聚丙烯纤维在喷射混凝土中的应用 高强喷射混凝土在地下工程中的应用
时间：2019-04-18 03:30:11 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：通过聚丙烯纤维的作用机理、聚丙烯纤维喷射混凝土配合比设计、结合现场应用，改善喷射混凝土的性能，在实际施工中取得了较好效果。 关键词：喷射混凝土；聚丙烯纤维喷射混凝土配合比；应用
Abstract: through the function mechanism of polypropylene fiber and polypropylene fiber shotcrete proportion design, combined with the application, and improve the performance of the sprayed concrete in actual construction achieved good results.
Keywords: jet concrete; The polypropylene fiber shotcrete mix; application
中图分类号：TV544+.923 文献标识码：A文章编号：
1、前言
喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定比例配合的拌合料，通过管道输送，并以高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土，目前隧道施工喷射方式主要有潮喷和湿喷。喷射混凝土具有支护及时、操作简单、灵活性大等优点，特别是在围岩地质不好的情况下，配合钢拱架和系统锚杆作为联合支护，其优点更为明显。但是由于速凝剂的加入改变了水泥石的内部结构，造成混凝土后期强度降低，混凝土强度发展过块，水泥水化放热太集中，裂缝产生的几率也大大提高。聚丙烯纤维作为一种新型的材料掺人混凝土后，能阻止微裂缝的产生和扩展、提高混凝土的物理性能。
2、聚丙烯纤维的作用机理
聚丙烯纤维它是以改性聚炳烯为原料，经挤压、拉伸、成网、表面改性处理、短切等工序加工而成。纤维外观为多根纤维单丝相互交连而成的网状结构。当网状纤维投入到混凝土后，，纤维丝随着搅拌，受到水泥、砂石的冲击后散开，网状纤维被挤压撕开成为一根根两头带钩形的单丝且相互牵扣均匀分布在混凝土中，增强了纤维和混凝土的粘接力。大量纤维在混凝土中呈三维立体分布，提供网状承托作用，从根本上改变混凝土的抗裂、抗冲击、抗疲劳、抗磨损、抗渗性能等，提高了混凝土的韧性及变形能力，从而大大提高混凝土工程质量。
3、聚丙烯纤维喷射混凝土配合比试验
通省隧道是湖北省十堰至房县高速公路的控制性工程，全长6.9Km，有1.5Km处于Ⅳ、Ⅴ级围岩，为层状片麻岩。进洞后出现多次塌方。结合实际情况决定在初期支护时采用喷射聚酯纤维砼取代喷射普通砼。
3.1原材料
(1)聚丙烯纤维采用盐城市创成科技有限公司生产的创成纤维CF- PPW。
纤维物理参数
(2)水泥：三峡水泥厂生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥。
水泥性能检查表
(3)细骨料：丹江口天然河砂。河砂细度模数2.74，属中砂；泥含量1.8％ ；泥块含量0.4％ ：筛分见下表：
(5)速凝剂：为武汉浩源HYS-1高效速凝剂，掺量3%，初凝4:53min:s,终凝11:49min:s，28天强度损失27%。
(6)减水剂：为武汉浩源FDN-1高效速凝剂，掺量0.8%，减水率14.8%。
（7）塌落度：120-140mm。
3.2配合比设计
混凝土配合比设计考虑速凝剂强度损失提高混凝土配制强度，配合比强度见下表：
喷射混凝土试验结果表
4、现场应用效果
隧道现场施工采用湿喷工艺施工，聚丙烯纤维按0.9kg/m3的掺量掺加，聚丙烯纤维在干料拌合的情况下加入，聚丙烯纤维混凝土较普通混凝土要延长搅拌时间，以保证纤维的均匀分布，如搅拌不均匀容易造成管道堵塞。另外按0.9kg/m3的掺量掺加聚丙烯纤维，其中有5%起润滑作用，将减小输送壁与骨料间的摩阻力，从而能降低了泵送压力，泵送更加容易。喷射作业应分段由下而上顺序进行，风压保持在0.1Mps左右，喷头与受喷面接近垂直，保持在0.60-1.00m左右，经现场试验喷射总体效果明显比普通喷射混凝土要好，从以下几点予以说明：
4.1回弹率
通过现场回弹率测定，掺入聚丙烯纤维喷射混凝土混凝土总体回弹率在10%左右，在拱部以下位置基本没有回弹。普通喷射混凝土总体回弹率在20-30%，使用聚丙烯纤维喷射混凝土总体回弹率大大降低，从而节约了混凝土用量，降低了成本，提高喷射混凝土的施工效率。
4.2喷射厚度
通过现场试验，掺入聚丙烯纤维喷射混凝土混凝土一次喷射厚度100mm-150mm,普通喷射混凝土一次喷射厚度只能达到60mm，使用聚丙烯纤维喷射混凝土使喷射混凝土一次喷射厚度明显提高，缩短了工作周期，加快工程进度。
4.3降低粉尘
现在隧道施工虽然采用湿喷工艺，施工环境比使用干喷工艺明显提高，掺入聚丙烯纤维喷射混凝土混凝土能把粉尘含量降到最低，喷手能看清楚施工作业环境，改善了施工作业环境，使工人的身体健康得到保证。
4.4混凝土力学性能
聚丙烯纤维喷射混凝土混凝土强度提高不是很明显，如搅拌不均匀聚丙烯纤维容易成团堵塞管道，造成喷射混凝土中空，所以聚丙烯纤维喷射混凝土混凝土要加长搅拌时间保证纤维在混凝土中的均匀性。但加入聚丙烯纤维混凝土有助于削弱混凝土的塑性收缩。收缩的能量分散到每立方米中千万条具有高抗拉强度和较低弹性模量的纤维丝上，有效地增强了混凝土韧性，抑制微裂缝的产生和发展。特别在喷射起拱能有效控制纵向裂纹产生。进行抗压强度试验时普通喷射混凝土试件在受压破坏后，往往成断裂状，而聚丙烯微纤维喷射混凝土试件在受压破坏后，仍能保持一定程度的整体性。由于微裂缝明显减少，降低了渗透性，有利于混凝土硬化，同时，混凝土抗渗能力的提高也有利于其抗冻能力的提高。
5、结论
1、聚丙烯纤维是非腐蚀的化学填入物，不存在老化问题。
2、聚丙烯纤维喷射混凝土对设备的磨损较小。
3、聚丙烯纤维喷射混凝土具有更高的粘稠性，能大幅度降低混凝土回弹，降低成本。
4、聚丙烯纤维喷射混凝土抗压强度有小幅提高。同时能阻止收缩龟裂，增强混凝土的抗裂能力和韧性。
综上所述，在相同强度要求下，在喷射混凝土中加入聚丙烯纤维使混凝土粘聚性好相较普通喷射混凝土一次性喷射厚度大、回弹量少、粉尘浓度降低改善施工环境，混凝土喷射作业面光洁平整度较好，能提高混凝土的抗压、抗拉、抗折强度，并有良好的抗渗性能，在经济上是合理的，有利于在保证施工作业安全的条件下提高工程进度、保证施工质量、改善施工环境，建议予以推广应用。
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