噴射纖維混凝土在修復加固工程中的應用

1 　噴射纖維混凝土的特點

1.1 　噴射混凝土的特點

噴射混凝土是借助噴射機械，利用壓縮空氣或其他動力，將按一定比例配合的拌合料，通過管道輸送并高速噴射到受噴面(巖面、模板、舊建筑物)上凝結硬化而成的一種混凝土。它不是依賴振動來搗實混凝土，而是在高速噴射時，由水泥與集料的反復連續撞擊而使混凝土壓密，同時又可采用較小的水灰比(0.4～0.5)，因而它具有較高的力學強度和良好的耐久性。特別是與混凝土、磚石、鋼材有很高的粘結強度，可以在結合面上傳遞拉應力和剪應力。噴射法施工還可以在拌合料中加入速凝劑，使水泥在10min內終凝，使混凝土噴射后能立即獲得強度。噴射法施工可將混凝土的運輸、澆筑和搗固結合為一道工序，不要或只要單面模板；可通過輸料管在高空、深坑或狹小的工作區間向任意方位施作薄壁或復雜造型的結構，工序簡單，機動靈活，具有廣泛的適應性。

1.2 　噴射纖維混凝土的特點

1.2.1 　噴射纖維混凝土材料組成及配比

水泥：應優先選用不低于32.5級的新標準硅酸鹽水泥或普通水泥。

砂：應選擇中粗砂，細度模數大于2.5 。

石子：卵石或碎石均可，但以卵石為好，最大粒徑不宜大于20mm，且不得含有活性二氧化硅材料。

外加劑：用于噴射混凝土的外加劑有速凝劑、引氣劑、減水劑和增粘劑。

纖維：采用聚丙烯纖維，細度6～8μm，長度19mm，具有彈性好，抗多次形變能力強，吸水性好， 快速分散性好，化學穩定性好等特點，是改良混凝土性能的理想材料。

噴射纖維混凝土材料的配合比：

水泥∶砂∶石子= 1∶2∶2

速凝劑摻量(占水泥重)3%

合成纖維量600～900g/cm³

1.2.2 　噴射纖維混凝土特點及應用范圍

    噴射纖維混凝土是在噴射混凝土中摻入高性能的聚丙烯纖維，因此，它除具備噴射混凝土抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、粘結強度高的優點外，還具有以下特點：①較好的抗裂、阻裂性能；②較高的抗沖擊性能；③較好的耐磨、耐腐蝕性能；④較好的抗滲、抗凍融性能；⑤較好的抗疲勞性的抗碎裂性；⑥在施工過程中，由于纖維尚能提高混凝土材料的粘聚性，因此，在噴射纖維混凝土時，回彈率大大降低。正是由于噴射纖維混凝土具有以上優良性能，因此，它廣泛被應用于工業及民用建筑的樓地面、公路路面、預制構件、水利工程、邊坡防護、蓄水池、機場跑道和停機坪、人防工程以及各種構筑物的加固補強和保護。

2 　噴射纖維混凝土的工藝

2.1 　機械設備

機械設備及風、水壓要求見表1

2.2 　噴射纖維混凝土施工安排

2.3 　噴射工藝

2.3.1 　機械安裝

噴射機安好調試后，先注水，后通風，清理通風筒及管路，同時用高壓水(或高壓風)沖洗(吹) 受噴面。

2.3.2 　上料

干噴機要連續上料，經常保持機筒內料滿，在料斗口上設一活動15mm孔徑篩網，避免超徑骨料進入機內。

2.3.3 　操作順序

噴射時，應先注水，后送風，然后進料。根據受噴面和噴出的混凝土情況，調節注水量。

2.3.4 　噴射部位順序

應分段、分片進行。每片均自下部起水平方向旋轉移動往返一次噴射，然后向上移動。噴射前， 個別受噴面凹洼處， 應先找平。

2.3.5 　最佳噴射距離與角度

噴頭出料口至受噴面距離，現供風壓力大小隨時調整，一般以0.6～1.0m為宜。噴射料束以垂直噴面為最佳。

2.3.6 　噴射料束運動軌跡

環形旋轉水平移動，一圈壓半圈，環形旋轉直徑約300mm，行間搭噴約20～30mm。

2.3.7 　噴射料束旋轉速度及一次噴厚

以約2s轉動一圈為宜，一次噴射厚度以不墜落時的臨界狀態和所需厚度時，才向前方移動， 一般不少于50mm。

2.3.8 　養護

由于噴射混凝土層一般較薄，外表面系數大，為此，噴射后2h必須澆水養護，養護時間不少于14d。

3 　噴射纖維混凝土在修復加固工程中的應用

噴射纖維混凝土不僅具有噴射混凝土的優良性能，同時由于摻入聚丙烯纖維后彌補了混凝土的先天不足，使這一技術得到發展和完善，應用范圍進一步被拓寬，河北省建筑科學研究院在開展該項目研究的同時，成功地將這一技術應用于以下幾項加固工程中。

3.1 　某焦化廠精煉分廠塔架的加固

該塔架是1970年建造的9層鋼筋混凝土框架(高34m)，多年來，由于塔架所處環境惡劣，致使塔架多處出現鋼筋銹蝕、剝落等現象，嚴重影響了塔架的正常運行，為保證該塔架安全使用，采用噴射纖維混凝土的方法，對該塔架進行了加固處理。在滿足抗震設計的前提下，利用噴射纖維混凝土的抗裂、密實、防水、耐腐蝕等優良性能，滿足了塔架的安全性和耐久性。

3.2 　某保險大廈箱基加固

某市人民保險大廈是一座高層框架結構，地下3層，地上25層，建筑高度107m，建筑總面積29962m²；該工程負三層箱基底板、墻板在施工時產生多條溫度裂縫，滲漏水嚴重。為了保證該高層建筑物的正常使用，采用內襯噴射纖維混凝土剛性板的方法，解決了該建筑地下室滲漏水問題。

3.3 　某化肥廠破碎樓加固工程

某化肥廠破碎樓是該廠重點工程，建于1960年，4層鋼筋混凝土框架結構，總高20m。由于環境惡劣，年久失修，多處鋼筋銹蝕，混凝土剝落，嚴重影響該樓的安全使用。同時因此化肥廠技術改造，要在該樓上新增設備，荷載增加。為了滿足使用要求和抗震設計要求，采用噴射纖維混凝土對該樓的梁、板、柱進行了加固，避免了因拆除重建而帶來的巨大經濟損失。

4 　結論

通過該技術的研究和加固工程的實踐，得到以下結論：

①噴射纖維混凝土同樣具有噴射混凝土的抗壓、抗拉、抗彎、抗剪強度、粘結強度高的特點。

②噴射纖維混凝土具有密實、阻裂、防水、耐磨、耐腐蝕等優良性能。

③加入纖維后可以提高混凝土的抗裂、抗沖擊強度。

④噴射纖維混凝土具有較高的抗滲、抗凍融特性。

⑤纖維在混凝土拌合料中分散性好、易拌合、黏聚性好。

⑥噴射纖維混凝土與噴射混凝土工藝相比，具有回彈率低，一次噴射厚度大、易養護的特點。

⑦噴射纖維混凝土具有較好的抗疲勞性和防裂性，抗震性能及延性好。