3108.02喷射混凝土,喷射(钢纤维混凝土)

钢纤维喷射混凝土及其在隧道工程中的应用介绍钢纤雏在喷射商品混凝土中的作用机理、钢纤维的韧性及与隧道新奥法锚喷支护中相关的几种主要力学性能，结合其在隧道工程中的应用，说明钢纤维喷射商品混凝土能很好地满足隧道新奥法的要求，是一种理想的支护材料。

钢纤维商品混凝土（Steel Fiber Reinforced Concrete，SFRC）和钢纤维喷射商品混凝土（Steel Fiber ReinforcedShotcrete，SFRS）作为一种新型建筑材料，近年来在国内外得到了迅速发展。

和普通商品混凝土相比，钢纤维商品混凝土不仅能明显改善抗拉、抗剪、抗弯、抗磨和抗裂能力，而且能大大增强断裂韧性和抗冲击等多项性能，加之施工简便，价格相对低廉，所以在道路路面、桥梁结构、隧道衬砌支护等工程中的应用日益广泛。

其中，钢纤维喷射商品混凝土是由均匀散布有钢纤维的商品混凝土拌和料，借助压缩空气高速喷射至受喷面而成的新型复合材料，它随着在隧道和地下工程中新奥法的推广和使用，已引起人们的高度重视，并在实际工程中取得了良好的效果。

1 钢纤维在商品混凝土中的作用机理研究钢纤维商品混凝土的增强机理，是提高钢纤维对商品混凝土增强、增韧和阻裂效应，从本质上改变其物理、力学、化学性能，并造就材料新性能的理论基础，也是进行钢纤维商品混凝土性能设计的依据。

对钢纤维商品混凝土的增强机理，主要有两种理论解释，一是1963年由美国罗穆阿尔迪（Romualdi）提出的纤维间距理论，这一理论以线弹性断裂力学为基础，强调了钢纤维商品混凝土在结构形成和受力过程中对裂缝发生和发展的抑制作用；另一种是复合力学理论，其出发点是复合材料构成的混合理论，即将纤维增强商品混凝土看作是纤维强化体系，应用混合理论来推求纤维商品混凝土的应力、弹性模量和强度等。

由于以上两种理论都存在一定的片面性，近年来，国内外对钢纤维喷射商品混凝土的基本特性进行了多方面的试验研究和探索，试图综合复合力学理论和纤维间距理论的优点，进一步完善、充实和得到符合钢纤维商品混凝土特征的新理论，但因为未能从根本上解决两种理论的自身缺陷，依然无法取得令人满意的结论。

钢纤维喷射混凝土编辑按比例加入特定品种和规格的钢纤维，搅拌均匀后作为集料进行喷射形成复合型混凝土的施工方法。

加入钢纤维后，喷射混凝土的抗压强度、抗折强度、抗弯强度及耐冲击性能均有较大幅度提高，尤适于松软、破碎地层支护。

目录1简介2喷射钢纤维混凝土的主要性能特点1简介编辑学科：坑探工程词目：钢纤维喷射混凝土英文：steel fiber shotcrete释文：一般钢纤维直径为0.3～0.5毫米，长度为20～25毫米，但不得大于25毫米。

其强度与钢纤维品种、形状、规格、掺量、排列方式、喷射工艺等有直接关系。

国外使用较多，国内20世纪80年代才开始应用。

[1]2喷射钢纤维混凝土的主要性能特点编辑钢纤维增强喷射混握土(SFRS-Steel Fiber Reinforced Shotcrete)以下简称“钢喷”，它与素喷混凝土(不加钢纤维的简称“素喷”）。

具有的特点是:强度高(抗拉、抗弯、抗剪)；抵抗冲击、爆炸和震动的性能高；韧性（变形性能)好；抗冻、耐热与耐应劳性能好。

抗裂性能强。

即使构件已产生微小裂缝.也会因钢纤维继续抗拔而使韧性大为提高.喷射后的钢纤维方向接近二维分布.施工速度快、适应性广；钢喷集料回弹率比素喷低。

钢喷的综合单价低；钢喷可代替新奥法中传统的喷网支护。

喷射钢纤维混凝土增强试验效果对比序号内容干喷增强湿喷增强早期（3天以前）增强后期（28d）增强早期（3天以前）增强后期（28d）增强1 抗压强度平均55% 平均30%最高165%平均24%2 抗弯强度最高83%平均55%最高86%平均9.6%3 劈拉强度平均183% 平均40%最高98%平均22%4 抗剪强度平均44% 平均87%5 抗渗无明显提高6 抗爆炸13倍7 抗冲击初裂4~7倍碎裂10~14倍8 抗冲耐磨显著提高9 粘结性能平均29%10 弹性模量平均8%11 韧性平均50倍12 抗冻性明显提高注：1.在湿喷中的素喷质量平均2298Kg/立方米，钢喷质量平均2369Kg/立方米；2.在干喷种的素喷质量2200Kg/立方米，钢喷质量2330Kg/立方米；3.干喷为国产喷射机，湿喷为进口喷射机。

喷射混凝土1、概况近年来国内外喷射混凝土技术以它简便的工艺,独特的效应,经济的造价，广阔的用途，在建筑工程领域内展示出旺盛的生命力。

1.1 喷射混凝土的特点喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定比例配合的拌合料，通过管道输送并以高速喷射到受喷面（岩石壁面、模板、旧建筑物）上凝结硬化而成的一种混凝土。

喷射混凝土不是依赖振动来捣实混凝土，而是在高速喷射时，由水泥与集料的反复连续撞击而使混凝土压密，同时又可采用较小的水灰比（常为0.4～0。

45)，因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性。

特别是与混凝土、砖石、钢材有很高的粘结强度，可以在结合面上传递拉应力和剪应力.喷射法施工还可在拌合料中加入速凝剂，使水泥在10分钟内终凝，使混凝土喷射后能立即获得强度.喷射法施工可将混凝土的运输、浇注和捣固结合为一道工序，不要或只要单面模板。

可通过输料软管在高空、深坑或狭小的工作区间向任意方位施作薄壁的或复杂造型的结构，工序简单，机动灵活，具有广泛的适应性。

研究凝结时间可调、工作性良好、长期性能稳定的微膨胀抗渗防裂高性能喷射混凝土，解决隧道工程中混凝土材料的关键技术问题，已成为现代喷射混凝土发展的主要趋势。

1.2喷射混凝土技术的最新发展喷射混凝土是由喷射水泥砂浆发展起来的。

1914年在美国的矿山和土木建筑工程中首先使用喷射水泥砂浆。

1942年瑞士阿利瓦（Aliva）公司研制成转子式混凝土喷射机，1947年联邦德国公司研制成双罐式混凝土喷射机.1948～1953年间兴建的奥地利卡普隆水力发电站的米尔隧洞最早使用喷射混凝上支护。

以后，瑞士、西德、法国、瑞典、美国、英国、加拿大、苏联、日本等国相继在土木建筑工程中采用了喷射混凝土技术。

我国冶金、水电部门于六十年代初期,即着手研究混凝土喷射机械及喷射棍凝土技术，1965年11月，冶金部建筑研究院与第三冶金建设公司合作，成功地在鞍钢弓长岭铁矿建成了一条用喷射混凝土支护的矿山运输巷道.七十年代以来，国内外加强了对喷射混凝土的研究开发工作，技术上取得许多突破，使之在地下工程、薄壁结构工程、维修加固工程、岩土工程、耐火工程和防护工程等土木建筑领域获得了广泛的发展.近年来,喷射混凝土技术的主要成就和最新发展集中地表现在以下几方面:（1）施工机械不断更新，向系列化、配套化的方向发展美国“Read”型和日本“改良-Ⅰ”型转盘式混凝土喷射机，结构紧凑，体积小,重量仅约300kg,综合性能好，已在各类工程中广泛采用.美国巧仑奇（challenge）公司研制成的挤压泵送型湿喷机,生产能力高达“18m3/h，该机还附有能精确控制速凝剂添加的装置，能将圆柱状固态速凝剂,自动切削成粉末后运送到喷咀处。

建筑工程喷射混凝土技术建筑工程喷射混凝土技术导语：喷射混凝土，是用压力喷枪喷涂灌筑细石混凝土的施工法。

常用于灌筑隧道内衬、墙壁、天棚等薄壁结构或其他结构的衬里以及钢结构的保护层。

1. 钢纤维的作用机理混凝土的抗拉强度较低，一旦开裂后会发生脆性破坏。

利用钢纤维进行增强处理后，钢纤维能够控制裂缝的开展，并且传递拉应力，产生应力重分布，从而提高混凝土的裂后强度，使混凝土具有相当的弯曲韧度。

和素混凝土相比，钢纤维混凝土在发生变形后仍能承担荷载。

2. 钢纤维混凝土的性能钢纤维混凝土的极限抗弯拉强度和加入钢纤维之前基本相同，但是钢纤维混凝土的弯曲韧度有大幅度提高。

钢纤维有各种不同的原材料，形状和抗拉强度，弯曲韧度各不相同。

钢纤维根据生产工艺分为剪切型，铣削型，和冷拉型。

前两种纤维本身的抗拉强度在400-700MPa之间，长径比在40-50，掺量较高，一般在80-120kg/m3;[3]冷拉型纤维通过对母材(盘条)的高速拉丝，大幅提高了抗拉强度，通常在1000MPa以上，长径比在60以上，掺量一般在35-65 kg/m3.对不同的钢纤维应进行实验，得到达到保证钢纤维混凝土弯曲韧度的钢纤维纤掺量。

钢纤维混凝土的韧度可以用“位移控制的梁的三分加载实验”进行。

根据荷载-位移曲线，通过下式计算钢纤维混凝土的弯曲韧度：3. 钢纤维喷射混凝土的性能混凝土中加入钢纤维后可提高混凝土的弯拉韧度，能量吸收能力，抗冲击能力和对裂缝的控制。

均匀分布的钢纤维使喷射混凝土任意截面都能够承受拉应力，同时和围岩有极佳的粘结力，因此可以通过应力重分布，充分发挥围岩的自承能力，是理想的支护材料。

《欧洲喷射混凝土规范》用大板实验比较钢纤维喷射混凝土和挂网喷射混凝土的.性能，实验结果发现钢纤维喷射混凝土有更高的承载能力和吸收变形能力。

钢纤维混凝土既能作为初期支护、也可作为永久衬砌;和挂网相比有技术和经济上的优势：钢筋挂网施工工艺复杂;在凹凸不平的岩面难以沿岩石表面布置在拉应力区;在喷射混凝土时回弹大;混凝土容易集结在挂网的表面，在挂网的背后形成空洞;当围岩条件较差时，不能形成及时支护。

钢纤维喷射混凝土；施工质量；控制钢纤维喷射混凝土是在空气压力作用下，高速喷射至受喷面上而形成的分布有不连续钢纤维的混凝土，具有钢纤维混凝土的良好性质，与素喷混凝土相比，提高了弯拉强度、韧性、延性和阻裂能力，可以有效减少|考试大|混凝土的收缩裂缝，增强混凝土的耐久性和密实性，施工时，避免了挂网操作，可以实现无模化快速施工。

因此，这项技术发展以来，在隧道和地下工程中的衬砌支护、矿山巷道的软岩支护、建筑物与桥梁的修补加固、水工建筑的面板防渗加固处理等很多工程项目上得到应用。

钢纤维喷射混凝土不能人工振捣，只是依靠喷射时高速气流的作用，对混凝土的不断冲击达到振实的目的。

钢纤维喷射混凝土施工作业要保证施工效率，而且通过材料措施和技术措施降低回弹率、节约材料、增强施工质量。

因此需研究如何通过控制材料质量和配合比、改进施工技术来提高钢纤维喷射混凝土的施工质量。

1.钢纤维喷射混凝土施工质量控制的目标钢纤维喷射混凝土在素喷混凝土中掺加了一定比例的钢纤维，改进了锚喷工艺，在施工时可以快速有效地进行。

同素喷混凝土施工工艺相比，钢纤维喷射混凝土由于纤维的加入更需要控制施工材料质量和性能，混凝土拌和物的流动性、粘聚性、体积稳定性、低回弹率，施工技术人员的培训。

因此，钢纤维喷射混凝土施工质量控制的主要目标是有较好的工作性、耐久性、强度、经济性。

2.钢纤维喷射混凝土施工质量控制的影响因素钢纤维喷射混凝土施工技术发展至今，其施工工艺以干喷法和湿喷法为主，通常根据不同的施工条件来选用合适的施工工艺。

湿喷法施工时水灰比易控制、回弹率低、粉尘少，但是施工距离短；干喷法施工操作方便，施工距离长，但水灰比不易控制、回弹率高、粉尘多，改进后的潮喷工艺效果好一些。

但不论哪种施工工艺，钢纤维喷射混凝土的施工控制目标是一样的。

影响施工质量控制的主要因素有组成材料、施工设备和施工工艺、施工人员和现场管理等。

2.1.组成材料（1）水泥和水灰比：钢纤维喷射混凝土施工的首要要求是有良好的工作性，即混凝土拌和物有较好的流动性、保水性、粘聚性。

喷射钢纤维混凝土在隧道施工中的应用喷射钢纤维混凝土在隧道施工中的应用摘要：钢纤维喷射混凝土由于和其他混凝土相比具有其独特的优点而被广泛的研究使用,具有强度高、韧性好、施工方便、节省工程造价等优点。

本文结合某隧道施工的成功实践，详细阐述了喷射钢纤维混凝土施工材料要求、施工方法、施工要点和注意事项，可供同类工程施工参考。

关键词：隧道；施工；喷射钢纤维混凝土中图分类号： U445 文献标识码： A 文章编号：1工程概况某隧道为双线小净距隧道形式，隧道双洞轴线间距为17.519m，中间岩柱最小净宽为5.079m。

隧道起讫桩号K147+600～K147+805，全长205m。

整座隧道的平面位于R=2000m的圆曲线和R=10000m的竖曲线上。

隧道处于丘陵地区，路线横切一小山脊，地形波状起伏，呈驼峰型，植被发育，覆盖较薄，洞口位于小山谷旁。

隧道所处地区未见地下水露头，地下水主要源于基岩裂隙水，赋存于基岩裂隙和破碎带中，受大气降水补给，水量不大，季节影响小。

隧道穿过的岩性单一，为燕山早期侵入花岗岩，未见有断层，仅在进口处见有一隐伏辉绿岩脉，对隧道无影响。

隧道的围岩情况：Ⅲ类围岩41m，Ⅳ类围岩164m。

支护与衬砌形式分三种：S12型33m（Ⅲ类围岩浅埋段）、S3型18m（Ⅲ类围岩深埋段）、S4型144m（Ⅳ类围岩深埋段）、削竹式洞门结构10m。

Ⅲ类围岩采用台阶分步开挖法，上台阶保留核心环形开挖，每循环进尺控制在1.5～2.0m，台阶长度控制在5~15m，采用弱爆破，初期支护及封闭。

下半断面采用左右对称交错开挖，并及时完成初期支护。

隧道喷射作业包括喷素砼、喷钢纤维砼二种类型，此处仅对喷钢纤维砼的施工方法和施工工艺进行详细论述，素砼喷射作业参照网喷钢纤维砼。

湿喷砼采用TK-961湿喷机施喷，喷射砼分段、分片由下而上顺序进行。

2施工方法（1）材料要求。

①选用符合国家标准的普通硅酸盐水泥；细骨料选用细度模数大于2.5的硬质洁净中粗砂，使用时含水率不大于6%；粗骨料选用粒径不大于10mm的连续级配碎石或卵石，喷射砼的骨料级配符合规定要求；化验合格的拌和用水；外加剂的选用须经监理工程师批准，其初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min。

钢纤维喷射混凝土在隧道初期支护中的应用
射钢纤维混凝土过程中对钢纤维的技术要求和具体的施工工艺以及所具有的经济效益。

关键词：钢纤维；韧性；干喷；体积率1引言钢纤维混凝土是由水泥、水、中粗砂、骨料、钢纤维及必要时掺入外加剂或掺和料按一定比例配制而成。

钢纤维混凝土具有良好的综合力学性能，钢纤维的加入可提高混凝土的强度、韧性及抗裂性，使混凝土的特性由脆性向弹塑性过渡，是目前国内外比较先进的外掺料。

钢纤维按材质分为普通碳素钢和不锈钢两种类型，一般多用普通碳素钢钢纤维。

钢纤维混凝土自1963年进入实用化阶段以来，在高层建筑、公路路面和桥面机场等工程中得到广泛的应用，不仅提高了结构的使用寿命，而且节约了大量投资。

但其在隧道衬砌方面的应用却不多。

本文结合黎南复线槎路隧道的施工工艺，对钢纤维混凝土在隧道衬砌方面的应用进行研究介绍。

2工程概况黎南复线槎路隧道位于广西壮族自治区南宁市南郊区，隧道起讫里程为DK2+070～DK44-290，全长2220m.该隧道属于浅埋暗挖隧道，大部分埋深在5～10m左右，且要穿越超过400m的公路及房屋建筑。

地质为膨胀泥岩、粉砂质泥岩，圆砾土及煤层等；地下水丰富，开挖过程中涌水量较大，且具有溶出型侵蚀性和腐蚀性，施工难度较大。

根据工程地质情况及相关要求，在施工时，全隧采用新奥法施工工艺，暗洞段采用复合衬砌和复合加强衬砌两种方法。

在穿越公路、楼房等建筑物段采用复合加强衬砌，即在初期支护中喷射钢纤维混凝土。

3喷射钢纤维混凝土3.1对钢纤维的基本要求为了达到最佳施工质量及相关要。

钢纤维喷射混凝土试验方案一．试验任务1.对钢纤维和与相应外加剂进行喷射混凝土试验，通过对材料特性的比较，选定钢纤维品种和外加剂。

2.检验施工工艺水平及喷射效果（钢纤维喷射混凝土的回弹量、已喷射混凝土中钢纤维的含量、分布均匀性、钢纤维变形情况等）。

3.检验喷射钢纤维混凝土的强度（抗压强度、劈拉强度、粘结强度、弯折强度）、厚度及弯曲韧性等性能。

4.分析和确定钢纤维喷射混凝土中钢纤维的含量、混凝土配合比是否合适，即确定钢纤维喷射混凝土的最优配合比。

二．试验依据试验依据包括：1.《钢纤维混凝土试验方法》CECS 38:89—中国工程建设标准化协会标准2.《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》CECS 38:2004—中国工程建设标准化协会3.《水工混凝土试验规程》JGJ/T55-96—水利部4.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001—5.《喷射混凝土施工技术规程》YBJ226-91—6.《混凝土外加剂》GB8076-1997—7.《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T5100-1999—水利部8.《水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范》SDJ57-85—水利部9.《钢纤维混凝土实验方法》JSCE-SF4—日本土木协会三．试验方案1.首先根据主要试验材料——钢纤维本身的基本性能要求（钢纤维材质为普通碳素钢，抗拉强度≥1000MPa，长径比≥55，长度为25~40mm）确定拟试验的钢纤维厂家。

2.上述方案在做现场喷射试验的同时，需要做大板取样试验，用以测定抗压强度、抗拉强度、弯折强度、韧度系数等指标；对喷射到岩面上的钢纤维混凝土，要检测其粘结强度，测试喷射出的混凝土中钢纤维的含量，钢纤维混凝土的回弹量，并检验施工工艺水平。

经检验和对试验成果认真分析后，优选各项性能指标较好的其中一个厂家的产品，作为喷射混凝土用钢纤维产品。

四．试验部位试验部位在现场由设计单位会同监理和施工单位共同确定。

每个方案试验面积为5m2。

钢纤维喷射混凝土施工质量：选用合适的材料钢纤维喷射混凝土施工质量：选用合适的材料钢纤维喷射混凝土的组成材料及配比是影响其施工质量的根本原因，因此对于每一项工程，都必须因地制宜、就地取材，使用合理的配合比。

这是降低混凝土施工成本的根本途径，在此过程中不断积累施工经验，以完善施工措施。

施工时，根据施工设备和施工条件合理选择施工工艺和施工材料，施工材料应保证钢纤维喷射混凝土的施工质量控制要求。

水泥一般选用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥，标号为32.5号以上，有特殊施工要求的可以根据使用环境选用相应品质要求的水泥种类。

水泥出厂后应尽快使用，并妥善保管，防止淋雨受潮。

水灰比一般为0.40～0.60，湿喷法的水灰比比干喷法的水灰比略大一些。

砂石等集料的含水量和含泥量应计＠量准确，保证清洁，以保证喷射混凝土的流动性。

一般，砂子宜选择优质中粗河砂，细度模数为2.5～3.3的范围，石子应有良好的颗粒级配，但最大粒径应不超过10mm。

砂率一般为50%～100%，根据干喷或湿喷工艺进行相应的级配试验来选择。

工程上使用的钢纤维一般长为20～35mm范围，其长度和粗集料的最大粒径均不应超过混凝土喷射管径的一半为宜，长径比不能太大，体积率一般为0.5%～2.0%。

速凝剂的使用比例一般为2.5%～4.0%，减水剂根据试验确定用量。

同时，要通过试验确定水泥与速凝剂和减水剂的相容性和具体用量。

干喷法施工时，钢纤维喷射混凝土的水灰比依靠设备操作人员的经验控制，具有较大的随机性，喷射混凝土的工作性不易控制；湿喷法施工是在喷射前按照既定的混凝土配合比进行拌和，混喷射混凝土的工作性较易控制。

因此，一方面应使工人熟练操作仪器，掌握相关的专业知识，较准确判断喷射混凝土的粘稠状态；另一方面在施工作业的同时，对于施工现场同批次喷射混凝土材料进行分析，现场取样制模获得强度并试验材料的坍落度，由坍落度判断其黏聚性，据此找出用水量规律，以供施工企业和施工人员进行参考，达到施工质量控制的目标。