高强高性能喷射混凝土的试验研究

针对煤矿巷道等支护用喷射混凝土强度低、回弹率高的特点,研制出一种新型的高强高性能喷射混凝土并进行了性能试验.试验中用喷射混凝土专用增强剂(MK-1)取代部分水泥(P.O42.5),进行了水泥净浆试验和抗压强度试验.试验结果表明:增强剂MK-1具有速凝作用;随着MK-1掺量的增加,喷射混凝土抗压强度呈递增趋势;在速凝剂用量减半时掺15%的MK-1,喷射混凝土28 d后抗压强度提高了40%～50%.在焦作赵固一矿进行井下现场试验,28 d抗压强度达到了43.8 MPa,喷射回弹率较普通喷射混凝土降低50%,在原来漏水的地段使用以后,消除了漏水现象.新型喷射混凝土的强度达到了煤矿常用浇筑混凝土的强度要求(C40).     

3D打印铁尾矿砂混凝土的力学和冻融循环耐久性研究

研究铁尾矿砂掺量(0%、15%、30%、45%),加载方向(X、Y、Z),养护龄期(3 d、14 d、28 d)对3D打印铁尾矿砂混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗弯强度的影响。结果表明:随着铁尾矿砂掺量的增加,3D打印铁尾矿砂混凝土在X、Y、Z方向上的抗压强度均下降,当铁尾矿砂掺量为45%时,3D打印混凝土在X、Y方向上的劈裂抗拉强度较普通混凝土分别降低了17.4%、17.6%,3D打印混凝土在X、Y、Z方向上的抗弯强度较普通混凝土分别提高了25.0%、31.0%和42.4%;3D打印铁尾矿砂混凝土较3D打印普通混凝土在X、Y、Z方向上的抗压强度分别降低了11.1%、19.0%和3.3%,3D打印铁尾矿砂混凝土和3D打印普通混凝土在X方向上的劈裂抗拉强度最高,在Z方向上的抗弯强度最高;掺加铁尾矿砂有利于3D打印混凝土后期力学性能的提升;经历冻融循环100次后,3D打印铁尾矿砂混凝土在Z方向的抗压强度损失率较高,在Y方向上的抗弯强度损失率较高。     

矿渣微粉对矿用喷射混凝土性能的影响

在实验室进行了不同矿渣微粉掺量对轻质喷射混凝土抗压强度、抗拉强度、抗折强度,弯曲韧性及抗氯离子渗透性的影响研究,并分析了产生这些影响的原因与机理.研究结果表明:轻质喷射混凝土3和7d抗压强度在矿渣微粉掺量30%内均有不同程度的提高;抗折强度随矿渣微粉掺量增加而减小;抗拉强度在矿渣微粉掺量为10% 内有所增加,超过20% 后降低;随着矿渣微粉掺量增加,混凝土韧度指数有所降低,而抗氯离子渗透性能逐渐提高;矿渣微粉合适的掺量范围为10%～20%.     

橡胶粉对喷射混凝土性能的影响

研究了不同橡胶粉等体积取代砂量对喷射混凝土抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度以及断裂时变形量的影响,并分析了产生这些影响的原因与机理。研究表明:喷射混凝土28 d抗压强度在橡胶粉取代砂量不超过10%时,均有一定程度的提高,超过10%时,各龄期的抗压强度呈下降趋势。抗折强度随橡胶粉取代砂量的增加先增加后减小;劈裂抗拉强度在橡胶粉掺量不超过10%时均有所增加,在10%~15%时变化不大,超过15%时劈裂抗拉强度降低;喷射混凝土的断裂时变相量在橡胶粉掺量为等体积取代砂量不超过15%时均有所增加,掺量超过15%时有小幅下降;橡胶粉的合适掺量为等体积取代砂量的5%~10%。橡胶粉改善喷射混凝土性能的原因是橡胶粉的掺加使得喷射混凝土断裂形式由脆性断裂转变为韧性断裂。     

矿井喷射混凝土抗压强度的现场试验研究

为真实还原混凝土的喷射工艺和养护环境,通过在井下现场将施工用的喷射混凝土制成标准试块,开展不同龄期条件下的单轴压缩试验,测定煤矿真实环境下的喷射混凝土强度参数。试验结果表明,喷射混凝土24 h早期抗压强度随时间呈指数式增长规律,前期增长缓慢、后期增长迅速,24 h强度终值为3.68 MPa,占设计强度的18.4%;现场试验测得的喷射混凝土28 d抗压强度数据离散性小,强度最大值为28.2 MPa,最小值为25.2 MPa,平均为26.6 MPa,是设计强度的106.4%;现场测试得到的喷射混凝土抗压强度与实验室测试结果存在0.8%~3.3%的差异,前者更接近真实值。试验方法为获取喷射混凝土真实强度提供了一条理想的途径。     

岩巷掘进快速湿式喷射混凝土支护技术

为在锚喷支护中实现快速喷射混凝土作业,采用理论分析和现场试验的方法,在邢台矿区井下采用岩巷湿式喷射混凝土技术的基础上,通过配套设备和工艺改进,实现了锚喷巷道快速湿式喷射混凝土作业,湿式喷射混凝土速度达30 m/d,减少了锚喷巷道施工粉尘浓度,回弹率降低至12.15％,从而改善了作业环境、降低了材料消耗,每米巷道使用喷射混凝土材料1.33 m3,且湿式喷射混凝土技术混凝土抗压强度提高了37％,为邢台矿区实现湿式喷射混凝土技术的推广应用提供了理论和实践经验.     

硅灰优化矿井巷道喷射混凝土的应用研究

采用硅灰对矿井巷道喷射混凝土进行了优化,其工艺流程为：确定硅灰掺量为水泥质量的5%,采用水料比为0.50的硅灰水溶液,将碎石表面润湿,润湿后的碎石先与水泥拌合,再与砂子拌合。现场测试结果表明：回弹率下降了约1/3,粉尘浓度减小的幅度在20%～48%,28 d抗压强度提高了约30%。通过优化,不仅降低了回弹,减小了粉尘,而且使混凝土抗压强度增大,对矿井巷道喷射混凝土的优化具有较好的指导意义。     

PVA纤维增强铁尾矿砂混凝土的3D打印力学性能研究

为研究PVA纤维掺量为 0%、0.25%、0.5%、0.75%、1%的铁尾 矿砂混凝土的3D打印力学性能,基于灰 色预测模型分析其流动度和打印高度对抗压强度和抗弯强度的影响大小。 结果表明:3D 打印 PVA 纤维增强铁尾矿 砂混凝土的流动度范围在 159~ 176 mm 内;PVA纤维掺量为 0.5%时,混 凝土流动度最小;PVA 纤维掺量为 1%时,混 凝土流动度最大;其打印模型总高度随水胶比的增大而增大,随 PVA 纤维掺 量的增加而减小;PVA 纤维掺量一定时, 3D打印PVA纤维增强铁尾矿砂混凝土随水胶比的增大,抗压强度逐渐降低 ,但在一定的水胶比下,抗压强度随 PVA 纤维掺量的增加呈现显著降低趋势;3D打印试件的抗弯强度随水胶比的增 大而减小,并随纤维掺量的增大而变化; 3D打印试件的流动度对抗弯强度的影响大,3D打印试件的打印高度对抗压 强度的影响大。     

MK-1高效增强剂在巷道锚喷支护中的应用

研究了MK-1高效增强剂在巷道锚喷支护中的应用,通过对混凝土作用机理和巷道支护的研究,得出了MK-1高效增强剂在巷道喷射混凝土过程中的作用及喷射方法。在实际巷道支护中,喷射混凝土加入增强剂后,其抗压强度提高40%~50%,回弹率降低到10(,达到同等强度时其成本每米可节省29~43元。     

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。     

HCSA膨胀剂对喷射混凝土微观结构的影响

在喷射混凝土中适量加入HCSA膨胀剂配制成喷射补偿收缩混凝土,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和水泥稠凝测定仪等对喷射补偿收缩混凝土中主要胶凝材料的微观形貌、晶体结构及初凝时间等进行了测试。研究结果表明,8%HCSA膨胀剂与5%速凝剂、硅酸盐水泥形成的三元胶凝材料,具有初凝时间短、抗压强度高的特性;掺加适量HCSA膨胀剂明显促进了水化产物钙矾石和CaCO3晶体的生长,钙矾石晶体的生长填充了胶凝材料的微孔洞和缝隙,形成相互交错的网状结构,有利于提高混凝土的密实度和抗压强度。     

磁化水降低喷射混凝土粉尘浓度与减少回弹的试验研究

为降低矿山巷道掘进工作面喷射混凝土粉尘浓度、减少喷射混凝土回弹量,并同时提高其强度,减轻三者带来的损失和灾害,采取在混凝土喷射机供水管中直接串入磁水器,用不同磁感应强度磁化后的磁化水拌制喷射混凝土,在施工现场进行了磁化水改善喷射混凝土强度的试验、磁化水降低喷射混凝土粉尘浓度试验和磁化水减少喷射混凝土回弹率的试验,并对磁化水能够提升喷射混凝土强度、降低喷射混凝土粉尘浓度及改善回弹量的作用机理进行了全面分析。研究表明:与普通水喷射混凝土相比,用磁化水拌制的喷射混凝土其强度平均提高幅度在10%左右;磁化水喷射混凝土所产生的粉尘浓度均比普通水喷射混凝土粉尘浓度低50%以上;磁化水能一定程度地减少喷射混凝土的回弹量,在磁水器磁感应强度355 mT后效果较为明显。磁化水能有效提高喷射混凝土强度,降低施工作业时的粉尘浓度,改善回弹量。     

同济大学新型引气剂通过技术鉴定

上海同济大学承担的“新型引气剂的研制与应用”科研项目 ,通过国家建材局组织的技术鉴定。这种新型引气剂 (定名为ＳＪ - 2引气剂 )由于减水效果好 ,产生的气泡孔径细小稳定 ,对混凝土抗压强度影响较小。当含气量低于 4%时 ,混凝土抗压强度几乎不降低 ;含气量在 4%～ 6 %时 ,单位含气量引起的混凝土抗压强度降低率小于 3% ;含气量不大于 6 %时 ,其抗压强度不仅不降低 ,且有较大幅度提高 (15 %～ 2 0 % ) ,即折压比提高 ,这一性能对于道路混凝土有特别重要的意义。掺加ＳＪ - 2引气剂不仅大幅度提高混凝土抗冻和抗盐冻耐久性 (提高 10倍以上…     

湿式混凝土喷射技术在邱集煤矿的应用

针对锚喷作业面采用干喷工艺造成的环境污染、支护质量差、材料浪费等问题,通过采用SPB7-T型湿式混凝土喷射机及其配套搅拌装置,与原有干喷作业相比,湿喷作业区平均粉尘浓度降低了92%,喷射混凝土28 d抗压强度提高了37%,回弹率降低了20%以上。     

解决地下矿山巷道支护的有效方法

本文叙述了一项确定地下矿巷道混凝土支护与喷射混凝土支护破裂原因的调查以及寻求改进其质量的方法。影响混凝土支护破裂程度与范围的雨个主要因素是安装标准和所采用的方法。改进混凝土支护整体质量的最好方法是提高其抗压强度。石棉纤维降低混凝土材料的抗压强度。具有屈服能力的整体刚性混凝土,对于低强度岩体中有效地支护巷道是必不可少的。假使安装得当,加金属网的喷射混凝土和预应力锚杆结合一起使用,对大多数开采情况下的采掘工程具有足够的支护能力。     

煤矸石制备C20喷射混凝土的试验研究

以煤矸石陶粒为粗骨料、煤矸砂为细骨料,42.5级普通硅酸盐水泥为胶凝材料并掺入速凝剂,制备C20喷射混凝土;采用正交设计手段设计了4因素3水平配合比方案,并对各种配合比喷射混凝土坍落度、净浆凝结时间、1 d、7 d和28 d抗压强度进行了极差分析,探索水泥用量、水灰比、砂率和速凝剂掺量对喷射混凝土性能的影响。结果表明,当水泥用量为400 kg/m3、水灰比为0.60、砂率为50%、速凝剂掺量为4%时喷射混凝土性能满足规范要求,且成本较低,此配合比为最优配合比,使用煤矸石陶粒和煤矸砂作为骨料制备喷射混凝土可行。     

煤矸石细颗粒对喷射混凝土强度影响的试验研究

为了实现矸石废弃物的高效利用,探究自燃煤矸石细颗粒对喷射混凝土强度的影响,研究了矸石细颗粒在粗骨料中不同掺量对混凝土试块抗压强度的影响,以及替代细骨料对混凝土试块及胶砂试块的抗压强度的影响,利用SPSS数据分析软件对实验数据进行了分析。结果表明:细颗粒在粗骨料中的掺量对混凝土强度有显著的影响,细颗粒掺量不应超过10%,超过10%时混凝土强度显著降低;细颗粒替代河沙做细骨料有利于混凝土强度的提高,且对混凝土早期强度影响不明显,28 d混凝土强度差异性显著;矸石细颗粒胶砂试块强度优于河砂胶砂试块,龄期越长强度差异性越明显。     

新矿集团研发成功矿用TX喷射混凝土外加剂

<正>日前,一种在煤矿井下施工作业中,可以使喷射混凝土回弹率降低50%,后期强度提高60%的TX喷射混凝土外加剂通过国家建筑材料测试中心检测,获得国家发明专利。     

稻壳灰玄武岩纤维混凝土抗压强度分析

为了研究稻壳灰及玄武岩纤维对混凝土抗压强度的影响，使用稻壳灰分别代替10%、20%质量的水泥，再加入体积分数分别为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%的玄武岩纤维。研究表明：当稻壳灰质量掺量为10%时，混凝土抗压强度提高，但当稻壳灰质量掺量为20%时，混凝土强度降低；在稻壳灰混凝土中掺入玄武岩纤维体积分数为0.05%时，稻壳灰混凝土的抗压强度提高，当掺入体积分数≥0.10%时，稻壳灰混凝土抗压强度会降低10%。研究成果为提高混凝土的抗压强度提供了参考。     

喷射混凝土质量控制

喷射混凝土支护工程的质量,主要取决于喷射混凝土的强度、喷射混凝土与岩层的粘结力以及喷射混凝土的厚度等因素,因此,对这些因素的质量控制是非常重要的。 一、喷射混凝土强度的控制 强度是一个反映喷射混凝土支护质量全貌的指标,实际施工中也往往是以混凝土的强度(主要是抗压强度)来作为控制喷射混凝土支护质量的主要指标。喷射混凝土的强