Файл: Кравченко Г.И. Облегченные крепи вертикальных выработок.pdf

чивость пород приконтурного слоя, нагрузки на крепь снижаются или полностью исключаются [8].

Применять в таких условиях заполнители крупностью 25—30 мм нежелательно из-за больших потерь иабрызгбетона в виде отскока, а также из-за неровной поверх­ ности набрызгбетона. По данным ТНИСГЭИ и Оргэнергостроя, коэффициент шероховатости составляет в зави­ симости от качества буровзрывных работ и состава на­ брызгбетона при нормативных переборах 0,024—0,027, при контурном взрывании 0,020—0,022, при выравнива­ нии поверхности набрызгбетоном без крупного заполни­ теля и контурном взрывании 0,016—0,018 [57]. В послед­ нем случае определяющим фактором является уже не волнистость поверхности, а мелкие неровности, т. е. снижение аэродинамического сопротивления выработки обеспечивается, в частности, и применением набрызгбето­ на без крупных заполнителей. Поэтому изучение физико­ механических свойств мелкощебеночного набрызгбетона, используемого при расчетах параметров крепей, пред­ ставляет значительный интерес.

§ 2. Механические свойства набрызгбетона

Указанным исследованиям предшествовали изыскания нетрудоемкого способа отбора образцов набрызгбетона. Опытным путем установили, что свойства материала об­ разца и конструкции одинаковы, если при нанесении набрызгбетона в форму расстояние между поверхностью набрызгбетона и верхней кромкой формы не превышает 10— 15 мм при размерах образца в плане 70X70 мм.

В результате были разработаны способ отбора образ­ цов наращиванием их высоты при соблюдении данного условия и соответствующие приборы! (рис. 36).

Методика отбора, изложенная в работе [46], позволяет производить испытания образцов в любые сроки, в том числе и ранние (1, 3, 12 ч и т. д.), изготовлять до 80 об­ разцов в час, не нуждающихся в дополнительной обра­ ботке, без применения камнерезного и шлифовального оборудования. Ни один из известных способов получения образцов таких результатов не обеспечивает [22, 57].

1 Г. И. Кравченко, Г. Г. Пономаренко, В. Я. Туманов. Авторское свидетельство № 177135 «Способ изготовления образцов из бетона для испытания их на прочность» от 30 сентября 1965 г.

75

Рис. 36. Приборы для отбора образцов из набрызгбетоиа:

76

Т а б л и ц а 10

чающихся при сооружении стволов Челябинского уголь­ ного бассейна, составляет 1 кгс/см2, а для некоторых пород и меньше [9].

В работе [4] установлено, что с увеличением прочно­ сти набрызгбетона на сжатие возрастает его модуль уп­ ругости. Модуль упругости мелкозернистого набрызгбе­ тона в 1,2—1,3 раза меньше, чем модуль упругости круп­ нозернистого набрызгбетона. Прочностные и деформаци­ онные свойства однослойного набрызгбетона одинаковы во взаимно перпендикулярных направлениях.

Коэффициент Пуассона меняется в пределах 0,118— 0,252, т. е. является величиной того же порядка, что и у ряда горных пород (известняк 0,19—0,22, кварцит 0,09— 0,15, песчаник 0,19—0,21, гранит 0,10—0,31) [77].

78

Результаты испытаний интенсивности твердения неко­ торых составов набрызгбетона приведены в табл. 11. Каждое значение прочности получено как среднее по трем-четырем образцам.

В данном случае добавка фтористого натрия к шлакопортландцементу позволяет ускорить набор прочности набрызгбетона в ранние сроки твердения без значитель-

425кгс/см2

*Испытание проведено в возрасте 3 суток.

ного снижения ее в 28-дневном возрасте. Уже в суточном возрасте прочность набрызгбетона с добавкой в 2,5 раза превышает соответствующую прочность набрызгбетона без добавки и достигает 31 кгс/см2. Известно, что набрызгбетон с a«K=10 кгс/см2 и более успешно противо­ стоит влиянию взрывных работ на расстоянии 3—4 м.

Таким образом, применение фтористого натрия даже при использовании низкомарочных медленно твердеющих шлакопортландцементов позволяет крепить выработку набрызгбетоном вслед за забоем. При использовании глиноземистого цемента такая возможность обеспечи­ вается и без применения добавок.

По данным работы [71], коэффициент однородности набрызгбетона (отношение наименьшей его прочности к нормативному сопротивлению) такой же, как и у обыч­ ного бетона (0,55—0,6), т. е. изменение прочности нахо­ дится в допустимых пределах.

79

§3. Влияние параметров сухой смеси на прочность

исостав набрызгбетона

Известно, что прочность любого бетона зависит глав­ ным образом от количества и активности цемента Rl{ и водоцементного отношения В/Ц [59, 96]. Некоторое влия­ ние оказывают вид цемента, форма зерен заполнителей

выше прочности раствора, по которому и разрушается бетон.

В работах [4, 57] установлено, что при креплении набрызгбетоном количество цемента на 1 м3 смеси мож­ но изменять в пределах 200—450 кг, В/Ц = 0,35-н0.45. Относительное содержание крупного заполнителя в сме­ сях, применяемых на практике, может составить 0,2— 0,8. Прочность крупнозернистого бетона с прочными за­ полнителями выше прочности мелкозернистого бетона (раствора) при одних и тех же цементе и песке и при формально равных значениях В/Ц [46]. Объясняется это тем, что при равнопрочном цементном клее структура мелкощебеночного бетона имеет больше дефектов, чем структура бетона, поскольку в первом случае вследствие мелкозернистости (по сравнению с кусками гравия, щеб­ ня) песка число зерен н водных оболочек вокруг них больше, чем в бетоне, где песка значительно меньше. Водные оболочки местно меняют качество клея, ослаб­ ляя его, чем в первую очередь и объясняются дефекты структуры раствора [96].

При исследованиях возможности получения набрызг­ бетона высокой прочности при использовании смесей с заполнителем крупности не свыше 10—12 мм применяли песчано-гравийную смесь (доля гравия по весу равна 10%, модуль крупности песка 2,63), щебень крупностью 5—10 мм, глиноземистый цемент марок 400 и 500. Всего было испытано 12 опытных составов сухой смеси, отли­ чающихся расходом цемента (от 200 до 400 кг/м3) и от­ носительным содержанием щебня в смеси заполнителей.

где — весовое относительное содержание крупного за­ полнителя (фракций крупнее 6 мм) в смеси заполните­ лей [42].

80