Файл: Бетонная крепь, технология и механизация ее возведения..pdf

18

Рис. 17. Зависимость минимальной осадки конуса от водоцементного отношения для проходимых через бетонопроводы бетон­

ных смесей:

В результате 127 испытаний различных смесей в раз­ ных трубопроводах определены необходимые характери­ стики проходимых бетонных смесей. Данные опытов представлены в виде графиков на рис. 17.

Проведенные эксперименты по определению прохо­ димости смесей позволили сделать следующие выводы:

проходимость смеси через вертикальный бетонопровод зависит от водоцементного отношения, с уменьше­ нием которого возрастает величина необходимой для проходимости смеси осадки конуса. Это объясняется увеличением силы трения пристенного слоя при сниже­ нии водосодержания бетонной смеси с одновременным повышением вязкости при росте расхода цемента;

предел проходимости бетонной смеси в исследован­ ном диапазоне условий не зависит от размеров зерен крупного заполнителя и относительного содержания пес­ ка. Однако уменьшение размеров щебня и увеличение относительного содержания песка в смеси связано с увеличением расхода цемента для получения равнознач­ ной осадки конуса;

добавка хлористого кальция увеличивает подвиж­ ность смесей (осадку конуса) примерно на 10—20%. Предел проходимости смеси при этом не изменяется;

лучшие результаты получены при диаметре трубы 150 мм. Через трубы такого диаметра проходят смеси с осадкой конуса на 25—30% меньшей, чем через трубы диаметром 100 м;

осадка конуса бетонных смесей, приготовленных с до­ бавкой 4% хлористого кальция при водоцементном от-

88

если по условиям организации работ возможна вы­ держка бетона за опалубкой в течение суток, рацио­ нально в смесь одновременно с хлористым кальцием до­ бавлять сульфитно-спиртовую барду 0,10—0,25% от веса цемента. Это значительно повышает подвижность бетон­ ной смеси, увеличивает водонепроницаемость бетона и сокращает расход цемента.

Долгое время смесь в шахту по трубам не опускали из-за опасения расслаивания, которое может иметь ме­ сто при выходе ее из бетонопровода. Расслаивание сме­ си в большей степени замечалось при использовании тя­ желого щебня, например, железистого кварцита в Кривбассе (объемный вес 3,5 Т/м3) и совсем не наблюдалось при легком крупном заполнителе (отвальные доменные шлаки объемным весом 1,8—2,1 Т/м3). Кроме того, рас­ слаивание наблюдалось при доставке бетонных смесей на большую глубину и при использовании составов жид­ кой консистенции, подверженных седиментационным процессам, даже при их транспортировании на поверх­ ности.

89

/— площадь поверхности скользящих слоев в единице объема;

dV

градиент скорости слоев;

Fp — сила, противодействующая сцеплению и вызывающая расслаивание бетонной смеси, зависит от удельного веса щебня и раство­ ра. Характер этой силы может быть определен из второго закона Ньютона по уравнению

р= m ~~d7~'

где m — масса смеси; dV

Так как бетон и щебень, составляющие смесь, нахо­ дятся в относительном движении, то разность их масс, влияющая на расслаивание смеси, может быть записана в виде

Из формулы (29) можно сделать вывод, что сила, препятствующая расслаиванию, увеличивается с ростом коэффициента структурной вязкости т] и площади со­ прикосновения щебня и раствора f.

Как показали опыты, коэффициент вязкости умень­ шается с увеличением водной добавки. При уменьшении крупности щебня увеличивается площадь / и, следова­ тельно, сила сцепления, а возможность расслаивания

90

снижается. Наилучшим условием для предотвращения расслаивания будет равенство Т щ = Т Р - Из рассмотренного можно сделать вывод, что благоприятным для предот­ вращения расслаивания бетонной смеси является при­ менение легкого щебня с малым размером зерен.

Поскольку между диаметром зерен щебня и их по­ верхностью существует квадратичная зависимость, то ле­ вая часть выражения (29) и, следовательно, сила сцеп­ ления между щебнем и песчано-цементным раствором будут существенно возрастать с уменьшением крупности щебня. Уменьшение крупности щебня с 40 до 20 мм спо­ собствует увеличению поверхности скольжения и силы сцепления в четыре раза. Поэтому в зарубежной прак­ тике применяют щебень средней крупности—15—19 мм в Англии и 10 мм — в Южно-Африканской Республике

[26].

Всвязи с широким применением в практике шахтно­ го строительства способа подачи бетонной смеси по вер­ тикальным трубам важное значение приобретает иссле­ дование причин ее расслаивания. Исследование прово­ дилось при проходке ствола шахты им. Ленина в Крив-

ивания смеси, а также определить влияние на расслаи­ вание уменьшения подвижности бетонной смеси в про­ цессе ее транспортирования по трубам и возможность восстановления однородности смеси при падении в рас­ слоившемся состоянии на ранее уложенный слой.

Исследовали смеси с оптимальными для проходимо­ сти через трубопроводы характеристиками: осадкой ко­ нуса 8—12 см, водоцементным отношением 0,55—0,60 и содержанием цемента 350—420 кГ/м3.

В состав бетона входил щебень гранитный фракции 20—40, 10—20 и 5—10 мм; щебень из железистого квар­ цита фракции 20—40 и 5—10 мм; щебень из отвального доменного шлака фракции 10—40 мм.

Серию опытов для каждого типа щебня проводили в бетонопроводах с установленным гасителем скорости и без него. В каждом случае бетонную смесь в объеме около 300 л перемешивали в бетономешалке и делили на три равные части. Первую часть смеси (эталонную) оставляли на поверхности: вторую — спускали в бетоно­ провод при единовременной загрузке, и она поступала в

91