浅谈喷射钢纤维混凝土支护的施工质量控制

浅谈喷射钢纤维混凝土支护的施工质量控制

摘要:结合在仙居抽水蓄能电站地下厂房及尾水系统开挖中，喷射钢纤维混凝土支护的施工质量控制,从喷射钢纤维混凝土的组成材料、施工设备与施工工艺、施工人员及管理三个方面进行了分析,并结合施工现场经验,浅谈保证喷射钢纤维混凝土支护施工质量的控制途径。

关键词:喷射钢纤维混凝土;施工质量;控制

国网仙居抽水蓄能电站工程在地下厂房范围内有3条侵入岩脉及2条断层破碎带，危险性较大，为了保障施工人员的安全，本电站采用系统锚杆结合钢筋挂网，喷射钢纤维混凝土进行强支护，有效的保障了施工人员的安全。

喷射钢纤维混凝土是在空气压力作用下,高速喷射至受喷面上而形成的分布有不连续钢纤维的混凝土,具有钢纤维混凝土的良好性质,与素喷混凝土相比,提高了弯拉强度、韧性、延性和阻裂能力,可以有效减少混凝土的收缩裂缝,增强混凝土的耐久性和密实性,施工时,可以实现无模化快速施工。因此需研究如何通过控制材料质量和配合比、改进施工技术来提高喷射钢纤维混凝土的施工质量。

1 喷射钢纤维混凝土施工质量控制的目标

喷射钢纤维混凝土是在素喷混凝土中掺加了一定比例的钢纤维,改进了锚喷工艺,在施工时可以快速有效地进行。同素喷混凝土施工工艺相比, 喷射钢纤维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,施工技术人员的培训。因此, 喷射钢纤维混凝土施工质量控制的主要目标是有较好的工作性、耐久性、强度、经济性。

2 喷射钢纤维混凝土施工质量控制的影响因素

喷射钢纤维混凝土施工技术发展至今,其施工工艺以干喷法和湿喷法为主,通常根据不同的施工条件来选用合适的施工工艺。湿喷法施工时水灰比易控制、回弹率低、粉尘少,但是施工距离短;干喷法施工操作方便,施工距离长,但水灰比不易控制、回弹率高、粉尘多。但不论哪种施工工艺, 喷射钢纤维混凝土的施工控制目标是一样的。影响喷射钢纤维混凝土施工质量控制的主要因素有组成材料、施工设备和施工工艺、施工人员和现场管理等。

2.1 组成材料

（1）水泥和水灰比: 喷射钢纤维混凝土施工的首要要求是有良好的工作性,即混凝土拌和物有较好的流动性、保水性、粘聚性。一般混凝土的抗压强度与灰水比成正比例的关系,但对于喷射钢纤维混凝土,其喷射时的水灰比与到达受喷面的混凝土的水灰比有一定的差异。因此,水灰比既要使喷射钢纤维混凝土有良好的流动性和强度,又不能使喷射钢纤维混凝土离析、泌水,增加回弹率,造成浪费。所以喷射钢纤维混凝土在条件允许的情况下，尽量采用湿喷工艺。

（2）集料: 喷射钢纤维混凝土所用集料包括粗集料和细集料两种。粗集料为喷射钢纤维混凝土提供支架作用,对于混凝土的强度起主要作用,卵石表面光滑,与水泥胶合料的粘结不如碎石,但相对碎石来说可以减少对喷射设备的损伤。本工程使用洞渣破碎的5～10mm碎石 ,有利于界面强度的提高,有利于混凝土弹性模量的增长和耐久性的提高。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。

（3）钢纤维:钢纤维在喷射混凝土中的不均匀分布提高了混凝土的弯拉强度、韧性和阻裂能力。常用钢纤维的弹性抗拉强度为380～1300MPa ,极限延伸率3%～30%。抗拉强度大于600MP，长径比大于60。

（4）外加剂和掺和料:干喷法和湿喷法施工,都要求喷射混凝土拌和物的干料或是湿料在喷嘴处与速凝剂等混合喷出后,在很短时间内凝结。施工时,常用速凝剂或高效减水剂等缩短喷射混凝土的凝结时间,尤其是初凝时间。如达不到要求,则混凝土与受喷面粘结不够,回弹率增加,钢纤维混凝土密实程度不高,混凝土的强度和耐久性无法保证,经济性也不好。

（5）本工程地下厂房及尾水系统开挖中喷射钢纤维混凝土标号为CF30，施工配合比为：水泥296Kg、水170Kg、砂子614Kg、小石463Kg、中石698Kg、外加剂6.66kg、粉煤灰77kg、钢纤维60Kg。采用湿喷工艺和大板现场喷射取样，养护14天后进行钻芯，取得芯样后再养护到28天试验，抗压强度均满足设计要求，无低强现象。

2.2 施工设备、施工工艺、施工前的工艺性试验

施工中,通常根据施工条件选择合适的施工设备和施工工艺。在施工的过程中,喷射设备依靠高强的风压进行喷射,在高压气流的作用下,喷射混凝土不断冲压增加了水泥与集料和钢纤维及受喷面的接触,加速了水化反应,提高了混凝土的均匀密实程度,增强了混凝土的耐久性。风压与喷射混凝土的回弹率有关,较大的风压会增加回弹率,不经济。

通过施工前的拌合工艺试验、现场喷射试验及室内的最佳配合比优化试验，选择一个符合设计要求并适合施工需要的钢纤维、外加剂品种掺量，确定技术参数和施工工艺，以达到控制工程质量降低成本和提高工作效率的目的。通过各项试验，提出各阶段的试验成果和分析报告。对钢纤维喷混凝土的各项技术和力学指标做进一步验证和分析，在确保工程质量和施工安全的前提下，做到技术可靠，方案优秀和经济合理。

2.3 施工人员与现场管理

在实际施工中,无论是施工设备的操作、施工进度的掌握、施工材料的控制都离不开现场人员。施工人员的熟练程度、专业知识的掌握、责任心影响喷射钢纤维混凝土的施工质量。混凝土拌和料的拌和与运输、钢纤维的掺加工艺控制、

喷射混凝土时水量的控制等将对施工质量产生严重影响。加强施工现场的管理与协调显然是必要的。

3 改善喷射钢纤维混凝土施工质量的途径

针对喷射钢纤维混凝土的施工控制目标,结合混凝土质量控制的影响因素,可以根据施工的具体实际情况,从以下几个方面来加强钢纤维喷射混凝土施工质量的控制。

3.1 因地制宜,选用合适的材料,使用合理的配合比

喷射钢纤维混凝土的组成材料及配比是影响其施工质量的根本原因,因此对于每一项工程,都必须因地制宜、就地取材,使用合理的配合比。这是降低混凝土施工成本的根本途径,在此过程中不断积累施工经验,以完善施工措施。

施工时,根据施工设备和施工条件合理选择施工工艺和施工材料,施工材料应保证钢纤维喷射混凝土的施工质量控制要求。

干喷法施工时, 喷射钢纤维混凝土的水灰比依靠设备操作人员的经验控制,具有较大的随机性,喷射混凝土的工作性不易控制;湿喷法施工是在喷射前按照既定的混凝土配合比进行拌和,喷射混凝土的工作性较易控制。因此,一方面应使工人熟练操作仪器,掌握相关的专业知识,较准确判断喷射混凝土的粘稠状态;另一方面在施工作业的同时,对于施工现场同批次喷射混凝土材料进行分析,现场取样制模获得强度并试验材料的坍落度,由坍落度判断其黏聚性,据此找出用水量规律,以供施工企业和施工人员进行参考,达到施工质量控制的目标。湿喷法施工也要进行施工配合比的试验,并不断改进,以提高喷射混凝土的工作性,减少回弹率。

3.2 不断改进施工设备、完善施工工艺、提高施工技术水平

当前, 喷射钢纤维混凝土施工所用设备大多沿用普通喷射混凝土喷射设备,很少改进。多数的钢纤维喂料途径是用旋转的传输带进行播撒,同时通过网筛进行过滤,以清除结团的钢纤维,避免影响混凝土拌和物的流动性。有一些是将喷射机的管路进行改造,减少90°弯道和增大管径,以减少堵管现象发生;有一些设备是通过独立的高压气流分散钢纤维播撒路径并进行计量,只是在喷嘴处与干喷或湿喷混凝土进行混合,避免钢纤维绞结成团堵管,影响混凝土的流动性和钢纤维作用的发挥。

施工经验表明,播撒时,钢纤维应避免在搅拌机叶片处集结,因钢纤维绞结的机会相对较大。水溶胶粘片的钢纤维束有利于湿喷法喷射混凝土的钢纤维分散与拌和。

3.3 加强岗位培训教育,加强制度化建设

设备的操作离不开施工人员,他们素质水平的高低、责任感的强否直接影响

施工的质量。而施工现场规范化、制度化的管理则是为施工创造良好的环境,为有良好的施工质量提供保证,也有利于增强施工人员的责任感和使命感。

4 结束语

综上所述, 喷射钢纤维混凝土的施工质量受到很多因素的影响,但是可以通过很多途径去提高。同时,各施工队之间应建立很好的协作机制,加强喷射钢纤维混凝土的施工经验的积累,并充分利用计算机信息技术进行管理,分析数据，为更方便的提高喷射钢纤维混凝土的施工质量提供平台。