PL66719B1 - - Google Patents

Description

2 Metoda ta czesciowo eliminuje wady wykonywa¬ nia betonu metoda mieszanki suchej. Podstawowa niedogodnoscia natomiast metody mokrej mieszan¬ ki jest jeszcze nizsza wytrzymalosc betonu na roz- 5 ciaganie w porównaniu z betonem klasycznym w oparciu o sucha mieszanke ze wzgledu na beton piaskowy oraz niekorzystne zjawisko rozsegrego- wania sie skladników betonu natryskowego w trak¬ cie jego transportowania przewodami do dyszy wy¬ li o lotowej.Znany sposób wytwarzania betonu z dodatkiem krótkich kawalków drutu umieszczonych gesto obok siebie wyraznie powoduje wzmocnienie konstrukcji betonu. Beton ten zapobiega malym wadom, jak 15 pekniecia i powiekszenia pekniec przez co czyni material wysoko odpornym na wstrzasy termiczne i powtarzajace sie obciazenia, które powoduja naj¬ wiecej uszkodzen, w betonie. Z tego powodu na¬ daje sie do budowy nawierzchni dróg publicznych. 20 Jednak ze wzgledu na stosowanie przypadkowych, róznych grubosci i dlugosci oraz stosowania nie¬ wlasciwego stosunku wagowego wlókien drucianych do masy zarobowej* nie uzyskano koniecznych wskazników wytrzymalosciowych betonu dla obu- 25 dowy wyrobisk górniczych.Druga istotna przyczyna niemoznosci stosowania wlókien drucianych o dowolnych i przypadkowych wymiarach ze skutkiem dodatnim sa wlasciwosci mieszanin zarobowych betonu, które podlegaja roz- 30 warstwieniu powodowanym duzymi róznicami cie- 66 71966 719 zarów wlasciwych skladników betonu i wlókien stalowych lub innych metali. I tak wlókna sta¬ lowe szczególnie wiekszych wymiarów gromadza sie w warstwach dolnych betonu, co czyni beton niejednolitym pod wzgledem budowy i wlasnosci . wytrzymalosciowych. Natomiast wlókna wieksze metali lekkich jak glin gromadza sie w warstwach górnych ibetonu z tym samym skutkiem. Zmniej¬ szenie natomiast wymiarów wlókien do minimum nie daje skutków dodatnich w strukturach ziarnis¬ tych betonu. (Ponadto stosowanie stosunkowo duzych wielkosci drutu uniemozliwilo wytwarzanie elemen¬ tów betonowych sposobem natryskowym. W zwiazku z powyzszym, drutJbbeton nie znalazl praktycznego zastosowania do wykonywania obudowy wyrobisk górniczych.Znany takze sposób wytwarzania elementów bu¬ dowlanych z betonu zbrojonego krótkimi kawalka¬ mi cienkich stalowych drutów wedlug patentu polskiego nr 581128 polegajacy na tym, ze mase za- robowa betonu zbrojonego krótkimi kawalkami denkach stalowych drutów poddaje sie dzialaniu poda elektromagnetycznego w celu uszeregowania elementów zbrojeniowych zgodnie z liniami tego pola nie usuwa niedogodnosci wystepujacych w drutobetonie wykonywanym zwlaszcza metoda natryskowa. Wykonana obudowa wyrobisk górni¬ czych przy wykorzystaniu -tego sposobu nie posiada wymaganej wytrzymalosci.Celem wynalazku jest usuniecie lub conajmniej zmniejszenie niedogodnosci, aby umozliwic prak¬ tyczne wykorzystanie drutobetonu, zwlaszcza przy wykonywaniu górniczej obudowy betonowej meto¬ da natryskowa. Alby osiagnac ten cel wytyczono sobie zadanie opracowania sposobu wykonywania elementów obudowy górniczej z druitobetonu, który wykazywalby duza wytrzymalosc naprezenia rozcia¬ gajace oraz wysoka odpornosc na uderzenie.Najkorzystniejszym rozwiazaniem obudowy beto¬ nowej natryskowej bylaby obudowa wykonana z betonu zbrojonego krótkimi odcinkami cienkich stalowych wlókien, ze wzgledu na wysoka odpor¬ nosc na naprezenia (rozciagajace wykonanego me¬ toda mokrej mieszanki, ze wzgledu na wyelimino¬ wanie zapylenia miejsca pracy, scisle przestrzega¬ nie wspólczynnika wodno-oementowego oraz niski odpad materialów od natryskiwanej powierzchni.Beton zbrojony krótkimi odcinkami cienkich sta¬ lowych wlókien winien posiadac pelna stabilnosc a w szczególnosci dobra urabialnosc i odpornosc na rozsegregowywanie sie w czasie transportu.W wyniku dlugotrwalych prób i doswiadczen ze stosowaniem krótkich wlókien stalowych w beto¬ nie okazalo sie, ze dotychczasowe trudnosci wyni¬ kajace zwlaszcza z braku wzajemnego, korzystnego oddzialywania istniejacego pomiedzy pretami sta¬ lowymi a spoiwem betonowym w zelbecie, sa mozliwe do wyeliminowanda. Analiza mechaniki procesu tworzenia sie sprezyistych pekniec linio¬ wych pozwala naprzyklad stwierdzic, ze jednakowe zachowanie sie dwu róznych srodków moze byc osiagniete, jezeli zostanie w odpowiednim stosunku zmniejszona odleglosc miedzy przyleglymi elemen¬ tami zelbetu.Podstawa zastosowanej analizy jest pojecie sily rozszerzajacej pekniecie zgodnie z definicja Irwin'a.Jezeli skaza w betonie dazy do powiekszania sie i przejscia w pekniecia, to najpierw nastepuje 5 przesuwanie sie materialu w miejsce skazy jako wynik wlasnosci pola naprezeniowego na jej kra¬ wedzi. Wieksza sztywnosc stali zbrojeniowej wy¬ stepujaca w bezposredniej okolicy pekniecia prze¬ ciwstawia sie przemieszczeniu materialu, a sily io przenoszone sa z elementów zbrojeniowych na spoiwo betonowe. Pozadany efekt jest odpowiednio duzy dopiero wtedy, kiedy odleglosc miedzy ele¬ mentami zbrojenia jest mniejsza anizeli 1,5 cm.Przy mniejszych odleglosciach elementów zbróje- 15 niowyoh wytrzymalosc na rozciaganie zwieksza sie wylbitnie.Zmniejszenie odstepu miedzy elementami zbroje¬ nia daje pozadany efekt w polaczeniu z odpowied¬ nia redukcja ich przekroju. Stad tez stwierdzono, 20 ze wzmacniajace wlókna metalowe które zastepuja dotychczasowe zbrojenia klasyczne, musza miec odpowiednia postac geometryczna dostosowana do ziarnistej struktury betonu oraz ich wlasciwosci rozwarstwienia obcych wtracen. Poza tym ilosc 25 tych wlókien przy swojej postaci geometrycznej musi byc dostateczna, aby stworzyc zdolala siec zwiazan miedzy struktura ziarnista, która przeciw¬ dziala zjawiskom Irwin'a i zwieksza wlasnosci me¬ chaniczne betonu. Zbyt male wlókna nie spelniaja 30 roli sieci wiazaco-umacniajacej struktury ziarnistej betonu.Na podstawie przeprowadzonych rozwazan i w wyniku przeprowadzonych prób i badan wyty¬ czone zadanie w celu usuniecia podanych niedo- 35 godnosci zostalo rozwiazane zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, ze do cementu najpierw dodaje sie najkorzystniejsza mieszanina srodków stabilizuja¬ cych zlozonych z bentonitu, pylów dymnicowych oraz gaszonego wapna w ilosci do 20% wagowo 40 w stosunku do cementu, przy czym ilosc gaszonego wapna wynosi 5% wagowo lub nieco powyzej tej granicy w stosunku do -cementu. Nastepnie cala mase z kolei miesza sie w kolejnosci dodaje sie piasek oraz elementy zbrojeniowe (druty) i z kolei 45 miesza sie cala mase zarobowa w czasie do 5 min.Tak przygotowana mase drutobetonu transportu¬ je sie w postaci suchej mieszaniny przy czym przed wylotem z dyszy natryskowej miesza sie ja z woda lub po dodaniu wody w postaci gotowej 50 mokrej mieszanki kieruje sie na plaszczyzne ocio¬ sów wyrobiska górniczego najkorzystniej z szyb¬ koscia okolo 1 m/sek. Stosunek wagowy w suchej masie zarobowej drutobetonu — dodatków stabi¬ lizujacych do elementów zbrojeniowych winien wy- 55 nosic najkorzystniej jak 1:1, przy czym elementy zbrojeniowe posiadaja okreslona wielkoscia ich srednic w granicach od '30—300 a najkorzystniej 100 a ich ilosc w suchej masie betonu winna wy¬ nosic najkorzystniej okolo Ii5% wagowo. eo Zastosowanie sposobu wykonywania obudowy wyrobisk górniczych wedlug wynalazku nieocze¬ kiwanie przez dodanie do betonu zbrojonego krót¬ kimi odcinkami cienkich stalowych wlókien srodków stabilizujacych nastepuje poprawa urabialnosci beto- «5 nu oraz umozliwia to transportowanie masy betono-66 5 wej na duze odleglosci i w stosunkowo duzym przedziale czasu bez obawy rozsegregowywania sie jej skladników. Korzysci techniczno-uzytkowe sto¬ sowania sposobu wedlug wynalazku polegaja takze na tymi, ze w slad za postepujacym przodkiem drazonego wyrobiska górniczego wykonuje sie na¬ trysk betonu, eliminujac tym samym obudowy wy¬ konywane dotychczas z prefabrykatów, stali lub klasycznego betonu zbrojonego.Sposób wykonywania obudowy wyrobisk górni¬ czych wedlug wynalazku polega na znalezieniu wlasciwych propozycji geometrycznych dlugosci wlókien, które winny byc utrzymane w okreslonych proporcjach w stosunku do srodków stabilizuja¬ cych oraz w przyblizeniu w granicach nieco wiek¬ szych tylko od skrajnych wymiarów optymalnych ziarn wypelniacza, które nie powinny przekraczac granulacji 4,5 mm, przy zachowaniu srednic wló¬ kien jako funkcji strukturalnych konstrukcji lub metod technologii sprowadzajacych sie do wytwa¬ rzania samego betonu oraz betonowania tym ma¬ terialem ociosów wyrobiska górniczego.Procentowa zawartosc wlókien w masie zarobo- wej betonu jest uwarunkowana przede wszystkim gestoscia sieci wiazacej miedzyziarnistej, która sta¬ nowi o istocie wlasnosci mechanicznych otrzymy¬ wanego betonu. Nalezy tu podkreslic, ze stosunek udzialu procentowego wlókien jest tez funkcja ich postaci geometrycznej. 9tad tez nie jest obojetne dobieranie stosunków geometrycznych i procento¬ wych wlókien wzmacniajacych w normalnych strukturalnie jednorodnych i wiszeohstronnie pra¬ cujacych konstrukcjach betonowych. Sa one scisle dostosowane do przecietnych ziarnistosci stosowa¬ nych w betonach konstrukcyjnych.Znane ze stanu techniki rozwiazania dotyczace drutobetonu nie okreslaly tych zaleznosci, ponie¬ waz w betonach nawierzchniowych czy fortyfika¬ cyjnych jednorodnosc ich nie jest istotna, a nawet rozwarstwienie wlasnosci jest cecha pozadana.Sposób wedlug wynalazku w odniesieniu do prak¬ tycznego zastosowania posiada bardzo duze zna¬ czenie techniczne dla konstrukcji zelbetowych wra¬ zliwych na tworzenie sie pekniec. Szczególnie jest to wazne dla budownictwa podziemnego kopaln, fundamentów budowli na terenach górniczych, fun¬ damentów maszyn, budownictwa drogowego, lo¬ tnisk, urzadzen budownictwa morskiego, zbiorni¬ ków na plyny i obiektów o przeznaczeniu specjal¬ nym. Mechanizm powstrzymujacy pekanie zelfbetu uzyskanego sposobem wedlug wynalazku, dzieki 719 6 zastosowaniu dodatków stabilizujacych oraz para* metrów wymiarowych i ilosciowych wkladek sta¬ lowych, pozwala na osiagniecie wysokiej odpornosci na uderzenie, naprezenia rozciagajace oraz wstrza- 5 sy i naprezenia termiczne.Dodatkowa zaleta i pozytywnym skutkiem tech- niczno-uzytkowym sposobu wedlug wynalazku jest umozliwienie wykonywania taka zaprawa betono¬ wa elementów obudowy górniczej sposobem na- io tryiskowym, co znacznie zwieksza wskazniki wy¬ trzymalosciowe tej obudowy i wplywa na potanienie kosztów jej wykonania.Jeszcze inna zaleta sposobu wedlug wynalazku jest to, ze caly proces betonowania moze odbywac 15 sie automatycznie bez bezposredniego udzialu ludzi.Mase zarobowa bowiem mozna doprowadzic ruro¬ ciagami na dluzsze odleglosci, az ido miejsca wyko¬ nywania budowy przez (betonowanie. 20 PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wykonywania obudowy wyrobisk gór¬ niczych w których do masy zarobowej betonu do- 25 daje sie krótkie odcinki drutu lub stalowe wlókna, znamienny tym, ze do cementu najpierw dodaje sie najkorzystniej mieszanine srodków stabilizuja¬ cych zlozonych glównie z bentonitu, pylów dymni¬ cowych oraz gaszonego wapna w ilosci do 20% wa- 30 gowo w stosunku do cementu, przy czyim ilosc waipma wynosi do 5% wagowo, lub nieco powyzej tej granicy w stosunku do cementu — nastepnie cala mase z kolei miesza sie i w kolejnosci dodaje sie piasek oraz elementy zbrojeniowe (druty) 35 a nastepnie miesza cala mase zarobowa w ciagu 5 minut i tak przygotowana mase drutobetonu transportuje sie w postaci suchej mieszaniny przy czym przed wylotem z dyszy natryskowej miesza sie ja z woda lub po dodaniu wody w postaci go- 40 towej mokrej mieszanki kieruje sie na plaszczyzne ociosów wyrobiska górniczego najkorzystniej z szybkoscia okolo 1

2. Sposób wedlug zastrzezenia 1, znamienny tym, ze stosunek wagowy w suchej masie zarobowej 45 drutobetonu dodatków stabilizujacych do elemen¬ tów zbrojeniowych winien wynosic najkorzystniej jak 1:1, przy czym elementy zbrojeniowe posia¬ daja dlugosc okreslana wielkoscia ich srednic w granicach od 30 do 300 a najkorzystniej 100 50 a ich ilosc w suchej masie betonu winna wynosic najkorzystniej okolo 15% wagowo. PL PL