[科普中国]-钢纤维喷射混凝土

钢纤维喷射混凝土是指按比例加入特定品种和规格的钢纤维，搅拌均匀后作为集料进行喷射形成复合型混凝土的施工方法。加入钢纤维后，喷射混凝土的抗压强度、抗折强度、抗弯强度及耐冲击性能均有较大幅度提高，尤适于松软、破碎地层支护。

简介钢纤维喷射混凝土是指按比例加入特定品种和规格的钢纤维，搅拌均匀后作为集料进行喷射形成复合型混凝土的施工方法。加入钢纤维后，喷射混凝土的抗压强度、抗折强度、抗弯强度及耐冲击性能均有较大幅度提高，尤适于松软、破碎地层支护。

一般钢纤维直径为0.3～0.5毫米，长度为20～25毫米，但不得大于25毫米。其强度与钢纤维品种、形状、规格、掺量、排列方式、喷射工艺等有直接关系。国外使用较多，国内20世纪80年代才开始应用1。

喷射钢纤维混凝土的主要性能特点钢纤维增强喷射混凝土（SFRS-Steel Fiber Reinforced Shotcrete）以下简称“钢喷”，它与素喷混凝土（不加钢纤维的简称“素喷”）。具有的特点是：强度高（抗拉、抗弯、抗剪）；抵抗冲击、爆炸和震动的性能高；韧性（变形性能）好；抗冻、耐热与耐应劳性能好。抗裂性能强。即使构件已产生微小裂缝.也会因钢纤维继续抗拔而使韧性大为提高.喷射后的钢纤维方向接近二维分布.施工速度快、适应性广；钢喷集料回弹率比素喷低。钢喷的综合单价低；钢喷可代替新奥法中传统的喷网支护。

喷射钢纤维混凝土与新奥法NATM是奥地利学者腊布希维茨教授。经过多年的隧道工程实践与科学研究，于1964年发表了第一篇有关新奥法的科学论文。其基本概念是：在充分考虑圈岩自身承载能力的基础上，因地制宜的搞好地下硐室的设计和施工。

新奥法的整个体系，与沿用近百年传统的设计与施工方法相比，在理论的新颖性、技术的先进性、施工中的安全性与经济性等方面，均得到国际上学术界与工程界的高度重视与赞扬。当前已在世界范围内广泛推广。新奥法三大支柱包括控制开挖、喷锚支护和安全监侧。上述三者的相互协调与紧密配合。组成了它的基本内容。

喷锚支护中的“喷”，即新奥法中三大支柱之一的素喷混凝土支护。另外的支护方案还有素喷加锚杆、素喷加钢筋网、喷锚网联合支护等。根据不同条件，组成上述不同方案，并在工程实践中获得成功。但是，随着现代科学的发展，又要看到新奥法的弱点。例如：素喷的脆性、圈岩的变形能力以及钢网施工的复杂性等均表现出新奥法的不足之处。钢纤维的发展较好的解决了上述问题，尤其在素喷中加入适量的钢纤维可以完全代替素喷混扭土加钢筋网的作用，从而进一步提高了新奥法施工的安全性、经济性与机械化程度，不仅质量好，而且大大加快了地下工程的施工速度，很受广大工程界的欢迎2。

喷射钢纤维混凝土中的钢纤维接近二维分布在隧道的新奥法施工中，喷射钢纤维混凝土（干喷或湿喷）支护得到广泛应用。测试证明，在喷射前的集料“干”或液态混凝土（湿）中，大致呈三维乱向随机分布，经过喷射后（喷层厚度一般小于250mm ），由于料束的高速连续冲击和受喷面附近横向气流的作用。使得受喷面部分钢纤维迅速转向、且大部分（70%以上）变成与喷射方向垂直的二维分布状态.这种特殊工艺的纤维分布形态，正好与洞室的环向主应力方向一致。因而钢纤维对洞室变形与控制裂缝开展非常有利。这种定向分布的结果，导致强度与变形性能的各向异性应引起设计、施工人员的重视。

钢喷集料回弹率比素喷少在喷射工艺中，集料的回弹是不可避免的，只是随着喷射机性能，喷射物成性特点、喷射手技术高低的不同而有所差别。回弹料一般有5%-30%，且不能回收利用，这是工艺特点所带来的损失。回弹料的增加，不仅是经济上的损失，而且还严重影响混凝土质量。在干喷（水在喷头处加入）中，混凝土集料回弹率平均在25%，而钢喷由于纤维的成网作用。平均只有14%。在湿喷中（喷射前已经拌成混凝土），素喷混凝上回弹率为15%左右，而钢喷只有10%左右。

应该指出，在钢喷工艺中，集料回弹率与纤维回弹率是两个完全不何的概念。前者是指钢喷的全部材料，后者仅括钢纤维自身的回弹。据国内的大量试脸证明。在钢喷中纤维的回弹率远大于集料的回弹率，也就是说，从喷射配比到结构配比.集料中诸元素（砂、石、水泥、水、钢纤维和其他外加剂、掺合料）发生了较大的变化，尤其粗骨料和钢纤维变化更大3。

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学