一种用于隧道初衬的机制砂纤维喷射混凝土及其施工工艺的制作方法

本发明涉及一种用于隧道初衬的机制砂纤维喷射混凝土及其施工工艺，属于土木工程技术领域。

背景技术：

混凝土是当代应用最广泛的建筑材料，它具有易成型、能耗低、耐久性好、价格便宜、构件易于成型等突出优点，广泛应用于土建工程中。但混凝土的自重大、脆性高、抗拉强度低等弱点限制了它的扩大应用。把钢筋与混凝土结合在一起形成钢筋混凝土，钢筋承受拉力，混凝土承受压力，发挥各自的优势，初步克服了混凝土抗拉强度低、用途受限制的弱点。后来发展到预应力混凝土，其结构的抗裂性能、刚度和承载能力大大超过了钢筋混凝土结构，从而显著的扩大了混凝土的应用范围。尽管钢筋混凝土和预应力混凝土取得了长足的发展，但混凝土作为结构物抗拉强度低、韧性差等缺点，这些固有的弱点限制着其优势的充分发挥，并且随着结构形式的变化和承载要求的提高，这一弱点也日益突出。

机制砂纤维喷射混凝土是混凝土改性的一个重要手段，它可以使混凝土的抗拉强度、变形能力、耐久性等性能大大提高。在机制砂纤维喷射混凝土结构的应用中，钢纤维混凝土是目前作为工程结构材料发展较快、用途最广的一种纤维混凝土，与普通混凝土相比，钢纤维混凝土的抗拉强度、弯曲韧性、抗渗、抗震能力、耐久性等均有较大提高，裂后变形性能明显改善。可将纤维喷射混凝土用于交通隧道、矿山井巷、地下洞室支护、军事工程及地面建筑物的支护、修补和加固等。采用钢纤维喷射混凝土代替钢筋混凝土作为单层衬砌支护，可以改善隧道初衬结构的承载性能。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明公开了一种用于隧道初衬的机制砂纤维喷射混凝土及其施工工艺，利用钢纤维改善混凝土的承载性能，提高抗拉强度、弯曲韧性、抗渗、抗震能力、耐久性等。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于隧道初衬的机制砂纤维喷射混凝土，其组成包括水泥、碎石、机制砂、水、速凝剂、纤维，其施工工艺可以采用干拌干喷工艺和湿拌湿喷工艺；

进一步的，所述的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥或p·o32.5水泥，要求400-560kg/m³，水灰比介于0.45-0.55之间。

进一步的，所述的碎石粒径介于0.8-40mm之间。

进一步的，所述的机制砂粒径小于4.75mm。

进一步的，所述的速凝剂种类有无机盐类和有机物类，掺用量仅占机制砂纤维喷射混凝土中水泥用量2%-3%。

进一步的，所述的纤维是钢纤维；单位用水量和砂率与纤维掺量有关，每掺加0.5%体积率的钢纤维，单位用水量增加6kg，砂率增大2%。

进一步的，所述的干拌干喷工艺是先将细集料、粗集料、水泥、纤维和速凝剂进行干拌后，从喷射机的一喷嘴喷射出与同时从另一喷嘴喷射出的水在喷嘴口处混合成混凝土后，进一步喷射到施工面（见图1）。

进一步的，所述的湿拌湿喷工艺是先将细集料、粗集料、纤维和水泥一起投入搅拌机干拌，使纤维均匀分散到混合料中，然后再加水湿拌后从喷射机一喷嘴喷射出，与同时从另一喷嘴喷射的速凝剂在喷嘴口处混合成混凝土喷射到衬砌面（见图2）。

本发明的有益效果是：

1）本发明用于隧道初衬结构中，与混凝土结合可以使混凝土的抗拉强度、变形能力、耐久性等性能大大提高。

2）与其他的初衬材料相比，本发明不仅可以减小衬砌结构的断面面积，减少工程量，节约成本，而且可以增加隧道衬砌的抗裂、抗渗性能，提高隧道的稳定性。

附图说明

图1是干拌干喷施工工艺示意图；

图2是湿拌湿喷施工工艺示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示的一种用于隧道初衬的机制砂纤维喷射混凝土，包括水泥、碎石、机制砂、水、速凝剂、纤维，其施工工艺可以采用干拌干喷工艺和湿拌湿喷工艺。

以干拌干喷施工工艺为例：

1）水泥选用42.5级普通硅酸盐水泥510kg/m³，水灰比取0.5；

2）选取机制砂粒径控制在0.1-4mm之间，用量取610kg/m³；

3）碎石粒径介于0.8-40mm之间，用量取1020kg/m³；

4）速凝剂为有机物类，掺用量仅占机制砂纤维喷射混凝土中水泥用量2%-3%，用量取15kg/m³；

5）纤维是钢纤维，用量取80kg/m³；

6）干拌碎石、机制砂、水泥、纤维和速凝剂；

7）将干拌的混合物倒入喷射机，压缩空气，从喷射机的一喷嘴喷射出拌合物，同时从另一喷嘴喷射出的水，之后喷射到衬砌面。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种用于隧道初衬的机制砂纤维喷射混凝土，其组成部分包括水泥400～560kg/m3、碎石780～835kg/m3、机制砂780～835kg/m3、水、速凝剂16.5～20.1kg/m3、纤维50kg/m3，水灰比介于0.45～0.55之间，机制砂粒径小于4.75mm，碎石粒径介于0.8～40mm之间。其施工工艺可以采用干拌干喷工艺和湿拌湿喷工艺；干拌干喷工艺是先将细集料、粗集料、水泥、纤维和速凝剂进行干拌后，从喷射机的一喷嘴喷射出与同时从另一喷嘴喷射出的水在喷嘴口处混合成混凝土后，进一步喷射到衬砌面；湿拌湿喷工艺是先将细集料、粗集料、纤维和水泥一起投入搅拌机干拌，使纤维均匀分散到混合料中，然后再加水湿拌后从喷射机一喷嘴喷射出，与同时从另一喷嘴喷射的速凝剂在喷嘴口处混合成混凝土喷射到衬砌面。

技术研发人员：蒋建荣;朱贤宇;吴维莉;戴国亮;曹小林
受保护的技术使用者：中交第三航务工程局有限公司南京分公司;中交三航局第三工程有限公司
技术研发日：2018.11.23
技术公布日：2019.03.08