2013年第3期
玻璃钢/复合材料
单一纤维喷射混凝土的力学性能试验研究
李蒸飞1*，杨健辉，丁鹏，赵红兵2
（1.河南理工大学土木工程学院，河南焦作454000；2.焦作市住建局，河南焦作
454000）
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摘要：由于隧道施工过程中的竭方现象与喷射混凝土的质量密切相关，故研究强度高、韧性好的高性能喷射混凝土是地下工程施工所亟需研究的内容之一。本文分别对单掺钢纤维、聚丙烯纤维和仿钢纤维喷射混凝土的抗压强度、抗新强度和新压比进行了试验研究，并将其与普通喷射混凝土的力学性能进行了比较。结果表明，适当掺量的纤维喷射混凝土较普通喷射混凝土的抗压强度、抗折强度及折压比都有明显提高；当仿钢纤维掺量为0.3%时的强度及折压比为最优，并以价格优廉、分数性好、不易锈蚀等优点可以取代钢纤维和聚丙烯纤维在工程中的应用。
关键词：喷射混凝土；仿钢纤维；聚丙烯纤维；钢纤维；抗压强度；抗折强度；折压比
中图分类号：TB332；TU528.041
1文献标识码：A
逐道施工过程中的很多期方在往是因为支护不
当引起的，无其是喷射混避土的质量不过关，导致混凝土不能与岩石很好地黏结，从而引发落现象"]。如果在早期支护时采用高性能喷射混凝土，那么将会减少隧道場方的可能性。其次，在隧道初次方后，如果采用高性能喷射混凝土配合进行支护，就能提高安全度，且能最大限度地降低再次塌方破坏的可能性。但现阶段我国对高性能喷射混凝土的使用还较少，普遵使用的仍是低性能、低强度的喷射混凝土；再加上实际施工中对材料和工艺的不够重视，往往带来很多隐患。因此，研究凝结时间可调、工作性良好、长期性能稳定的高性能喷射混凝土是地下工程施工所函需研究的内容之一[2]。
其中，高性能纤维喷射混凝土是重要发展方向之一。而纤维混凝土包括高弹性模量纤维混凝土和低弹性模量纤维混凝土[3]，即以钢纤维为代表的高弹性模量和以聚丙烯纤维（简称PP纤维）为代表的低弹性模量纤维。对于聚丙烯纤维，文献[4]认为聚烯烃粗纤维抗混凝土干缩的功能与钢纤维大致相近，但优于聚丙烯细纤维，且粗纤维喷射混凝土的回弹率较之钢纤维约降低30%左右。但文献[5]的试验结果却表明，单掺纤维并不能起到很好地降低作用，而与硅灰混掺时则效果较好。此外，文献[6]也证明了PP纤维要优于钢纤维。当掺人占混凝土体积为0.05%~0.20%的PP纤维时，既可有效抑制混凝土的塑性收缩开裂，改善混凝土的抗渗、抗冻和
收稿目期：2012-07-25
文章编号：10030999(2013)03004304
抗蚀等性能，又能够显著提高混凝土的抗裂性能(7]。此外，又因PP纤维价格低廉，掺人工艺简单，因此，目前已在国内外得到了广泛应用(*)。
有机仿钢纤维作为一种新型混凝土增强材料，
主要是针对钢纤维而研制的一种替代产品。与钢纤维相比，具有耐腐蚀性、易分散、易施工及对拌合设备无损伤等优点。因此，其替代钢纤维用于混凝土后，可显著改善混土的抗拉强度低、性脆、极限延伸率低等缺点，且具有经济性好、分散性好、耐久性好、提高混凝土耐火性能等优点。目前，已在路桥、水工、建筑等工程领域得到了应用。
纤维增强喷射混凝土是一种采用喷射法施工的复合材料，不论是钢纤维还是化学纤维都可明显提高混凝土的抗拉强度、抗裂性能及抗渗性能，并可增加混凝土密实性、耐久性和质量稳定性[5,9,10-12,13]。故研究纤维混凝土的特性，对纤维喷射混凝土发展提供依据，提高喷射混凝土的综合性能。
1试验原材料及配合比 1.1试验原材料
水泥：坚固牌P·042.5级普通硅酸盐水泥；粗集料：碎石，粒径为5~16mm，针片状含量<10%，含泥量<1.0%；细集料：中粗河砂，粒径为0.3~ 1.18mm，细度模数为2.65含泥量<1.0%：减水剂：萘系高效复合减水剂，减水率>20%，掺量为水泥用量的1.2%；速凝剂：粉体速凝剂，碱金属含量< 1%，初凝时间≤5min，终凝时间≤10min；硅灰：青
基金项目：国家自然科学基金项目（41172317）；深部矿井建设省重点学科开放实验室开放基金（2011KF-01）；河南省教育厅科技攻关项目（2010A560010）；河南理工大学研究生创新基金（2011-M-47）
作者简介：李蔗飞（1986-），女，硕士研究生，主要从事结构的安全性、耐久性、维修与加固方面的研究，building86163.com。
FRP/CM2013.No.3