ТЕХНОЛОГИЯ КОНТРОЛЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СВОЙСТВБЕТОНА ПРИ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕМ КРЕПЛЕНИИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК


В последние годы в России наблюдается устойчивая тенденция роста промышленного производства что, несомненно, приведет к увеличению потребности в энергоресурсах. Немалую долю в структуре энергоносителей нашей страны занимал, да и будет занимать уголь, добыча которого в Восточном Донбассе значительно сокращена              из-за              ликвидации />угледобывающих предприятий и их инфраструктуры. Поэтому удовлетворение спроса на уголь в нашем регионе возможно только за счет строительства новых шахт.
В условиях дефицита инвестиций, особую остроту приобретает задача сокращения затрат на строительство горных предприятий. Поскольку большая часть затрат на проведение горных выработок представлена расходами на возведение крепи,              то данная работа посвящена совершенствованию
ресурсосберегающей технологии крепления подземных сооружений монолитным бетоном, который в практике подземного строительства занимает одно из первых мест.
Стоимость возведения конструкций из монолитного бетона остается довольно высокой из-за необходимости применения временной крепи, а также инвентарных опалубок с высокой несущей способностью. Особенно остро эта проблема стоит при строительстве подземных сооружений в слабых неустойчивых породах (устья наклонных стволов, врезки тоннелей различного назначения в массив выветрелых пород, различных гидротехнических сооружений, эскалаторных ходков, подземных переходов и т.п.).
При строительстве подземных сооружений в сложных горногеологических условиях низкая прочность и устойчивость вмещающих пород является серьезным препятствием с точки зрения экономичности и безопасности строительства. Так как в этом случае без применения специальных способов, обнажение пород зачастую возможно лишь на глубину 0,25 - 0,50 м, что существенно замедляет темпы строительства. Поэтому
170
важную роль в снижении затрат времени на возведение крепи может сыграть разработанная на кафедре «Подземное, промышленное, гражданское строительство и строительные материалы» Шахтинского института (ф) ЮРГТУ (НПИ)              технология проведения выработок короткими заходками в
неустойчивых породах с применением модифицированных быстротвердеющих бетонов. Суть разработанной технологии, заключается в том, что крепление можно осуществлять по совмещенной схеме, то есть в непосредственной близости от забоя и без применения временной крепи. В этом случае монолитная бетонная крепь, через весьма короткий промежуток времени должна воспринимать нагрузки от массива горных пород. Этот интервал времени должен быть максимально коротким не более 6 - 9 часов, только в этом случае можно обеспечить нормативные темпы строительства.
Особую остроту эта проблема приобретает в холодные периоды года, поскольку при пониженных температурах скорость гидратации цемента снижается многократно. Применение ускорителей твердения и прогрев бетона полностью не исключают проявления негативных последствий, так как необходимо учитывать целый ряд факторов:              способ подвода тепла, размеры и конфигурацию
конструкций, характеристики применяемого цемента, площадь контакта с внешней средой, теплофизические и физико-химические свойства бетона, а также характер их изменения при твердении, конструкцию и тепловые характеристики материалов опалубки, изменения условий внешней среды и др.
Не менее опасными являются и высокие температуры, способствующие развитию трещин в конструкциях из монолитного железобетона,              о чем
свидетельствует обследование ряда объектов с интенсивным трещинообразованием в конструкциях, бетонирование которых осуществлялось в периоды аномально высоких температур.
Таким образом, очень часто для обеспечения надежности и безопасной эксплуатации конструкций, возникает необходимость контроля скорости набора прочности бетоном, так как она может существенно изменяться в зависимости от условий строительства. Кроме этого зачастую требуется не только контроль, но и прогнозирование изменения механических свойств бетонов.
С этой целью на кафедре «ППГС и СМ» проводятся исследования посвященные разработке способов и средств мониторинга условий твердения бетона при строительстве объектов различного назначения. На первом этапе разработан простой и недорогой портативный комплекс для оперативного контроля за температурой в строительных конструкциях, который позволял четко контролировать температурный режим твердения бетона. Основная задача комплекса - сбор, визуализация и хранение информации от нескольких термодатчиков.
Полученные в результате измерений данные, анализируются построением графиков в любой момент испытаний в режиме реального времени. В 2006 - 2008 годах комплекс использован при исследовании распределения температур во время твердения бетона целого ряда конструкций. Результатом исследований явились рекомендации строительным организациям по уходу за твердеющим бетоном при аномальных температурах.
Использование приборов DS1922L, являющихся автономными системами, в течение зимнего периода 2008 г., позволило существенно
171

упростить контроль температурного режима твердения бетона при возведении ростверков буронабивных свай. По полученной термограмме (рис. 1) определялась среднесуточная температура, и в различные интервалы времени выполнялись измерения прочности бетона в конструкции.



Лабораторные испытания проводились при температурах от 2 до 50 °С в термокамерах, позволяющих поддерживать температуру с точностью до 0,1 °С. Определение прочности образцов в установленные сроки проводилось в соответствие с ГОСТ 10180 - 90. По результатам обработки полученных экспериментальных данных с помощью программного модуля Statistica 6 были получены следующие уравнения множественной регрессии.
Для повышенных температур:
Ro = 0,8 + 0,2 t + 4,9 ln T,
для пониженных температур:
Ro = -10,2 + 0,6 t + 5,5 ln T,
где Re - прочность бетона на сжатие, МПа; t - температура твердения, °С;
T - время твердения (возраст) образца, сут.
Множественный коэффициент корреляции Rm приведенных уравнений соответственно составляет 0,929 и 0,885.
По полученным уравнениям произведены расчеты прогнозируемой прочности бетона для соответствующих лабораторным исследованиям значений температур и времени твердения, результаты которых также приведены на рис. 2 и рис. 3 (сплошная линия - фактические значения, пунктирная - расчетные).
Анализируя проведенные исследования и полученные результаты можно отметить, что отклонения расчетных значений прочности от фактической, имеющие место на граничных участках исследуемых              факторов,
принципиального значения не имеют, так как требуемое значение прочности (60% от проектной), в большинстве случаев расположено в области
максимального совпадения результатов.


Рис. 2. Кинетика твердения бетона при повышенных температурах

Полученные результаты были использованы для определения сроков проведения испытаний монолитных железобетонных конструкций на предмет разрешения монтажа каркасов зданий при строительстве объектов ЗАО «Русская свинина», ОАО «Русская свинина. Миллерово» и ООО «Ростовская торговая база».
Автоматизированный контроль температуры воздуха, бетонной смеси и твердеющего бетона, позволял с высокой точностью определять среднесуточную температуру и обеспечить точность прогнозирования ± 8%.
Поскольку для расчета напряженно деформированного состояния породного массива и крепи современными программными комплексами требуется определение ряда механических характеристик материалов, то разработана установка, предназначенная для оперативного определения механических свойств горных пород и строительных материалов в
производственных условиях (рис. 4.). Достоинствами разработки являются: компактность и универсальность; возможность определения модуля упругости, предела прочности на изгиб и срез на одной установке непосредственно на строительной площадке; простота в эксплуатации, не требуется сложных специальных и дорогостоящих приспособлений и прессового              оборудования;
сокращение времени определения свойств.
Выполненные одновременно с лабораторными,              исследования
прочности              конструкций
неразрушающими              методами
непосредственно на строительных площадках              позволили
скорректировать эталонные зависимости для приборов.
Несмотря на то, что все натурные исследования выполнены на объектах поверхностного строительства, полученные результаты и опыт их применения

вполне может быть использован при применении ресурсосберегающей технологии крепления горных выработок в сложных горногеологических условиях.
УДК 622.268.2:624.151.53

<< | >>
Источник: Неизвестный. Проблемы горного дела и экологии горного производства: Матер. IV междунар. науч.-практ. конф. (14-15 мая 2009 г., г. Антрацит) - Донецк. 2009

Еще по теме ТЕХНОЛОГИЯ КОНТРОЛЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СВОЙСТВБЕТОНА ПРИ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕМ КРЕПЛЕНИИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК:

  1. Экологизированные (ресурсосберегающие) технологии
  2. Безопасные ресурсосберегающие технологии
  3. Тема II. ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ (ТЕХНИКА) ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ
  4. ГЛАВА 2 Прогнозирование обстановки при чрезвычайных ситуациях
  5. Прогнозирование обстановки при лесном пожаре
  6. Прогнозирование экологической обстановки при авариях на химически опасных объектах
  7. ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ТЕХНОЛОГИЯХ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ
  8. Г л \А В А ДЕСЯТАЯ. У КРЕПЛЕНИЕ СОВЕТСКОГО ГОСУДАРСТВА В1919 ГОДУ.
  9. Нечеткая логика при тестовом контроле знаний
  10. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРИ МОНТАЖЕ ПОЛНОСБОРНЫХ ЗДАНИЙ
  11. CAD-технологии при обучении работе с графикой