钢纤维喷射混凝土配合比设计及施工方法研究

■李 翔，李德民 ■葛洲坝集团试验检测有限公司，湖北 宜昌 443000

我们所说的钢纤维喷射混凝土主要是由水泥和水以及中粗砂还有骨料、钢纤维以及一些外加剂所参照着相关的配合比进行配置而成的。可以说钢纤维的性能是非常不错的，在混凝土中进行钢纤维的添加可以给混凝土的强度进行提升，并且对其抗裂性和韧性也有所增长。钢纤维主要有普通的碳素钢还有不锈钢，在混凝土的使用中一般用碳素钢钢纤维的比较多。这个技术被开发出来以后，在隧道还有一些地下工程的施工中经常的被使用到，再有就是矿山的软岩的支护和桥梁的修补以及固定，再就是水利工程的建筑面板的防渗固定等相关的应用上。

1 对钢纤维喷射混凝土的材质要求

1.1 水泥以及水灰比

进行钢纤维喷射混凝土的施工中，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着非常好的保水性和流动性以及粘性。当水泥进行水化以后，需要将集料还有就是钢纤维的表选择胶合料去进行覆盖，进行覆盖的主要目的是为了去降低阻力，然后令混凝土具有一定的流动性，随之对钢纤维喷射混凝土以及所喷面进行一定的粘接。水泥的强度和钢纤维喷射混凝土的强度是一种正比例的关系，假如在进行水泥的施工中都是选择用高标号的水泥那么可能会提升施工的成本，使水化热加大，这样的情况对混凝土的强度的也有着十分不利的影响。

一般混凝土有着一定的抗压强度还有和灰水比成正比例的联系，可如果钢纤维喷射混凝土，在进行喷射时水灰比还有受喷面的混凝土的水灰比之间是会有很大区别的。这个时候水灰比就比较大，而水泥的产生的水化反应也很充分，可是混凝土拌合物易离析并且会出现泌水的情况，同时混凝土在硬化后还容易出现变形;水灰比太小，多出来的水泥颗粒也就多，干喷的工艺同时也增加了粉尘还有诨名图的回弹率，同时钢纤维喷射混凝土是喷敷出一种层状的，可以说粘结性就很弱了。所以，水灰比不仅仅是需要能够让钢纤维喷射混凝土本身有着很强的流动性，同时还应该具有一定的强度，最好不要使钢纤维喷射混凝土离析以及泌水，不然就会出现回弹率增大。

1.2 集料

粗集料主要是用于钢纤维喷射混凝土起到支架的作用，并且主要对混凝土的强度起搭配作用，卵石的表面光，与水泥胶合料的粘结要比碎石弱，和碎石相比可以减轻对喷射设备的损伤。并且水泥浆体和单个石子之间界面的过渡层周长和厚度都比较小，不容易形成大的缺陷，对于界面强度的提高是十分有利的，同时还有利于混凝土弹性模量的增长和耐久性的提高。细集料主要的作用是补充空隙，它的细度模数以及砂率对混凝土的粘聚性以及流动性有着较大的影响。因为砂子的比表面积和同等质量的石子的比表面积相比要大一些，所以用到的水泥浆就比较多。

1.3 钢纤维

钢纤维喷射混凝土在喷射的时候产生的这种分布不均匀的情况提升了混凝土自身的弯拉强度以及韧性还有阻裂能力。经过分析，钢纤维喷射混凝如果裂开后还是有着相对的负荷力。经常用到的钢纤维的弹性模量是200GPa，其中抗拉的强度是380到1300MPa，延伸率为百分之三到百分之三十。这种分布不均匀的情况在喷射混凝土中的钢纤维因为本身的高强度还有和集料的接合，提升了混凝土整体的密实程度以及混凝土的耐久性。钢纤维的长径比对钢纤维增强和增韧的效果有着很大的影响，同时也影响着喷射混凝土自身的工作性能。这两点是相互矛盾的，主要是一般我们选择的表面粗糙并且两端带钩的钢纤维的强度和增韧都比较好，可是在进行施工的时候，分散却比较难，也容易结团，对施工的效率有影响。

1.4 外加剂和掺和料

不管是选择干喷法还是应用湿喷法去进行施工，这都对喷射混凝土拌和物的干料以及湿料在喷嘴和速凝剂等混合喷出有所要求，需要在很短的时间内凝结。施工的时候，经常使用速凝剂以及高效的减水剂缩短喷射混凝土的凝结的时间，特别是在初凝时。假如不符合要求，那么就会增加回弹率，钢纤维喷射混凝土密实程度不好，也就使混凝土的强度以及耐久性得不到保障，最后也就达不到预期的经济效益。

2 喷射钢施工技术要点

2.1 混凝土拌制、存放和运输

钢纤维能不能拌合均匀，和原材料以及搅拌工艺有很大的关系，并且受搅拌机械以及投料方法影响很大。试验表明:强制式的搅拌机和自落式的搅拌机相比较，所生产出产品的效果也有很大的不同。同时钢纤维喷射混凝土在进行施工的时候，喷锚料要求拌和后立刻使用，掺进去的速凝剂保存的时间不能够超出20min，不加入速凝剂的时候干混合料存放时间也不能够超过2h，不然就会被当做是废料，不能够再被使用。在运输以及存放过程中不能够被淋雨也不可以混水或是其他的杂物。

2.2 喷射作业

由于混合料是由胶管进行的高速的输送，输送的路径长所以在喷头的地方已经出现了分离，水在距受喷面一米左右的地方加入，喷射需要按照其目前标定的给水速度去进行水阀的调整，并且按照混凝土的配合比去确认水灰比进行供水。喷射混凝土的时候，喷枪正面垂直的面向工作面，并且不间断的平稳地从上到下水平的移动，喷头需要一圈压半圈进行旋转喷射。

2.3 养护

可以说混凝土施工质量的好不好，主要是受到养护的影响。所以当混凝土喷射完成以后就要马上进行洒水以及喷水的养护工作。减少因为养护不及时而造成喷射钢纤维喷射混凝土的质量出现问题。

3 质量控制措施

在实际的施工里面，有很多项目是需要施工的人员进行相应的控制的，这些项目主要集中在对设备的操作和对施工进度的掌握。因为上述说的这些元素，所以在进行施工的时候对操作人员的要求就比较高，这就需要相关的操作人员自身具备十分专业的施工知识，并且有着很强的责任感。总结起来钢纤维喷射混凝土的施工是需要相互密切联系的，特别是对干喷法施工的工艺，所以强化施工现场的管理和协调是非常有必要的。

在施工中选择干喷法的时候，对钢纤维喷射混凝土的配比是没有具体的规定和指标的，所以配制的时候都是根据施工人员以往的操作经验去进行配比的把握的，这样的施工有着一定的不确定性，所以对于钢纤维混凝土的配制也是十分不好把握的;而我们所谈到的湿喷法进行配比的时候，和干喷法不同是有着相对的配合比的，这样在进行配制的时候就容易的多。但是尽管这样，还是需要求工作人员的对操仪器进行熟悉，同时还需要对有关的知识进行掌握;另外就是要在施工进行中的时候，对施工现场的喷射混凝土进行取样和试验，从坍落度试验中去判别混凝土的和易性，以保证混凝土的工作性，做到对施工的质量进行控制的主要目标。

4 结束语

综上所述，要想加强混凝土的特性还需要关的施工单位去对具体的施工人员进行技能的培训，对岗位的责任进行明确。对混凝土的现场施工和施工的进度以及施工的质量进行监管。只有这样才能够更好的保证整个混凝土施工的质量。

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