Жерасты ғимараттарын бекітуге бүрікпебетонды қолданудың эксплуатациялық қасиеттері мен экономикалық тиімділігі тау-кен-геологиялық және тау-кен-техникалық себептерге ғана тәуелді болып қоймай, сонымен қатар, бетон құрамына қосылатын қоспалардың физика- механикалық және физика-химиялық қасиеттеріне де байланысты болады.
Соңғы жылдары жерасты ғимараттарын бекіту үшін бүрікпебетонды қолданған кезде, бекітпенің қалыңдығын 3-5 см шамасында қабылдап, 3-4 қабатпен бүркеді. Көптеген жағдайларда бүрікпебетон құрамындағы цемент пен құмның арақатынасын 1:2, 1:3 мөлшерде қабылдайды. Бірақ бүрікпебетонның жобалық құрамы бүрку процессі кезінде өзгеруі мүмкін, себебі бетон қоспасының бір бөлігі қайта тебіліп түсіп қалады. Сондықтан мұндай бүрікпебетондау технологиясының кемшіліктері де кем емес.
Осыған орай, жерасты ғимараттарын бүрікпебетонмен бекіту кезіндегі қайта тебілуге ұшырайтын бетон мөлшеріне, бүрікпебетон құрамының қаншалықты әсер ететінін анықтау үшін, зерттеу жұмыстары жүргізілді. Зерттеу жұмыстарының нәтижелері 1-кестеде келтірілді.
1-кесте
|
Бетон қоспасының құрамы |
Бетон қоспасының бір порциясының массасы, кг |
Су/цемент қатынасы |
Бүрікпебетон бекітпесінің қалыңдығы, см |
Қайта тебілуге ұшырайтын бетон қоспасының орташа мәні, % |
|
1:2 (портландцемент М400:құм) |
100 |
0,4-0,45 |
4-5 |
24 |
|
1:3 (портландцемент М400:құм) |
100 |
0,4-0,45 |
4-5 |
36 |
Зерттеу нәтижелерінен көріп отырғанымыздай, жерасты ғимараттарын бүрікбетонмен бекіту кезінде, бетонның қазба қабырғасының беткейлеріне жабыспай қайта тебіліп түсіп қалатын мөлшері орташа есеппен 25-30% құрады. Бұл көрсеткіш экономикалық тұрғыдан тиімсіз болып есептеледі. Сондықтан біз алдағы ғылыми-зерттеу жұмыстарымызды осы көрсеткішті төмендету жолдарын іздестіруге арнадық.
Бүрікпебетон бекітпесін қолданудың дүниежүзілік тәжірибесіне талдау жасар болсақ, оның адгезиялық қасиетін жақсарту үшін, құрамына әртүрлі арнайы қоспаларды қосу арқылы жоғарылатуға болатындығын байқауға болады. Бірақ-та кейбір мұндай құрамдағы бүрікпебетон бекітпелерін күрделі тау-кен геологиялық жағдайларда қолданудың тиімсіз болатын жағдайлары да тәжірибелерде кездеседі.
Сондықтан да, жерасты ғимараттарын бекітуге қолданылатын бүрікпебетонның тиімді қоспаларын дайындау тау-кен саласындағы маңызды мәселелердің қатарына жатады [1].
Осы мәселені шешу негізіне бағытталған ғылыми-ізденістік жұмыстардың нәтижесінде, біз жерасты ғимараттарын бекіту үшін қолданылатын бүрікпебетонның адгезиялық және беріктік қасиеттерін жоғарылататын, құрамына «Б» маркалы СКС-65 ГП синтетикалық латекс және полипропиленді фиброталшық қосылатын, бүрікпебетонның жаңа, тиімді құрамын ұсынамыз.
Бүрікпебетон бекітпесі ретінде қолданылатын полипропиленді фибробетонның құрамындағы талшықтардың, бетонның беріктігіне тигізетін әсерін анықтау үшін зерттеу жұмыстары жүргізілді. Зерттеу жұмыстарын орындау үшін үш түрлі бетон құрамы жасалды: 1) цемент-құм-латекстен құралған бетон (Ц:Қ:Л=1:2:0,2); 2) сондай құрамдағы бетонға ұзындығы 11 мм және диаметрі 1,5 мм полипропиленді фиброталшық қосылған түрі; 3) сондай құрамдағы бетонға полипропиленді фиброталшықтың орнына ұзындығы 20 мм және диаметрі 1,5 мм болатын капрон талшықтары қосылған түрі. Барлық сынақтарда су мен цементтің арақатынастары 0,4 0,45 аралығында қабылданды. Әртүрлі құрамда жасалған бетон қоспалары өлшемдері 4х4х16 (см) қалыптарға құйылып, олардың қату процессінің бастапқы кезіндегі мықтылықтары анықталды. Зерттеу жұмыстарының нәтижелері 2-кестеде келтірілген.
|
Жұмыстарды орындаудың реттік номері |
Бетонның қату уақыты, сағ. |
Бетонның иілу кезіндегі созылуға мықтылық шегі, х10-2 МПа |
||||
|
Талшық қосылмаған бетон |
Әртүрлі көлемде капрон талшығы қосылған бетон |
Әртүрлі көлемде полипропиленді фибро талшық қосылған бетон, % |
||||
|
1,5% |
3,0% |
1,5% |
3,0% |
|||
|
1 |
0 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,0 |
1,3 |
|
2 |
1 |
0,7 |
1,4 |
1,5 |
1,3 |
1,8 |
|
3 |
2 |
1,1 |
2,3 |
2,2 |
2,0 |
2,6 |
|
4 |
3 |
1,7 |
3,0 |
2,8 |
2,6 |
3,4 |
Зерттеу жұмыстарынан алынған нәтижелерді қорытындылайтын болсақ, бетон қоспасының құрамына қосылатын талшықтардың, бетонның бастапқы мықтылығын жоғарылататындығын байқауға болады. Бетонның мұндай мықтылыққа жетуі, оның құрамына қосылатын талшықтарға байланысты болады. Себебі, бетон құрамына талшықтар қосылғанда ішкі үйкеліс жоғарылайды да, осының әсерінен бетонды құраушы матрицалардың орын ауысуының қарқыны төмендейді, ол өз кезегінде бетонның бастапқы қату кезіндегі мықтылығын жоғарылатады [2].
Бетон құрамына қосылатын полипропиленді фиброталшықтар, уақыттың өтуімен бетонның мықтылығын одан ары жоғарылататындығы дәлелденді. Бұл құбылысты анықтау үшін талшық қосылған фибробетонның қату кезіндегі гидратациялық процесін зерттеуге ізденіс жұмыстары жүргізілді (3-кесте).
3-кесте. Уақыттың өтуіне байланысты бетон мықтылығының жоғарылауының кинетикасы
|
Бетон қоспасының түрі |
Бетон құрамындағы талшықтардың көлемдік пайызы |
Уақытқа байланысты (тәулік) бетонның мықтылық шегі, МПа |
|||
|
1 |
3 |
7 |
28 |
||
|
Талшықсыз бетон |
0 |
2,7/8,6 |
5,7/24,1 |
6,0/28,4 |
6,7/39,6 |
|
Капрон талшықтары қосылған бетон |
1,5 |
4,2/9,7 |
6,1/26,8 |
7,4/29,1 |
7,5/44,6 |
|
Полипропиленді фиброталшық қосылған бетон |
1,5 |
6,4/8,3 |
8,1/16,2 |
10,4/30,6 |
13,8/47,4 |
Ескерту. Бөшектің алымында бетонның созылуға, ал бөлімінде сығылуға мықтылық шектері көрсетілген.
Орындалған зерттеу жұмыстарының нәтижелерін талдар болсақ, бетонның құрамына талшық қосылған кезде, оның геометриялық сипаттамаларына тәуелсіз цементтің терең гидрацияланатындығы анықталды (1-сурет). Жерасты ғимараттарын бекітуге қолданылатын бүрікпебетон бекітпесінің негізінен созылуға жұмыс істейтіндігін ескеретін болсақ, полипропиленді фиброталшық қосылған бетонның 28 тәулік бойында қатқан үлгісінің созылуға мықтылық шегі 13,8 МПа дейін жетті. Бұл көрсеткіш талшықсыз бетонмен салыстырғанда екі есеге артық [1].
1-сурет. Уақыттың өтуіне байланысты сығылу күшіне бетон мықтылығының жоғарылауының кинетикасы
1 – талшық қосылмаған бетон; 2 - капрон талшықтары қосылған бетон; 3 - полипропиленді фиброталшық қосылған бетон
талшықтардың, бетонның құрылымдық қату дәрежесіне тигізетін әсерін келесі ретте сипаттауға болады:
- Бетон қоспасын дайындау кезінде оның құрамына қосылатын полипропиленді фиброталшықтар, бетон көлемінің бойымен тең дәрежеде таралып, мықтылығы жоғары қатты қаңқа жасайды.
- Полипропиленді фиброталшықтың бетон компоненттерімен жоғары физика-химиялық деңгейде байланысуының әсерінен аз уақыт ішінде мықтылығы жоғары және пластикалы бүрікпебетон бекітпесін орнатуға болады.
ӘДЕБИЕТТЕР
- Заславский Ю.З., Мостков В.М. Крепления подземных сооружения. М.: Недра, 1979.
- Бегалинов А.Б., Сердалиев Е.Т., Алменов Т.М. Бүрікпебетон бекітпесінің пайдаланымдық көрсеткіштерін жетілдіру жолдары. Горный журнал Казахстана, № 11, Алматы 2009 ж., С 43-46.