談鋼纖維噴射混凝土的施工質量控制（一）
發布時間：2010-01-14 共1頁
摘要:就如何進行鋼纖維噴射混凝土的施工質量控制,從鋼纖維噴射混凝土的組成材料、施工設備與施工工藝、施工人員及管理三個方面進行了分析,并結合施工現場經驗,提出了保證鋼纖維噴射混凝土施工質量的控制途徑。
關鍵詞:鋼纖維噴射混凝土;施工質量;控制
中圖分類號: TU712. 3 文獻標識碼:B 文章編號:1004 —5716 (2007) 03 —0206 —03
鋼纖維噴射混凝土是在空氣壓力作用下,高速噴射至受噴面上而形成的分布有不連續鋼纖維的混凝土,具有鋼纖維混凝土的良好性質,與素噴混凝土相比,提高了彎拉強度、韌性、延性和阻裂能力,可以有效減少混凝土的收縮裂縫,增強混凝土的耐久性和密實性,施工時,避免了掛網操作,可以實現無模化快速施工。因此,這項技術發展以來,在隧道和地下工程中的襯砌支護、礦山巷道的軟巖支護、建筑物與橋梁的修補加固、水工建筑的面板防滲加固處理等很多工程項目上得到應用。
鋼纖維噴射混凝土不能人工振搗,只是依靠噴射時高速氣流的作用,對混凝土的不斷沖擊達到振實的目的。鋼纖維噴射混凝土施工作業要保證施工效率,而且通過材料措施和技術措施降低回彈率、節約材料、增強施工質量。因此需研究如何通過控制材料質量和配合比、改進施工技術來提高鋼纖維噴射混凝土的施工質量。
1．鋼纖維噴射混凝土施工質量控制的目標
鋼纖維噴射混凝土在素噴混凝土中摻加了一定比例的鋼纖維,改進了錨噴工藝,在施工時可以快速有效地進行。同素噴混凝土施工工藝相比,鋼纖維噴射混凝土由于纖維的加入更需要控制施工材料質量和性能,混凝土拌和物的流動性、粘聚性、體積穩定性、低回彈率,施工技術人員的培訓。因此,鋼纖維噴射混凝土施工質量控制的主要目標是有較好的工作性、耐久性、強度、經濟性。
2．鋼纖維噴射混凝土施工質量控制的影響因素
鋼纖維噴射混凝土施工技術發展至今,其施工工藝以干噴法和濕噴法為主,通常根據不同的施工條件來選用合適的施工工藝。濕噴法施工時水灰比易控制、回彈率低、粉塵少,但是施工距離短;干噴法施工操作方便,施工距離長,但水灰比不易控制、回彈率高、粉塵多,改進后的潮噴工藝效果好一些。但不論哪種施工工藝,鋼纖維噴射混凝土的施工控制目標是一樣的。影響施工質量控制的主要因素有組成材料、施工設備和施工工藝、施工人員和現場管理等。
2. 1 組成材料
(1) 水泥和水灰比:鋼纖維噴射混凝土施工的首要要求是有良好的工作性,即混凝土拌和物有較好的流動性、保水性、粘聚性。水泥水化之后,膠合料覆蓋在集料和鋼纖維表面,減少了摩擦阻力,形成良好的流動性,促使鋼纖維混凝土與受噴面粘結;水泥的強度與鋼纖維噴射混凝土的強度基本上成正比例關系,但是高標號的水泥增加施工成本,水化熱,不利于混凝土強度的增長。
一般混凝土的抗壓強度與灰水比成正比例的關系,但對于鋼纖維噴身混凝土,其噴射時的水灰比與到達受噴面的混凝土的水灰比有一定的差異。而且水灰比過,水泥的水化反應充分,但是混凝土拌和物易離析、泌水,混凝土硬化后收縮變形;水灰比過小,富余的水泥顆粒多,干噴工藝增加粉塵和回彈率,且鋼纖維噴射混凝土是噴敷成層狀的,粘結不好。因此,水灰比既要使鋼纖維噴射混凝土有良好的流動性和強度,又不能使鋼纖維噴射混凝土離析、泌水,增加回彈率,造成浪費。
(2) 集料:鋼纖維噴射混凝土所用集料包括粗集料和細集料兩種。粗集料為鋼纖維噴射混凝土提供支架作用,對于混凝土的強度起主要作用,卵石表面光滑,與水泥膠合料的粘結不如碎石,但相對碎石來說可以減少對噴射設備的損傷。同時水泥漿體與單個石子之間界面的過渡層周長和厚度都很小,不容易形成的缺陷,有利于界面強度的提高,有利于混凝土彈性模量的增長和耐久性的提高。細集料起填充空隙作用,其細度模數和砂率影響混凝土的粘聚性和流動性。砂子的比表面積于同等質量的石子的比表面積,需要水泥漿的數量多,流動性隨著砂率的增越來越好。
(3) 鋼纖維:鋼纖維在噴射混凝土中的不均勻分布提高了混凝土的彎拉強度、韌性和阻裂能力。實驗證明,鋼纖維噴射混凝土開裂后仍具有一定的負荷能力。常用鋼纖維的彈性模量為200GPa ,抗拉強度為380～1300MPa ,極限延伸率3 %～30 %。不均勻分布在噴射混凝土中的鋼纖維由于自身的高強度以及與集料的粘結,提高了混凝土的整體密實程度和耐久性。鋼纖維的長徑比是影響鋼纖維增強增韌效果的重要參數,也影響噴射混凝土的工作性。這兩方面有時是相互矛盾的,因為通常使用的表面粗糙、兩端帶鉤的鋼纖維增強、增韌效果好,但施工時,分散較為困難,容易結團,影響施工效率。鋼纖維在混凝土中的分布有一定的比例限制,鋼纖維太少,增強增韌效果不明顯;太多,不經濟,且易絞結成團,影響混凝土的流動性和施工效率
(4) 外加劑和摻和料:干噴法和濕噴法施工,都要求噴射混凝土拌和物的干料或是濕料在噴嘴處與速凝劑等混合噴出后,在很短時間內凝結。施工時,常用速凝劑或高效減水劑等縮短噴射混凝土的凝結時間,尤其是初凝時間。如達不到要求,則混凝土與受噴面粘結不夠,回彈率增加,鋼纖維混凝土密實程度不高,混凝土的強度和耐久性無法保證,經濟性也不好。
施工中,一些摻和料如活性粉煤灰、磨細礦渣、硅灰等被廣泛的應用。這些摻和料能夠填充水泥石結構的孔隙,增強混凝土的密實程度,改善混凝土拌和物的工作性,提高混凝土的黏聚性和體積穩定性,降低混凝土水泥水化熱引起的溫升,調節混凝土強度的發展,而且按一定比例摻入來代替水泥可以節約材料。
2. 2 施工設備和施工工藝
施工中,通常根據施工條件選擇合適的施工設備和施工工藝。在施工的過程中,噴射設備依靠高強的風壓進行噴射,在高壓氣流的作用下,噴射混凝土不斷沖壓增加了水泥與集料和鋼纖維及受噴面的接觸,加速了水化反應,提高了混凝土的均勻密實程度,增強了混凝土的耐久性。‘風壓與噴射混凝土的回彈率有關,較的風壓會增加回彈率,不經濟。施工時,受噴面的處理是制約施工質量的一個重要環節,松動的巖面或受噴面會抵消鋼纖維噴射混凝土的作用。
2. 3 施工人員與現場管理
在實際施工中,無論是施工設備的操作、施工進度的掌握、施工材料的控制都離不開現場人員。施工人員的熟練程度、專業知識的掌握、責任心影響鋼纖維噴射混凝土的施工質量。鋼纖維噴射混凝土的施工環環相扣,尤其對于干噴法施工工藝,多是遠距離操作,混凝土拌和料的拌和與運輸、鋼纖維的摻加工藝控制、噴射混凝土時水量的控制等將對施工質量產生嚴重影響。加強施工現場的管理與協調顯然是必要的。
關鍵詞:鋼纖維噴射混凝土;施工質量;控制
中圖分類號: TU712. 3 文獻標識碼:B 文章編號:1004 —5716 (2007) 03 —0206 —03
鋼纖維噴射混凝土是在空氣壓力作用下,高速噴射至受噴面上而形成的分布有不連續鋼纖維的混凝土,具有鋼纖維混凝土的良好性質,與素噴混凝土相比,提高了彎拉強度、韌性、延性和阻裂能力,可以有效減少混凝土的收縮裂縫,增強混凝土的耐久性和密實性,施工時,避免了掛網操作,可以實現無模化快速施工。因此,這項技術發展以來,在隧道和地下工程中的襯砌支護、礦山巷道的軟巖支護、建筑物與橋梁的修補加固、水工建筑的面板防滲加固處理等很多工程項目上得到應用。
鋼纖維噴射混凝土不能人工振搗,只是依靠噴射時高速氣流的作用,對混凝土的不斷沖擊達到振實的目的。鋼纖維噴射混凝土施工作業要保證施工效率,而且通過材料措施和技術措施降低回彈率、節約材料、增強施工質量。因此需研究如何通過控制材料質量和配合比、改進施工技術來提高鋼纖維噴射混凝土的施工質量。
1．鋼纖維噴射混凝土施工質量控制的目標
鋼纖維噴射混凝土在素噴混凝土中摻加了一定比例的鋼纖維,改進了錨噴工藝,在施工時可以快速有效地進行。同素噴混凝土施工工藝相比,鋼纖維噴射混凝土由于纖維的加入更需要控制施工材料質量和性能,混凝土拌和物的流動性、粘聚性、體積穩定性、低回彈率,施工技術人員的培訓。因此,鋼纖維噴射混凝土施工質量控制的主要目標是有較好的工作性、耐久性、強度、經濟性。
2．鋼纖維噴射混凝土施工質量控制的影響因素
鋼纖維噴射混凝土施工技術發展至今,其施工工藝以干噴法和濕噴法為主,通常根據不同的施工條件來選用合適的施工工藝。濕噴法施工時水灰比易控制、回彈率低、粉塵少,但是施工距離短;干噴法施工操作方便,施工距離長,但水灰比不易控制、回彈率高、粉塵多,改進后的潮噴工藝效果好一些。但不論哪種施工工藝,鋼纖維噴射混凝土的施工控制目標是一樣的。影響施工質量控制的主要因素有組成材料、施工設備和施工工藝、施工人員和現場管理等。
2. 1 組成材料
(1) 水泥和水灰比:鋼纖維噴射混凝土施工的首要要求是有良好的工作性,即混凝土拌和物有較好的流動性、保水性、粘聚性。水泥水化之后,膠合料覆蓋在集料和鋼纖維表面,減少了摩擦阻力,形成良好的流動性,促使鋼纖維混凝土與受噴面粘結;水泥的強度與鋼纖維噴射混凝土的強度基本上成正比例關系,但是高標號的水泥增加施工成本,水化熱,不利于混凝土強度的增長。
一般混凝土的抗壓強度與灰水比成正比例的關系,但對于鋼纖維噴身混凝土,其噴射時的水灰比與到達受噴面的混凝土的水灰比有一定的差異。而且水灰比過,水泥的水化反應充分,但是混凝土拌和物易離析、泌水,混凝土硬化后收縮變形;水灰比過小,富余的水泥顆粒多,干噴工藝增加粉塵和回彈率,且鋼纖維噴射混凝土是噴敷成層狀的,粘結不好。因此,水灰比既要使鋼纖維噴射混凝土有良好的流動性和強度,又不能使鋼纖維噴射混凝土離析、泌水,增加回彈率,造成浪費。
(2) 集料:鋼纖維噴射混凝土所用集料包括粗集料和細集料兩種。粗集料為鋼纖維噴射混凝土提供支架作用,對于混凝土的強度起主要作用,卵石表面光滑,與水泥膠合料的粘結不如碎石,但相對碎石來說可以減少對噴射設備的損傷。同時水泥漿體與單個石子之間界面的過渡層周長和厚度都很小,不容易形成的缺陷,有利于界面強度的提高,有利于混凝土彈性模量的增長和耐久性的提高。細集料起填充空隙作用,其細度模數和砂率影響混凝土的粘聚性和流動性。砂子的比表面積于同等質量的石子的比表面積,需要水泥漿的數量多,流動性隨著砂率的增越來越好。
(3) 鋼纖維:鋼纖維在噴射混凝土中的不均勻分布提高了混凝土的彎拉強度、韌性和阻裂能力。實驗證明,鋼纖維噴射混凝土開裂后仍具有一定的負荷能力。常用鋼纖維的彈性模量為200GPa ,抗拉強度為380～1300MPa ,極限延伸率3 %～30 %。不均勻分布在噴射混凝土中的鋼纖維由于自身的高強度以及與集料的粘結,提高了混凝土的整體密實程度和耐久性。鋼纖維的長徑比是影響鋼纖維增強增韌效果的重要參數,也影響噴射混凝土的工作性。這兩方面有時是相互矛盾的,因為通常使用的表面粗糙、兩端帶鉤的鋼纖維增強、增韌效果好,但施工時,分散較為困難,容易結團,影響施工效率。鋼纖維在混凝土中的分布有一定的比例限制,鋼纖維太少,增強增韌效果不明顯;太多,不經濟,且易絞結成團,影響混凝土的流動性和施工效率
(4) 外加劑和摻和料:干噴法和濕噴法施工,都要求噴射混凝土拌和物的干料或是濕料在噴嘴處與速凝劑等混合噴出后,在很短時間內凝結。施工時,常用速凝劑或高效減水劑等縮短噴射混凝土的凝結時間,尤其是初凝時間。如達不到要求,則混凝土與受噴面粘結不夠,回彈率增加,鋼纖維混凝土密實程度不高,混凝土的強度和耐久性無法保證,經濟性也不好。
施工中,一些摻和料如活性粉煤灰、磨細礦渣、硅灰等被廣泛的應用。這些摻和料能夠填充水泥石結構的孔隙,增強混凝土的密實程度,改善混凝土拌和物的工作性,提高混凝土的黏聚性和體積穩定性,降低混凝土水泥水化熱引起的溫升,調節混凝土強度的發展,而且按一定比例摻入來代替水泥可以節約材料。
2. 2 施工設備和施工工藝
施工中,通常根據施工條件選擇合適的施工設備和施工工藝。在施工的過程中,噴射設備依靠高強的風壓進行噴射,在高壓氣流的作用下,噴射混凝土不斷沖壓增加了水泥與集料和鋼纖維及受噴面的接觸,加速了水化反應,提高了混凝土的均勻密實程度,增強了混凝土的耐久性。‘風壓與噴射混凝土的回彈率有關,較的風壓會增加回彈率,不經濟。施工時,受噴面的處理是制約施工質量的一個重要環節,松動的巖面或受噴面會抵消鋼纖維噴射混凝土的作用。
2. 3 施工人員與現場管理
在實際施工中,無論是施工設備的操作、施工進度的掌握、施工材料的控制都離不開現場人員。施工人員的熟練程度、專業知識的掌握、責任心影響鋼纖維噴射混凝土的施工質量。鋼纖維噴射混凝土的施工環環相扣,尤其對于干噴法施工工藝,多是遠距離操作,混凝土拌和料的拌和與運輸、鋼纖維的摻加工藝控制、噴射混凝土時水量的控制等將對施工質量產生嚴重影響。加強施工現場的管理與協調顯然是必要的。
