钢纤维喷混凝土：提升强度与韧性的新选择

钢纤维喷混凝土是在普通喷混凝土中掺入直径0.3～0.7mm，长径比50～80的钢质短纤维复合材料，经喷射成形的混凝土。由于在基体材料中含有抗拉强度大、弹性模量高的钢纤维，所以这种复合材料大大改善了喷射混凝土的抗拉强度、抗冲击强度、抗裂性和韧性。根据有关实测资料，钢纤维喷射混凝土的抗压强度要比素喷混凝土高50%左右，抗拉、抗剪强度提高50%～70%，韧性、抗冲击力提高10～30倍。同时，钢纤维喷射混凝土的收缩量却明显减少，在不加速凝剂情况下，一般减少20%～80%，在掺速凝剂情况下，减少30%～40%，这一性能对于要求耐磨、防冲、抗裂的水工结构和薄壁结构是极为有利的。所以在隧洞施工、边坡防护、堤坝加固、水闸和泵站结构改造以及桥渡、薄壳结构的返修补强等工程中，得到了日益广泛的应用。

1.原材料组成

（1）钢纤维。常用钢纤维直径一般为0.3～0.7mm，长度为20～30mm，长径比一般为50～80。不同品种的钢纤维具有不同的功能，碳素钢纤维用于常温下的喷混凝土，不锈钢纤维用于高温下的喷混凝土，端头带钩的钢纤维具有较高的抗拔强度，当比平直的纤维掺量少时，也能获得相同性能的喷混凝土。

（2）水泥。一般采用425～525号普通硅酸盐水泥，混凝土用量为400kg/m3。

（3）粗骨料。最大粒径以不大于15mm为宜，这是由于粗骨料应完全被长为20～30mm的纤维所包裹，以保证良好的力学性能。

（4）配合比。常用的配合比为：水泥∶砂∶石子=1∶2∶2，钢纤维掺量为混凝土80～100kg/m3。表1-12是国内外常用钢纤维混凝土的配合比。

表1-12 钢纤维喷射混凝土常用混合比

2.施工机具

现有的喷混凝土机械，可直接或稍加改进用于钢纤维喷混凝土施工。除常用喷混凝土机械外，特殊设备有钢纤维分散机和钢纤维喂入器。

由于钢纤维容易堵管，应禁用90°弯头，在管路内径突变处采用长的锥形变径器，输料管直径应不小于纤维长度的2倍。(www.xing528.com)

3.施工工艺

钢纤维喷射混凝土施工中要注意两个问题：一是防止钢纤维成团以便均匀地掺入并喷出；二是尽可能地减少钢纤维的回弹。

（1）防止钢纤维成团的措施。

1）利用钢纤维分散机使纤维分散后加入皮带机或搅拌机内，与该处正在输送或搅拌的混合料混合。

2）采用新型钢纤维喂入器，使纤维单独喂入喷嘴处与混凝土混合料均匀混合。

3）钢纤维加入搅拌机时，应卸入混合料处，不要卸至叶片处，防止纤维堆叠。

4）控制好钢纤维的掺量，特别是长径比大的钢纤维掺量，一般不宜大于混凝土体积的1.5%。

（2）减少钢纤维回弹的措施。

1）适当减少空气压力和气量。

2）适当减小长径比，加大喷射厚度。

3）采用较小的骨料，预湿骨料。