钢纤维喷射混凝土配合比设计研究.pdf
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1、6 0 矿 业 工 程 M i ni n g Eng i n e e r i ng 第 1 4卷第 2期 2 0 1 6年 4月 钢纤维喷射混凝土配合比设计研究 马 永 林 ( 中冶 北方 工程技 术有 限公 司 ,辽 宁 大 连 1 1 6 6 0 0 ) 摘 要 :依据 L 1 6( 4 5 )正交表 为设计蓝本 ,考虑水 灰 比、沙率 、速凝剂 、钢 纤维 、减水 剂等五种 因素 对钢纤 维混 凝土性能的影响 ,通过正交试验配合 比,得到一 些钢纤维混凝 土的基本性 能信息 。提 出一种 关 于水灰 比和钢纤维关系的强度计算公式 ,得到钢纤维喷射混凝土配合 比设计 的一般规律 。 关键词
2、 :配合 比;钢纤维 ;正交试验分析 中图分类号 :T U5 2 8 5 7 2 文献标识码 :B文章编号 :1 6 7 1 8 5 5 0 ( 2 0 1 6 )0 2 0 0 6 0 0 5 0 引言 喷射混凝土是一种以压缩空气为动力 ,将混凝 土集料通过管道或喷嘴 ,把混凝土浆体直接喷射到 围岩或结构物表 面,并能在数分钟 内 ( 不超过 1 0 分钟)凝结硬化的混凝土。在混凝土搅拌材料中掺 人钢纤维等纤维材料,这样可进一步改善混凝土抗 裂、抗折性能上的缺陷,提高界面粘结强度和变形 能力 ,在生产实际的应用方面则具有重要意义_ 】 。 1 试验材料与试验方 案设计 1 1 试 验材 料
3、准备 水泥。质量证书 :合格 ;水泥品种 :普通 硅酸盐水泥 ;强度等级 :4 2 5 MP a ;水泥 富余 系 收稿 日期 :2 0 1 5 1 2 1 7 作者简介 :马永林 ( 1 9 8 6 一) ,男 ( 汉族) ,辽宁大石 桥人 ,中冶北 方工程技术有限公司矿山设计院岩土工程师。 数 1 1 3 。 粗 细 骨 料 。沙 子 :细 度 模 数 3 0 ,密 度 2 7 0 0 k g m。 ;石 子 :针 片 状 颗 粒 总 含 量 l _ 6 , 密 度 2 5 2 6 k g m。 。石子 粒径 不大 于 1 0 mm。 速凝剂 。根 据 喷 射 t 昆凝 土用 速 凝剂 J
4、 C 4 7 7 2 0 0 5 、 混 凝 土 外 加 剂 应 用 技 术 规 范 GB 5 0 1 1 9 2 0 0 3确定 ,速凝剂掺量约为 3 6 。 减 水剂 。依 据 混 凝 土外加 剂应用 技术 规 范 G B 5 0 1 1 9 2 0 0 3 、 混 凝 土减 水 剂 质量 标 准 和 试验方法J GJ 5 6 1 9 8 4得到,在喷射混凝土中减 水剂掺量为 0 2 1 5 。 钢纤维 。体 积含量 的 0 5 1 5 ,密 度为 4 O 1 2 0 k g m。 ,长度 为 2 0 2 5 mm。 1 2 试 验设 备 量程 8 0 0 k N 压力机 、量 程 1 0
5、 0 k N劈裂试验 压力机 、混凝 土搅拌 机、电子称 、坍落 度筒、直 尺 、1 0 0 1 0 0 1 0 0 试模至少 4个 、振捣台、振捣 棒 、恒 温养 护箱 、筛分 机 、石子 粉碎机 等 。 - 一- - - _ _ 一- - _ 一+ Br i e f Ana l y s i s o n Pi pe Ai r Pr e s s u r e Equ a l i z i n g Fi r e Pr e v e nt i o n M e t ho d ZHAO Yu h e n g ( S h a n x i Co a l Tr a n s p o r t a t i o n a
6、n d M a r k e t i n g Gr o u p Co ,Lt d Da t o n g, Da t o n g 0 3 7 0 0 0, C h i n a ) Ab s t r a c t : Th e p a p e r d e s c r i b e s t h e t h e o r e t i c a l me t h o d , e s s e n t i a l f e a t u r e s , a n d k e y t e c h n o l o g y o f p i p e a i r p r e s s u r e e qu a l i z i ng f
7、 i r e f i g ht i ngI t a l s o a na l y z es t he a d va n t a ge of t h i s me t h od c omp ar e d t o dr i l l i n g gr ou t i n g f i r e f i gh t i n g me t ho d Thi s f i r e f i g h t i n g me t h o d i s e f f e c t i v e ,s c i e n t i f i c , a n d r e a s o n a b l e f o r t r e a t i n g
8、 mi n e s e l f - i g n i t e f i r e a n d i t i s t h e d e v e l o p me n t d i r e c t i o n Ke y wo r d s : p i p e a i r p r e s s u r e e q u a l i z i n g f i r e p r e v e n t i o n; r e s e a r c h s t a t u s ; d e v e l o p me n t d i r e c t i o n 2 0 1 6年第 2 期 马永林钢 纤维喷射 混凝 土配合比设计研 究 6
9、1 1 3 正交试 验 方案设 计 L ( 4 )正交表可安 排最多 5个 因素,每个 因素均为 4水平 ,总共要 做 1 6次试验 。选取水 灰 比、砂率、水泥用量和钢纤维掺量这 4个对强度 有影响 的因子,每个 因子取 4个水平 。水 灰 比取 0 4 0 、0 4 5 、0 5 0 、0 5 5 ,砂 率 取 0 5 0 、0 5 5 、 0 6 0 、 0 6 5 , 钢 纤 维掺 量 取0 、 4 0 、 6 0 、 8 0 k g m。 , 减 水 剂 用 量 取0 5 、 0 7 5 、 1 O 0 、1 2 5 , 速 凝 剂 用 量 取 0 、 3 、 4 、 5 。不考虑各
10、 因子间的交互作用 ,选取正交表 中 的 L ( 4 ) ,见表 1 。 表 1 实验方案之参数和指标 试验的基本思想是希望利用钢纤维取代混凝土 内的骨料 ,计算 出 1 m。钢纤维混凝 土中各组分的 质量 ,于是有 : +鱼 + + +旦+o o l a = 1 ( 1 ) p c p g p s p pR 1 m。 混 凝土 各组 分混 凝土材 料 量见表 2 。 表 2 1 m。 混凝土材料量 k g 续袁 2 数据分析 正交试验得 到 的坍 落度 、试件质 量、抗 压强 度、抗拉强度试验数据如表 2 、3 。 表 3 坍落度、密度正交分析表 序 号桕吡砂 洲 。 1 6 4 4 1 3
11、 2 l 】 5 2 4 6 猢 如 : 搴 。 j m 鹊 m m m i! ;i i;i;i 2 3 4 5 6 7 8 9 n ” H 6 2 矿 业 工 程 第1 4 卷 第2 期 续 袁 序号 2 8天 抗压强度 N 平均值 N m m 2 2 8天 劈裂强度 N 平均值 N mm 2 4 3 3 4 2 3 6 9 2 86 3 76 2 4 8 2 7 4 3 8 8 3 25 2 1 各 组分 对坍 落度 影 响分析 试验 钢 纤维 喷 射混 凝 土按 坍 落 度 8 0 1 2 0 mm 进行配合 比设计。对用钢纤维替换粗 、细骨料后成 型的 1 6组配 比下 的混凝 土进行
12、坍落度 正交分析 , 可采用直观法和方差分析法两种分析方法。其影响 见 图 1 。 方差 分 析知 ,显 著性水 平 时 ,主要 因素 只有水 灰 比 ,当显 著性水 平取 时 ,影 响坍落 度 的主要 因素 有水 灰 比和减 水剂 两个 因素 。所 以 ,水灰 比是 影 响 坍落度的主要 因素,次要因素为减水剂的掺人 ,这 样在实际当中水灰 比对钢纤维混凝土的坍落度影响 是主因 ,但减水剂含量越高对坍落度的影 响越大 , 而钢 纤维 可任 意选 取 。 越 蜓 骚 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 图 1 各组分对坍落度影 响 2 2 对密 度 影响分 析 钢纤 维混凝
13、 土密度一般较大 ,随着钢纤 维用量增 加 ,如果搅拌较为均匀一般钢纤维混凝土密度会较 大。但是 ,由于钢纤维的乱向特点,大量增加钢纤 维 ,在搅拌过程中容易聚团,胶凝材料和砂浆等不容 易填充骨架空隙,反而密度减小 3 。其影响见图 2 。 由方差分析知 ,显著性水平时 ,其主要影响因 素只有水灰比。所 以,水灰 比是影响钢纤维混凝土 密实性的主要因素 ,次要 因素为砂率的选取 ,但是 减水 剂含 量越 高对密 实性 的影 响也越 大 。而钢 纤维 对混 凝土 密实 性影 响较小 ,这 与直 观法 分析 的结果 相悖 ,原因是如果钢纤维乱向分布组成的骨架全部 被胶 凝材 料 和细骨料 填充 ,
14、这 样 的混凝 土钢纤 维越 多掺入 ,密度越大。但是 ,实际中钢纤维间隙被完 全填充是很 困难的,且它被胶凝材料 的完全包裹也 是需 要特 殊处 理 的 ,所 以实验 当中很 难得 到理 想 的 状况 ,反 而得 到和理 论相 反 的试验结 果 。 2 4 4 2 4 O 稍 2 36 I Z j 4 图 2各组分对密度影响 2 3对 抗压 强影 响分析 对抗 压强 度 的正 交分 析 ,采用 直观分 析法 和方 差分 析法 进行 分 析 。试 验通 过 测 得 试件 2 8天 的抗 压强度 ,目的是确定钢纤维喷射混凝土的后期的强 度变 化规 律 。其影 响见 图 3 。 对于 2 8 d
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