聚丙烯纤维喷射混凝土在隧洞支护中的应用与探讨

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1、工程

2、聚丙烯纤维喷射混凝土在隧洞支护中的应用与探讨黪宋荣礼／(中国水电老挝南欧江流域发电有限公司)【摘要】结合工程实践，介绍了掺入聚丙烯纤维喷射混凝土施工方法，阐述了聚丙烯纤维在喷射混凝土混凝土中的作用机理及使用效果。实际应用表明：掺入聚丙烯纤维能显著改善喷射混凝土回弹损失率高、抗渗性能差、抗裂性能低等不足，并具有较显著的经济效益，更适合于隧洞喷射混凝土工程。【关键词】喷射混凝土聚丙烯纤维隧洞支护冲击后散开，1000多万根短纤维均匀分布在混凝土中，1概述南于纤维与混凝土问握裹力很强，可有效地控制混凝土晶体间的位移，因而可提高混凝土的断裂韧性和抗拉强九龙河一期

3、电站工程沙坪电站引水隧洞全长度。均匀分布在混凝土中的大量纤维起分流和筛滤的作4706．396m，偏桥电站引水隧洞全长7402m，一道桥电站用，降低了混凝土表面析水，阻碍集料的离析，使其微引水隧洞全长9968m。设计衬砌为：对Ⅱ类围岩，边、小的孔隙含量大大降低，提高了混凝土的抗渗能力。顶拱喷lOcm厚混凝土支护，底板素混凝土厚20cm；对在水泥固化早期，聚丙纤维混凝土比普通混凝土可Ⅲ类围岩，边、顶拱喷15cm厚混凝土，挂网+系统锚杆保持更多水分，水泥水化反应更彻底，骨料离析减少，支护，底板素混凝土厚20cm；对Ⅳ类围岩，挂双层钢筋级配更加稳定，表面强度较普通混

4、凝土更高。当聚丙烯网+系统锚杆支护，边顶拱喷25cm厚混凝土支护；对V纤维混凝土受到拉伸和冲击力作用时，均匀分布且数类围岩，60cm厚双层钢筋混凝土衬砌；V类围岩顶拱进量巨大的聚丙烯纤维起到吸收能量和分散托力的加强行回填灌浆，并对周边进行固结灌浆处理。筋作用。冈此聚丙烯纤维混凝土具有耐冲击及抗震由于普通喷射混凝土存在喷射回弹损失率高、抗渗作用。性能差、抗裂性能低等不足，采用掺加钢纤维材料来改聚丙烯纤维是大分子结构，温度≥400℃时，具有收变喷射混凝土的性能存在成本高，对喷射机具要求高，缩性，当温度≤一4O℃时，玻璃态和结晶态大分子具有喷射施工过程中拌和困难、

5、易堵管、施工机具磨损严重、抗收缩性，这种性能正好补偿混凝土的热胀冷缩性。工效降低等缺陷。用聚丙烯纤维作为喷射混凝土的微加聚丙烯纤维改善混凝土的综合特性主要是物理作用，强筋系统，可克服钢纤维材料的诸多缺陷。聚丙烯纤维不改变混凝土中材料的化学性能构成，因此不会影响其喷射混凝土方案经过在沙坪电站引水隧洞试验论证后，耐久性。同样混凝土对其包裹的聚丙烯纤维也不会改变在九龙河一期电站工程三个电站引水隧洞得到较好的其化学特性，冈此也不会影响纤维的耐久性。故聚丙烯应用。纤维混凝土有较强的耐久性。2．2聚丙烯纤维的理化标准2聚丙烯纤维的作用机理和理化标准堆积密度900～100

6、0kg／m3；熔点155～165℃；燃点≥550℃；导热系数≤0．5w／(K·m)；单位体积电阻2．1作用机理系数≥6×10212·crn；抗酸碱腐蚀能力高；抗拉强度≥聚丙烯纤维同水泥石结合力很强。当纤维以0．9kg／500MPa；弹性模量≥3500MPa；断裂伸拉率1O～rn加入混凝土后，纤维丝随着搅拌，受到水泥、砂石的2O；分散性好，均匀不成团；不吸水，无毒性。·43·ji甏囊誊；。i

7、7K水电沲522014·、强、强(7)养护：臆在混凝土终凝2h后，喷水养护，养护3回弹、抗渗性能及力学性能对比试验时问不低于14d。喷射施T_~12岂流程见冈1。3．1对

8、比试验条件在沙坪电站引水隧洞2号支洞上游隧洞进行厚度l5cm(钢筋网间距20crux20cm)的挂网喷护，现场施工采州湿喷法。进行不掺纤维混凝土与存原配比}]加入0．9kg／m。的聚丙烯纤维，并刚大板对两种混凝士成型，同时对同弹损失率进行柃测。图l喷射施工工艺流程图试验组喷射面符合喷射混凝土作业面要求。喷射时作面具有本相同的表面平整度和岩体状态，将塑料3．3原材料布铺在受喷面F方收集回弹物。喷射完毕后收集回弹物(1)聚丙烯纤维采用四川I华神化学建材有限公州产斤称重。的“好亦特”聚丙烯纤维，纤维长度19mm。3．2施工方法(2)水泥：为四川都江堰托法基水泥厂牛

9、的I．()(1)施T顺序：将砂、石、纤维、水泥一起十拌，然32．5普通硅酸盐水泥。28d文测强度12．6MPa后冉加水湿拌。(3)细骨料：几龙河一期电站当地人然河砂，绌度模(2)拌制时问：普通混凝土拌制时间为2～3min，聚数2．73，属中砂。筛分骨料表1。丙烯纤维混凝土的拌制强度比普通混凝土的略大，拌制表1砂颗粒级配时问4～5min。延长混凝土的拌制时间不会影响纤维的筛孔尺寸(mm)5．02．51．25()．63O．{l5O．16<()．1F分布和混凝土的强度。做到拌和均匀，随拌随用。(3)岩面处碑：厢高压水将基岩表面松动岩块、彳T粉分级筛余率()5．34

10、l3．5214．4625．6616．1：{22．72