Автор: доц., к.т.н. Купенко И. В., инж. Красников И. Н., студ. Дюк А. В.,
Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений.Сб. научн. трудов. Вып 17, – Донецк: Норд – Пресс
, 2011. – 260 с.
В последние десятилетия при проходке вертикальных шахтных стволов в нашей стране наиболее часто применялась совмещенная технологическая схема с использовани-ем в качестве постоянной монолитной бетонной крепи.
Как известно, затраты на крепление при проходке стволов весьма существенны и могут достигать 80% их стоимости. Увеличение толщины монолитной бетонной крепи на 10 см может привести к росту стоимости проходки ствола на 15%, а расхода бетона на 30%. Использование же других видов крепи в большинстве случаев приводит к еще более значительному увеличению стоимости [1]. Таким образом, уменьшение толщины бетонной крепи при прочих равных может привести к существенному снижению стоимости сооружения ствола.
Анализ (1) показывает, что толщина крепи при прочих равных условиях снижается при увеличении прочности бетона. Таким образом, использование для крепления ствола бетонов классов (В20; В22,5; В25) вместо наиболее часто применяемого В15 может способствовать снижению стоимости сооружения ствола.
Следует заметить, что весьма существенный недостаток совмещенной схемы про-ходки стволов состоит в том, что набор прочности бетонной смеси крепи происходит в сложных горно-геологических условиях в призабойном пространстве во время перерас-пределения горного давления и интенсивного смещения породных стенок. Под воздействием возникающих напряжений в твердеющем материале происходит развитие пластических деформаций и ползучести, которые приводят к разрыву кристаллических связей и образованию дислокаций, что снижает конечную прочность твердеющего материала.
На практике для ускорения схватывания и процессов твердения бетонной смеси применяют хлорид кальция (СаСl2), сульфат натрия (Na2SO4), нитрат кальция, а в последнее время современные суперпластификаторы отечественного и зарубежного производства.
Исследования свойств твердеющих бетонов с различными добавками проводились в ЮрГТУ и ДонНТУ. Авторы статьи [3] исследовали НДС крепи из твердеющего бетона в зависимости от параметров различных вмещающих пород (модуля сдвига и др.). Использовался бетон одного состава, но с различными добавками для ускорения схватывания. Похожие исследования проводились и автором [4]. Следует отметить, что одним из наи-более эффективных ускорителей схватывания оказался суперпластификатор СП-1 (С-3) при концентрации 0,5% по массе сухого цемента.
В тоже время, производители СП-1 отмечают, что он может применяться и при концентрации до 0,8%, увеличение которой ведет к росту скорости твердения смеси, прочности бетона или снижению расхода цемента.
Учитывая вышесказанное, нам представляется целесообразным несколько дополнить результаты исследований [3] и провести ряд лабораторных экспериментов по оп-ределению расчетного сопротивления сжатию бетонов В15, В20, В25 с добавкой 0,8% суперпластификатора СП-1 (С-3) в возрасте t = 1, 3, 7 и 28 суток. Подвижность и отношение вода-цемент бетонных смесей при изготовлении бетонов при этом должны максимально соответствовать требованиям технологии проходки.
Испытания проводились в строительной лаборатории кафедры СШ и ПС ДонНТУ в строгом соответствии с требованиями ГОСТ 10180-90, ГОСТ 24211-03 и СНиП 2.03.01-84.
Для испытаний были изготовлены бетонные кубы 10х10х10 см, прочность которых определялась на прессе П-125. Перед испытаниями по стандартным методикам был подобран состав смесей для приготовления бетонов В15, В20 и В25. При проектировании состава бетонов соблюдались требования, предъявляемые к смесям при проходке стволов в части транспортировки их по трубам и укладки за опалубку. Учитывая многолетний опыт сооружения стволов [5], величина осадки конуса для испытуемых смесей была принята равной 12…15 см (принято 14 см), т.е. класс по подвижности бетонов – П3, а отношение В/Ц – 0,5.
Добавка 0,8% суперпластификатора СП-1 дает увеличение прочности бетона в первые сутки твердения на 56…59%. Отметим, что согласно [3,4], пластификатор СП-1(С-3) оказался более эффективнее аналогичных добавок (Т-2, Areal, Biseal SCC, SicaVisco Сrete) и намного эффективнее традиционных добавок для ускорения схватывания типа хлористого кальция.
НаблаЮрГТУ (НПИ), 2007. – C. 176–181.