岩土工程中硅粉和钢纤维对喷射混凝土性能的影响实验

岩土工程中硅粉和钢纤维对喷射混凝土性能的影响实验

林城

广西盛达混凝土有限公司 广西南宁 530000

摘要：随着国家对基础设施建设重视程度的不断提高，岩土工程数量越来越多，岩土工程当中支撑防护结构也因此更加受到人们的关注和重视，为了能够提升岩土工程开展的顺利程度，本文对岩土工程中硅粉和钢纤维对喷射混凝土性能的影响实验展开分析，根据试验结果能够看出，钢化纤维对喷射混凝土的塌落程度有着负面的影响，与之相反硅粉对其有着较为积极的作用。

关键词：岩土工程； 硅粉； 钢化纤维； 喷射混凝土性能

引言：混凝土支撑防护技术最早是采用混凝土加上钢筋网进行防护，这样的技术缺点在于施工程序复杂，一方面，要对施工的岩石进行提前处理，另一方面，还需要安置金属网，后续在喷射混凝土的时候由于金属网与岩石之间的缝隙而会导致出现一定的空洞，难以发挥支撑防护的效果。而更加先进的支撑防护材料是在普通的混凝土当中加入钢化纤维制作成钢化纤维喷射混凝土，大大提升了混凝土材料的延展性，除此之外，在混凝土当中加入硅粉能够有效提高混凝土材料的压缩强度等性能，本文将对在混凝土当中加入钢化纤维以及硅粉进行实验研究。

一、实验简述

钢化纤维能够有效提升混凝土材料的拉伸程度，而硅粉则能够有效提升混凝土材料的压缩性能，因此，通过实验证明将硅粉以及钢化纤维混合掺入混凝土材料当中，既能够提升混凝土的拉伸性能，也能够提升压缩性能。除此之外，这两种材料加入混凝土当中能够有效提升喷射混凝土的抗渗透性能，但是，当硅粉添加比例超过百分之十之后，对混凝土拉伸性能、压缩性能以及抗渗透性能的提升效果变得越来越小。

1、实验材料配比。根据查阅相关资料能够得知，钢化纤维喷射混凝土效果最好的添加比例约为百分之一到百分之二之间，因此，本次实验将按照这一标准选取0、5%、10%、20%的硅粉以及百分之一体积率的钢化纤维进行实验。

2、对性能进行测验。第一是测验塌落程度，在实验室内按照前期设计的材料配比来调配喷射混凝土材料，然后对混凝土材料的塌落程度进行测试。把搅拌好的混凝土材料倒进模具当中并用相应的工具进行夯实加压以提高混凝土材料的密度，夯实加压完成之后将混凝土材料用保鲜膜覆盖上并做好养护处理，经过24小时放置之后将模具拆除，然后在符合相应规范标准的养护室内进行为期28天的混凝土养护作业，完成养护作业之后将混凝土材料静置90天之后对混凝土材料的塌落程度进行测试；第二是测验混凝土材料力学相关的性能，对混凝土材料力学相关性能的测验将按照国家相应的试验检测方式进行，整个测试的实验过程将在2000kn的压力试验装置上进行，实验所用的混凝土材料规格为15厘米的正方体混凝土块，以六个混凝土实验材料正方体作为一组进行养护，养护的温度将控制在二十摄氏度左右，湿度要控制在百分之九十左右，养护时间为28天，养护完成之后对所有的混凝土实验材料正方体的压缩强度进行测试并将每一组的平均值作为实验结果数据，用这种方法可以较好地将实验结果的离散程度进行控制，得到较为真实有效的数据；第三是测验抗渗透性能，对混凝土材料的抗渗透性能测试将按照混凝土试验规章要求进行，同样将六个混凝土实验材料正方体作为一组进行养护，经过28天养护作业完成之后对混凝土材料的抗渗透性能进行测试，试验首先将从0.1Mpa的水压开始测试，实验的要求是每间隔八个小时水压就提升0.1Mpa，实验进行到超过一半的混凝土试验材料出现渗透现象的时候就可以停止，然后将这一时刻的水压作为实验结果数据。在对性能进行测验时，一定要注意其中的操作细节，也要严格按照操作规程及流程进行，保证实验数据的准确性。

二、实验结果分析

1、混凝土材料的塌落程度。为了能够保证喷射施工的相关要求，喷射混凝土的塌落程度应当要控制在16厘米左右，正负偏差不得超过2厘米。在原始的混凝土当中掺入钢化纤维之后能够看到混凝土的塌落程度有了较大幅度的下降，这一试验结果能够说明钢化纤维能够有效降低混凝土材料的塌落程度，导致出现这一结果的原因是，钢化纤维在掺入到混凝土材料当中之后会形成一种立体的网状结构，这一结构能够将混凝土支撑起来，就会大大降低混凝土的流动速度，混凝土材料之间的摩擦力也会出现较大幅度的增大，然后在钢化纤维混凝土材料当中再加入硅粉能够看到，硅粉添加的数量越多，钢化纤维混凝土材料的塌落程度却出现了一定的上升，这说明硅粉对混凝土材料塌落程度有促进的作用，出现这种情况的原因可能是混凝土材料当中加入了硅粉之后黏稠的程度就有所增加。

2、混凝土材料力学相关的性能。根据实验数据能够看到，在混凝土材料当中加入钢化纤维之后混凝土材料压缩强度性能提升了约为10%，拉伸性能提升了约为48%，这一实验数据有效证明了加入钢化纤维能够在一定程度上提升混凝土材料的压缩性能，而且能够较大程度地提升混凝土材料的拉伸性能，出现这一情况的原因是与混凝土比较来说，钢化纤维拉伸性能以及弹性较好，因此，一旦混凝土受到压力发生一定程度形变的时候，混凝土材料当中的钢化纤维也会受到一定应力的作用，进而能够将钢化纤维的作用充分发挥出来。从实验结果也能够看出，刚坏纤维以及混凝土之间所存在的粘力也能够对混凝土材料的拉伸性能产生一定程度的影响。

将硅粉加入到钢化纤维混凝土材料当中，能够将混凝土材料的压缩性能以及拉伸性能进一步提升，与钢化纤维混凝土材料相比，加入硅粉之后的钢化纤维混凝土材料压缩性能能够提升约30%左右，混凝土材料的拉伸性能能够提升约7%左右，从实验结果数据上能够看出，硅粉对混凝土材料压缩性能的提升效果较为明显，出现这种情况的原因可能是把硅粉加入到钢化纤维混凝土材料当中之后，把钢纤维与混凝土材料之间的界面性质改变了，这两者之间黏结程度也有了一定的提升。与此同时，硅粉能够填充到钢化纤维以及混凝土材料连接处，将整个混合材料的密度进一步提升，因此混凝土材料的强度也有了一定程度的提升与普通的混凝土材料相比，加入硅粉以及钢化纤维之后的混凝土材料压缩性能能够提升约45%，拉伸性能能够提升约60%，这一试验结果数据能够说明，硅粉以及钢化纤维的加入能够对混凝土材料的压缩性能提升以及拉伸性能提升有着复合的促进作用。

从实验数据结果还能够看到，混凝土材料的压缩性能以及拉伸性能提升与硅粉掺入量呈正向关系，但是当硅粉掺入的量超过10%之后，硅粉加入量对混凝土材料压缩性能以及拉伸性能的提升影响就开始变小，这就说明要合理控制好硅粉加入的量。

3、混凝土材料抗渗透性能。普通混凝土渗水的平均深度约为10厘米，而加入钢化纤维之后的混凝土渗水的平均深度约为7厘米，再加入硅粉之后的混凝土材料渗水深度则为3厘米左右，能够看到钢化纤维以及硅粉对混凝土抗渗透性能的提升有着较大的帮助。所以要加大对硅粉和钢化纤维的研究，从而提升混凝土材料的抗渗性能。

结束语：综上所述，根据实验能够得出结论：钢化纤维能够降低混凝土材料的塌落程度，提升拉伸性能以及压缩性能，当硅粉掺入比例大于10%之后对混凝土拉伸性能的影响就开始逐渐变小，钢化纤维以及硅粉加入到混凝土材料当中可以有效提升混凝土材料的抗渗透性能。这需要相关技术人员不断研究，不断创新，逐步提高检测水平及实验操作能力，从而提高混凝土的性能。

参考文献：

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