地下厂房钢纤维喷射混凝土设计及性能试验研究

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发布时间：2021-09-10

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地下厂房钢纤维喷射混凝土设计及性能试验研究
彭尚仕，杨华全，石妍
(长江科学院水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心，湖北武汉430010)
摘要：水布垭面板堆石坝地下电站主厂房顶拱和部分边墙的永久支护采用预应力锚杆和湿法喷射的钢纤维
喷射混凝土施工技术。为了给施工提供技术参考，开展了钢纤维喷射混凝土的配合比设计及性能试验。试验
结果表明，初步设计的18组钢纤维喷射混凝土拌和物性能良好，坍落度为110～140 mm；采用8604(液)和
SA160(液)速凝剂，混凝土的性能差别不大；佳密克斯和哈瑞克斯钢纤维混凝土强度优于汉森钢纤维混凝土。
根据试验结果及拟合的回归方程，推荐施工中采用水灰比为0．49的一级配钢纤维喷射混凝土，现场检测的喷
射混凝土实际抗压强度满足C25的设计强度等级。
关键词：钢纤维喷射混凝土；配合比设计；性能试验；水布垭面板堆石坝
中图法分类号：TV431 文献标志码：A
喷射混凝土是利用压缩空气等作为动力，将适于
喷射的混凝土拌和料借助喷射机械，通过输料管和喷
嘴直接喷射到受喷面并快速凝结硬化的一种工程技
术⋯ 。喷射混凝土在喷射过程中，由于水泥与集料反
复连续地冲击，使混凝土压实，因而具有较高的力学强
度，特别是它与岩石、混凝土等能形成很高的粘结强
度。与普通喷射混凝土相比，钢纤维喷射混凝土能改
善混凝土的力学性能，具有优越的韧性、抗冲击性能和
抗拉性能，具有开裂后仍能继续承载的“裂后效应”。
近年来，钢纤维喷射}昆凝土在水电工程特别是在地下
洞室支护中得到广泛的应用。
水布垭水利枢纽引水式地下厂房位于清江水布垭
峡谷右岸岸坡、张性大断层F 、坝子沟和马崖高边坡
所围成的四边形岩体中，且有F 断层贯穿其中。地下
主厂房的跨度较大，其长、宽、高尺寸为150 m×21．5
m×46．47 m。基于复杂的地质条件和较大的开挖衬
砌规模，为解决混凝土施工周期长且施工难度大的问
题，决定在地下主厂房顶拱和部分边墙的永久支护中
采用钢纤维喷射混凝土加预应力锚杆的施工技术。本
文采用湿法喷射，开展钢纤维喷射混凝土的配合比设
计及性能试验。
1 试验原材料
试验水泥采用湖南坝道牌42．5普通硅酸盐水泥，
骨料为水布垭右岸桥沟料场砂石系统生产的人工砂和
瓜米石(粒径5～10 mm)。
减水剂为江苏建科院的JM 一11减水剂。速凝剂
有两个品种，包括河南巩义的8604(液)速凝剂和上海
麦斯特的MEYCOSA160液态速凝剂，均达到JC477—
2005《喷射混凝土用速凝剂》对合格品的技术要求。
钢纤维有3个品种，包括佳密克斯RC65／35BN型
钢纤维、哈瑞克斯冷拨型HAREX钢纤维和汉森钢纤
维，均符合GB 50086—2001《锚杆喷射混凝土支护技
术规范》对钢纤维的技术要求，其中加密克斯和哈瑞
克斯两种钢纤维的抗拉强度均为1 000级，而汉森钢
纤维为380级。
2 试验方法
参照GB50086—2001《锚杆喷射混凝土支护技术
规范》和DL／T 5181—2003{水电水利工程喷锚支护施