鋼纖維噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)及施工方法研究

■李 翔，李德民 ■葛洲壩集團(tuán)試驗(yàn)檢測有限公司，湖北 宜昌 443000

我們所說的鋼纖維噴射混凝土主要是由水泥和水以及中粗砂還有骨料、鋼纖維以及一些外加劑所參照著相關(guān)的配合比進(jìn)行配置而成的。可以說鋼纖維的性能是非常不錯(cuò)的，在混凝土中進(jìn)行鋼纖維的添加可以給混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行提升，并且對其抗裂性和韌性也有所增長。鋼纖維主要有普通的碳素鋼還有不銹鋼，在混凝土的使用中一般用碳素鋼鋼纖維的比較多。這個(gè)技術(shù)被開發(fā)出來以后，在隧道還有一些地下工程的施工中經(jīng)常的被使用到，再有就是礦山的軟巖的支護(hù)和橋梁的修補(bǔ)以及固定，再就是水利工程的建筑面板的防滲固定等相關(guān)的應(yīng)用上。

1 對鋼纖維噴射混凝土的材質(zhì)要求

1.1 水泥以及水灰比

進(jìn)行鋼纖維噴射混凝土的施工中，主要的施工要求是要有好的工作性能，也就是要求混凝土本身有著非常好的保水性和流動(dòng)性以及粘性。當(dāng)水泥進(jìn)行水化以后，需要將集料還有就是鋼纖維的表選擇膠合料去進(jìn)行覆蓋，進(jìn)行覆蓋的主要目的是為了去降低阻力，然后令混凝土具有一定的流動(dòng)性，隨之對鋼纖維噴射混凝土以及所噴面進(jìn)行一定的粘接。水泥的強(qiáng)度和鋼纖維噴射混凝土的強(qiáng)度是一種正比例的關(guān)系，假如在進(jìn)行水泥的施工中都是選擇用高標(biāo)號的水泥那么可能會(huì)提升施工的成本，使水化熱加大，這樣的情況對混凝土的強(qiáng)度的也有著十分不利的影響。

一般混凝土有著一定的抗壓強(qiáng)度還有和灰水比成正比例的聯(lián)系，可如果鋼纖維噴射混凝土，在進(jìn)行噴射時(shí)水灰比還有受噴面的混凝土的水灰比之間是會(huì)有很大區(qū)別的。這個(gè)時(shí)候水灰比就比較大，而水泥的產(chǎn)生的水化反應(yīng)也很充分，可是混凝土拌合物易離析并且會(huì)出現(xiàn)泌水的情況，同時(shí)混凝土在硬化后還容易出現(xiàn)變形;水灰比太小，多出來的水泥顆粒也就多，干噴的工藝同時(shí)也增加了粉塵還有諢名圖的回彈率，同時(shí)鋼纖維噴射混凝土是噴敷出一種層狀的，可以說粘結(jié)性就很弱了。所以，水灰比不僅僅是需要能夠讓鋼纖維噴射混凝土本身有著很強(qiáng)的流動(dòng)性，同時(shí)還應(yīng)該具有一定的強(qiáng)度，最好不要使鋼纖維噴射混凝土離析以及泌水，不然就會(huì)出現(xiàn)回彈率增大。

1.2 集料

粗集料主要是用于鋼纖維噴射混凝土起到支架的作用，并且主要對混凝土的強(qiáng)度起搭配作用，卵石的表面光，與水泥膠合料的粘結(jié)要比碎石弱，和碎石相比可以減輕對噴射設(shè)備的損傷。并且水泥漿體和單個(gè)石子之間界面的過渡層周長和厚度都比較小，不容易形成大的缺陷，對于界面強(qiáng)度的提高是十分有利的，同時(shí)還有利于混凝土彈性模量的增長和耐久性的提高。細(xì)集料主要的作用是補(bǔ)充空隙，它的細(xì)度模數(shù)以及砂率對混凝土的粘聚性以及流動(dòng)性有著較大的影響。因?yàn)樯白拥谋缺砻娣e和同等質(zhì)量的石子的比表面積相比要大一些，所以用到的水泥漿就比較多。

1.3 鋼纖維

鋼纖維噴射混凝土在噴射的時(shí)候產(chǎn)生的這種分布不均勻的情況提升了混凝土自身的彎拉強(qiáng)度以及韌性還有阻裂能力。經(jīng)過分析，鋼纖維噴射混凝如果裂開后還是有著相對的負(fù)荷力。經(jīng)常用到的鋼纖維的彈性模量是200GPa，其中抗拉的強(qiáng)度是380到1300MPa，延伸率為百分之三到百分之三十。這種分布不均勻的情況在噴射混凝土中的鋼纖維因?yàn)楸旧淼母邚?qiáng)度還有和集料的接合，提升了混凝土整體的密實(shí)程度以及混凝土的耐久性。鋼纖維的長徑比對鋼纖維增強(qiáng)和增韌的效果有著很大的影響，同時(shí)也影響著噴射混凝土自身的工作性能。這兩點(diǎn)是相互矛盾的，主要是一般我們選擇的表面粗糙并且兩端帶鉤的鋼纖維的強(qiáng)度和增韌都比較好，可是在進(jìn)行施工的時(shí)候，分散卻比較難，也容易結(jié)團(tuán)，對施工的效率有影響。

1.4 外加劑和摻和料

不管是選擇干噴法還是應(yīng)用濕噴法去進(jìn)行施工，這都對噴射混凝土拌和物的干料以及濕料在噴嘴和速凝劑等混合噴出有所要求，需要在很短的時(shí)間內(nèi)凝結(jié)。施工的時(shí)候，經(jīng)常使用速凝劑以及高效的減水劑縮短噴射混凝土的凝結(jié)的時(shí)間，特別是在初凝時(shí)。假如不符合要求，那么就會(huì)增加回彈率，鋼纖維噴射混凝土密實(shí)程度不好，也就使混凝土的強(qiáng)度以及耐久性得不到保障，最后也就達(dá)不到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益。

2 噴射鋼施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 混凝土拌制、存放和運(yùn)輸

鋼纖維能不能拌合均勻，和原材料以及攪拌工藝有很大的關(guān)系，并且受攪拌機(jī)械以及投料方法影響很大。試驗(yàn)表明:強(qiáng)制式的攪拌機(jī)和自落式的攪拌機(jī)相比較，所生產(chǎn)出產(chǎn)品的效果也有很大的不同。同時(shí)鋼纖維噴射混凝土在進(jìn)行施工的時(shí)候，噴錨料要求拌和后立刻使用，摻進(jìn)去的速凝劑保存的時(shí)間不能夠超出20min，不加入速凝劑的時(shí)候干混合料存放時(shí)間也不能夠超過2h，不然就會(huì)被當(dāng)做是廢料，不能夠再被使用。在運(yùn)輸以及存放過程中不能夠被淋雨也不可以混水或是其他的雜物。

2.2 噴射作業(yè)

由于混合料是由膠管進(jìn)行的高速的輸送，輸送的路徑長所以在噴頭的地方已經(jīng)出現(xiàn)了分離，水在距受噴面一米左右的地方加入，噴射需要按照其目前標(biāo)定的給水速度去進(jìn)行水閥的調(diào)整，并且按照混凝土的配合比去確認(rèn)水灰比進(jìn)行供水。噴射混凝土的時(shí)候，噴槍正面垂直的面向工作面，并且不間斷的平穩(wěn)地從上到下水平的移動(dòng)，噴頭需要一圈壓半圈進(jìn)行旋轉(zhuǎn)噴射。

2.3 養(yǎng)護(hù)

可以說混凝土施工質(zhì)量的好不好，主要是受到養(yǎng)護(hù)的影響。所以當(dāng)混凝土噴射完成以后就要馬上進(jìn)行灑水以及噴水的養(yǎng)護(hù)工作。減少因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)不及時(shí)而造成噴射鋼纖維噴射混凝土的質(zhì)量出現(xiàn)問題。

3 質(zhì)量控制措施

在實(shí)際的施工里面，有很多項(xiàng)目是需要施工的人員進(jìn)行相應(yīng)的控制的，這些項(xiàng)目主要集中在對設(shè)備的操作和對施工進(jìn)度的掌握。因?yàn)樯鲜稣f的這些元素，所以在進(jìn)行施工的時(shí)候?qū)Σ僮魅藛T的要求就比較高，這就需要相關(guān)的操作人員自身具備十分專業(yè)的施工知識(shí)，并且有著很強(qiáng)的責(zé)任感。總結(jié)起來鋼纖維噴射混凝土的施工是需要相互密切聯(lián)系的，特別是對干噴法施工的工藝，所以強(qiáng)化施工現(xiàn)場的管理和協(xié)調(diào)是非常有必要的。

在施工中選擇干噴法的時(shí)候，對鋼纖維噴射混凝土的配比是沒有具體的規(guī)定和指標(biāo)的，所以配制的時(shí)候都是根據(jù)施工人員以往的操作經(jīng)驗(yàn)去進(jìn)行配比的把握的，這樣的施工有著一定的不確定性，所以對于鋼纖維混凝土的配制也是十分不好把握的;而我們所談到的濕噴法進(jìn)行配比的時(shí)候，和干噴法不同是有著相對的配合比的，這樣在進(jìn)行配制的時(shí)候就容易的多。但是盡管這樣，還是需要求工作人員的對操儀器進(jìn)行熟悉，同時(shí)還需要對有關(guān)的知識(shí)進(jìn)行掌握;另外就是要在施工進(jìn)行中的時(shí)候，對施工現(xiàn)場的噴射混凝土進(jìn)行取樣和試驗(yàn)，從坍落度試驗(yàn)中去判別混凝土的和易性，以保證混凝土的工作性，做到對施工的質(zhì)量進(jìn)行控制的主要目標(biāo)。

4 結(jié)束語

綜上所述，要想加強(qiáng)混凝土的特性還需要關(guān)的施工單位去對具體的施工人員進(jìn)行技能的培訓(xùn)，對崗位的責(zé)任進(jìn)行明確。對混凝土的現(xiàn)場施工和施工的進(jìn)度以及施工的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)管。只有這樣才能夠更好的保證整個(gè)混凝土施工的質(zhì)量。

［1］馬芹永.混凝土結(jié)構(gòu)基本原理［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

［2］賀常樂，歐志華.聚丙烯纖維混凝土的研究現(xiàn)狀及探討［J］.廣東建材，2014(6).

［3］程慶國，高路彬，徐蘊(yùn)賢，吳淑華編著.鋼纖維混凝土理論及應(yīng)用［M］.北京:中國鐵道出版社，2011.

［4］黃戈.鋼纖維混凝土在公路隧道路面中的探討［J］.四川建材，2011，(04).

［5］杜國平，李曉紅，宋戰(zhàn)平.纖維噴射混凝土單層襯砌施工技術(shù)探討［J］.公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2010，(09).

［6］祝云華.鋼纖維噴射混凝土力學(xué)特性及其在隧道單層襯砌中的應(yīng)用研究［D］.重慶大學(xué)，2012.

［7］中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《鋼纖維砼試驗(yàn)方法》CECS 13∶89.

［8］國家建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《纖維混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 221－2010.