2.6　钢纤维喷射混凝土

2.6.1　钢纤维喷射混凝土的主要特点

钢纤维喷射混凝土是在常规混凝土中掺入一定比例（一般按体积比不超过1.5%）的钢纤维，经喷射机借助压缩空气高速喷射到受喷面上，形成具有较高抗压、抗弯、抗剪和冲击韧性的复合性混凝土。

钢纤维喷射混凝土明显改善了混凝土的抗裂、延性、韧性和抗冲击性能，有效地减少甚至完全免除了开裂引起的破坏。当裂缝出现后，结构仍能保持其整体稳定性，继续维持承载能力。但裂缝过大，钢纤维将发生锈蚀破坏，加剧混凝土老化，大大降低其性能指标。

钢纤维喷射混凝土材料的质量要求如下。

（1）钢纤维不得有明显的锈蚀、油渍及其他妨碍钢纤维与水泥黏结的杂质，钢纤维内含有的因加工不良造成的黏连片、表面锈蚀的纤维、铁屑及杂质的总重量不应超过钢纤维重量的1%。

（2）常用的钢纤维直径0.25～0.70mm，长度为20～40mm，长径比一般为60～100。

（3）钢纤维的长度偏差不应超过长度值的±5%。

（4）钢纤维掺量的允许误差不大于±2%。

（5）水泥标号不宜低于42.5级。

（6）小石粒径不宜大于15mm，砂的含泥量不超过3%。

2.6.2　钢纤维喷射混凝土施工

干喷法、湿喷法、水泥裹砂法均可喷射钢纤维混凝土，所不同是的是钢纤维喷射混凝土更易结团和堵管。

（1）施工机具。常用的干喷法喷射机、湿喷法喷射机和水泥裹砂喷射的机具均可用来喷射钢纤维混凝土。

（2）防止钢纤维喷射混凝土堵管措施。①采用新型钢纤维喂入器，使纤维单独喂入喷嘴处与混凝土混合料均匀混合，控制喂料速度，调节供风压力，确保连续喷射；②或通过纤维分散机使纤维分散后加入皮带机或搅拌机内，与该处正在输送或搅拌的混合料混合；③钢纤维加入搅拌机时，应卸在混合料上，不要卸在叶片处，防止纤维堆叠；④混合料搅拌时可采用强制式搅拌机或自落式搅拌机，并且配备钢纤维喂料器，拌和时间不宜小于180s；⑤为防止钢纤维喷射混凝土堵管，应采取措施减少管路阻力，管道尽量直，取消90°弯头，更换变径接头，输送管内径不小于钢纤维长度的2倍等。

（3）喷射工艺。①喷射前检查机具是否完好，管道是否顺畅，空转试机以防堵管；②喷头距受喷面为0.8～1.0m，且与受喷面垂直，自下而上喷射，左右螺旋轨迹运动，以确保喷射均匀，表面平顺；③采用预埋厚度标志杆控制喷射厚度；④钢纤维喷射混凝土初凝后及时晒水养护，防止干裂，保持喷护表面湿润。

（4）控制回弹料的措施。喷射钢纤维混凝土时，可采取如下措施控制回弹料：①采用较低的空气压力或较少的空气；②控制纤维的长径比，采用短而粗的钢纤维和较大的喷射厚度；③采用较小的骨料和预湿骨料。

2.6.3　钢纤维喷射混凝土性能

（1）抗压强度。通常情况下，钢纤维喷射混凝土的抗压强度要比未掺的素喷混凝土高50%左右，钢纤维喷射混凝土的抗压强度见表2-25。当钢纤维的尺寸相同时，混凝土强度随纤维含量增加而提高。

在混凝土中加入适宜的钢纤维后，可明显地改善48h内的强度。

（2）抗拉和抗弯强度。钢纤维喷射混凝土的抗拉强度比素喷混凝土的抗拉强度约增大50%～80%，抗拉强度随纤维掺量的增加而提高。当钢纤维的长度和掺量不变时，细纤维的增强效果优于粗纤维，这是因为细纤维单位体积的比表面积大，与混凝土的黏结力高的原因。

钢纤维喷射混凝土的抗弯强度比素混凝土的抗弯强度增大40%～100%，钢纤维喷射混凝土的抗弯强度见表2-26。同抗拉强度的规律一样，增加纤维掺量，或减小纤维直径，均有利于提高钢纤维喷射混凝土的抗弯强度。

（3）韧性。钢纤维喷射混凝土具有良好的韧性。国外采用10cm×10cm×35cm的小梁试验表明，钢纤维喷射混凝土的韧性可比素混凝土的提高10～15倍。国内原冶金建筑研究总院采用70mm×70mm×300mm的试件试验表明，钢纤维喷射混凝土的韧性约为素喷混凝土的20～50倍。

（4）抗冲击性。钢纤维喷射混凝土可以显著地提高其抗冲击性。测定钢纤维喷射混凝土的抗冲击性，常采用落锤法或落球法。美国用4.5kg锤对准厚38～63mm、直径150mm的试件进行锤击。素喷混凝土在锤击10～40次后即破坏，而使用钢纤维喷射混凝土试件破坏所需的锤击次数在100～150次以上，即抗冲击性提高10～13倍。

中冶集团建筑研究总院有限公司曾用直径35mm、重2.5kg的钢球，在距试件高1.0m的上方对70mm×250mm×250mm的试件进行撞击，其试验结果见表2-27，掺入钢纤维后喷射混凝土的抗冲击性提高8～30倍。

（5）拔出强度。通过在钢纤维喷射混凝土中预先埋入锚杆、钢筋等进行拔出试验，试验结果说明拔出强度与喷射混凝土的抗压、抗弯强度有一定关系。国外资料钢纤维喷射混凝土14d的抗拔强度见表2-28。