2.7　合成纤维喷射混凝土

2.7.1　合成纤维材料

用于喷射混凝土的合成纤维材料主要包括聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、改性聚酯纤维等，其几何特征及主要性能见表2-29。

在喷射混凝土中掺入路威2002聚丙烯腈纤维，可以提高喷射混凝土的性能。

（1）每千克路威2002聚丙烯腈纤维约有11亿根单丝纤维，在混凝土中可构成更加致密的三维乱向分布体系，可显著提高混凝土的抗裂、抗渗、抗冲击能力和韧性等。

（2）纤维的弹性模量约为7～9GPa，高弹模的纤维不但能提高混凝土的早期抗裂能力，而且有利于提高硬化后的混凝土的抗变形能力和能量吸收能力。

（3）抗拉强度为500～600MPa，对提高混凝土的抗弯韧性、抗疲劳性和抗冲击性有更好的作用。

（4）纤维截面为花生果形，较圆形截面与水泥基材有更大的接触面积，且表面经特殊粗糙处理，因而纤维比水泥基材具有更强的握裹力。

（5）纤维在混凝土中的平均间距仅为0.55mm，可构成更加致密的网络，有效提高混凝土的抗裂性。

（6）聚丙烯腈纤维是除含氟纤维外所有天然和人造纤维中耐光性和耐久性最好的纤维，可以保证纤维在混凝土中长期发挥作用。

2.7.2　合成纤维喷射混凝土施工

（1）在纤维喷射混凝土中，聚丙烯纤维掺量为0.9kg/m3，当纤维加入到拌和混凝土中，成束的网线随着搅拌，受砂、小石、水泥的冲击后会张开成单独纤维，均匀弯曲形状排列在混凝土中。

（2）合成纤维对新拌和硬化混凝土的性能无显著影响，所以加入纤维后一般并不需要调整混凝土的配合比。

（3）纤维混凝土可在各种搅拌机中搅拌，亦可在混凝土搅拌运输车中拌制。合成纤维通常与混凝土其他组成材料同时加入搅拌机，其搅拌时间可参考表2-30控制。纤维混凝土的输送、浇筑及养护与普通混凝土相同，但为确保混凝土的抗裂性，在养护时应采取保湿、保温措施。

（4）喷头宜与受喷面垂直，喷射距离控制在0.6～1.2m。

2.7.3　合成纤维喷射混凝土性能

合成纤维喷射混凝土的性能与纤维掺量有关。用喷射法或浇筑法制得的合成纤维混凝土与同等强度的素混凝土性能进行了比较（见表2-31）。

当路威2002聚丙烯的掺量为1～2kg/m3时，则合成纤维喷射混凝土的力学性能会得到进一步改善，即28d和90d聚丙烯纤维混凝土的劈裂抗拉强度比素混凝土分别提高6%～19%和6.8%～18.9%；韧性指数I5提高4.25～4.65倍；I10提高6.45～7.63倍；I20提高9.2～11.73倍；抗疲劳强度提高11.7%。此外，合成纤维喷射混凝土提高一次喷射厚度，能降低混凝土回弹15%左右。

2.7.4　合成纤维喷射混凝土应用实例

溪洛渡水电站左右岸各布置了3条导流洞，左岸为1～3号导流洞，岩体主要为致密状玄武岩、含斑状玄武岩、角砾（集块）熔岩和含凝灰质角砾熔岩，均为密度大、吸水率低的高强度、高模量的致密坚硬岩石。围岩稳定性较好，以Ⅱ类围岩为主，层间、层内错动带发育段局部围岩稳定性较差，为Ⅲ1类。导流洞洞身为城门洞形特大断面，标准洞段开挖断面为（宽×高）（20～21.6）m×（22～23.6）m，面积409～473m2，闸室段最大开挖断面为（宽×高）34m×32m，堵头段最大开挖断面为（宽×高）26m×28m。左岸3条导流洞洞身段总长5003.173m，总计石方洞挖221.5万m3，喷混凝土2.4万m3，采用C25聚丙烯纤维混凝土喷护。

（1）合成纤维材料选用。聚丙烯纤维选用成都现化天怡科技有限公司生产的单丝型聚丙烯纤维，单根长度为19mm，其主要性能指标见表2-32。

（2）聚丙烯纤维喷射混凝土施工配合比。现场采用湿喷法施工，不同品种水泥施工配合比不同（见表2-33、表2-34）。

（3）聚丙烯纤维喷混凝土施工。

1）聚丙烯纤维喷混凝土拌和。选用双轴卧式强制式搅拌机（也可采用自落式滚筒搅拌机），在拌和楼集中拌和，先投入碎石，然后投入纤维，再投入砂子搅拌2min，使纤维束充分分散成单丝或网状结构，然后投入水泥和水按常规工艺搅拌均匀即可。

2）聚丙烯纤维喷混凝土运输采用混凝土搅拌运输车运输至喷射工作面。

3）采用机械手或湿喷机湿喷法喷射，保持喷头处水压稳定并使喷头处于良好的工作状态。喷头宜与受喷面垂直，喷射距离控制在0.6～1.2m。

聚丙烯纤维喷混凝土在溪洛渡水电站左岸导流洞中得到了大量的运用。实践证明，在普通喷混凝土中加入聚丙烯纤维，不但改善了喷混凝土的性能，且使喷射时的回弹率大大降低，既保证工程质量，又能减少材料损耗、降低了工程成本，对保证洞室开挖后的安全与稳定起到了较好的作用。