Крепление выработок набрызг-бетоном и анкерами при строительстве транспортных тоннелей и метрополитенов

Цемент

0,04

0,07

0,08

Песок

0,2

0,4

0,5

Щебень

0,8

0,5

0,4

Количество материалов в килограммах для получения 1 м³ набрызг-бетона равно:

(11)

(12)

(13)

17. Состав нанесенного набрызгбетона отличается от состава исходной смеси, так как смесь в процессе набрызга уплотняется и частично теряется из за отскока материала.

Для определения ориентировочного состава набрызгбетона по рис. 2 находят r_нб—долю песка в заполнителях набрызгбетона. Для этого от заданного значения r_см проводят прямую до r и от точки пересечения опускают перпендикуляр на ординату r_нб.

Значение точки на оси r_нб соответствует значению доли песка в заполнителях в уложенном набрызгбетоне.

С учетом полученного значения r_нб определяют количество составляющих, кг/м³, в набрызгбетоне:

цемента ............. Ц_нб = Ц_см × 1,7; (14)

воды ............... В_нб = Ц_нб ( ); (15)

песка ............... П_нб = (r_нб — Ц_нб — В_нб)r_нб; (16)

щебня .............. Щ_нб = r_нб — Ц_нб — В_нб — П_нб. (17)

r_нб определяют опытным путем: делают выломку куска из свежеуложенного набрызгбетона, кусок укладывают в полиэтиленовый пакет, который завязывают и взвешивают, определяют Q_нб. Затем опускают в сосуд, до верха наполненный водой, и определяют объем вытесненной воды V_нб. Тогда .

18. Определение сроков схватывания цементного раствора с добавкой для нахождения оптимального количества добавки выполняют на приборе Вика.

Навеска цемента принимается равной 100 г. Цемент тщательно перемешивается с порошкообразной добавкой, количество которой принимается в начале опыта минимальным. В раствор заливается вода в количестве, соответствующем нормальной густоте данного цемента.

Примечания: 1. Нормальная густота цементного теста определяется по стандартной методике.

2. Жидкая добавка — ускорителя схватывания — вводится в смесь вместе с водой.

Минимальное количество добавки в начале опыта принимается равным 2%-й массы цемента. После затворения смесь быстро перемешивается и укладывается в кольца прибора Вика.

Игла доводится до соприкосновения с поверхностью теста, после чего стержень иглы массой 100 г освобождается и игла свободно погружается. За начало схватывания принимается время от начала затворения до того момента, когда игла не доходит до дна на 1 мм. За конец схватывания принимается время, прошедшее от начала затворения до момента, когда игла проникает в раствор не более 1 мм.

Оптимальное количество добавки должно соответствовать времени окончания схватывания не более 3 мин.

После определения оптимального количества добавки производится проверка прочности цементно-песчаного раствора. Прочность определяется на образцах-кубиках размерами 3х3x3 см, приготовленных из цементно-песчаного раствора состава 1 : 3 (цемент: песок по массе). Ввиду того что цементно-песчаный раствор с добавкой быстро схватывается, образцы должны приготовляться из небольших порций смеси. Навески (цемента 50 г, песок 160 г) и добавка перемешиваются в металлической или фарфоровой чаше. Затем в смесь вводится вода в количестве 20—25 см³ что соответствует водоцементному отношению 0,4—0,5.

После перемешивания раствор быстро (до начала схватывания) укладывается в формы на один час, после чего образцы распалубливаются.

Количество образцов назначается из расчета на проведение 5 серий испытаний в возрасте 3 ч, 1, 3, 7 и 28 суток. Одновременно изготавливаются и испытываются контрольные образцы из цементно-песчаного раствора аналогичного состава без добавки.

Прочность образцов с добавкой в возрасте 1, 3, 7 и 28 суток не должна быть ниже прочности контрольных образцов того же состава

Пример. Расчет состава сухой смеси, определение режима нанесения и ориентировочного состава набрызгбетона

Исходные данные. 1. Характеристики материалов: цемента—портландцемент марки 400, ПГЦТ = 28%; песка кварцевого — g_п= 2,65; g_нас×п = 1,56; = 3,27; содержание пыли 3%, глины и ила 2%; содержание органических примесей — в пределах нормы; щебня g_щ =2,66 g_нас×щ = 1,38; НКЩ = 15 мм. Гранулометрические составы песка и щебня представлены в табл. 7 и 8.

Таблица 7

Наименование остатков на

Гранулометрическнй состав песка, мм, для сит размерами, мм

ситах, % от массы

2,5

1,25

0,63

0,315

0,14

Поддон

Частные

25

26

19

16

9

5

Полные

25

51

70

86

95

100

Таблица 8

Наименование остатков на

Гранулометрический состав щебня, мм для сит размерами, мм

ситах, % от массы

15

10

5

Поддон

Частные

5

57

37

1

Полные

5

62

99

100

2. Производственные условия: дозировка материалов — по массе; общая культура производства — низкая; коэффициент вариации V_п=16%; производственный коэффициент К=0,91.

3. Применяемое оборудование: набрызгбетон-машина СБ-67 производительностью 4 M³/4; длина материального шланга 40 м; диаметр шланга 50 мм; камера смешения отнесена от сопла на 4 м; вода подается водяным насосом.

Задание. Подобрать состав набрызгбетона со следующими свойствами: В 22,5 (средняя прочность при коэффициенте вариации V_п=13,5%, =30,4 МПа); F 300; W6 (для вторичной обделки), расчетная толщина d= 15 см.

Решение. 1. Определяем водоцементное отношение по формуле (9), а значение А — по табл. 2.

2. Уточняем водоцементное отношение.

Из условий службы бетона по водонепроницаемости В/Ц < 0,55. В зависимости от марки бетона по морозостойкости для F 300 В/Ц < 0,5. Принято наименьшее значение В/Ц = 0,475.

3. Определяем расход воды в зависимости от крупности заполнителя и жесткости набрызгбетонной смеси по рис. 1.

Исходя из того, что оптимальная жесткость набрызгбетонной смеси равна 20 с, крупность щебня 5 — 15 мм, расход воды равен 175 л/м³.

Уточняем расход воды в зависимости от вида применяемых материалов по табл. 4.

л.

Принят расход поды В = 178 л/м³.

4. Определяем расход цемента на 1 м³ набрызгбетона.

кг/м³.

Тогда количество на 1 м³ сухой смеси определяем по формуле (5).

.

5. Определяем соотношение между песком и щебнем (долю песка в смеси заполнителей r_см) в зависимости от марки цемента, модуля крупности песка М_к и необходимой прочности набрызгбетона, а также с учетом коэффициента производственных условий К по рис. 2.

Для МПа, М_ц = 400, М_к = 3,27 r = 0,7.

6. Расход песка определяем из условия

П_см = (g_cм — Ц_cм)r_см = (1440—313) × 0,7=789 кг/м³

7. Количество щебня в смеси будет

Щ_см = g_см — Ц_см — П_см = 338 кг/м³

Исходный состав на 1 м³ сухой смеси, кг/м³:

Ц_см = 313; П_см = 789; Щ_см = 338.

8. Выбор оптимального режима нанесения набрызгбетона: для материального шланга длиной 40 м и диаметром 50 мм давление в набрызгбетон-машине определяется согласно п. 3.55:

Р_мм = 0,1+0,0022 × 40 + 0,007 × 2 + 0,04 × 2 = 0,28 МПа.

Расстояние от сопла до набрызгиваемой поверхности определяется в соответствии с п. 3.56:

(Ц + П) : Щ = (313 + 789) : 338 = 3,26.

Оптимальное расстояние нанесения 0,7 м.

9. Расход воды при подаче насосом при набрызгбетонированин назначается в зависимости от водоцементного отношения, расхода цемента и производи-тельности набрызгбетон-машины. При производительности набрызгбетон-машины П = 4 м³ смеси/ч или 0,067 м³/мин при расходе цемента Ц_см = 313 кг/м³ производительность по цементу равна

П = 0,067 × 313 = 21 кг/мин.

Необходимый расход воды будет

В_см = П = 21 × 0,475 = 10 л/мин.

10. Определяем расход материалов для получения на 1 м³ набрызг-бетона в килограммах:

= 313 · 1,28 = 401;

= 789 · 1,7 = 1341;

= 338 · 1,4 = 473.

11. Определение ориентировочного состава набрызгбетона:

по рис. 2 определяем изменение состава в процессе набрызгбетонирования: r_исх = 0,7; r_нб = 0,81.

В набрызгбетоне:

цемента ............... Ц_нб = 401 · 1,7=532 кг/м³;

воды ................. В_нб = 532 (0,475 — 0,01) = 247 л/м³;

песка ................. П_нб = (2272 — 532 — 247) · 0,81 = 1209;

щебня ................ Ш_нб = 2272 — 532 — 247 — 1209 = 284 кг/м³.

Приложение 8

Рекомендуемое

МЕТОДИКА ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ИЗ НАБРЫЗГБЕТОНА Набрызгбетонные образцы получают из специально приготовленных плит большого размера.

Плиты изготовляют в деревянных ящиках размерами 50 х 50 х 12 см. Крайние части плиты с нарушенной структурой спиливают, а из средней выпиливают 9 кубиков размерами 10 х 10 х 10 см, используемых для испытания на сжатие, осевое растяжение и морозостойкость. Испытания проводятся в соответствии с ГОСТ 101080—78, ГОСТ 18105—86. Допускается получение образцов из набрызгбетона в виде кернов диаметром 75 — 135 мм, выбуриваемых с помощью станка вращательного бурения с кольцевой коронкой.

Выпиливание и выбуривание образцов производят после того, как набрызгбетон наберет достаточную прочность (7 суток и более).

Для достижения сопоставимости результатов испытаний образцов, размеры или формы которых нестандартны, со стандартными образцами необходимо вводить поправочные коэффициенты, приведенные в таблице.

Вид образцов

Размер грани или диаметр, см

Переходный коэффициент

Кубики

7

0,75

10

0,85

15

0,90

20

1,00

30

1,10

Цилиндр (керн)

h=d

1,25

То же

h=2d

1,80

Для испытания на водонепроницаемость по ГОСТ 12730,5—84 применяют керны из набрызгбетона диаметром и длиной 15 см.

Возможно проведение испытаний по упрощенной методике с изготовлением образцов из набрызгбетона в виде плит размерами 70 х 40 х 18 см с тремя цилиндрическими полостями диаметром 36 мм. Образец изготовляют в деревянной форме, к днищу которой прикреплены три металлических вкладыша, образующие полости. При испытаниях в полости подается вода через специальные штуцеры. Режим испытаний устанавливают в соответствии с ГОСТ 12730,5—84.

При возведении тоннельных обделок из набрызгбетона для определения качества материала в процессе производства работ рекомендуется определять сцепление набрызгбетона с породой путем отрыва образцов при помощи сетчатой рамки (рис. 1) или прибора конструкции ЛИИЖТа (рис. 2), а в слабых породах—прибора конструкции НИИСПа Госстроя УССР (рис. 3).

При испытаниях с помощью сетчатой рамки (см. рис. 1) образцы изготовляют следующим образом. Па выбранный относительно ровный участок поверхности выработки наносят слой набрызгбетона толщиной 2 — 3 см. В этот слой втапливают сетчатую рамку. Затем наносят слой набрызгбетона толщиной 8 — 10 см. Через 1 — 1,5 ч после этого образец оконтуривают ручным зубилом. Применять для этой цели механизированный инструмент не рекомендуется, так как можно повредить образец.