ТРЕБОВАНИЯ К ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ НАБРЫЗГБЕТОНА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ

№ пп	Характеристики грунтов	Возможная продолжительность обнажения грунта выработки без крепления	Требуемая прочность набрызгбетона на сжатие, МПа							Требуемые сроки схватывания вяжущего для набрыэгбетона технологической крепя, мин.
			технологической крепя в возрасте					обделки
			1 ч	6 ч	1 сут	7 сут	28 сут	1 сут	28 сут
1	Устойчивые, монолитные, крепкие или очень крепкие, не оказывающие горного давления	Практически постоянно	—	—	—	—	—	6—10	30	—
2	Крепкие, слаботрещиноватые, выветривающиеся, склонные к вывалообразованию	Несколько месяцев	—	—	—	—	—	8—12	30	—
3	Средней крепости, слаботрещиноватые, склонные к вывалообразованию	Несколько суток	—	2	10—15	—	30	—	30	Начало схватывания—30; конец схватывания—60
4	Средней крепости, слаботрещиноватые, оказывающие небольшое давление	Несколько часов	0,5—1	5—8	10—15	20	30	—	30	Начало схватывания—10; конец схватывания—30
5	Средней крепости, сильнотрещиноватые, оказывающие значительное горное давление	Несколько минут	1—2	5—8	15—20	—	30—40	8—10	30	Начало схватывания—10; конец схватывания— 80 с
6	Мерзлые устойчивые грунты	Несколько месяцев	—	—	5—6	—	20—30	—	30	—
7	Мерзлые грунты средней крепости	От нескольких суток до нескольких мес.	—	—	6—10	20	30	—	30	—
8	Водоприток 1—3 л/(мин×м)	—	0,7-1	—	10	—	30	—	30	Начало схватывания—1; конец схватывания—2
9	Водоприток более 3 л/(мин×м)	—	0,7-1	—	10	—	30	—	30	Начало схватывания—15 с; конец схватывания—40 с

Примечание. Способ нанесения набрызгбетона и требования к вяжущему определяются в зависимости от характера обводнённой поверхности по рекомендуемому приложению 13. Вид вяжущего выбирается по рекомендуемому приложению 4.

 

Приложение 7
Рекомендуемое

МЕТОДИКА ПОДБОРА СОСТАВА СУХОЙ СМЕСИ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМА НАНЕСЕНИЯ, РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ 1 м³ НАБРЫЗГБЕТОНА

1. Определение характеристик материалов:

цемента-активность цемента Ац и нормальная густота цементного теста (н.г.ц.т) (в соответствии с ГОСТ 310.4-81 и ГОСТ 310.3-76);

песка - плотность rп; насыпная плотность rнас.п ; модуль крупности Мк ГОСТ 8735-75) и содержание пыли, глины и ила;

щебня - плотность rщ; насыпная плотность rнас,щ; содержание пыли, глины и ила, т.е. фракции, проходящей через сито № 014; гранулометрический состав щебня должен отвечать составу, представленному в п. 3.13 настоящих Норм.

Максимальную крупность заполнителя следует назначать в соответствии с требованием п. 3.13.

2. Определение производственного коэффициента К в зависимости от производственных условий (табл. 1).

Таблица 1

№ пп	Уровень производства	Коэффициент вариации Vп, %	Производственный коэффициент К.
1	Высокий	12—8	0,96—1
2	Средний	13	0,95
3	Низкий	17—14	0,90—0,94

3. Уточнение производительности набрызгбетом-машины Пнб, м³/ч; длина материального шланга Lш, м; диаметр шланга dш, мм.

4. Определение требований к набрызгбетону; класс по прочности на сжатие В, марка по морозостойкости F, марка по водонепроницаемости W.

5. Предварительное определение водоцементного отношения по формуле

,                                                                               (1)

где А - коэффициент, учитывающий качество заполнителей (табл. 2);

                                                                                                    (2)

Здесь  - марочная требуемая прочность; К - производственный коэффициент (см. табл. 1); R_p - расчетная прочность набрызгбетона.

Таблица 2

Суммарное содержание пыли и ила, % (в навеске щебня 2 кг, песка 2 кг)	Значение коэффициента А для бетона на
	щебне	гравии горном	гравии речном и морском
0	0,64	0,60	0,57
0,75	0,61	0,56	0,54
1,5	0,58	0,53	0,51
2,25	0,55	0,5	0,48
3	0,52	0,47	0,45

Таблица 3

Марка по водонепроницаемости	Марка по морозостойкости	Предельное максимальное В/Ц
W2	—	0,7
W4	F 100	0,6
W6	F 200 F 300	0,55 0,5
W8	F 400	0,45
W12	F 500	0,4

Рис. 1. График расхода воды на 1 м³ бетонной смеси в зависимости от жесткости бетонной смеси:

I, II, III—определение жесткости соответственно по техническому вискозиметру; по упрощенному способу, по ГОСТ 10181-76; 1 - для песка; 2 – 4 - для щебня соответственно HK1O, НK15, НК20

6. Уточнение водоцементного отношения, исходя из условий службы бетона марки по морозостойкости и водонепроницаемости (табл. 3).

7. Определение расхода воды в зависимости от крупности заполнителя и жесткости набрызгбетонной смеси по рис. 1.

8. Уточнение расхода воды в зависимости от вида применяемых материалов (табл. 4).

                                                                                        (3)

Таблица 4

Материал	Изменение расхода воды , л/м3		Дополнительные указания
	увеличение	уменьшение
Щебень из метаморфических осадочных пород	4—13	—	4 л/м3 при прочности камня 80 МПа, 13 л/м3— при прочности 40 МПа (для нужной прочности поправки определяются по интерполяции)
Гравий: горный морской и речной	— —	5—10 9—15	Меньшие значения — при средней окатанности зерен, большие — при хорошо скатанной поверхности зерен
Щебень из пород камня с гладкой поверхностью излома (диабаз, базальт, кварцитовый песчаник и др.)	—	3	—
Промытый щебень	—	6	—
Щебень при увеличении содержания в щебне ила, пыли (сверх 1%) и частиц меньше 5 мм (сверх 5%) на каждый процент сверх нормы	1—2	—	1 л—при содержании частиц меньше 5 мм; 2 л—при содержании только ила и пыли
Песок с гладкой, хорошо скатанной поверхностью типа Вольского	—	4	—
Песок с модулем крупности, отличным от 3: в меньшую сторону в большую сторону	3; 4; 5 —	— 3; 4; 5	Изменения расхода воды, равные 3, 4 и 5 л/м3, соответствуют содержанию пыли, ила и глины 1, 3 и 5%
Промытый песок при увеличении содержания в песке ила, пыли (но не глины) на каждый процент сверх 3%	2	—	—
Цемент с нормальной густотой цементного теста НГЦТ, отличной от 28%: в большую сторону	4	—	—
в меньшую сторону	—	4	—
Бетонная смесь при температуре, "С: 5	—	5	—
10	—	4	—
15	—	2	—
20	—	—	Эталон
25	3	—	—
30	7	—	—
35	11	—	—

9. Определение расхода цемента на 1 м³ набрызгбетона:

.                                                                                         (4)

10. Определение расхода цемента на 1 м³ сухой смеси по формуле:

,                                                                                         (5)

где К_упл= 1,2 - коэффициент уплотнения при набрызгбетонировании.

11. Определение соотношения между песком и щебнем (доля песка в смеси заполнителей r) в зависимости от марки цемента, модуля крупности песка М_к и необходимой прочности набрызгбетона (с учетом коэффициента производственных условий К) по рис. 2.

Рис. 2. Зависимости предела прочности набрызгбетона на сжатие R_сж и доли песка в заполнителях уложенного набрызгбетона от доли песка в заполнителях исходной смеси:

1 - r_нб без химических добавок; 2 - r_нб с химическими ускорителями схватывания; 3 - R_сж для М_ц 300 и М_к =3; 4 - R_сждля М_ц 400 и М_к=3; 5 - R_сж для М_ц 500 и М_к=3; 6 - R_сж для М_ц 400 и М_к=2; 7 - R_сж для М_ц 400 и М_к=3,4. М_к - модуль крупности песка

12. Определение расхода песка на 1м³ сухой смеси по формуле

П_см = (r_см — Ц_см)r см,                                                                                (6)

где r_cм - насыпная плотность смеси, равная 1440 - 1520 кг/м³ (для смеси на гранитном щебне и кварцевом песке) в зависимости от r_м (1440 кг/м³ для r_см = 0,7; 1520 кг/м³ - для r_см = 0,3; остальные значения определяются интерполяцией).

13. Определение расхода щебня в 1 м³ сухой смеси но формуле:

Щ_см = r_см — Ц_см — П_см,                                                                             (7)

14. Определение оптимального режима нанесения набрызгбетона (давление в набрызгбетон-машине и расстояние от сопла до бетонируемой поверхности) по п. 3.55.

Расход воздуха для разных типов набрызгбетон-машин при влажности смеси до 10% определяют по рис. 3 и табл. 5.

Рис. 3. График зависимости расхода воздуха от длины и диаметра шлангов набрызгбетон-машины (см. табл. 5 приложения 7)

15. Назначение расхода поды при подаче насосом в зависимости от водоцементного отношения В/Ц, расхода цемента Ц_см , производительности набрызгбетон-машины.

Определение производительности набрызгбетон-машины по цементу , кг/мин:

                                                                                          (8)

Расход воды В_см, л/мин,

                                                                                              (9)

Таблица 5

Производительность, м3ч	Диаметр материального шланга, мм	Плотность кг/дм3	Номер кривой на рис. 3	Двигатель
2	32	0,6	1	Э
2	32	1,6	2	Э
2	38	1,6	3	Э
4	50	1,6	4	Э
5	38	1,6	5	Э
8	38	0,6	6	П
4	50	1,6	7	П
8	50	1,6	8	П
5	50	1,6	9	П
8	90	1,6	10	Э
8	90	1,6	11	П
12	110	1,6	12	Э

Э - электродвигатель; П - пневмодвигатель.

16. Определение количества материалов для получения 1 м³ набрызгбетона по коэффициенту выхода для оценочного расчета стоимости набрызгбетона:

К_вых = К_упл + К_о,                                                                                          (10)

где К_упл=1.2; К_о - коэффициент отскока материала (табл. 6).

Таблица 6

Материал	Ко при доле песка r в заполнителе
	0,3	0,5	0,7
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 3 х 3x 3 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 ситах, % от массы	Гранулометрический состав песка, мм, для сит размерами, мм
	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 ситах, % от массы	Гранулометрический состав щебня, мм для сит размерами, мм
	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 Vп=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 производительности 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