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1、鋼纖維噴射混凝土在大壩加固中的運(yùn)用摘要：鋼纖維混凝土良好的抗裂性、彎曲韌性和抗拉與抗彎強(qiáng)度等性能，廣泛地應(yīng)用于工程領(lǐng)域。本文主要介紹在佛子嶺大壩加固中應(yīng)用鋼纖維噴射混凝土良好的性能對(duì)大壩裂縫修補(bǔ)及加固技術(shù)。關(guān)鍵詞：噴射混凝土鋼纖維工程應(yīng)用1概述鋼纖維混凝土的應(yīng)用起始于20世紀(jì)60年代。由于纖維的形狀、施工技術(shù)的提高和改進(jìn)，從70年代起，鋼纖維混凝土成為商品并得到應(yīng)用，其使用范圍也在不斷擴(kuò)展。鋼纖維混凝土是用一定量亂向分布的鋼纖維增強(qiáng)的以水泥為粘結(jié)料的混凝土，屬于一種新型的復(fù)合材料。由于其抗裂性特強(qiáng)、韌性很大、抗沖擊與耐疲勞強(qiáng)度高、抗拉與抗彎
2、強(qiáng)度高，廣泛應(yīng)用于道路、機(jī)場(chǎng)、橋梁、水工、港口、鐵路、礦山、隧道、軍事及工民建等工程領(lǐng)域。鋼纖維噴射混凝土是通過(guò)管道輸送裝置在高壓作用下將摻入鋼纖維的混凝土拌合物高速?lài)娚涞绞┕ぷ鳂I(yè)面的的一項(xiàng)技術(shù)。[1]鋼纖維噴射混凝土首次于1973年在美國(guó)愛(ài)華達(dá)州得到應(yīng)用，其后，將其成功應(yīng)用于隧道襯砌、斜坡穩(wěn)定、涵洞、水庫(kù)等其他結(jié)構(gòu)工程。70年代，鋼纖維作為一種新工藝是為了加固噴射混凝土襯砌，它最顯著的特點(diǎn)是大大降低了過(guò)去那種繁重耗時(shí)的鋼筋網(wǎng)制作，而代之以機(jī)械化的連續(xù)的噴射混凝土施工。70年代末，瑞典曾對(duì)鋼纖維噴射混凝土的加固作用進(jìn)行了大規(guī)模的試驗(yàn)研究，包
3、括鋼纖維噴射混凝土加固與鋼筋網(wǎng)噴混凝土加固效果的比較。70年代后期和80年代初期，加拿大廣泛開(kāi)展了鋼纖維噴混凝土工藝的應(yīng)用和研究，并將干拌法鋼纖維噴射混凝土工藝成功應(yīng)用于巖石加固措施中。[1][2]2工程概況佛子嶺水庫(kù)是我國(guó)50年代初期建造的第一個(gè)混凝土連拱壩。大壩由20個(gè)垛、21個(gè)拱及兩端的重力壩組成，壩高75.9m，壩長(zhǎng)510m，厚度只有0.5~1.8m。建成蓄水后支墩基本沒(méi)有大的裂縫，但拱內(nèi)裂縫較多。后多次進(jìn)行了裂縫修補(bǔ)，并進(jìn)行了兩次加固，仍有裂縫發(fā)展和新的裂縫產(chǎn)生，有的裂縫滲水，個(gè)別壩垛沉降較大且仍在發(fā)展。2001年佛子嶺水庫(kù)評(píng)定為
4、三類(lèi)壩。需要對(duì)其進(jìn)行加固。加固方案中，主要是對(duì)大壩拱、垛的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，軟弱風(fēng)化巖體的回填。經(jīng)論證大壩左右兩岸的邊拱和上、下游面均采用噴射鋼纖維混凝土，垛內(nèi)采用現(xiàn)澆鋼纖維混凝土，垛內(nèi)增設(shè)水平隔板。3鋼纖維混凝土技術(shù)指標(biāo)佛子嶺大壩對(duì)地質(zhì)要求較高，抗震能力較差，對(duì)溫度變化和地基變形反應(yīng)敏感。為恢復(fù)大壩的整體性，改善其應(yīng)力條件，抑制裂縫的發(fā)展，加固方案要求垛內(nèi)鋼纖維混凝土噴射厚度為40~70cm，兩端拱上下游面分別為10~15cm。鋼纖維噴射混凝土總方量15000多m3。其主要的技術(shù)指標(biāo)為：6容重：2.3T/m3；抗壓強(qiáng)度：4.0MPa；抗拉強(qiáng)度
5、：3.5MPa；抗折強(qiáng)度：6MPa；彎曲韌度指數(shù)：η10為6~8，η30為18~24，η30/10為60~80；大板韌度試驗(yàn)變形能量900~1000J（歐洲標(biāo)準(zhǔn)）。4材料鋼纖維混凝土的原材料包括鋼纖維、水泥、水、骨料、外加劑以及混合材料。（1）水泥：選用產(chǎn)量大、質(zhì)量穩(wěn)定、早期強(qiáng)度較高的巢湖東關(guān)水泥廠生產(chǎn)的P.O42.5級(jí)水泥。（2）粉煤灰：選用淮南平圩電廠生產(chǎn)的I級(jí)粉煤灰。（3）鋼纖維：鋼纖維的類(lèi)型對(duì)加固效果有著很大的影響，為達(dá)到較好的加固效果，通過(guò)鋼纖維噴射作者簡(jiǎn)介：唐祥勝（1970-），男，碩士生，講師，從事水利工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)與研究。混凝
6、土試驗(yàn)，采用上海貝卡爾斯有限公司和產(chǎn)的RC-65/35-BN和ZP305型銑削型鋼纖維，兩端彎曲。長(zhǎng)度在25~40mm，直徑在0.53~0.57mm，長(zhǎng)徑比分別為64和55，抗拉強(qiáng)度為1145~1545MPa。所用鋼纖維符合美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTMA820的要求。（4）骨料：用于噴射混凝土的骨料應(yīng)有良好顆粒級(jí)配。細(xì)骨料顆粒級(jí)配見(jiàn)表1，粗骨料顆粒級(jí)配見(jiàn)表2。表1細(xì)骨料顆粒級(jí)配表粒徑（mm）累計(jì)篩余（%）562.5201.25380.636790.315980.1699表2粗骨料顆粒級(jí)配表篩孔尺寸(mm)105.02.51.250.630.315累計(jì)篩
7、余（%）1#138999996991002#962939799100（5）外加劑：由于佛子嶺大壩垛內(nèi)加固厚度為70cm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般鋼纖維噴射厚度15~20cm，因此選用既可增厚，又可以增加鋼纖維混凝土噴射強(qiáng)度，并具有微膨脹效果的山西混凝土外加劑廠生產(chǎn)的XPM外加劑。（6）速凝劑：選用河南鞏義生產(chǎn)的8604型速凝劑，減少回彈，防止砼脫落。（7）膨脹劑和高效減水劑：選用蒙城生產(chǎn)的UEA低堿型高效減水膨脹劑，減少收縮和回彈，降低水灰比。（8）配合比：鋼纖維噴射混凝土配合比見(jiàn)表3。表3鋼纖維噴射混凝土配合比表水膠比W/C水kg/m3水泥kg/m3
8、粉煤灰kg/m3硅粉kg/m36UEAkg/m3鋼纖維kg/m3中砂kg/m3細(xì)砂kg/m3石子kg/m38604kg/m30.4182303701102545606002607
