试验3个样品。试件成型后在标准养护箱内养护，养护湿度设为95%，温度设为（202），在标准养护条件下养护7、14、28d。1.3 力学性能测定抗压强度：从养护室取出的试件置于压力试验机上如图1所示，记录试件被压坏时的极限荷载值，将其换算成抗压强度，结果取3个试样的平均值。劈裂抗拉强度：养护后试件平放在压力机上，沿圆柱直径方向施加荷载，记录压坏试件时的极限荷载值，将其换算为劈裂抗拉强度。2 结果与分析2.1 玄武岩纤维对水泥净浆力学性能的影响2.1.1 玄武岩纤维掺量对水泥净浆抗压强度的影响取出养护7、14、28d的水泥净浆，每一组取3个平行试件，在压力机上对其抗压强度进行测试，计算得到实际抗压强度值。图2为不同玄武岩纤维掺量下水泥净浆样品的7、14、28d抗压强度。图 1 试验所用压力试验机图 2 不同玄武岩纤维掺量对水泥净浆7、14、28d抗压强度的影响（a）7d（b）14d（c）28d试验研究Experimental Research46CHINA CONCRETE 2023.03 NO.165由图2（a）可知，经过7d养护，在不同的玄武岩纤维掺量下，水泥净浆的抗压强度随着纤维掺量的增加呈现先增后减的趋势。在纤维掺量为1%时出现强度最大值。在较短的时间内，玄武岩纤维对于水泥净浆的抗压强度有着明显的提升，纤维掺量从0%增加到0.5%，抗压强度上升了23.61%；纤维掺量从0.5%增加到1%，强度上升了21.37%；但从纤维掺量1%开始，抗压强度均出现了不同程度的下降，尤其是在掺量为1%增加至1.5%的过程中，出现了大幅度的下降，抗压强度下降了28.34%。由图2（b）可知，经过14d养护，由于玄武岩纤维掺量的增加，水泥净浆的抗压强度逐渐提高，纤维掺量1%时强度最大为43.45MPa。纤维掺量从0%增加到0.5%，抗压强度上升了37.34%；纤维掺量从0.5%增加到1%，强度上升了15.37%。但从纤维掺量1%开始，抗压强度有了略微的下降，变化幅度在0%2.8%。由图2（c）可知，经过28d养护，水泥净浆的抗压强度随着玄武岩纤维掺量的变化而变化，在掺量为0%1%时，抗压强度呈急速递增状态，但掺量超过1%后，抗压强度急剧下降，与未掺纤维的水泥净浆强度所差无几，掺量为1.5%的水泥净浆只比普通水泥净浆高了4.61%，掺量为1.5%的仅高出了普通水泥净浆的3.44%。通过对比图2可知，玄武岩纤维掺量的等量增加，对水泥净浆抗压强度的提高程度是有所不同的。当纤维掺量为1%时，各龄期试样的抗压强度均达到最大值，说明此纤维掺量是该试验条件下的最优纤维掺量。随着玄武岩纤维分别的等量掺入，在掺量为0.5%时，水泥净浆抗压强度的增幅最大，随着纤维掺量的不断增加，抗压强度增幅不断减小，甚至在纤维掺量为1.5%和2%时出现了负增长。其主要原因是玄武岩纤维对水泥净浆抗压强度的双重性。一方面，玄武岩纤维的阻裂效果可在一定程度上减少裂纹，增强水泥净浆的抗压强度，而玄武岩纤维表面的憎水性，使纤维与胶凝材料之间产生空隙，增加了水泥砂浆的弱界面层，不利于水泥砂浆抗压强度的提高；另一方面，由于玄武岩纤维本就有着成团的现象，所以仍有少量的玄武岩纤维在搅拌后聚集在一起，而且由于纤维的长度，在一定的时间内并不能完全均匀地分散纤维，本来属于水泥水化的水被过多的玄武岩纤维阻隔了，致使水泥净浆的水化过程受到影响，从而进一步导致了水泥浆体的发展和抗压强度的提高。2.1.2 养护龄期对水泥净浆抗压强度的影响对于水泥净浆的抗压强度，龄期也是一个重要的影响因素之一。选取7d和28d龄期作为对比，在相同的掺量下，玄武岩纤维水泥净浆的抗压强度与龄期的关系如图3所示。由图3可知，不同玄武岩纤维掺量水泥浆体的抗压强度随养护时间的增加而增加，但程度不同。玄武岩纤维水泥净浆28d抗压强度与7d抗压强度相比，当纤维掺量为0%时，强度提高了28.66%；掺量为0.5%时，强度提高了21.95%；掺量为1%时，强度提高了18.72%；掺量为1.5%时，强度提高了25.24%；掺量为2%时，强度提高了30.62%；抗压强度的提高速率呈现出先降低后增加的趋势。这表明，随着龄期的增加，水泥的水化作用越来越完全，胶凝材料、纤维之间的界面摩擦大大增强，纤维加筋效果良好。同样，水泥净浆的抗压强度随着纤维掺量的增加而增加。2.1.3 玄武岩纤维掺量对水泥净浆劈裂抗拉强度的影响分别取出7、14、28d的水泥净浆，每一组取3个平行试件，在压力机上对其劈裂抗拉强度进行测试，记录显示的数值，计算得到实际抗压强度值。图4为不同玄武岩纤维掺量下水泥净浆样品的7、14、28d劈裂抗拉强度。由图4（a）可知，经过7d养护，当玄武岩纤维掺量增大时，玄武岩纤维水泥净浆的抗拉强度先升高后变小。水泥净浆对应的最大抗拉强度5.84MPa，此时最佳的纤维掺量为1%。增长速率最快为第一次掺入0.5%纤维的点，增长速率为75.3%。由图4（b）可知，经过14d养护，将玄武岩纤维加入图 3 不同养护龄期下玄武岩纤维水泥净浆的无侧限抗压强度试验研究Experimental Research47总165期 2023.03 混凝土世界到水泥净浆后可以提高其劈裂抗拉强度，并且和普通水泥净浆相比，抗拉强度有了大幅度的提高。尤其是第一次掺入纤维0.5%后，其抗拉强度增长速率高达51.07%；当纤维掺量为1%时，增长速率为11.82%；当纤维增量为1.5%时，抗拉强度下降16.49%；但纤维增量达到2%时，抗拉强度又上升了26.33%。由图4（c）可知，经过28d养护，水泥净浆的抗拉强度随着玄武岩纤维掺量的变化而呈现先增高后降低的变化，在掺量为0%1%时，抗拉强度呈急速递增状态，但掺量超过1%时，抗拉强度开始缓慢下降，表明了玄武岩纤维掺量为1%是28d养护龄期的最佳掺量。通过对3个龄期的抗拉强度分析，可以得出较为准确的规律，即水泥净浆的抗拉强度会随着玄武岩纤维掺量的增加而先增加后减小。而玄武岩纤维掺量在1.5%时的劈裂抗拉强度均略有下降，其原因可能是由于试验引起的玄武岩纤维在水泥净浆基体中分散不均产生了很多的薄弱界面，试件内部的气孔增多，降低了水泥净浆的密实度，形成的玄武岩纤维空间网状结构不能够具有很好的整体性，这些薄弱的界面就会使得水泥净浆试样的劈裂抗拉强度有所下降。但是总体来说，玄武岩纤维能够很好地提高水泥净浆的抗拉强度，有着显著的提升作用。究其原因，玄武岩纤维具有很好的分散性，在水泥净浆内部能够乱向分散，形成立体支撑体系；同时，因玄武岩纤维具有抗拉强度高、弹性模量较高的特点，当其掺入水泥净浆后，会提高水泥净浆的黏结能力9。当试件受到劈裂作用时，玄武岩纤维因自身较高的弹性模量能分担一定的拉应力，能够分散水泥净浆内部拉应力的走向，水泥净浆局部应力集中现象在很大程度上得到缓解，由内部混沌支撑的三维体系可以改变裂缝的扩展路径，表现出一定的延性破坏特征，达到增强韧化的目的。无论是7、14d还是28d劈裂抗拉强度，玄武岩纤维掺量超过一定数值后，水泥净浆抗拉强度会降低甚至低于一般的水泥净浆，玄武岩纤维掺得太多，不会提高水泥净浆的抗拉性能，反而会造成一定的损害。但是与玄武岩纤维掺量为0%的水泥净浆相比，用玄武岩纤维混合制成的水泥净浆试验，其抗拉强度都有明显提高，这说明用玄武岩纤维的加入可以增加水泥净浆抗拉强度。2.1.4 玄武岩纤维水泥净浆拉压强度比分析水泥净浆试样的拉压强度比（以下简称拉压比）是其劈裂抗拉强度与无侧限抗压强度的比值，拉压比是反应水泥净浆的脆性和韧性的指标之一。水泥净浆强度的提高，就会体现出水泥净浆的脆性越明显，最突出的一个缺点就是当水泥净浆受到压力机的荷载时，会发生破坏，为脆性破坏。为了更好地研究玄武岩纤维对水泥净浆韧性的影响程度，根据试验结果计算出水泥净浆的拉压比值，通过数值可以直观的反映出玄武岩纤维掺量的变化对养护7、14、28d水泥净浆拉压强度比的影响，结果如图5所示。图 4 不同玄武岩纤维掺量对水泥净浆7、14、28d劈裂抗拉强度的影响（a）7d（b）14d（c）28d试验研究Experimental Research48CHINA CONCRETE 2023.03 NO.165图 6 不同玄武岩纤维掺量对水泥土7、14、28d抗压强度的影响（c）28d（a）7d（b）14d由图5可知，玄武岩纤维水泥净浆的拉压比主要在玄武岩纤维掺量为0%1.5%时呈现递增现象，纤维掺量为1.5%2%时呈现下降的趋势。在玄武岩纤维掺量为0%的情况下，水泥净浆的7d拉压比均低于14d和28d的拉压比，而对于7、28d龄期，玄武岩纤维掺量为1.5%时，拉压比为最大值。随着纤维掺量的增加，拉压比先升高后降低，这其中主要的原因就是过多的玄武岩纤维掺入水泥净浆中，使得纤维在搅拌时会出现纤维分散不均匀甚至结团的现象，那么结团的纤维将不能再继续提供水泥净浆所需的拉应力，导致了抗拉强度的下降，拉压比随之下降的情况，但都在正常的规律范围内。由图5还可以看出，对同一龄期的水泥净浆，掺入玄武岩纤维的水泥净浆拉压比都高于不掺入玄武岩纤维时的水泥净浆的拉压比，这就说明，玄武岩纤维的掺入能够很好地提高水泥净浆的拉压比。此外，如果玄武岩纤维掺量低于1.5%，拉压比随纤维含量的增加而减小。在水泥净浆中加入玄武岩纤维，可以降低水泥净浆的脆性，改善其力学性能，达到提高其韧性的目的，这和玄武岩纤维的耐碱性有一定的关系。玄武岩纤维水泥净浆的加固是通过纤维在水泥浆体中均匀分散而形成的纤维网来实现的，玄武岩纤维的分散性可以达到阻止水泥净浆在受到压力的情况下内部产生裂缝的效果。玄武岩纤维与水泥浆的粘结性能是影响玄武岩纤维增强效果的主要因素，如果纤维因为被腐蚀而导致水泥净浆试样表面剥落、失去韧性，那么纤维增强增韧的效果将会受到极大的影响，甚至会出现水泥净浆强度降低的现象。当玄武岩纤维在水泥浆体中表面发生腐蚀时，玄武岩纤维与周围砂浆的粘结性能会大大降低，也可能在一定程度上导致裂缝的产生。同时，在压力作用下，纤维网络会因腐蚀而失去支撑，导致损失了水泥净浆的抗压强度。玄武岩纤维掺量的不断增加在水泥净浆中引起的缺陷也会增多，会造成水泥净浆的后期强度降低。2.2 玄武岩纤维水泥土土力学性能试验2.2.1 玄武岩纤维水泥土拉压强度比分析图6为不同玄武岩纤维掺量下水泥土的7、14、28d抗压强度。由图6（a）可知，经过7d养护，水泥土的抗压强度与玄武岩纤维掺量的变化趋势相同，整体随着纤维掺量的增加而上升，但是掺量大于0.5%后，水泥土抗图 5 不同龄期下玄武岩纤维水泥净浆拉压强度比试验研究Experimental Research49总165期 2023.03 混凝土世界压强度的增速减慢。纤维掺量为0.5%时，强度增加速率为96.77%；纤维增量为1%时，抗压强度增加速率仅为7.37%；纤维增量为1.5%时，抗压强度增加速率为9.73%。由图6（b）可知，经过14d养护，纤维掺量越多不一定会导致水泥土抗压强度的快速持续增强。玄武岩纤维掺量从0%增加到0.5%时，水泥土的抗压强度迅速增大；当纤维掺量大于0.5%，达到1%时，抗压强度缓慢增长；当纤维大于1%达到1.5%时，水泥土的抗压强度几乎不变。纤维掺量为0.5%时，水泥土的抗压强度增幅高达122.13%；当纤维掺量为1%时，水泥土的抗压强度增长幅度为12.09%；当纤维掺量为1.5%时，抗压强度的增长幅度仅为1.11%；则最优纤维掺量应在0.5%处。由图6（c）可知，经过28d养护，水泥土抗压强度在玄武岩纤维掺量从0%增加到0.5%时，增长迅速。当玄武岩纤维掺量超过0.5%后，其抗压强度的增长速率开始缓慢下降。从增强的效果来看，掺量为0.5%时，抗压强度提升最为显著，即0.5%为玄武岩纤维的最佳掺量。由上可知，玄武岩纤维掺量的增加会使得水泥土的抗压强度随之增加，并且抗压强度的增加速率先增加后下降。但纤维掺量增长的确对水泥土的抗压强度有着明显的增强效果。同样条件下，水泥掺量为15%时，水泥土的抗压强度随着纤维掺量的上升而增大，增长幅度较大。但是随着纤维掺量上升到0.5%后，增长速度变得缓慢。这是因为加入纤维后，水泥土内部结构得到加强，对水泥土内部的纤维裂缝起制约作用，进而加大了水泥土压力的强度。另外，随着添加到水泥土中玄武岩纤维比例的提高，当水泥土外观形状遭到破坏时，相应的抗压强度会明显加大，这也说明用适量的纤维可以增强水泥土的可塑性。但是，纤维掺量进一步增加，会影响水泥土的和易性，使得其密实度降低。玄武岩纤维能够增加水泥土的抗压强度，其中原因在于纤维的增韧效果主要取决于纤维与水泥土之间的粘合力10。当纤维含量较低时，逐渐地增加掺量可以使纤维在水泥土中的分布广泛，进而提高水泥土试样中的纤维和胶凝材料的凝结力。但是，如果纤维掺量超过一定量，即最优掺量，再增加纤维的掺量，最终会导致水泥土试样的抗压强度增长速率明显变慢，这是因为过多的增加纤维，会导致纤维密集、间距过小、纤维与水泥土之间的黏结力下降，从而导致水泥土的抗压强度不能再继续增长。当纤维掺量为0.5%时，不同组试样的抗压强度均为最大值，说明此时纤维掺量为此条件下的最优掺量。水泥掺量按一定比例不变，水泥土中孔隙水的碱性强弱及含水量会影响玄武岩纤维的增强效果。当水的碱性较高时，水泥土中水泥颗粒的水化反应会受阻，进而影响其胶结物水化硅酸钙的形成，这对仅仅掺入水泥的水泥土抗压强度不利。2.2.2 龄期对水泥土抗压强度的影响为了探讨水泥土强度与龄期的关系，水泥掺量保持15%不变，在相同的养护条件下分别养护7、28d后进行抗压强度试验，结果如图7所示。由图7可知，随着养护周期的延长，水泥土的无侧限抗压强度提高。养护7d至28d水泥土的抗压强度分别呈先增大后稳步上升的趋势。通过计算，随着纤维掺量的增加及龄期的延长，抗压强度也逐步增大。玄武岩纤维混合可以减少水泥后期变形，或可以承受更多的相同变形要求。随着水泥的水化、硬凝等作用日益充分，泥浆颗粒和玄武岩纤维的界面摩擦力大幅提高，玄武岩纤维的耐压强度提高显著，使得水泥土的抗压强度随龄期的延长而提高。随着纤维掺量的增加，水泥土试样的抗压强度呈现逐渐提高趋势，龄期延长，玄武岩纤维对水泥的增强效果也逐渐减缓。2.2.3 玄武岩纤维作用机理通过将掺入纤维的水泥土进行抗压强度试验，不图 7 不同龄期对纤维水泥土抗压强度的影响试验研究Experimental Research50CHINA CONCRETE 2023.03 NO.165参考文献1 刘晓明,付海雄,郭鸣琴.水泥土的力学性能综述J.湖南工程学院学报,2016,16(1):84-882 叶之琳,郭宁,孟剑桥,等.纤维水泥土力学性能研究J.施工技术,2016(增刊1):76-783 龚娅楠,张绍武,吕安安.玄武岩纤维布加固冻融钢筋混凝土柱性能分析J.混凝土世界,2021(9):76-80.4 P V DIVYA,A M ASCE,B V S VISWANADHAM,J P GOURC.Evaluation of tensile strengthstrain characteristics of fiber-reinforced soil through laboratory testsJ.Journal of Materials in Civil Engineering,2014,26(1):14-235 周官封,罗伟,段磊.玄武岩纤维对混凝土性能的影响研究J.混凝土世界,2022(10):53-576 陈峰.玄武岩纤维水泥土抗拉性能试验研究J.深圳大学学报(理工版),2016,33(2):188-193.7 丁向群,周向荣,罗超.超细矿粉对水泥土力学性能的影响J.沈阳建筑大学学报(自然科学版),2019,35(5):899-905.8 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玄武岩纤维水泥土的受压破坏性状（1）塑性破坏。加入玄武岩纤维后，当水泥土试样形成塑性破坏时，表明当压力达到峰值时，水泥土试样表面形成数条裂纹，裂纹为纵向和斜向，但裂纹未穿透裂纹表面，水泥土试样仍能保持基本状态不变。峰值过后，应力会逐渐减小，水泥土中的玄武岩纤维使水泥土具有一定的塑性，试件仍能承受一定的残余强度荷载。压力使土壤颗粒和玄武岩纤维之间结构更紧凑，让重排的玄武岩纤维可以发挥自己的能力，提升一定的抗压强度。空间交织结构重排，起到传递和分散荷载的作用，能够减弱受压时荷载对水泥土的破坏力度，使水泥土可以较好地保持完整性。结果表明，玄武岩纤维的加入可以提高水泥土的破坏韧性，降低水泥土的脆性，提高工程的安全性和稳定性11。（2）脆性破坏。单掺水泥的水泥土受压力破坏主要表现为脆性破坏。加荷载过程中，试样周围存在剥离现象，剥离程度随加载量的增加而增大。当试件达到极限荷载时，试件内部因加载形成的微裂纹随着压力的增加快速连接，在表面出现连通的裂纹。荷载骤降时试件会迅速被破坏，表明随着单水泥掺量水泥土龄期的增加，水泥已充分进行水化和硬凝，水泥土表现的特征与水泥石或混凝土受压时的破坏特征相似，表现出脆性破坏12。结论本文通过改变玄武岩纤维掺量，测定不同龄期下掺入玄武岩纤维的水泥净浆和水泥土的抗压强度及劈裂抗拉强度，对其力学性能进行对比分析，得出以下结论：（1）掺入玄武岩纤维对水泥净浆无侧限抗压强度与劈裂抗拉强度具有明显的提高作用。玄武岩纤维最佳掺量为1%，此时抗压强度与抗拉强度都达到最大值。掺入纤维后的水泥净浆强度均高于普通水泥净浆强度。（2）水泥净浆的拉压比反应了玄武岩纤维的加入可以很好地让水泥净浆的韧性、力学性能都得到提升。（3）在一定的水泥掺量下，加入玄武岩纤维的水泥土抗压强度显著提高，玄武岩纤维最佳掺量为0.5%。（4）在玄武岩纤维掺量为定值的情况下，掺入不同的水泥对水泥土的无侧限抗压强度具有明显的提高作用，并且随着水泥掺量的增加，抗压强度也会随之增加，近似于线性关系。