摘要：鋼纖維混凝土良好的抗裂性、彎曲韌性和抗拉與抗彎強(qiáng)度等性能，廣泛地應(yīng)用于工程領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞：噴射混凝土 鋼纖維 工程應(yīng)用
1 概述
鋼纖維混凝土的應(yīng)用起始于20世紀(jì)60年代。由于纖維的形狀、施工技術(shù)的提高和改進(jìn)，從70年代起，鋼纖維混凝土成為商品并得到應(yīng)用，其使用范圍也在不斷擴(kuò)展。
鋼纖維混凝土是用一定量亂向分布的鋼纖維增強(qiáng)的以水泥為粘結(jié)料的混凝土，屬于一種新型的復(fù)合材料。由于其抗裂性特強(qiáng)、韌性很大、抗沖擊與耐疲勞強(qiáng)度高、抗拉與抗彎強(qiáng)度高，廣泛應(yīng)用于道路、機(jī)場(chǎng)、橋梁、水工、港口、鐵路、礦山、隧道、軍事及工民建等工程領(lǐng)域。
鋼纖維噴射混凝土是通過(guò)管道輸送裝置在高壓作用下將摻入鋼纖維的混凝土拌合物高速?lài)娚涞绞┕ぷ鳂I(yè)面的的一項(xiàng)技術(shù)。
鋼纖維噴射混凝土首次于1973年在美國(guó)愛(ài)華達(dá)州得到應(yīng)用，其后，將其成功應(yīng)用于隧道襯砌、斜坡穩(wěn)定、涵洞、水庫(kù)等其他結(jié)構(gòu)工程。
70年代，鋼纖維作為一種新工藝是為了加固噴射混凝土襯砌，它最顯著的特點(diǎn)是大大降低了過(guò)去那種繁重耗時(shí)的鋼筋網(wǎng)制作，而代之以機(jī)械化的連續(xù)的噴射混凝土施工。70年代末，瑞典曾對(duì)鋼纖維噴射混凝土的加固作用進(jìn)行了大規(guī)模的試驗(yàn)研究，包括鋼纖維噴射混凝土加固與鋼筋網(wǎng)噴混凝土加固效果的比較。70年代后期和80年代初期，加拿大廣泛開(kāi)展了鋼纖維噴混凝土工藝的應(yīng)用和研究，并將干拌法鋼纖維噴射混凝土工藝成功應(yīng)用于巖石加固措施中。
2 工程概況
水庫(kù)是我國(guó)50年代初期建造的第一個(gè)混凝土連拱壩。大壩由20個(gè)垛、21個(gè)拱及兩端的重力壩組成，壩高75.9m，壩長(zhǎng)510m，厚度只有0.5~1.8m。建成蓄水后支墩基本沒(méi)有大的裂縫，但拱內(nèi)裂縫較多。后多次進(jìn)行了裂縫修補(bǔ)，并進(jìn)行了兩次加固，仍有裂縫發(fā)展和新的裂縫產(chǎn)生，有的裂縫滲水，個(gè)別壩垛沉降較大且仍在發(fā)展。2001年佛子嶺水庫(kù)評(píng)定為三類(lèi)壩。需要對(duì)其進(jìn)行加固。加固方案中，主要是對(duì)大壩拱、垛的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，軟弱風(fēng)化巖體的回填。經(jīng)論證大壩左右兩岸的邊拱和上、下游面均采用噴射鋼纖維混凝土，垛內(nèi)采用現(xiàn)澆鋼纖維混凝土，垛內(nèi)增設(shè)水平隔板。
3 鋼纖維混凝土技術(shù)指標(biāo)
大壩對(duì)地質(zhì)要求較高，抗震能力較差，對(duì)溫度變化和地基變形反應(yīng)敏感。為恢復(fù)大壩的整體性，改善其應(yīng)力條件，抑制裂縫的發(fā)展，加固方案要求垛內(nèi)鋼纖維混凝土噴射厚度為40~70cm，兩端拱上下游面分別為10~15cm。鋼纖維噴射混凝土總方量15000多m3。
其主要的技術(shù)指標(biāo)為：
容重：2.3t/m3；抗壓強(qiáng)度：4.0mpa；抗拉強(qiáng)度：3.5mpa；抗折強(qiáng)度：6mpa；彎曲韌度指數(shù)：η10為6~8，η30為18~24，η30/10為60~80；大板韌度試驗(yàn)變形能量900~1000j（歐洲標(biāo)準(zhǔn)）。
4 材料
鋼纖維混凝土的原材料包括鋼纖維、水泥、水、骨料、外加劑以及混合材料。
（1）水泥：選用產(chǎn)量大、質(zhì)量穩(wěn)定、早期強(qiáng)度較高的巢湖東關(guān)水泥廠生產(chǎn)的p.o 42.5級(jí)水泥。
（2）粉煤灰：選用淮南平圩電廠生產(chǎn)的i級(jí)粉煤灰。
（3）鋼纖維：鋼纖維的類(lèi)型對(duì)加固效果有著很大的影響，為達(dá)到較好的加固效果，通過(guò)鋼纖維噴射
作者簡(jiǎn)介：唐祥勝（1970-），男，碩士生，講師，從事水利工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)與研究。
混凝土試驗(yàn)，采用上海貝卡爾斯有限公司和產(chǎn)的rc-65/35-bn和zp305型銑削型鋼纖維，兩端彎曲。長(zhǎng)度在25~40mm，直徑在0.53~0.57mm，長(zhǎng)徑比分別為64和55，抗拉強(qiáng)度為
1145~1545mpa。所用鋼纖維符合美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)astma820的要求。
（4）骨料：用于噴射混凝土的骨料應(yīng)有良好顆粒級(jí)配。細(xì)骨料顆粒級(jí)配見(jiàn)表1，粗骨料顆粒級(jí)配見(jiàn)表2。
表1 細(xì)骨料顆粒級(jí)配表
粒徑（mm） | 累計(jì)篩余（%） |
5 | 6 |
2.5 | 20 |
1.25 | 38 |
0.63 | 79 |
0.315 | 98 |
0.16 | 99 |
表2 粗骨料顆粒級(jí)配表
篩孔尺寸(mm) | 10 | 5.0 | 2.5 | 1.25 | 0.63 | 0.315 | |
累計(jì)篩余（%） | 1# | 13 | 89 | 99 | 99 | 99 | 100 |
2# | 9 | 62 | 93 | 97 | 99 | 100 | |
（5）外加劑：由于佛子嶺大壩垛內(nèi)加固厚度為70 cm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般鋼纖維噴射厚度15~20 cm，因此選用既可增厚，又可以增加鋼纖維混凝土噴射強(qiáng)度，并具有微膨脹效果的山西混凝土外加劑廠生產(chǎn)的xpm外加劑。
（6）速凝劑：選用河南鞏義生產(chǎn)的8604型速凝劑，減少回彈，防止砼脫落。
（7）膨脹劑和高效減水劑：選用蒙城生產(chǎn)的uea低堿型高效減水膨脹劑，減少收縮和回彈，降低水灰比。
（8）配合比：鋼纖維噴射混凝土配合比見(jiàn)表3。
表3 鋼纖維噴射混凝土配合比表
水膠比 w/c | 水 kg/m3 | 水泥kg/m3 | 粉煤灰kg/m3 | 硅粉kg/m3 | uea kg/m3 | 鋼纖維kg/m3 | 中砂kg/m3 | 細(xì)砂kg/m3 | 石子kg/m3 | 8604 kg/m3 |
0.418 | 230 | 370 | 110 | 25 | 45 | 60 | 600 | 260 | 700 | 11.1 |
5 施工設(shè)備
強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)，meyco麥斯特噴射機(jī)，其功效輸送容量0~14m3/h，輸送距離300m，輸送高度100 m。
衡陽(yáng)市興凱鋼纖維有限公司，始創(chuàng)于1993年，公司是國(guó)內(nèi)較早生產(chǎn)各類(lèi)鋼纖維的專(zhuān)業(yè)廠家之一，年生產(chǎn)能力6000噸以上。熱誠(chéng)歡迎國(guó)內(nèi)及海外客戶(hù)來(lái)電，來(lái)公司洽談業(yè)務(wù)。