噴射纖維混凝土在修復(fù)加固工程中的應(yīng)用

1 　噴射纖維混凝土的特點(diǎn)

1.1 　噴射混凝土的特點(diǎn)

噴射混凝土是借助噴射機(jī)械，利用壓縮空氣或其他動(dòng)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(jié)硬化而成的一種混凝土。它不是依賴振動(dòng)來搗實(shí)混凝土，而是在高速噴射時(shí)，由水泥與集料的反復(fù)連續(xù)撞擊而使混凝土壓密，同時(shí)又可采用較小的水灰比(0.4～0.5)，因而它具有較高的力學(xué)強(qiáng)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(jié)強(qiáng)度，可以在結(jié)合面上傳遞拉應(yīng)力和剪應(yīng)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(nèi)終凝，使混凝土噴射后能立即獲得強(qiáng)度。噴射法施工可將混凝土的運(yùn)輸、澆筑和搗固結(jié)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(qū)間向任意方位施作薄壁或復(fù)雜造型的結(jié)構(gòu)，工序簡單，機(jī)動(dòng)靈活，具有廣泛的適應(yīng)性。

1.2 　噴射纖維混凝土的特點(diǎn)

1.2.1 　噴射纖維混凝土材料組成及配比

水泥：應(yīng)優(yōu)先選用不低于32.5級(jí)的新標(biāo)準(zhǔn)硅酸鹽水泥或普通水泥。

砂：應(yīng)選擇中粗砂，細(xì)度模數(shù)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(xì)度6～8μm，長度19mm，具有彈性好，抗多次形變能力強(qiáng)，吸水性好， 快速分散性好，化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，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(diǎn)及應(yīng)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(jié)強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)外，還具有以下特點(diǎn)：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?jié)B、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?xí)r，回彈率大大降低。正是由于噴射纖維混凝土具有以上優(yōu)良性能，因此，它廣泛被應(yīng)用于工業(yè)及民用建筑的樓地面、公路路面、預(yù)制構(gòu)件、水利工程、邊坡防護(hù)、蓄水池、機(jī)場跑道和停機(jī)坪、人防工程以及各種構(gòu)筑物的加固補(bǔ)強(qiáng)和保護(hù)。

2 　噴射纖維混凝土的工藝

2.1 　機(jī)械設(shè)備

機(jī)械設(shè)備及風(fēng)、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(jī)械安裝

噴射機(jī)安好調(diào)試后，先注水，后通風(fēng)，清理通風(fēng)筒及管路，同時(shí)用高壓水(或高壓風(fēng))沖洗(吹) 受噴面。

2.3.2 　上料

干噴機(jī)要連續(xù)上料，經(jīng)常保持機(jī)筒內(nèi)料滿，在料斗口上設(shè)一活動(dòng)15mm孔徑篩網(wǎng)，避免超徑骨料進(jìn)入機(jī)內(nèi)。

2.3.3 　操作順序

噴射時(shí)，應(yīng)先注水，后送風(fēng)，然后進(jìn)料。根據(jù)受噴面和噴出的混凝土情況，調(diào)節(jié)注水量。

2.3.4 　噴射部位順序

應(yīng)分段、分片進(jìn)行。每片均自下部起水平方向旋轉(zhuǎn)移動(dòng)往返一次噴射，然后向上移動(dòng)。噴射前， 個(gè)別受噴面凹洼處， 應(yīng)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(xiàn)供風(fēng)壓力大小隨時(shí)調(diào)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(yùn)動(dòng)軌跡

環(huán)形旋轉(zhuǎn)水平移動(dòng)，一圈壓半圈，環(huán)形旋轉(zhuǎn)直徑約300mm，行間搭噴約20～30mm。

2.3.7 　噴射料束旋轉(zhuǎn)速度及一次噴厚

以約2s轉(zhuǎn)動(dòng)一圈為宜，一次噴射厚度以不墜落時(shí)的臨界狀態(tài)和所需厚度時(shí)，才向前方移動(dòng)， 一般不少于50mm。

2.3.8 　養(yǎng)護(hù)

由于噴射混凝土層一般較薄，外表面系數(shù)大，為此，噴射后2h必須澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d。

3 　噴射纖維混凝土在修復(fù)加固工程中的應(yīng)用

噴射纖維混凝土不僅具有噴射混凝土的優(yōu)良性能，同時(shí)由于摻入聚丙烯纖維后彌補(bǔ)了混凝土的先天不足，使這一技術(shù)得到發(fā)展和完善，應(yīng)用范圍進(jìn)一步被拓寬，河北省建筑科學(xué)研究院在開展該項(xiàng)目研究的同時(shí)，成功地將這一技術(shù)應(yīng)用于以下幾項(xiàng)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(huán)境惡劣，致使塔架多處出現(xiàn)鋼筋銹蝕、剝落等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了塔架的正常運(yùn)行，為保證該塔架安全使用，采用噴射纖維混凝土的方法，對(duì)該塔架進(jìn)行了加固處理。在滿足抗震設(shè)計(jì)的前提下，利用噴射纖維混凝土的抗裂、密實(shí)、防水、耐腐蝕等優(yōu)良性能，滿足了塔架的安全性和耐久性。

3.2 　某保險(xiǎn)大廈箱基加固

某市人民保險(xiǎn)大廈是一座高層框架結(jié)構(gòu)，地下3層，地上25層，建筑高度107m，建筑總面積29962m²；該工程負(fù)三層箱基底板、墻板在施工時(shí)產(chǎn)生多條溫度裂縫，滲漏水嚴(yán)重。為了保證該高層建筑物的正常使用，采用內(nèi)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(diǎn)工程，建于1960年，4層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，總高20m。由于環(huán)境惡劣，年久失修，多處鋼筋銹蝕，混凝土剝落，嚴(yán)重影響該樓的安全使用。同時(shí)因此化肥廠技術(shù)改造，要在該樓上新增設(shè)備，荷載增加。為了滿足使用要求和抗震設(shè)計(jì)要求，采用噴射纖維混凝土對(duì)該樓的梁、板、柱進(jìn)行了加固，避免了因拆除重建而帶來的巨大經(jīng)濟(jì)損失。

4 　結(jié)論

通過該技術(shù)的研究和加固工程的實(shí)踐，得到以下結(jié)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(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度高的特點(diǎn)。

②噴射纖維混凝土具有密實(shí)、阻裂、防水、耐磨、耐腐蝕等優(yōu)良性能。

③加入纖維后可以提高混凝土的抗裂、抗沖擊強(qiáng)度。

④噴射纖維混凝土具有較高的抗?jié)B、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(yǎng)護(hù)的特點(diǎn)。

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。