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湿喷钢纤维混凝土在埃塞AT71公路隧道工程的应用 谢亮 王兵/埃塞AT-71项目经理部 摘要：钢纤维喷射混凝土做永久衬砌，显著改善了混凝土的抗裂性能、延性、韧性及抗冲击性能。本文结合工程实例介绍了M25（C32.5）钢纤维喷射混凝土的配合比设计与施工，通过室内试验和现场喷射大板试验，确定了适合支护要求和喷射施工要求的钢纤维混凝土配合比，并对喷射钢纤维混凝土施工的关键技术做了简要介绍。 关键词：埃塞俄比亚；隧洞；湿喷钢纤维混凝土；设计；施工 工程概况 AT71公路隧道位于埃塞俄比亚东北部，距离首都亚迪斯180公里，是埃塞连接东北部的一条主要国家一级公路。我项目承建的三条隧道修复工程全长609.1米，其中一号隧道长592米。其拆除断面为直径9．6 m的马蹄形，隧道所穿越的地层主要为Ⅴ类围岩，岩体破碎，风化强烈，裂隙较大，节理较发育，原混凝土爆破拆除后，自稳时间短，需要进行即时支护。设计单位考虑围岩情况，采用喷射钢纤维混凝土进行第一次支护，然后采用250×200 mm 的钢筋网格梁进行第二次临时支护，设计的永久支护为M25（C32.5） 钢筋混凝土。 湿喷钢纤维混凝土性能 2．1 普通喷射混凝土与钢纤维喷射混凝土的比较 喷射混凝土是由压缩空气推动混凝土高速喷射到工作面上的施工方法。普通喷射混凝土是一种脆性较高的材料, 承受拉应力和应变即出现断裂破坏。钢纤维喷射混凝土是普通喷射在混凝土中掺入分布均匀的且离散的钢纤维, 依靠压缩空气高速喷射在结构表面的一种新型复合材料, 它显著改善了混凝土的抗裂性能、延性、韧性及抗冲击性能, 即使在钢纤维喷射中出现裂缝, 结构仍能保持其整体稳定性。喷射钢纤维可以减小阻止混凝土的收缩, 其粘结力比普通混凝土好。与普通喷射混凝土一样必须加强养护, 才能充分发挥作用, 改善其抗疲劳性能, 喷射钢纤维混凝土能多次重复荷载的能力。钢纤维喷射混凝土喷射过程、工艺、设备与普通喷射混凝土相同，同时由于采用湿喷工艺而具有较好的施工安全性，施工速度快，经济上也较合理。 2．2 AT71隧道钢纤维混凝土主要设计指标 a)喷射混凝土的混和物应符合下列立方块特征强度： 28 d 后强度为32.5N/mm2 以上。 b)工作性易于喷射，回弹脱落量少，黏附性较好，湿法喷射砼坍落度宜在80～120 mm之间； c)耐久性满足工程需要抗冻性和抗渗性； d)经济性尽量节约水泥； e)强度符合设计要求同时不发生管路堵塞。 湿喷钢纤维混凝土配合比设计 3.1 主要材料 （1）骨料。由于当地缺乏天然骨料，故采用人工骨料。粗骨料最大粒径为10 mm，级配良好；细骨料采用细度模数2.86 的天然河沙，级配符合规范要求。 （2）水泥。水泥选用埃塞麦克雷（MEKELE）水泥厂生产的42.5 级O.P.C 水泥，强度、安定性、标准稠度、凝结时间等符合B.S.12，B.S.4027，B.S.6588 的要求。 （3）钢纤维。经过质量对比，采用上海盾坚钢纤维厂生产的针状弯钩形钢纤维，长度25 mm，等效直径0．50 mm，长径比（L/D）50，抗拉等级为1 000 级：＞1 000MPa。 （4）微硅粉。硅粉由极微细的颗粒组成，微硅粉平均粒径在0.15~0.20 μm，比表面积为15 000～20 000 m2/kg，具有极强的表面活性。掺加硅粉后，有效缓解了混凝土的离析现象，减小了喷射过程中堵管的可能性。项目钢纤维喷混凝土使用的是北京中水科海利工程技术有限公司生产的SK-S微硅粉，掺加量为胶凝材料用量的5％。 （5）速凝剂。喷射混凝土宜优先采用液体速凝剂或无碱速凝剂，掺速凝剂后的喷射混凝土性能必须满足设计要求，应选用与水泥适应性好、凝结硬化快、28 d强度损失少、较低掺量的速凝剂品种。在使用前，应做与水泥的适应性试验及水泥净浆凝结效果试验，初凝不大于5 min，终凝不大于10 min. 应特别注意，在选择水泥品种时，要注意与速凝剂的相容性，如果水泥品种选择不当，不仅可以造成急凝或缓凝、初凝与终凝时间过长等不良现象，而且 会增大回弹，影响砼强度增加，甚至造成工程失败。最终工程选用的是北京中水科海利工程技术有限公司生产的SK-R液体速凝剂，用量为水泥用量的6％。 （6）减水剂。选用天津市雍阳外加剂厂生产的UNF-5型高效减水剂，用量为水泥用量的0.5%。 3.2 最佳砂率的选择 首先粗、细骨料的混合级配应符合工程师提供的技术规范（Technical Specification）同时应尽量减少粉尘和喷射回弹量，降低喷射砼硬化收缩。 由于砂率对喷射砼的稠度和黏聚性影响很大，也影响喷射砼的强度，如表1所示。 表1 砂率与喷射砼各项特性关系 砂率% 回弹损失 管道堵塞 湿喷时回泵性 水泥用量 砼强度 砼收缩 小于45 大 易 不好 少 高 较小