鋼纖維噴射混凝土在大壩加固中的運(yùn)用

1、鋼纖維噴射混凝土在大壩加固中的運(yùn)用摘要：鋼纖維混凝土良好的抗裂性、彎曲韌性和抗拉與抗彎強(qiáng)度等性能，廣泛地應(yīng)用于工程領(lǐng)域。本文主要介紹在佛子嶺大壩加固中應(yīng)用鋼纖維噴射混凝土良好的性能對(duì)大壩裂縫修補(bǔ)及加固技術(shù)。關(guān)鍵詞：噴射混凝土鋼纖維工程應(yīng)用1概述鋼纖維混凝土的應(yīng)用起始于20世紀(jì)60年代。由于纖維的形狀、施工技術(shù)的進(jìn)步和改良，從70年代起，鋼纖維混凝土成為商品并得到應(yīng)用，其使用范圍也在不斷擴(kuò)展。鋼纖維混凝土是用一定量亂向分布的鋼纖維增強(qiáng)的以水泥為粘結(jié)料的混凝土，屬于一種新型的復(fù)合材料。由于其抗裂性特強(qiáng)、韌性很大、抗沖擊與耐疲勞強(qiáng)度高、抗拉與抗彎強(qiáng)度高，廣泛應(yīng)用于道路、機(jī)嘗橋梁、水工、港口、鐵路、礦

2、山、隧道、軍事及工民建等工程領(lǐng)域。鋼纖維噴射混凝土是通過(guò)管道輸送裝置在高壓作用下將摻入鋼纖維的混凝土拌合物高速噴射到施工作業(yè)面的的一項(xiàng)技術(shù)。1鋼纖維噴射混凝土首次于1973年在美國(guó)愛華達(dá)州得到應(yīng)用，其后，將其成功應(yīng)用于隧道襯砌、斜坡穩(wěn)定、涵洞、水庫(kù)等其他構(gòu)造工程。70年代，鋼纖維作為一種新工藝是為了加固噴射混凝土襯砌，它最顯著的特點(diǎn)是大大降低了過(guò)去那種繁重耗時(shí)的鋼筋網(wǎng)制作，而代之以機(jī)械化的連續(xù)的噴射混凝土施工。70年代末，瑞典曾對(duì)鋼纖維噴射混凝土的加固作用進(jìn)展了大規(guī)模的試驗(yàn)研究，包括鋼纖維噴射混凝土加固與鋼筋網(wǎng)噴混凝土加固效果的比擬。70年代后期和80年代初期，加拿大廣泛開展了鋼纖維噴混凝土工

3、藝的應(yīng)用和研究，并將干拌法鋼纖維噴射混凝土工藝成功應(yīng)用于巖石加固措施中。122工程概況佛子嶺水庫(kù)是我國(guó)50年代初期建造的第一個(gè)混凝土連拱壩。大壩由20個(gè)垛、21個(gè)拱及兩端的重力壩組成，壩高75.9，壩長(zhǎng)510，厚度只有0.51.8。建成蓄水后支墩根本沒有大的裂縫，但拱內(nèi)裂縫較多。后屢次進(jìn)展了裂縫修補(bǔ)，并進(jìn)展了兩次加固，仍有裂縫開展和新的裂縫產(chǎn)生，有的裂縫滲水，個(gè)別壩垛沉降較大且仍在開展。2001年佛子嶺水庫(kù)評(píng)定為三類壩。需要對(duì)其進(jìn)展加固。加固方案中，主要是對(duì)大壩拱、垛的裂縫進(jìn)展修補(bǔ)，軟弱風(fēng)化巖體的回填。經(jīng)論證大壩左右兩岸的邊拱和上、下游面均采用噴射鋼纖維混凝土，垛內(nèi)采用現(xiàn)澆鋼纖維混凝土，垛內(nèi)增

4、設(shè)程度隔板。3鋼纖維混凝土技術(shù)指標(biāo)佛子嶺大壩對(duì)地質(zhì)要求較高，抗震才能較差，對(duì)溫度變化和地基變形反響敏感。為恢復(fù)大壩的整體性，改善其應(yīng)力條件，抑制裂縫的開展，加固方案要求垛內(nèi)鋼纖維混凝土噴射厚度為4070，兩端拱上下游面分別為1015。鋼纖維噴射混凝土總方量15000多3。其主要的技術(shù)指標(biāo)為：容重：2.3T/3；抗壓強(qiáng)度：4.0Pa；抗拉強(qiáng)度：3.5Pa；抗折強(qiáng)度：6Pa；彎曲韌度指數(shù)：10為68，30為1824，30/10為6080；大板韌度試驗(yàn)變形能量9001000J歐洲標(biāo)準(zhǔn)。4材料鋼纖維混凝土的原材料包括鋼纖維、水泥、水、骨料、外加劑以及混合材料。1水泥：選用產(chǎn)量大、質(zhì)量穩(wěn)定、早期強(qiáng)度較高

5、的巢湖東關(guān)水泥廠消費(fèi)的P.42.5級(jí)水泥。2粉煤灰：選用淮南平圩電廠消費(fèi)的I級(jí)粉煤灰。3鋼纖維：鋼纖維的類型對(duì)加固效果有著很大的影響，為到達(dá)較好的加固效果，通過(guò)鋼纖維噴射作者簡(jiǎn)介：唐祥勝1970-，男，碩士生，講師，從事水利工程專業(yè)教學(xué)與研究?；炷猎囼?yàn)，采用上海貝卡爾斯和產(chǎn)的R-65/35-BN和ZP305型銑削型鋼纖維，兩端彎曲。長(zhǎng)度在2540，直徑在0.530.57，長(zhǎng)徑比分別為64和55，抗拉強(qiáng)度為11451545Pa。所用鋼纖維符合美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTA820的要求。4骨料：用于噴射混凝土的骨料應(yīng)有良好顆粒級(jí)配。細(xì)骨料顆粒級(jí)配見表1，粗骨料顆粒級(jí)配見表2。表1細(xì)骨料顆粒級(jí)配表粒徑累計(jì)篩余%

6、562.5201.25380.63790.315980.1699表2粗骨料顆粒級(jí)配表篩孔尺寸()105.02.51.250.630.315累計(jì)篩余%1#13899999991002#9629397991005外加劑：由于佛子嶺大壩垛內(nèi)加固厚度為70，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般鋼纖維噴射厚度1520，因此選用既可增厚，又可以增加鋼纖維混凝土噴射強(qiáng)度，并具有微膨脹效果的山西混凝土外加劑廠消費(fèi)的XP外加劑。6速凝劑：選用河南鞏義消費(fèi)的8604型速凝劑，減少回彈，防止砼脫落。7膨脹劑和高效減水劑：選用蒙城消費(fèi)的UEA低堿型高效減水膨脹劑，減少收縮和回彈，降低水灰比。8配合比：鋼纖維噴射混凝土配合比見表3。表3鋼纖維

7、噴射混凝土配合比表水膠比/水kg/3水泥kg/3粉煤灰kg/3硅粉kg/3UEAkg/3鋼纖維kg/3中砂kg/3細(xì)砂kg/3石子kg/38604kg/30.41823037011025456060026070011.15施工設(shè)備強(qiáng)迫式混凝土攪拌機(jī)，EY麥斯特噴射機(jī)，其成效輸送容量0143/h，輸送間隔 300，輸送高度100。6主要施工技術(shù)為保證工程質(zhì)量，噴射混凝土施工技術(shù)要求如下：1為滿足工程設(shè)計(jì)需要，保證噴射混凝土的最小回彈，施工人員必須具有純熟的操作才能。圖1噴射混凝土施工示意圖2鋼纖維混凝土的攪拌攪拌是保證鋼纖維在混凝土中均勻分布的重要環(huán)節(jié)。由于鋼纖維混凝土在拌制過(guò)程中容易結(jié)團(tuán)從而影

8、響混凝土性能，故在拌制過(guò)程中要采取合理的投料順序以及正確的拌制方法。3在施工中采用以下投料順序：砂、石、鋼纖維、水泥、水、外加劑。采用強(qiáng)迫式攪拌機(jī)拌合。先加砂、石、鋼纖維干拌，鋼纖維逐漸灑散參加，再參加膠凝材料和外加劑干拌，最后加水濕拌。加料時(shí)不允許直接將鋼纖維加到膠凝材料中，以防結(jié)團(tuán)。施工時(shí)，施工區(qū)域要通風(fēng)良好，照明設(shè)備完善，沒有多余的人和設(shè)備。噴混凝土?xí)r噴嘴尖頭離噴面大約是0.81.2左右，噴頭垂直于噴面作螺旋狀挪動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)直徑約為30左右。施工時(shí)應(yīng)盡量使噴頭垂直于噴面，如圖1所示，以減少噴混凝土的反彈，進(jìn)步噴層質(zhì)量。3噴射混凝土?xí)r應(yīng)自下面向上進(jìn)展，以防回彈物被裹在噴層內(nèi)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)裝備風(fēng)輪，以便隨時(shí)去除噴層外表的回彈物。回彈料不得重新利用。4噴射混凝土層到達(dá)初凝后應(yīng)及時(shí)噴水養(yǎng)護(hù)，并始終保持噴層外表潮濕。噴水養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不少于14晝夜。137結(jié)語(yǔ)目前噴射混凝土已廣泛應(yīng)用于各個(gè)工程領(lǐng)域，但鋼纖維噴射混凝土仍用的較少，將其加固鋼筋混凝土連拱壩還是首次應(yīng)用。噴射鋼纖維混凝土能節(jié)省人力、物力，簡(jiǎn)化工序，降低本錢，加快了施工速度，尤其在水工建筑物的狹小工作間可向任意方向施工，因此噴射鋼纖維混凝土在水利工程中的應(yīng)用必