噴射鋼纖維混凝土在隧道初期支護(hù)中的應(yīng)用
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)。
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(抗拉強(qiáng)度大于380mpa);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(vf=0.0%,0.6%,0.8%,1.0%)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》(cecs13:89)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。
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