挂网钢纤维喷射混凝土

挂网钢纤维喷射混凝土

赵彦鹏

中铁建大桥工程局集团第四工程有限公司黑龙江哈尔滨150001

摘要：隧道维修项目中，衬砌植锚栓挂网喷射钢纤维混凝土加固适用于衬砌厚度略欠厚、裂损中等的施工段落，在挂网施工完成后，钢纤维喷射混凝土的性能，质量控制，钢纤维喷射混凝土质量控制的影响因素，以及钢纤维喷射混凝土的施工过程。

关键词：钢纤维喷射混凝土性能目标质量控制施工

一、工程概况

挂网钢纤维喷射混凝土加固主要用于衬砌厚度略欠、裂损中等的段落。喷射C30钢纤维混凝土。喷层厚度为10cm，设计喷射C30钢纤维混凝土方量为604m³。

二、钢纤维喷射混凝土的性能

钢纤维喷射混凝土是由湿喷机压缩空气产生的压力作用下，高速喷射在挂网二衬表面上形成的分布有不连续钢纤维的混凝土，与素喷混凝土相比，钢纤维喷射混凝土提高了抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度、抗冻融性、抗裂性好、韧性、抗冲击性好、提高整体性，可以有效影响混凝土的收缩，不易产生裂缝，增强混凝土的耐久性和密实性。这项技术发展以来，在隧道维修加固处理项目上得到广泛应用。

三、钢纤维喷射混凝土施工质量质量控制的目标

钢纤维喷射混凝土由于钢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，并加强对施工作业人员的技术交底。因此钢纤维喷射混凝土施工质量控制的主要目标是钢纤维混凝土有较好的工作性、耐久性、强度、经济性。

四、钢纤维喷射混凝土质量控制的影响因素

4.1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具有良好的工作性，即混凝土拌和物有较好的流动性、保水性、粘聚性。水泥水化之后，胶合料覆盖在集料和钢纤维表面，减少了摩擦阻力，形成良好的流动性，促使钢纤维混凝土与受喷面粘结；水泥的强度与钢纤维喷射混凝土的强度基本上成正比例关系，但是高标号的水泥由于施工过程中产生的水化热较大，不利于混凝土的早期强度。

（2）集料：钢纤维喷射混凝土所用集料包括粗集料和细集料两种。粗集料为钢纤维喷射混凝土提供支架作用，对于混凝土的强度其主要作用，采用坚硬耐久的碎石，喷射混凝土的碎石粒径不宜大于10mm，当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石料。细集料起填充空隙作用，其细度模数和砂率影响混凝土的粘聚性和流动性。采用硬质、洁净的中砂或粗砂，流动性随着砂率的增大越来越好。

（3）钢纤维：钢纤维应分布均匀，不得成团，宜采用粘结成排的钢纤维。钢纤维宜采用等效直径为0.3-0.5mm的方形或圆形断面，长度宜为20-25mm，长度直径比宜为40-60，掺量的体积率宜为1.0%。钢纤维不得有明显的锈蚀和油溃及其他妨碍钢纤维于水泥粘接的杂质，钢纤维内含有粘接连片铁屑及杂质的总重量不应超过钢纤维重量的1%。

（4）外加剂及掺合料：

喷射混凝土速凝剂应符合下列规定：①掺加正常用量速凝剂的水泥净浆初凝不应大于3min，终凝不应大于12min；②加速凝剂的喷射混凝土试件，28d强度不应低于不加速凝剂强度的90%；③宜用无碱或低碱型速凝剂。

喷射混凝土中的矿物掺合料应符合下列规定：①粉煤灰的品质应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596的有关规定。粉煤灰的级别不应低于Ⅱ级，烧失量不应大于5%。②硅粉的品质应符合现行国家标准《电炉回收二氧化硅微粉》GB/T21236的规定，其中比表面积应大于15000㎡/kg，二氧化硅含量≥85%。

（5）水

喷射混凝土的拌合用水和养护用水应符合现行《混凝土用水标准》JGJ63的规定。

4.2施工配合比设计

喷射混凝土设计强度为C30混凝土，其理论配合比为：42.5MPa普通硅酸盐水泥443kg；粉煤灰49kg；河砂890kg；碎石（5-10mm）823kg；速凝剂24.6kg；减水剂8.86kg；水197kg；钢纤维40kg。塌落度120~160mm，水灰比为0.4。

4.3钢纤维喷射混凝土施工

（1）混凝土拌制、存放、运输。混凝土拌合在搅拌站拌合，每方量喷射混凝土掺加钢纤维40kg，混凝土塌落度为120~160mm。混凝土使用罐车存放运输，运距10公里。

（2）现场准备工作：首先将准备工具到位，然后检查喷浆机油料是否足够，没有问题进行机械预热，最后进行装水试喷，试喷正常通知拌合站拌合混凝土。

（3）喷射操作程序应为：打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动器→向料斗加混凝土。

（4）喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。

①分片喷射要自下而上进行并先喷钢筋网与壁面间混凝土，再喷钢筋之间混凝土。边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷射，使回弹不致裹入最后喷层。

②分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1小时后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。一次喷混凝土的厚度以喷射混凝土不滑移不坠落为度，既不能因厚度太大而影响喷射混凝土的粘结力和凝聚力，也不能太薄而增加回弹量。边墙第一层喷射混凝土厚度控制在6-7cm，拱部控制在5-6cm，并保持喷层厚度均匀。顶部喷射混凝土时，为避免产生坠落现象，两次间隔时间宜为2~4小时。

③喷射速度要适当，以利于混凝土的压实。风压过大，喷射速度增大，回弹增加；风压过小，喷射速度过小，压实力小，影响喷混凝土强度。因此在开机后要注意观察风压，起始风压达到0.5MPa后，才能开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压：边墙0.5MPa，拱部0.4-0.65MPa。

④喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离，距离一般控制在1.5m-2.0m。喷射角度尽可接近90°以使获得最大压实和最小回弹。喷嘴与受喷面间距宜为1.5~2.0m；喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动，一圈压半圈，喷射手所画的环形圈，横向40-60cm，高15-20cm；若受喷面被钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加偏斜，但不宜小于70°。如果喷嘴与受喷面的角太小，会形成混凝土物料在受喷面上的滚动，产生出凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷射混凝土质量。

⑤速凝剂掺量严格控制，一般为水泥量的3%-5%。现场施工时，边墙及拱腰宜控制在每方混凝土掺24.6kg的速凝剂，拱顶宜控制在每方混凝土掺25kg的速凝剂。

五、施工注意事项

（1）施工前应该对处治范围内衬砌脱空、裂缝先进行处理。

（2）施工过程中严格控制供料速度和混凝土喷射的厚度。

（3）植入锚栓应保证不刺穿元隧道防排水设施。

（4）喷射、涂抹聚合物混凝土前，应对原二衬表面混凝土进行凿毛、喷涂界面剂。

（5）喷射完成后应采用聚合物砂浆进行整平，恢复涂装，确保隧道美观。

结束语，本文结合高速公路隧道维修项目挂网钢纤维喷射混凝土施工过程中，总结经验，从钢纤维喷射混凝土的性能，质量控制，施工过程等方面详细介绍了施工参数，性能，效果，对以后的挂网钢纤维喷射混凝土施工起到了指导作用。

参考文献：

[1]马超，钢纤维喷射混凝土的施工质量控制，城市建设理论研究（电子版），2012.11.25。

[2]陈长红，浅谈隧道初期支护混凝土湿喷技术，城市建设理论研究，2014.03.25。

[3]徐金凤，大连小窑湾桥梁临海围堰施工方案分析，北方交通，2016.03.28。