２０１ １年第６期 煤炭工程
喷射钢纤维混凝土性能试验研究
赵春孝 ，王兴国 ，程朝霞 ，王一新 ，徐
（１．平煤建工集团，河南平顶山４６７０００；２．河南理工大学土木工程学院， 平
河南焦作４５４００３）
摘要：通过不同的配合比和掺入不同体积率的钢纤维混凝土来进行对比，利用抗压、劈裂抗
拉和抗折试验分析钢纤维混凝土的性能。结果表明，水灰比为０．５的钢纤维混凝土抗压、抗折、抗
拉强度分别比未加钢纤维混凝土提高了１０．３％、９．６％和３３．５％，水灰比为Ｏ．６的钢纤维分别提高
了３３．８％、１０．８％和８．４％；而对于不同掺量的比较中，掺量较高的混凝土强度提高要高一些。由
此可见，在不同的水灰比和不同的掺量下对混凝土的性能会产生不同的影响，但总体看来钢纤维能
够提高喷射混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度等性能，能够为地下工程提供更好的支护作用。
关键词：钢纤维混凝土；喷射混凝土；抗压强度；抗折强度
中图分类号：ＴＵ５２８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—０９５９（２０１１）０６－００９１－０３
在煤矿巷道建设中，锚喷支护是一种成本较低而施工
效率较高的支护方式，一直被应用于工程中。喷射混凝土
的性能对隧道和巷道的施工质量和安全有很大影响，干喷
和潮喷的水灰比随意性大，导致喷射混凝土的质量离散性
大、抗渗性能差等问题。随着材料科技的发展，钢纤维等
外掺材料逐渐被应用于混凝土中来提高混凝土的性能。钢
纤维混凝土具有抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、增韧等优良性
能 “ ，文章通过不同的配合比和外掺不同体积率的钢纤
维对喷射混凝土的性能进行研究，为工程应用提供参考。
１试验材料
水泥：采用的是４２．５普通硅酸盐水泥，细度、凝结时
间和体积安定性等常规测定均合格。砂、石集料：石子，
最大粒径为１５ｒａｍ；砂子，细度模数为２．６，中砂，含泥量
０．０５％，含水率１％。速凝剂：采用的是粉状速凝剂，初凝
和终凝时间均合格。钢纤维：采用的是ＳＦＢ剪切型波形钢
东北水利水电 ２００７年第９期（第２５卷２７８期） ［文章编号］１００２－－０６２４（２００７）０９—００５４—０２
喷射铣削型钢纤维混凝土配合比试验研究
王占臣 ，陈洪武ｚ，叶军 （１．中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春１３００６１； ２．国电新疆开都河水电站开发有限公司，新疆乌鲁木齐８３００００） ［摘要 本文阐述了铣削型钢纤维混凝土配合比的设计方法，论述了配合比试验过程．分析了配合比试验 结果．提出了适用于本１－程的钢纤维混凝土配合比。 ［关键词］铣削型钢纤维；混凝土配合比；试验研究 ［中图分类号］ＴＶ５４４￣．９２３ ［文献标识码］Ｂ 由于新疆察汗乌苏水电站引水发电洞施工的需要， 要求在施工前对锚喷支护的地下洞室的喷射混凝土进行 配合比试验。包括：铣削型钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混 凝土的配合比试验。通过配合比试验提出既能保证引水 发电洞施工质量。又经济的最佳配合比设计。 设计要求：抗压强度不小于３０ ＭＰａ；抗渗等级不低 于Ｗ８：弹模Ｃ３０为２．５×１０ ＭＰａ；重度不小于２３ ｋＮ／ｍ； 抗折强度不小于３ ＭＰａ；抗拉强度不小于２ ＭＰａ。 １混凝土配合比设计 （１）混凝土粗骨料最优级配的选择。混凝土粗骨料最 优级配是指不同粒径粗骨料在不同比例条件下组成的粗 骨料容重最大时的级配为最优骨料级配。骨料级配选择 的优劣。将直接影响混凝土和易性的好坏，从而影响工程 的造价。而此次混凝土配合比试验所选择的粗骨料有特 殊要求．因是喷射混凝土其粗骨料粒径要求控制在５￣１０ ｎ瑚范围内，级配较差。 （２）砂率的选择。砂率是砂子占砂石总体积的百分率， 最优砂率是在满足和易性要求下，用水量最少时所对应 的砂率。混凝土拌和物应采用合理的砂率，合理的砂率是 指在水泥用量和用水量一定的条件下。混凝土拌和物具 有最大的流动性。且能保持粘聚性和保水性能良好时的 砂率值。砂率选取的好坏，直接影响混凝土的强度和工程 造价，砂率选取的好，混凝土和易性就好，相应的水泥用 量就少，从而降低工程造价。本次试验是按喷射混凝土的 要求．砂率控制在５０％左右进行试验。 （３）用水量的选择。用水量选取的原则，是在满足混 凝土和易性和坍落度条件下的最小用水量。本次试验是 通过在其它边界条件一定的情况下，选取若干个用水量， 在满足混凝土和易性和坍落度条件下时的最小用水量。 既为本次混凝土配合比试验所使用的用水量。 （４）水灰比的选择。混凝土的最大水灰比和最小水泥 用量应考虑耐久性的要求，根据以往类似工程经验，本次 每个设计标号选取了３￣４个水灰比进行混凝土各种性能 试验，其值为０．４￣０．５范围内选择，最终通过性能试验结 果来确定混凝土配合比。 （５）混凝土保证强度。根据《水工混凝土施工规范》 （ＤＬ／Ｔ５１４４—２０ｏ１）之规定，混凝土保证强度按以下公式 进行计算： ， Ｉ＋＃ 式中厶。一混凝土配制强度．ＭＰａ；ｆ－．。一混凝土立方体抗 压强度标准值，ＭＰａ； 一混凝土强度标准差；＃一概率度 系数。 根据公式，本次混凝土试验的保证强度见表１。 表１混凝土试验的保证强度
喷射混凝土干拌法
干拌法是将水泥、砂、石在干燥状态下拌合均匀，用压缩空气将其和速凝剂送至喷嘴并与压力水混合后进行喷灌的方法。此法须由熟练人员操作，水灰比宜小，石子须用连续级配，粒径不得过大，水泥用量不宜太小，一般可获得28～34兆帕的混凝土强度和良好的粘着力。但因喷射速度大，粉尘污染及回弹情况较严重，使用上受一定限制。
喷射混凝土湿拌法
是将拌好的混凝土通过压浆泵送至喷嘴，再用压缩空气进行喷灌的方法。施工时宜用随拌随喷的办法，以减少稠度变化。此法的喷射速度较低，由于水灰比增大，混凝土的初期强度亦较低，但回弹情况有所改善，材料配合易于控制，工作效率较干拌法为高。
将预先配好的水泥、砂、石子、水和一定数量的外加剂，装入喷射机，利用高压空气将其送到喷头和速凝剂混合后，以很高的速度喷向岩石或混凝土的表面而形成。
宜采用普通水泥，要求良好的骨料，10mm以上的粗骨料控制在30%以下，最大粒径小于25mm；不宜使用细砂。主要用于岩石峒库、隧道或地下工程和矿井巷道的衬砌和支护。
编辑本段喷射混凝土安全技术措施
1、准备工作
①、检查锚杆安装是否符合设计要求，发现问题及时处理。
②、清理喷射现场的矸石杂物，将喷浆机安设在顶帮围岩稳定安全地点，距离道轨间隙不能小于0.5m。接好风、水管路，输料管路要平直不得有急弯，接头要严密，不得漏风，严禁将非抗静电的塑料管做输料管使用。
③、检查喷浆机是否完好，并送电空载试运转，紧固好磨擦板，不得出现漏风现象。
④、喷射前必须用高压风水冲洗岩面，在巷道拱顶和两帮应安设喷厚标志。
⑤、喷射人员要佩戴齐全有效的劳保用品。
2、配拌料
①、利用筛子、斗检查粗细骨料配比是否符合要求。
②、检查骨料含水率是否合格。
③、按设计配比把水泥和骨料送入拌料机，上料要均匀。•水泥：砂：石子，砼重量配合比水泥∶砂∶石子=1∶2∶2，人工拌料时采用潮拌料，水泥、砂和石子应清底并翻拌三遍使其混合均匀。
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早高强喷射混凝土配合比设计研究
作者：李彬彬
来源：《城市建设理论研究》2013年第13期
摘要：论文通过在普通喷射混凝土中加入适量钢纤维、聚丙烯纤维、硅灰和聚羧酸高效减水剂，使得喷射混凝土各龄期抗压强度、粘结强度以及抗渗性能明显改善，为早高强喷射混凝土的配合比设计研究提供参考。
关键词：早高强喷射混凝土；纤维；硅灰；减水剂
中图分类号：TU528.31文献标识码：A 文章编号：
引言：
喷射混凝土与钢架、锚杆等共同构成隧道工程复合式衬砌的初期支护结构。喷射混凝土由于其喷射厚度薄、密实性较差、直接与围岩接触、受地下环境影响严重等因素，成为初期支护耐久性难以保证的关键原因，进而导致隧道工程衬砌一直处于相对保守、经济性差的较低水平[1]。近年来，关于隧道单层衬砌的研究和应用也逐渐被人们所重视。这些都对喷射混凝土的力学和耐久性能提出更高的要求，早高强喷射混凝土的研究日益凸显其重要性。
1.早高强喷射混凝土的性能要求
1.1较高的早期强度：《铁路隧道锚喷构筑法技术规范》规定喷射混凝土24 h立方体抗压强度不得小于5 Mpa[2]。早高强喷射混凝土对早期强度要求较高，目前国外对隧道单层衬砌中喷射混凝土的24 h强度要求不小于8 Mpa。本次配合比设计研究要求喷射混凝土24 h单轴抗压强度不低于8 Mpa。
1.2较高的后期强度：目前国内外广泛使用的喷射混凝土强度要求在15~30 Mpa之间，远低于普通混凝土C40~C60的要求。较高的后期强度对保证支护结构的安全性至关重要。本次配合比设计研究要求喷射混凝土强度等级为C40。
1.3较高的围岩粘结强度：《锚杆喷射混凝土支护技术规范》对喷射混凝土与围岩间的粘结力有如下要求：Ⅰ、Ⅱ级围岩不应低于0.8 Mpa，Ⅲ级围岩不应低于0.5 Mpa。与围岩间的粘结强度是保证初期支护质量的关键因素。本次配合比设计研究要求喷射混凝土与围岩间的粘结强度Ⅰ、Ⅱ级围岩不低于1.8 Mpa，Ⅲ、Ⅳ级围岩不低于1.0 Mpa[3]。
