隧道湿喷混凝土施工技术

喷射混凝土技术是新奥法隧道施工中一项关键技术,而湿喷混凝土可以有效地减少回弹,降低粉尘,加大一次喷层厚度,提高喷射砼质量。本文结合某实体工程对隧道湿喷混凝土施工技术进行深入研究,供隧道工程施工参考。     

湿喷混凝土回弹率影响因素

为解决喷射混凝土回弹率过高的问题,根据碰撞能量守恒原理,对喷射混凝土回弹机理进行了分析,结合某隧道工程进行了具体的湿喷试验,针对湿喷角度、湿喷距离和速凝剂掺入质量分数三个影响因素对湿喷混凝土回弹率的影响进行了研究.结果表明:喷射混凝土施工中,应尽量保持喷射角大于70°,以获得良好的密实性和较低的回弹率;若喷射距离小,刚刚喷射的混凝土易被冲掉,喷射距离过大,混凝土又易脱落,喷射距离1 m左右时为最佳;速凝剂掺入质量分数过少时,混凝土凝结速度慢,易被冲掉,掺入质量分数过大,喷射面上的混凝土迅速凝结硬核,回弹率增加,掺入质量分数最佳为5%左右.     

加强工艺管理,降低回弹提高经济效益

依据井巷喷射混凝土支护后期抗压强度低及回弹率高,致使人、财、物浪费严重的现状,提出改进和加强工艺流程管理等措施、办法,使井巷喷射混凝土支护达到科学管理和合理组织,以期实现提高井巷喷射混凝土支护的一次喷层厚度,且降低回弹、提高经济效益的目的。     

磁化水对喷射混凝土粉尘浓度及回弹率的影响

锚喷支护是矿山井巷广为应用的一种支护方式。降低喷射混凝土粉尘浓度及回弹率,对改善施工环境、保障安全生产、提高喷层混凝土质量,具有重要的意义。文中分别选取175,185,220,262,355mT等5个磁感应强度,就磁化水对喷射混凝土粉尘浓度及回弹率的影响进行了试验研究,同时对磁化水降低喷射混凝土粉尘浓度及回弹率的机理进行了探讨。结果表明,最佳磁感应强度为220mT。用磁化水代替普通水拌制喷射混凝土,各时间段的粉尘浓度降幅均在65%以上,回弹率降低39.5%。     

水泥与混凝土的环境友好特性概论

防水混凝土和普通混凝土两者的不同点在于普通混凝土是根据所需的强度进行配制的,其中石子为骨架,砂子填充石子的空隙,水泥浆填充细骨料空隙并使骨料粘结在一起。而防水混凝土是根据工程所需抗渗要求配制的,其中石子的骨架作用减弱,水泥砂浆除满足填充粘结作用外,还要求其在粗骨料周围形成一定数量、质量良好的砂浆包裹层,从而提高混凝土的抗渗性。     

再生粗骨料预湿状态对混凝土抗压强度的影响

为了探究再生粗骨料预湿率对混凝土抗压强度的影响,本文采用人工预湿再生粗骨料的方法改变再生粗骨料的预湿状态,通过比较混凝土的抗压强度,研究再生粗骨料预湿率对保温混凝土和再生混凝土抗压强度的影响规律。研究结果表明,再生粗骨料取代率为50%时,再生保温混凝土和再生混凝土的抗压强度随着再生粗骨料预湿率的增加而降低,且再生混凝土的下降幅度大于再生保温混凝土;再生粗骨料取代率为100%时,再生保温混凝土和再生混凝土的抗压强度随着再生粗骨料的预湿率的增加而提高,且再生保温混凝土的上升幅度远大于再生混凝土。     

煤矿锚喷作业区喷浆粉尘数值模拟与新型湿喷一体机研制

基于颗粒离散相模型采用FLUENT软件分别对干、湿喷时的喷浆粉尘运移规律和质量浓度进行数值模拟。根据呼吸带高度粉尘质量浓度模拟结果,提出"湿喷粉尘预防三区"的概念。研究结果表明:湿喷物料反弹射流较干喷对风流径向偏移的影响显著,加之湿喷粉尘粒径较大,所以其扩散较为均匀,沉降速度较快,整个巷道空间内的湿喷粉尘质量浓度比干喷时大为降低。在湿喷口后方16 m以外为最佳作业区域。为降低喷浆作业现场的粉尘质量浓度,改变目前湿喷机、搅拌机单独成体,运动、应用不方便的弊端,根据液压驱动原理研发集搅拌、喷射、行走三功能合一的湿喷一体机。相对于干喷而言,采用一体机湿喷作业后,作业现场的全尘、呼尘质量浓度和混凝土物料的回弹率大幅降低,并且提高了喷射混凝土大板的28 d抗压强度。     

喷射混凝土施工中参数计算与回弹分析

本文阐述了喷射混凝土施工中,喷射速度和喷射冲击力的变化规律并对回弹作了初浅的理论分析。提出了提高喷射效果和降低回弹率的措施。     

再生粗骨料对再生混凝土自生收缩的影响

在测试两种再生粗骨料特性及其再生混凝土基本性能的基础上,系统研究了不同再生粗骨料取代率、不同附着砂浆率的再生粗骨料对再生混凝土自生收缩的影响.结果表明:再生混凝土自生收缩的发展趋势和普通混凝土相似;随着再生粗骨料取代率增加,混凝土自生收缩增大;附着砂浆率大的再生粗骨料对混凝土自生收缩的影响更大;再生粗骨料对混凝土自生收缩的不利影响比对强度的不利影响更大.     

喷射纤维混凝土在深井地下空间支护应用关键技术

为了解决深井地下空间支护困难,提出了将高韧性改性聚丙烯(粗)纤维与高弹模纤钢纤维混杂掺加到水泥基材料中形成复合水泥基材料,通过喷射工艺在围岩表面形成支护层与锚杆、锚索形成共同支护体的支护方案.试验发现:混杂聚丙烯(粗)纤维水泥基复合材料,适合深井巷道围岩的支护,其中聚丙烯(粗)纤维掺量为体积率0.4%,钢纤维掺量为体积率0.6%;用有限元软件模拟分析法FIAC确定纤维混凝土喷层厚度,可以节约喷层材料;在初喷支护45 d后进行纤维混凝土二衬喷射施工,可以避开应力的高峰,使支撑的中心向岩体内部移动.通过矿压显现观测证明纤维混凝土喷层试验段围岩稳定性好于素混凝土试验段.     

再生混凝土力学性能的应变率敏感性数值模拟

基于九骨料模型再生混凝土建立了有限元模型,研究了再生混凝土力学性能的应变率敏感性以及细观相材料应变率敏感性对其的影响,并讨论了再生粗骨料取代率和新、老砂浆强度对再生混凝土应变率敏感性的影响.结果表明,该有限元模型能较好地模拟再生混凝土力学性能的应变率敏感性;再生混凝土峰值应力和弹性模量随着应变率的增大近乎线性增大,且弹性模量呈现更加均匀的增长趋势;相比骨料和界面过渡区,砂浆的应变率敏感性对再生混凝土整体应变率敏感性起主导作用;再生粗骨料取代率增大或新、老砂浆强度降低时,再生混凝土的弹性模量应变率敏感性增大,但它们对再生混凝土峰值应力应变率敏感性的影响有所不同.     

分水镇隧道干粉速凝剂施行湿喷混凝土的试验

分水镇隧道工程,通过风压把干粉速凝剂送到喷嘴处进行湿喷,降低了施工费用,提高了经济效益.通过工程概述、初期支护方式、原材料主要质量指标及其检测结果、混凝土配合比设计、配合比喷射混凝土的与现场实际应用对比指标、成本分析等几个方面对分水镇隧道干粉速凝剂施行湿喷混凝土的试验进行了详细阐述.该文在结合工程实际的情况下,确定了配合比,为今后大规模使用干粉速凝剂取代液体速凝剂提供参考.     

不同粗骨料粒径混凝土动态压缩强度的离散性研究

为了研究粗骨料粒径差异引起的动态压缩试验离散性问题,制备了最大粒径分别为8 mm、14 mm和26 mm的混凝土与砂浆试件,通过动静态压缩试验,得到不同应变率下各试样的应力-应变曲线和应变率-动态增长因子曲线。为了更直观地分析由粗骨料粒径差异引起的试验离散性问题,定义粒径系数λ为粗骨料最大粒径d与试件直径D之比,引入变异系数CV,运用数理统计方法量化离散性,得到λ与CV关系图,直观反映试验离散性与粗骨料粒径关系。分析表明：λ=0.34为混凝土材料异质性临界点;当粒径系数λ<0.34时,混凝土材料异质性影响不明显;当λ>0.34时,粗骨料的粒径过大已经影响到了混凝土的动态响应,材料异质性明显增强。该结论的得出对今后工程与试验中粗骨料粒径的选取有指导意义。     

骨料粒径对混凝土力学性能影响研究

为研究粗骨料平均粒径对混凝土力学性能的影响,利用MTS试验机进行了M40、M80和M110砂浆及对应不同粗骨料粒径混凝土的准静态压缩与劈裂试验,获得了各试件的准静态压缩应力-应变曲线和劈裂应力-时间曲线,分析了粗骨料粒径对不同等级混凝土的影响程度,并借助双因素方差分析方法研究了砂浆抗压强度和骨料粒径对混凝土抗压强度的影响程度.结果表明:随着粗骨料粒径的增加,混凝土的抗压强度、杨氏模量和抗拉强度具有相似的变化趋势,即呈现出先增大后减小的趋势,粗骨料粒径对混凝土抗压强度的影响随着砂浆强度的增加而变大,对杨氏模量的影响却随着砂浆强度增大而减小;砂浆抗压强度对混凝土压缩强度的影响程度要大于骨料粒径.      

基于细观结构的混凝土力学性能相关性的试验研究

为探究混凝土力学性能与混凝土细观力学各组成部分的力学性能之间的关系,通过设计不同强度的混凝土配合比,测试配套的混凝土、湿筛砂浆和粗骨料-砂浆界面试件的强度值.结果表明:从相关性系数来看,进行混凝土细观力学计算时,砂浆基体的强度应该以抗压强度为计算依据.在质量配合比相同的条件下,混凝土抗压强度随制备混凝土时所用的粗骨料的...     

考虑再生粗骨料随机分布的混凝土氯离子扩散细观数值模拟

考虑粗骨料分布的随机性及氯离子结合的非线性对氯离子扩散性的影响,对再生混凝土中氯离子扩散进行数值建模与细观仿真分析,并将数值模拟结果与已有试验数据进行对比;通过改变老硬化砂浆扩散系数、新硬化砂浆扩散系数、老界面过渡区扩散系数及浸泡时间,对比研究了不同情况下再生混凝土中氯离子的扩散特性.结果表明:数值模拟结果与试验结果接近;再生混凝土中氯离子沿扩散深度方向呈波浪式下降;随着扩散系数的增大及浸泡时间的增长,氯离子扩散速度加快;随着再生粗骨料取代率的增加,氯离子扩散速度也增加;相同扩散深度处,不同随机骨料模型中氯离子含量最大值接近,说明所采用的随机骨料模型模拟结果具有较好的稳定性.     

水泥混凝土路面抗滑功能衰减模拟试验研究

为研究不同类型水泥混凝土路面的抗滑功能衰减,自行研制开发水泥混凝土路面加速磨损仪,并用于对刻槽、拉毛和拉槽混凝土路面板进行室内模拟加速磨损试验,采用摆式摩擦系数测试法和磨损深度测试法对路面抗滑构造的测试。试验结果表明:刻槽混凝土路面板的抗滑衰减分为两个阶段,第一阶段为表面砂浆的磨损,抗滑功能衰减较快,第二阶段为砂浆和粗骨料共同抵抗磨损作用,抗滑构造变化缓慢;拉毛混凝土路面板抗滑功能的衰减呈现初期快、中期缓慢、后期稳定的趋势;拉槽混凝土路面板初期磨损较快,后期变化缓慢,路面的砂浆层并没有出现因磨损过度而裸露粗骨料。     

再生骨料喷射混凝土基本性能试验

为了研究再生骨料喷射混凝土的相关性能,配制了5组混凝土,其再生骨料体积掺量依次为0%,25%,50%,75%和100%,对5组混凝土的坍落度、回弹率、超声波速、粘结强度、抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量和密度进行了测试。试验数据显示:对应于再生骨料体积掺量依次为0%,25%,50%,75%和100%,喷射混凝土坍落度分别为185,187,183,176和172 mm,回弹率分别为22.1%,17.5%,19.6%,18.7%和15.2%,超声波速分别为4.82,4.75,4.54,4.51和4.48 km/s,粘结强度分别为1.21,1.24,1.21,1.26和1.22 MPa,抗压强度分别为40.2,36.3,32.8,31.5和30.3 MPa,劈裂抗拉强度分别为3.53,3.3,3.21,3.19和3.05 MPa,弹性模量分别为32.5,32.2,28.3,26.3和25.8 GPa,密度分别为2 188,2 185,2 150,2 135和2 125 kg/m~3。结果表明:再生骨料喷射混凝土回弹率和粘结强度这2个指标优于天然骨料喷射混凝土;坍落度、超声波速、抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量和密度均随再生骨料体积掺量的增加而减小;抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量和密度与超声波速之间明显线性相关。     

2种锚杆耦合支护的喷混凝土力学模型

为确定混凝土层受破坏时中性层的位置并探究不同支护方式下锚喷支护参数与围岩自承能力间的关系,以弹性力学理论为手段,分别将湿喷+管缝式锚杆与湿喷+树脂锚杆耦合支护视为简支梁与固支梁模型,得出这2种耦合支护模型的数学解析式;用数值方法得出混凝土层受破坏时中性层偏离质心的位移计算公式;结合莫尔-库仑准则得出巷道围岩自承能力与锚杆间距、混凝土喷层厚度及混凝土强度之间的力学模型;推导得出喷层厚度每增加10 mm,湿喷+管缝式锚杆与湿喷+树脂锚杆模型中岩体自承能力最高分别提高0.01 MPa与0.40 MPa,喷射混凝土的抗拉强度与围岩破坏所需最大主应力间大致呈线性关系,进而为合理优化巷道支护参数提供依据。     

再生陶瓷粗骨料混凝土的研究进展

综述了国内外学者在再生陶瓷粗骨料混凝土领域的研究进度,总结再生陶瓷粗骨料混凝土未能得到广泛应用的原因,对再生陶瓷混凝土在未来发展过程中的问题和拟开展的工作提出展望。现有的研究表明,用废弃陶瓷作为混凝土粗骨料替代天然石子可以有效提高混凝土的力学性能,同时使混凝土的抗裂性、耐火性得到改善。