钢纤维喷射混凝土试验大纲

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钢纤维喷射混凝土试验大纲

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。 2

五． 试验材料、配合比设计

（一） 试验材料

钢纤维喷射混凝土的材料由钢纤维、水泥、砂子、骨料、水和外加剂。

1.钢纤维

钢纤维为钢丝冷拉型，材质为普通碳素钢，抗拉强度≥1000Mpa，长度30～40mm，长径比≥55；钢纤维表面不得有明显的锈蚀和污渍。具体检测内容详见国家标准——《混凝土用钢纤维》（冶金部YB/T 151-1999）。

2.水泥

采用符合国家标准的普通硅酸盐水泥，宜采用P.O 42.5水泥。

3.砂料

采用坚硬耐久的砂料，粒径0~5mm。

4.粗骨料

粗骨料粒径5～10mm，最大粒径不大于10mm。砂石料的级配应满足表5.1。

表5.1 钢纤维喷射混凝土砂石料级配表

筛径（mm） 0.15 0.30 0.6 1.2 2.5 5 10

通过各筛径的累计重量百分比（％） 6~18 16~36 28~60 43~80 65~95 80~100 100

5.水

无有害杂质且PH大于4的水。

6.外加剂

减水剂：为保证拌合物的流动性，使得钢纤维喷射混凝土具有很好的施工性能，可根据工程具体情况掺加一定剂量的减水剂；

速凝剂：在现场喷射前，应在室内做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，初凝时间不应大于5min，终凝时间不应大于10min。

（二） 试验配合比

根据钢纤维喷混凝土强度标号要求确定水灰比，一般水灰比在0.35到0.50范围内，最大比例不能超过0.55；

根据韧度和抗折强度要求确定钢纤维掺量，钢纤维掺量一般在30～45kg/m3范围内；

根据混凝土的和易性和输送性能确定水和水泥用量，水泥的最小含量应当是300公斤/立方米；

在喷射前，配合比须在室内先进行试拌以测其塌落度。塌落度宜控制在120～140mm范围内。 3

如不满足，则调整水灰比。

（三） 试验钢纤维混凝土的用量

每个试验方案喷射到岩面上的钢纤维混凝土量（按5m2计算），另外还有大板试验需用量，以及一定损失量，同时考虑备用量，每个方案共准备3.0m3钢纤维混凝土量。按照配合比，计算每个方案材料用量。原材料按重量计，秤量的允许偏差应符合规定：骨料为±1％，钢纤维、水、水泥、外加剂均为±0.5。

并填写室内试验记录如下。

表5.2 方案喷射前室内试验记录

方案编号 方案内容 配合比设计 备注

W C S G 减水剂 钢纤维

方案一

方案二

方案三

方案四

表5.3 方案喷射前室内试验记录

方案编号 方案内容 初凝时间(min) 终凝时间(min) 塌落度（mm）

方案一

方案二

方案三

方案四

六． 钢纤维喷射混凝土试验技术要求

1． 拌和

混凝土的拌合有两种投料次序：

①按着细骨料、粗骨料、水泥、硅粉、水、钢纤维、外加剂的顺序：

在搅拌机转动的同时，先依次加入细骨料、粗骨料、水泥、硅粉和水，待其基本搅拌均匀后，再用振动筛或专用投料机持续加入钢纤维继续搅拌，最后加入外加剂继续搅拌，直至配合料拌合均匀，钢纤维均匀分散、并不能出现结团成球的现象。

②先搅拌除钢纤维以外的其他材料，然后逐渐投入钢纤维，当全部投入后再搅拌1分钟。

加入钢纤维的持续时间一般在1-2分钟，加入钢纤维后建议持续搅拌时间为1分钟。

每次搅拌的混凝土需要超过试验所需要的数量，而且不得小于5升。同时混凝土的数量不得小于搅拌机容量的1/2，且不得大于搅拌机名义容量的80％。

对于掺加钢纤维的喷射混凝土，尤其要注意避免通过过量加水来改变其稠度。加入钢纤维的喷射混凝土视觉表现比普通混凝土更为刚硬，其施工和易性略微有所降低，但改变不是很大。如果过量加水改变其稠度，则会影响钢纤维混凝土的强度。比较可行的办法是同时增加水泥和水的掺量。 4

一般情况下其塌落度宜控制在120～140mm的范围内。

2． 基底表面处理

喷射钢纤维混凝土前，应将基底表面清洗干净，否则将严重影响所喷射混凝土的粘结力。基底表面清洗：直接用喷嘴加风压或喷水洗，清洗顺序应从上往下进行。

应当注意喷射时基底表面应保持适当湿度，如果表面过份干燥，将会部分吸收新喷混凝土中的水份，影响混凝土的设计配合比。

另一方面，基底表面也不能有水流动，否则，喷射时的混凝土将流失。

3． 喷射设备和操作人员

为了保证喷射质量，要求采用先进的带机械手的湿喷机。湿喷设备应当具有喷射0.5m3/h的能力。设备必须事先调试好，各种机械配件齐全，各种管路必须满足输送料的压力要求，对易损坏的配件应有备用品。对现场控制喷枪的人员要求有一定的技术水平要求，熟练掌握喷射工艺，以最大限度控制喷射混凝土回弹量至最小；同时喷射手不宜经常调动岗位。输料或水泵操作人员负责给喷枪操作人员不间断地提供配比合理的材料。

4． 喷射施工及外加剂掺入

试验时先用净浆（50～100kg兑水的浆液）将料斗及输料管润滑，连接好速凝剂管，接着将搅拌好的材料缓慢放入料斗中，当混凝土盛满料斗时，方可启动机器进行送料，当料送至喷嘴时，打开风阀门，启动速凝剂泵，速凝剂将在喷嘴处经高风压渗入混凝土中，从而达到速凝效果。另外，为确保试验工作正常进行，在喷射前，应将取样模具备齐，在试喷顺利后，约喷出0.5~0.7m3后，应开始试件大板的喷射。外加剂掺入量精度误差为建议用量的0.5％。外加剂的混合比应当考虑生产商的建议。

5． 喷枪距离及喷射角度

工作面到喷枪的距离，通常取0.6～1.2m，这样可达到工作要求的效果：回弹量最低，压实最好。喷枪宜保持与工作面成垂直的角度，但决不允许与基面夹角小于45°。为使喷射钢纤维混凝土分布均匀，并使由于不规范操作而造成的影响降到最低，在喷射混凝土时喷枪宜垂直正对工作面，连续平稳地按圆形或椭圆形状旋转喷射，喷射顺序应从下往上进行。

第一次喷层厚度宜控制在2cm左右，并且是经过两、三次圆形或椭圆形旋转喷射以后得到的。以后每次喷层厚度可控制在5cm左右。

6． 粘结

为了保证基底与喷射的钢纤维混凝土之间的相互作用，喷射的混凝土应尽量贴近基底。为保留 5

其自身强度，基底应尽量避免扰动。

7． 回弹

为了保证喷层密实，减少回弹且不发生喷射混凝土塌落现象，应控制好喷枪喷射混凝土的距离、角度、喷射顺序及一次喷层的厚度。

回弹下来的回弹料不能重复使用。

为检测钢纤维含量和钢纤维喷射混凝土的回弹量，施工单位应安排专人负责现场取样工作。

8． 压缩空气要求

为达到满意的喷射混凝土效果，必须有一个功率强大的空气压缩机。压缩机必须持续提供干净、干燥、无油的空气并满足喷枪速度的要求。湿喷法输送稠密拌和物所要求的设备必须在700kPa压强下，至少有输送3m3/min拌和料的能力，供气量保证15m3/min。

9． 养护

养护可采用喷水及喷雾的方法，使喷射钢纤维混凝土保持湿润。喷水养护时间应达到15天以上。

10.工作环境

除非有特殊规定,浇筑前的气温不宜低于50C。

七． 钢纤维喷射混凝土试验现场检测成果要求

（一）现场喷射检测内容

在现场试验中严格记录好实际喷射出去的钢纤维混凝土的方量、回弹方量及总方量。

通过现场喷射试验，对喷射钢纤维混凝土的施工性、凝结时间、喷层厚度、回弹量、钢纤维含量及分布的均匀性进行检测，并检验施工工艺水平。试验方案检测成果按表7－1填写。

表7.1 现场检测成果表

方案 喷射时间 初凝时间 终凝时间 喷层厚度 回弹率 实测钢纤维含量

Min Min mm % kg/m3

一

二

三

四

（二） 现场喷射检测技术要求

1.钢纤维混凝土的施工性

在拌合过程中，钢纤维分布是否均匀？有否结团现象？这两种现象一般都是有钢纤维本身的性能所引起的。

在拌和过程中有否出现钢纤维的“结团”现象、“V字形”现象？这种现象也是由钢纤维本身