議鋼纖維噴射混凝土在隧道工程中應(yīng)用

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1、議鋼纖維噴射混凝土在隧道工程中應(yīng)用　　摘要：隨著公路工程的增加，隧道工程也越來越多。現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，大量的新技術(shù)、新材料和新工藝在隧道工程中得到普遍應(yīng)用，在隧道工程的襯砌施工中，鋼纖維噴射混凝土技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛。關(guān)鍵詞：鋼纖維噴射混凝土中圖分類號(hào)：TV544+.923文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：噴射鋼纖維混凝土是將噴射混凝土和鋼纖維混凝土的優(yōu)良特性結(jié)合在一起,是一種新型復(fù)合材料和施工方法,應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。是以壓縮的空氣為動(dòng)力，用噴射機(jī)噴敷于工程結(jié)構(gòu)物面上的鋼纖維混凝土，按照施工方法可以分為干噴、濕噴以及半濕噴三種。它不僅具有混凝土本身的優(yōu)點(diǎn)，由于鋼纖維的摻

2、入，更使混凝土基體產(chǎn)生增強(qiáng)、增韌以及阻裂的效果。1、鋼纖維噴射混凝土的性能在纖維混凝土中,纖維對(duì)基體的作用概括起來主要有三種:阻裂、增強(qiáng)和增韌。纖維混凝土與普通混凝土相比其各種物理力學(xué)性能的改善,都和這三種作用有關(guān)。阻裂作用,指纖維對(duì)新拌混凝土早期性收縮裂縫和硬化后的收縮裂縫產(chǎn)生和擴(kuò)展的阻礙作用。鋼纖維混凝土受彎構(gòu)件中,鋼纖維的摻入可以對(duì)裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展起到抑制作用,其阻裂原理為:7(l)混凝土材料因受物理作用、化學(xué)作用而產(chǎn)生體積減少,成為收縮。在應(yīng)力的作用下,體積的變化稱為徐變。當(dāng)鋼纖維混凝土的混合物剛成型后,鋼纖維和固體顆粒逐漸下沉,呈現(xiàn)針狀的鋼纖維互相交叉,

3、增大了下沉阻力,相應(yīng)地減少了混凝土的塑性收縮和沉降收縮。(2)鋼纖維混凝土終凝之后,水泥在水化和硬化的過程中,使混凝土產(chǎn)生化學(xué)收縮和干燥失水的物理收縮,因而混凝土內(nèi)部產(chǎn)生肉眼看見不到的微裂縫。微裂縫大部分分布在粗骨料表面和水泥漿結(jié)構(gòu)中。外摻的鋼纖維以針狀骨料形式存在于水泥漿中,因而水泥水化的產(chǎn)物,附著在鋼纖維周圍。這就減少了水泥水化硬化過程中形成的微裂縫,提高了水泥石的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。7(3)鋼纖維混凝土受力開始時(shí),水泥石和粗骨料共同承擔(dān)外力,微裂縫幾乎無變化。當(dāng)荷載繼續(xù)增加,超過水泥漿體所能承受的拉力時(shí),力通過水泥漿與纖維的粘結(jié)力傳遞給鋼纖維。傳遞的力受到鋼纖維的約束

4、作用,推遲了新裂縫的出現(xiàn)和限制了裂縫的擴(kuò)展。在相同荷載時(shí),鋼纖維混凝土的部分荷載由橫貫裂縫的鋼纖維來承擔(dān),提高了鋼纖維混凝土的承載能力。由于鋼纖維均勻地分散在水泥漿體中,纖維短且呈三維分散,當(dāng)加到極限荷載時(shí),在構(gòu)件的受拉邊緣,由集中受力變成分散受力。這與素混凝土相比,鋼纖維混凝土受力破壞裂縫數(shù)量增多,裂縫寬度變小,受力中和軸上移幅度較小,相應(yīng)地提高了鋼纖維混凝土的承載力。同樣在沖擊荷載作用下,提高了混凝土的耐沖擊韌性,使鋼纖維混凝土呈現(xiàn)出裂而不碎的破壞特征。纖維對(duì)基體的增強(qiáng)作用,主要為對(duì)抗拉強(qiáng)度的提高,相應(yīng)地,以主拉應(yīng)力為控制破壞的,如彎拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等也隨之提

5、高。當(dāng)高彈性模量纖維含量較高時(shí),纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度也有明顯提高。鋼纖維混凝土的增強(qiáng)機(jī)理是其表現(xiàn)出的一切物理力學(xué)性能的內(nèi)在本質(zhì),只有弄清鋼纖維混凝土的增強(qiáng)機(jī)理,才能建立合理的鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算理論。對(duì)于混凝土、尤其是高強(qiáng)混凝土來說,要改變其破壞時(shí)的脆性,關(guān)鍵是要控制混凝土中原生裂縫的數(shù)量和寬度以及新生裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展。在混凝土中摻入鋼纖維正是起到了這種抑制作用,從而能夠有效地增強(qiáng)、增韌和阻裂,并充分發(fā)揮各組成材料的特性和相互間的性能傳遞,得到理想的復(fù)合材料。2噴射鋼纖維混凝土施工工藝（1）材料要求。①選用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的普通硅酸鹽水泥；細(xì)骨料選用細(xì)度模數(shù)大于

6、2.5的硬質(zhì)潔凈中粗砂，使用時(shí)含水率不大于6%；粗骨料選用粒徑不大于10mm的連續(xù)級(jí)配碎石或卵石，噴射砼的骨料級(jí)配符合規(guī)定要求；化驗(yàn)合格的拌和用水；外加劑的選用須經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，其初凝時(shí)間不大于5min，終凝時(shí)間不大于10min。7②鋼纖維長(zhǎng)度方向兩端帶鉤，以快速水溶黏結(jié)成排；選用冷拉型鋼纖維，其抗拉強(qiáng)度不低于1000MPa；鋼纖維長(zhǎng)度基本一致，不得含有其它雜物，且不得有明顯的銹蝕和油漬。鋼纖維砼配合比通過室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選定，在保證噴層性能指標(biāo)的前提下，盡量減少水泥和水的用量，配合比試驗(yàn)結(jié)果報(bào)送監(jiān)理人。（2)施工方法。噴射砼混合料由強(qiáng)制式拌和機(jī)攪拌均勻后，經(jīng)

7、砼攪拌運(yùn)輸車運(yùn)至工作面，再經(jīng)濕噴機(jī)二次拌和，以高壓風(fēng)為動(dòng)力，經(jīng)噴頭射至受噴面，噴射機(jī)采用成都巖鋒科技開發(fā)公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的TK-961型濕噴機(jī)。該法具有粉塵少、回彈小的優(yōu)點(diǎn)。噴砼分二次進(jìn)行，第一次噴射厚度為5cm，按設(shè)計(jì)要求施作錨桿、架立鋼支撐，再進(jìn)行第二次噴射至設(shè)計(jì)厚度?？紤]施工進(jìn)度、安全等因素，結(jié)合本隧道工程的地質(zhì)特點(diǎn)，噴射砼在開挖爆破出碴前或后(根據(jù)圍巖開挖后自穩(wěn)時(shí)間長(zhǎng)短確定)立即施作一層，在確保施工作業(yè)面安全的情況下，剩余部分待與開挖斷面拉開一段距離后(以不與開挖作業(yè)相干擾為度)再行施作。具體施工工藝見圖1。圖1濕噴混凝土施工工藝（3）施工要點(diǎn)。①混合料在運(yùn)輸

8、、存放過程