湿式喷射混凝土技术研究及工程应用

从混凝土流变性和稳定性出发,研究了混凝土的可泵性和喷敷性。采用正交试验设计法,通过流变性试验、稳定性试验和实际泵送试验,确定了湿式泵送混凝土的材料及其优化配比,优选外加剂品种及最佳掺量。介绍了水泥裹砂（石）法对混凝土性能的影响和研制的WSP型螺杆泵式湿喷机。     

高寒矿区湿喷混凝土支护应用研究

板庙子金矿地处高寒地区,工程地质条件复杂,围岩破碎,稳定性较差。针对采准、切割巷道以往采用干喷混凝土+管缝锚杆+树脂锚杆的支护方式存在喷浆体开裂、巷道变形及失稳冒落等诸多问题,该矿采用湿喷混凝土代替干喷混凝土,并与树脂锚杆对不良岩体巷道进行联合支护试验研究。通过室内配合比试验研究了3种可选骨料条件下水泥掺量与拌合物坍落度、扩散度和试块强度的关系,确定了最佳配合比;针对高寒矿区湿喷混凝土料浆制备受低温影响,提出了拌合水预加热方案、水泥和外加剂室内保温等温度控制技术措施。现场应用表明：湿喷混凝土工艺的生产效率是干喷混凝土工艺的3~4倍,湿喷混凝土28 d单轴抗压强度达到36.2 MPa,实现了维护巷道稳定性的目的,采用湿喷混凝土代替干喷混凝土支护巷道的综合成本减少了215.65元/m3,技术和经济效益显著。     

造壳法喷射混凝土施工新工艺

造壳技术是近代兴起的混凝土搅拌工艺技术,可改善混凝土性能,提高强度和节约水泥,对喷射混凝土还有降弹降尘的效果。我国水电部门先后推出水泥裹砂法、双裹并列法、潮料掺浆法和全裹法,推动了造壳技术的发展。     

湿喷混凝土配合比优化试验

针对锦丰金矿破碎、易风化的围岩条件及钢网支护存在的问题,进行了湿喷混凝土配合比优化现场试验,研究了关键物料掺量对湿喷混凝土单轴抗压强度的影响规律。结果表明:增加水泥掺量,可以显著提高湿喷混凝土单轴抗压强度,且水泥掺量达430 kg/m3时,湿喷混凝土强度足以保证围岩稳定;塑料纤维的掺量由1 kg/m3提高到3,5 kg/m3时,湿喷混凝土单轴抗压强度先提高后降低;在保持湿喷混凝土料浆可泵送性不变的前提下,增加减水剂的掺量,可以显著提高湿喷混凝土的单轴抗压强度;当液体速凝剂掺量增加时,混凝土7,28 d单轴抗压强度均会降低。最后,提出了抗压经济强度指数的概念,以此为依据优化了湿喷混凝土配合比,应用于现场施工并获得良好支护效果,为国内矿山喷射混凝土支护提供了借鉴。     

喷射混凝土中节约水泥措施

喷射混凝土已广泛应用于煤炭、冶金、铁道、国防等工程建设项目。在喷射混凝土施工中,使用水泥的标号一般都比较高(大部分为425°以上普通硅酸盐水泥),每m3混凝土中的水泥用量也比较大(一般在430kg/m3左右)。为此,我们针对当前喷射混凝土的现状进行了节约水泥的研究,即首先在每立方米混凝土中按原配比的水泥量减少36kg的情况下进行试验,使其28d强度达到20MPa左右,作为正常使用的配比,然后在此基础上掺入适量的粉煤灰,以期进一步减少水泥量的试验,最后在每立方米混凝土中按原配己比的水泥量减少112kg的情况下,也取得了比较满意的结果,其强度达到了42MPa。     

初论混凝土泵式湿喷机的研制

<正> 近十多年来,湿喷机得到了迅速发展,出现了各种各样型式的,其分类如下:其中风动式湿喷机有下列缺点: 1.耗风量较大。从表1可以看出,平均1(米~3/时)的喷射能力,需耗风2.214(米~3/分)。按我国固定式动力空气压缩机的比功率计算为5.17(千瓦/米~3/分),即喷射1(米~3/时)混凝土将耗电11.44638千瓦。2.输送距离短。如表2所示。可见如大量推广风动湿喷机,风源不足的问题将逐     

多因素影响下湿喷混凝土的强度与配比优化

配合比是影响湿喷混凝土强度的关键,而多种因素影响的混凝土最佳配比难以确定。为探究多因素影响下的湿喷混凝土强度发展规律,优化配合比,采用中心复合试验法开展了配合比试验。在中心复合试验中,将废石占比、水泥掺量和水灰比设为影响因素,将湿喷混凝土抗压强度设为响应量,从而建立了强度回归模型,并开展了强度优化分析。建立的强度回归模型P<0.01,极显著;F>3.2,具有统计学意义。湿喷混凝土强度随废石占比增大先提高后降低,随水泥掺量增大、水灰比减小而提高。多因素影响下的强度变化规律与单因素作用下基本一致。提出了C25和C30强度等级的湿喷混凝土最佳配合比,经过试验验证了相关配比的可靠性。     

高应力破碎镍矿机械化湿喷混凝土配合比优化

针对金川镍矿矿岩破碎,地压较大,采用传统的干喷锚网支护效果不理想且巷道返修率高的问题,提出湿喷混凝土技术来改善这一局面。采用正交设计方法进行配合比试验,研究了水灰比、水泥、减水剂和砂石比（细砂与绿豆石的质量比）对湿喷混凝土工作性及力学性能的影响规律。结果表明：各因素对湿喷混凝土工作性的影响顺序为：水灰比>水泥掺量>砂石比>减水剂掺量,要保证湿喷料浆塌落度大于150 mm,其水灰比应大于0.44、水泥掺量应大于430 kg/m3、砂石比应在2~4;水泥掺量对湿喷混凝土的力学特性影响最大,其次为水灰比,砂石比与湿喷混凝土强度呈凸形关系,减水剂对湿喷混凝土的强度影响较小。引入单位价值强度系数V对不同水泥掺量湿喷混凝土的经济性进行对比,确定了最佳配合比,通过现场应用达到了较好的效果,具有较高的综合经济效益。     

低温环境下湿喷混凝土强度配比优化研究

湿喷射混凝土由于其良好的特性被广泛应用于地下巷道支护。针对高原地区某铜矿巷道低温环境下湿喷混凝土存在的强度问题,以灰砂比,硅灰掺量,温度,钢纤维掺量为变量,设计4因素3水平的正交试验,并以28 d的单轴抗压强度为考察指标,研究各个因素对于湿喷混凝土强度的影响。结果表明:灰砂比和硅灰掺量对湿喷混凝土的强度影响最大,其次是温度和硅灰掺量。通过试验得到适合该矿的湿喷混凝土的最佳配合比为:水泥用量450 kg/m3,纤维用量50 kg/m3,灰砂比0.22,硅灰掺量15%,最佳温度0℃。研究结果可为高寒地区低温环境湿喷混凝土技术的推广应用提供一定的指导。     

粉煤灰裹砂法对混凝土性能的影响研究

 粉煤灰裹砂法是一种新颖的搅拌工艺,本研究简单介绍了粉煤灰裹砂法在混凝土中的作用机理,重点研究硅灰裹砂法对混凝土抗冻性能的影响。试验结果表明：在不改变机械设备,不增加人力、物力的前提下,粉煤灰裹砂法较常规方法对掺粉煤灰混凝土抗冻性并显地提高了混凝土的工作性能。     

转子Ⅱ型降尘综合治理

转子Ⅱ型混凝土喷射机,生产能力大,输送距离长,操作方便。但在使用中发现,机器部分结构不够合理,密封不严,是锚喷产生粉尘的主要环节,因此对该机进行了改进,供风量增加,密封较严。粉尘浓度平均由原来322毫克/米~3下降至76毫克/米~3,最低48毫克/米~3;结合板使用寿命长了,改革前喷20～30米~3就报废,     

爆破动载对不同龄期混凝土支护体影响的数值模拟

为研究爆破振动荷载对混凝土喷层的影响,以邹庄煤矿南翼胶带上仓斜巷开挖工程为背景,采用动力有限元软件分析了巷道掘进爆破振动载荷作用下喷射混凝土的峰值振速及应力变化特征,结合PPV安全判据比较了不同龄期混凝土的损伤情况。研究结果表明:相同龄期下爆心距越小,其损伤越严重,混凝土喷层严重损伤区域在0~2.5 m;随着混凝土龄期的增加,水泥水化反应的完成,轻度损伤范围逐渐加大,龄期1 d混凝土喷层轻度损伤区范围为2.5~15 m、3 d为2.5~16.25 m、7 d为2.5~16.875 m。     

基于BP-NSGAⅡ模型的湿喷混凝土参数多目标优化研究

为获得最优性能湿喷混凝土参数设计方案,提出一种基于 BPＧNSGAⅡ的湿喷混凝土配合比参数多目标优化模型.首先以湿喷混凝土料浆塌落度和混凝土２８d单轴抗压强度作为目标函数,以水泥掺量、水灰比、砂石比、减水剂掺量等作为决策变量建立模型基本框架;然后结合具体工程要求,设计并开展了湿喷混凝土配合比试验,得到全面可靠的湿喷配合比及抗压强度试验数据;其次将所得数据预处理后划分为训练集与测试集并作为输入变量训练 BP神经网络;然后将训练好的 BP神经网络作为整体集成为一个适应度函数,利用改进的非支配遗传算法(NSGAⅡ)根据目标函数对适应度函数中的决策变量求 Pareto 最优解.最终得到满足 C２５强度的最优湿喷混凝土配合比参数:水灰比为０．５３,水泥掺量为４４０kg/m３,砂石比为８∶２,减水剂掺量为０．６０％;满足 C３０强度的最优配合比参数:水灰比为０．５０,水泥掺量为４６０kg/m３,砂石比为 ７∶３,减水剂掺量为 ０．６５％;满足C３５强度的最优配合比参数:水灰比为０．４６,水泥掺量为４８０kg/m３,砂石比为８∶２,减水剂掺量为０．６３％.     

SP-3型混凝土喷射机在湘潭锰矿鉴定

冶金部于1980年12月18日至21日在湖南省湘潭锰矿主持召开了SP-3型混凝土喷射机技术鉴定会。冶金部长沙矿山研究院为了解决目前国内使用的混凝土喷射机难于处理比较潮湿的混合料的问题,研制了SP-3型混凝土喷射机。1979年以来,经过一年的工业试验,共喷混凝土400米~2,喷护巷道250米。结果表明,该机所有技术性能指标都达到了设计要求。     

高效机械化湿喷混凝土技术及其在地下矿山的应用

介绍了湿喷混凝土的特点及作用机理,阐述了水泥、砂石料、硅粉、速凝剂、减水剂等各湿喷混凝土物料组分的特点、掺量、对湿喷混凝土可泵性和力学性能的影响,以及外加剂在国内外的应用现状和未来发展趋势等,分析了湿喷机和带机械手及行走系统湿喷车的各自优势、适用范围和湿喷工艺,介绍了锦丰金矿湿喷混凝土的最优配合比和湿喷工艺,并与干喷混凝土进行了技术经济对比分析。     

自燃煤矸石集料制备混凝土工艺研究

采用"普通"、"净浆裹石法"和"砂浆裹石法"3种搅拌方法,以自燃煤矸石为粗、细集料制备混凝土。通过对自燃煤矸砂与自燃煤矸石、自燃煤矸砂与天然碎石、天然河砂与自燃煤矸石和天然粗细集料4种组合集料制备的混凝土进行稠度和强度试验,考察3种不同搅拌工艺对混凝土拌合物工作性和强度的影响。结果表明,砂浆裹石法最适合天然砂石制备普通混凝土;砂浆裹石法和净浆裹石法都适合自燃煤矸砂与天然碎石制备自燃煤矸砂混凝土,净浆裹石法对后期强度的发展更有利;净浆裹石法最适合天然河砂与自燃煤矸石制备的自燃煤矸石砂轻混凝土;附加水使二次搅拌工艺对自燃煤矸砂、石制备的全煤矸石集料混凝土工作性和强度影响不明显。     

地下矿山大型机械化高效喷锚支护技术应用研究

通过对喷锚支护机理进行分析,得出喷锚支护失效的主要原因在于喷锚支护的刚度和极限变形量与围岩不匹配。针对矿区岩体松散破碎的特点及当前锚网支护方式存在的问题,开展了一系列机械化湿喷混凝土与树脂锚杆联合支护的工业性试验研究。首先,完成了聚丙烯纤维混凝土合理配比及抗压、抗拉等指标的试验,并确定了主斜坡道最佳喷层厚度为68~90 mm。其次,通过引进φ25 mm×2 400 mm树脂锚杆,采用全长锚固方式,逐步替代管缝式锚杆。实现了Boomer282双臂凿岩台车的机械化锚杆安装。两种支护方式的技术经济对比分析表明,湿喷混凝土与树脂锚杆相结合的支护形式每米支护成本相对较低、工程质量更可靠,尤其适用于松散破碎岩层中的巷道掘进支护。     

基于正交试验的低温湿喷混凝土力学性能与配比优化研究

为了研究养护温度、钢纤维、减水剂和速凝剂的掺量这4种因素在低温环境下对湿喷混凝土力学性能的影响规律并对其配比进行优化,对湿喷混凝土的早期强度和后期强度进行了极差分析以及方差分析,利用Duncan法事后比较得到初步配比,并建立了湿喷混凝土早期和后期强度回归模型。研究表明：养护温度对于湿喷混凝土早期、后期的抗压强度影响最为明显,前期抗压强度钢纤维掺量影响最弱,后期强度速凝剂掺量影响最弱。在方差分析中,钢纤维、减水剂掺量和养护温度对湿喷混凝土的早期、后期强度都有极显著影响,而速凝剂掺量则仅对早期强度有极显著影响,后期强度无显著影响。基于Duncan法事后比较可得到湿喷混凝土精度略差的初步配比,后续利用回归强度模型实现对湿喷混凝土配比的高精度优化。通过数据模型结合矿山要求得出湿喷钢纤维混凝土最优配比：钢纤维掺量42.496 kg/m³、减水剂掺量7.989 kg/m³、速凝剂掺量66.910 kg/m³,同时最佳养护温度为12℃。     

湿喷混凝土可泵性、强度和回弹率的关键影响因素

为了更好地推广湿喷混凝土在矿山的应用,以提高湿喷混凝土的支护效果,基于大量室内实验及多年现场经验,对影响湿喷混凝土可泵性及强度、回弹率的关键因素开展了深入研究。详细阐述了水泥掺量、砂石原材料强度及粒级组成、微硅粉掺量、纤维类型及其掺量、速凝剂和减水剂类型及掺量,以及水灰比等因素对湿喷混凝土可泵性及强度的影响;分析了料浆水灰比、速凝剂掺量、喷枪与受喷面距离、喷枪与受喷面夹角等因素与湿喷混凝土回弹率的内在关系;根据板庙子金矿现场实践,回弹率一般为10%,湿喷混凝土28 d单轴抗压强度为362 MPa,抗弯拉强度为3.2 MPa,与干喷混凝土进行对比,各项技术经济指标明显占优,可见湿喷混凝土是喷射混凝土未来的发展趋势。     

膨胀充填材料工程力学特性的试验研究及应用

充填材料的工程力学性质对煤矿绿色开采有重要影响,是解决煤矿安全高效生产以及煤矿可持续发展的主要途径。本文以水泥、砂或粉煤灰为材料,双氧水为发泡剂制作的膨胀充填材料泡沫混凝土为研究对象,试验研究了密度为1 000kg/m~3、1 200kg/m~3、1 400kg/m~3含砂泡沫混凝土和含粉煤灰泡沫混凝土动静载力学特性。试验结果表明:两种膨胀充填材料在单轴抗压下经历了弹性阶段、应力下降阶段、平台阶段和压密阶段。在冲击荷载作用下的应力-应变曲线表现为线弹性阶段、屈服阶段和孔壁破坏阶段。含粉煤灰泡沫混凝土的抗压强度大于含砂泡沫混凝土的抗压强度,泡沫混凝土的抗压强度随密度的增大而增大。对比不同龄期下的膨胀充填材料可以看出,泡沫混凝土龄期越长,泡沫混凝土的固化程度越高,泡沫混凝土的抗压强度越大。现场应用表明,膨胀充填泡沫混凝土材料具有缓冲吸能作用,可以吸收顶板动静载荷能量,达到抗冲接顶目的,研究成果对膨胀充填材料泡沫混凝土在采矿绿色开采领域的使用提供了一定的参考指标。