高性能喷射混凝土研究报告(2011年9月23日)讲述.doc

目 录 目 录 1 序 3 第一章 喷射混凝土应用研究概况 6 1.1 喷射混凝土技术的发展 6 1.2 喷射混凝土特点及施工工艺 7 1.2.1 喷射混凝土的特点 7 1.2.2 施工工艺 8 1.3 喷射混凝土的原材料及其配比 10 1.4 外加剂在喷射混凝土技术中的应用 12 1.4.1 外加剂的发展 13 1.4.2 外加剂的分类 14 1.5 外加剂的应用 16 1.5.1 速凝剂在喷射混凝土中的应用 16 1.5.2 减水剂在喷射混凝土中的应用 17 1.5.3膨胀剂在喷射混凝土中的应用 18 1.5.5 硅灰在喷射混凝土中的应用 19 第二章 高强度喷射混凝土配方研究 21 2.1 高强度喷射混凝土的初步试验 21 2.1.1 试验原料 21 2.1.2 试验条件 22 2.1.3 试验结果分析 23 2.2．MK-1高效增强剂最佳用量的确定 24 2.2.1 试验原料 24 2.2.2 试验方法 25 2.2.3 试验结果分析 26 2.3 水泥标号对MK-1用量的影响 26 2.3.1 试验原料 27 2.3.3 试验结果分析 28 2.4 新配方中速凝剂用量的确定 29 2.4.1 试验原料 29 2.4.2 试验方法和条件 30 2.4.3 试验小结 31 2.5 减少速凝剂、提高混凝土强度的试验 31 2.5.1 试验原料 31 2.5.2 试验方法 32 2.5.3 试验结果分析 33 第三章 高韧性喷射混凝土试验研究 35 3.1 增韧材料遴选试验 35 3.2纤维规格对混凝土强度的试验研究 36 3.3 纤维掺入方式对混凝土强度影响的研究 38 第四章 高性能喷射混凝土的SEM图像分析 42 4.1．试验设备与试验条件 42 4.2．MK高效增强剂在喷射混凝土中的作用 42 4.3．速凝剂对喷射混凝土微观结构的影响 44 第五章 高性能喷射混凝土的作用机理 46 5.1 增强机理 46 5.2提高喷射混凝土耐久性的机理 47 5.3速凝机理 48 5.4降低喷射回弹率的机理 48 5.5提高喷射混凝土密实性的机理 48 5.6提高喷射混凝土韧性的机理 49 第六章 高性能喷射混凝土现场试验 53 6.1 预备试验 53 6.2第一次现场试验 54 6.2.1试验原料特性和产地 54 6.2.2试验地点、配比与施工工艺 55 6.3第二次现场试验 57 6.4第三次现场试验（工程试验与效果评价） 60 第七章 经济效益分析 62 7.1．高性能喷射混凝土替代普通喷射混凝土经济效益计算 62 7.2．高性能喷射混凝土替代浇铸混凝土的经济效益计算 63 7.3．高性能喷射混凝土制碹节约矿井建设时间的经济效益 64 第八章 结论与建议 65 8．1 结论 65 8．2 建议 66 参考文献 68 附件 72 序 喷射混凝土具有原材料来源广泛、价格低、能耗小、工艺简单、性能稳定、耐久性好以及维修费用低等优点，成为现代矿井井下巷道的主要支护材料之一。 自1824年波特兰水泥问世开始，以水硬性水泥为胶结材料的混凝土就与水泥同时发展。到了20世纪60年代，日本、德国分别研制成功了减水率高达20%的减水剂，配制出了地面建筑用的高强混凝土。当前由于高效减水剂等混凝土外加剂的开发应用，混凝土的性质和功能得到了很大的改善和提高，使建筑工程得到了更好的施工质量和更大的使用价值，混凝土正向高性能方向发展。高性能混凝土的特点是高强度、高耐久性、体积稳定性好、密实性好、具有良好施工性能。 长期以来，煤矿井下巷道喷射混凝土多采用普通混凝土，由于速凝剂的影响，设计强度一般为强度标号C20，由于喷射时操作不规范等因素的影响，实际强度还要下降20%左右。低强度的喷射混凝土对于浅部地压不大的矿井基本上能够适应，但由于脆性大、粘结力不强，在围岩稍微出现变形后即发生开裂、掉皮、脱块等破坏现象，失去支护效果。 跨入21世纪，随着浅部资源的逐渐枯竭，煤炭开采深度日益加大，矿压增大，巷道围岩控制与维护难度日益加大，提高支护体强度就成了研究工作的重点内容之一。 国内外为了提高喷射混凝土的强度，有采用钢纤维喷射混凝土，也有采用硅灰喷射混凝土，强度可以适当提高。但钢纤维喷射混凝土施工机具、工艺复杂；硅灰混凝土，价格很高，硅灰混凝土易产生裂缝，推广应用困难。目前有在重大建筑工程中采用以高性能偏高岭土为主要添加剂配制高强高性能混凝土，密实度好、强度高、防裂、防渗，性能优于硅灰混凝土，价格比硅灰也有一定的优势，所以，把高性能偏高岭土作为主要增强性添加剂对喷射混凝土性能的改善应该具有积极的作用。 鹤壁煤电股份有限公司三矿，1956年基建，1958年正式投产。原设计生产能力60万吨/年，核定生产能力135万吨/年。 三矿位于鹤壁老市区北约4.4公里，主井坐标