噴射鋼纖維混凝土在隧道初期支護(hù)中的應(yīng)用

摘要：鋼纖維砼就是在砼中加入鋼纖維而形成一種性能優(yōu)良且應(yīng)用廣泛的新型復(fù)合材料，通過鋼纖維混凝土室內(nèi)試驗(yàn)力學(xué)性能分析，結(jié)合隧道工程實(shí)例介紹了鋼纖維噴射混凝土的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：隧道初期支護(hù)；鋼纖維噴射混凝土；性能試驗(yàn)；應(yīng)用

1 鋼纖維混凝土的性能

鋼纖維混凝土作為一種新型建筑材料，近年來在國內(nèi)外得到了迅速發(fā)展，并日趨成熟。與普通混凝土相比，鋼纖維混凝土不僅能明顯改善抗拉、抗剪、抗折以及抗?jié)B能力，而且能大大增強(qiáng)斷裂韌性和抗沖擊等多項(xiàng)性能，所以在隧道初期支護(hù)、道路路面、橋梁結(jié)構(gòu)等工程中廣泛應(yīng)用。鋼纖維噴射混凝土是由均勻散布有鋼纖維的混凝土拌和料，借助壓縮空氣高速噴射成型的新型復(fù)合材料，隨著其在隧道和地下工程新奧法施工中的推廣使用已越來越引起學(xué)術(shù)及工程界的重視，并在實(shí)際工程中取得了良好的應(yīng)用效果。

2 鋼纖維混凝土力學(xué)性能室內(nèi)試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)采用的鋼纖維為廈門國橋機(jī)械有限公司生產(chǎn)的剪切波浪型鋼纖維，型號為zh-06-32/50，當(dāng)量直徑0.64mm，長徑比50，抗拉強(qiáng)度等級為380級；水泥采用建福牌42.5r普通硅酸鹽水泥；粗骨料為隧道現(xiàn)場機(jī)制碎石，粒徑為6.0~16.5mm連續(xù)級配；細(xì)骨料采用本地河砂，其細(xì)度模數(shù)為2.7；速凝劑選用yq-m型高效無堿液態(tài)速凝劑，速凝劑摻量占水泥質(zhì)量的3%～5%。

2.2試驗(yàn)配比

鋼纖維噴射混凝土配合比的選定，除了考慮其抗壓強(qiáng)度的要求外，還必須考慮其劈裂抗拉抗拉和抗折性能的要求。試驗(yàn)時(shí)鋼纖維混凝土的其它參數(shù)保持不變，著重研究其體積摻率變化對鋼纖維噴射混凝土力學(xué)性能的影響。采用先干拌后濕拌的方法拌和。

2.3試件制作

噴射混凝土與模筑混凝土在施工工藝、混凝土的成型以及力學(xué)性能方面有所不同，為了使室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)芊磻?yīng)噴射混凝土的實(shí)際情況，試件采用現(xiàn)場噴大板，隧道內(nèi)養(yǎng)護(hù)2d后脫模運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，在實(shí)驗(yàn)養(yǎng)護(hù)7d后進(jìn)行切割、打磨，成型試塊，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)至28d齡期后進(jìn)行試驗(yàn)，本試驗(yàn)混凝土基本設(shè)計(jì)強(qiáng)度為c30。

2.4試驗(yàn)結(jié)果與分析

所有試驗(yàn)按照《鋼纖維混凝土試驗(yàn)方法》進(jìn)行制作與養(yǎng)護(hù)，試件選用10mm×10mm×10mm立方體及150×150×600的小梁試件，分別進(jìn)行抗壓強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度試驗(yàn)。

當(dāng)摻入鋼纖維后，由于纖維與基本粘結(jié)作用，當(dāng)復(fù)合體中的混凝土材料達(dá)到極限抗拉強(qiáng)度后，鋼纖維與水泥膠漿硬化體的界面黏結(jié)合阻力裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)展，因鋼纖維的抗拉強(qiáng)度很高，將拉應(yīng)力傳至未開裂的混凝土硬化體上，直至鄰近硬化體的應(yīng)力達(dá)到極限抗拉強(qiáng)度時(shí)又產(chǎn)生新的微裂縫，如此進(jìn)行下去，產(chǎn)生多縫斷裂，同時(shí)將過高的拉應(yīng)力集中向遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，使結(jié)構(gòu)內(nèi)的拉應(yīng)力逐漸趨于均勻分布，并最終主要由鋼纖維承擔(dān)，因此鋼纖維混凝土的抗壓和抗折強(qiáng)度大大提高。

另外，從鋼纖維噴射混凝土抗壓試驗(yàn)破壞形式可以看出，其無碎塊、無崩裂，基本上保持原來的外形，僅出現(xiàn)了裂縫和小量的表面剝落，進(jìn)一步說明由于鋼纖維的摻入，使得混凝土由脆性破壞變?yōu)檠有云茐摹?/p>