Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат з теми випускної роботи

Зміст

Вступ

Незаперечні переваги набризк-бетону як способу виконання будівельних робіт, вдосконалення обладнання, поява нових матеріалів і технологій зробили його важливим і необхідним інструментом для багатьох видів робіт.

Набризк-бетон вирішує проблеми стійкості породи в тунелях та інших підземних спорудженнях. Сьогодні Набризк-бетон є ключовою технологією при кріпленні гірничих виробок:

- при проходці тунелів;

- в гірничодобувній промисловості;

- у гідротехнічному будівництві;

- кріпленні укосів будівельних котлованів і берегових споруд.

Більше 90% від загального обсягу застосування Набризк-бетону припадає на кріплення гірничих виробок.

У порівнянні із звичайним бетоном, Набризк-бетон застосовується сьогодні у відносно менших обсягах, але для вирішення значно ширшого спектру завдань. Наприклад при:

- устрої шахтного кріплення;

- облицюванні каналів;

- реконструкції та ремонті будівель та споруд;

- кріпленні берегових схилів;

- створенні вогнетривких облицювань;

- протипожежного захисту та захисту від корозії;

- створенні облицювань для басейнів;

- у сільському господарстві (ями для добрив);

- оштукатурюванні і зміцненні цегляних стін.

Набризк-бетон є методом будівництва майбутнього завдяки нижчепереліченим якостям:

• гнучкості технологічних операцій ;

• швидкості його застосування;

• економічності.

При достатній силі уяви немає меж в області застосування Набризк-бетону.

1. Актуальність теми

При використанні Набризк-бетону можна вживати сталеві і синтетичні фібри. Їх головна особливість полягає в тому, що фібри призводять до збільшення енергетичних характеристик матеріалу і до значного зниження усадкових тріщин в Набризк-бетоні.

Бетон з фіброю являє собою новий матеріал, який стрімко розвивається з появою нових і постійно удосконалюються видів фібр, з удосконаленою бетонної технологією і способами застосування.

За останні кілька років застосування Набризк-бетону, армованого сталевими фібрами, істотно збільшилася. Сталеві фібри – застосовуються в Набризк-бетоні найбільш широко. Армований Набризк-бетон, як кріплення гірничих виробок, визнаний інженерами, дослідниками та підрядниками в усьому світі.

Звичайні короткі синтетичні волокна стійкі і міцні в бетонній середовищі. Проте, їх механічні властивості схожі з властивостями бетону, тому вони не змінюють властивості бетону на розтяг.

Тому синтетичні волокна не підходять для застосування при кріпленні гірничих виробок. Незважаючи на це, у випадках, де необхідно армування тільки для зниження усадки або для ремонтних робіт синтетичні волокна добре підходять: вони дуже ефективні щодо розподілу мікротріщин, а також вони знижують відскік при мокрому способі набризга. Крім того, синтетичні фібри впливають на вогнестійкість Набризк-бетону.

2. Мета і завдання дослідження

Метою магістерської роботи є обгрунтування параметрів набризг-фибро-бетонного кріплення для реконструкції будівель і підземних споруд.

Основні завдання дослідження:

  1. Виконати лабораторні дослідження властивостей набризг-бетонної суміші з урахуванням добавки синтетичної, сталеполімерной і сталевої фібри;
  2. Обгрунтувати параметри бетонної суміші для розробки технології реконструкції будівель і підземних споруд;
  3. Проаналізувати техніку і технологію набризгбетонірованія;
  4. Розробити технологічні регламенти реконструкції будівель і підземних споруд з використанням фібро-набризг-бетонного кріплення.

Об’єкт дослідження: Будинки й підземні споруди, що підлягають реконструкції.

Предмет дослідження: Бетонна суміш, використовувана для створення фібро-набризг-бетонного кріплення, використовувана при реконструкції будівель і підземних споруд.

Ідея роботи: Використання полімерних, сталеполімерних і сталевих фібр при приготуванні бетонної суміші для набризгбетонірованія.

Можливі наукові та практичні результати, які очікуються при виконанні роботи, новизна і значення::

1. Визначення залежностей підвищення міцності властивостей Набризк-бетону від виду та процентного співвідношення фібродобавок;

2. Розробка технологічного регламенту зведення набризг-фибро-бетонного кріплення для реконструкції будівель і підземних споруд

3. Основні положення

Набризк-бетон відомий більше ста років. Перші роботи із застосуванням Набризк-бетону були виконані в Сполучених Штатах в Аллентауні ще в 1907р. компанією Cement-Gun. Перший пристрій для напилення сухих матеріалів при нових будівельних роботах було винайдено в Пенсільванії в 1907р. Карлом Етаном, який мав потребу в машині для набризку будівельного розчину на металевий каркас для спорудження динозаврів. Його компанія Cement-Gun захистила інтереси торгової марки Gunite для використовуваної ними будівельної суміші. Цей розчин містив невеликий інертний заповнювач і дуже високий відсоток цементу.

Термін Gunite використовується в будівельній практиці донині. У деяких класифікаціях під Gunite мають на увазі розпилений будівельний розчин, але межі розміру заповнювача не обмежені.

Щоб уникнути непорозуміння між термінами розпилений цементний розчин і Набризк-бетон, ми вважаємо за краще вживати термін Набризк-бетон для кожної розпиленої суміші, що містить цемент і інертний заповнювач.

На сьогоднішній день існує дві технології набризгбетонірованія: суха і мокра.

Спочатку застосовувався тільки «сухий» спосіб. При цьому способі суха суміш цементу і заповнювачів завантажується в машину і подається стисненим повітрям через шланги. Вода, необхідна для гідратації цементу, вводиться лише у сопла машини.

Використання мокрого» способу набризгбетонірованія почалося після Другої Світової Війни. Схожі з звичайним бетоном суміші готуються відразу з необхідним вмістом води. Суміші нагнітаються відповідними машинами через шланги. Стисле повітря для набризку додається у сопла і забезпечує розпилення бетонної суміші.

Деякі стверджують, що Набризк-бетон є особливим бетоном.

Набризк-бетон є лише одним із способів створення бетонної конструкції. Поряд з традиційними методами укладання бетону, Набризк-бетон також володіє своїми особливими вимогами до якості суміші в процесі бетонування. Водночас, Набризк-бетон повинен відповідати всім загальноприйнятим технологічним вимогам до бетонної суміші, таким як водоцементне співвідношення, кількість цементу, точна консистенція і подальший догляд. Причина факту широкого застосування Набризк-бетону поганої якості в багатьох частинах світу полягає в тому, що люди забувають про те, що Набризк-бетон є тільки спеціальним способом укладання, але також необхідно задовольняти всі інші технологічні вимоги бетону.

3.1 Сталеві фібри

Стальныя фибра

Рисунок 1 – Сталеві фібри для армування

В основному механічні властивості Набризк-бетону визначаються водоцементним співвідношенням, змістом мікросилікі та інших добавок Набризк-бетоних сумішей, таких як прискорювачів і добавок, що поліпшують умови твердіння.

Головна причина використання сталевих фібр в Набризк-бетоні - підвищення його пружності. Оскільки висока міцність на вигин і розтягування не властиві бетону, підвищити ці властивості можна введенням сталевих фібр, від виду та кількості яких будуть залежати зазначені властивості.

За результатами досліджень краще використовувати довгі волокна (> 25 мм) в досить високих дозах (40–75 кг/м3).

Випробування зразків бетону і Набризк-бетону показали, що після затвердіння міцність на вигин неармованого Набризк-бетону зменшилася практично на половину внаслідок усадки і утворення мікротріщин, тоді як Набризк-бетон, армований сталевими фібрами зберігав свою міцність на вигин.

График2

Рисунок 2 – Енергія трещинообразования для конструкцій, армованих сталевими фібрами в, в порівнянні з конструкціями, армованими зварними сітками

Армований сталевими фібрами Набризк-бетон вимагає певних умов в приготуванні і використанні суміші:

1. Потрібно додавання мікросилікі та інших добавок для нейтралізації негативних ефектів фібри на показники прокачуваності суміші. Також важливо домогтися щоб зчеплення між сталлю фібри і матрицею бетону було оптимальним. Цього можна домогтися додавання мікросилікі і заповнювача з максимальним розміром не більше 8 мм.

2. Потрібно більш високий вміст дрібного матеріалу.

3. Необхідно підвищити осадку конуса суміші (до 10-14 см) за рахунок підвищення кількості чи якості суперпластифікаторів.

4. Сталеві фібри можна додавати до, після або під час перемішування матеріалів, але якщо утворюються грудки, потрібно змінити послідовність дозування.

5. Довжина фібр повинна бути принаймні в 2 рази більше, ніж самий великий заповнювач. Проте, довжина волокон не повинна перевищувати 50–60% діаметра сопла. Це означає, що для ручного набризга звичайна максимальна довжина волокна не повинна перевищувати 25 мм, а для роботів маніпуляторів з діаметром сопла 65 мм можна використовувати волокна довжиною до 40 мм.

Основною перевагою Набризк-бетону, армованого сталевими фібрами порівняно з бетоном, армованим зварними сітками є його стійкість до електрохімічної корозії, що приводить до серйозних пошкоджень традиційно армованих тунельних обробок. Ризик розтріскування бетону через корозію знижується. Такий бетон є більш надійним і довговічним.

График2

Рисунок 3 – Криві показують деформацію шару неармованого Набризк-бетону і шару армованого відповідно з сучасною технологією сталевих фібр під змінним навантаженням Р
(анімація: 6 кадрів, 5 циклів повторення, 35 кілобайт)

3.2 Обладнання яке використовується для набризга

Для шахт і копалень типовими умовами є обмежений простір виробництва робіт. Недостатньо просто мати матеріали високої якості. Тільки збалансованим використанням надійного обладнання, високоякісних матеріалів та компетентного обслуговування можна домогтися необхідної якості та ефективності.

Наряду з розробками нових матеріалів постійно йде розвиток нового прогресивного обладнання, що забезпечує ефективне застосування нових матеріалів і легко пристосовуються до постійно змінюваних умов ведення робіт. В результаті розроблено широкий ряд систем, що охоплюють всілякі роботи з набризгбетонірованію, починаючи з великомасштабних підземних і наземних комплексів вимагають величезних кількостей бетонних сумішей для набризку, закінчуючи ремонтними роботами з невеликими обсягами.

На сьогоднішній день спостерігається властива усім розробкам в обладнанні тенденція до застосування комплексних і автоматизованих систем, які гарантують високу продуктивність робіт і стійке контрольованя якості, а також більш безпечні та сприятливі умови праці для людей.

Рисонок с машиной

Рисунок 4 – Типові роторні машини для сухого набризга

Переваги механізованого набризгбетонірованія:

- скорочення циклів набризга завдяки вищій продуктивності машини;

- зниження витрат завдяки зменшенню відскоку суміші і скороченню трудомістких ручних операцій;

- підвищену якість нанесеного Набризк-бетону завдяки більш рівномірному набризгу;

- поліпшення умов праці для операторів, завдяки зниженню ризику породообрушенія, скорочення відскоку і пилу.

Висновок

1. Розробка бетонної суміші - один з багатьох аспектів, який слід удосконалити для міцності Набризк-бетоних обробок. Виробництво довговічного Набризк-бетону сильно залежить і від виробников робіт і від використовуваного обладнання.

2. Мокрий спосіб набризга, застосовувані з новими, високопродуктивними і безпечними для навколишнього середовища добавками є економічним інструментом для тунелебудування та реконструкції. Будівельний процес став автоматизованим, тим самим знизивши впливу людини у створенні кріплення.

3. В останні роки збільшується обсяг використання постійних обробок із Набризк-бетону в тунелях та інших підземних і загальногромадянських спорудженнях.

4. Застосування традиційного армування (зварними сітками або арматурними стержнями) в Набризк-бетоні не ефективне.

5. Полімерні фібри володіють кращими опорами до корозії, у всьому іншому мають такі ж переваги, як і сталеві.

Список джерел

  1. Заславский Ю. З., Мостков В. М. Крепление подземных сооружений. – М.: Недра, 1979.
  2. Кошумов Б. Х. Новые материалы и способы крепления на рудниках НПО Джезказганцветмет. – М.: Цветинформация, 1989.
  3. Коваленко В.В. Исследование устойчивости выработки с набрызгбе-тонной крепью с использованием численного моделирования методом конечных элементов / Геотехническая механика: межвед. – Днепропетровск: Сб. науч. трудов. Вып. 91. Ин-т геотехнической механики им. Н. С. Полякова НАН Украины, 2010 – с. 218–225.
  4. Ержанов Ж. С., Айталиев Ш. М., Шилкин П. И. Конструирование и расчет набрызг-бетонной крепи. – М.: Недра, 1971.
  5. Каринцев И. Б. О предельных напряжениях при растяжении и изгибе. Вісник СумДУ. Серія Технічні науки, 2009. № 1, с. 162–168.
  6. Набрызг-бетон для крепления горных выработок. 9-е издание, 2001 г.
  7. Тирсе Д. Ново-австрийский способ туннелестроения в каменноугольной промышленности. Глюкауф, № 23, 1987 г.
  8. Булычев Н. С. Механика подземных сооружений. – М.: Учеб. для вузов. Недра, 1994 г.