噴射混凝土的基本力學性能分析概述目錄TOC\o"1-3"\h\u26168噴射混凝土的基本力學性能分析概述 163291.1概述 152231.2混凝土試件的制作及加工 228721.1.1混凝土試件的設(shè)計標準 2161031.1.2混凝土試件的加工步驟 31.1概述所謂噴射混凝土，是一種采用壓力噴槍等工具來噴涂灌筑細石混凝土的施工方法。噴射混凝土的用處非常廣泛，涉及到灌筑隧道的天棚、內(nèi)襯、墻壁等有特殊要求的薄壁結(jié)構(gòu)中或者鋼結(jié)構(gòu)的保護層和其他結(jié)構(gòu)的襯里之中,噴射混凝土的施工使用類型主要是有兩類，其中一種是干拌法，另外一種是濕拌法[23]。一般意義上的干拌法就是先在干燥的環(huán)境條件下把砂、石子、水泥均勻的攪拌，再使用壓縮空氣轉(zhuǎn)移到噴嘴處同時和壓力水混勻之后再去進行噴灌的施工辦法。這種方法的要求是，必須要由熟練的操作人員來操作，水灰比也要保持較小，對于使用的石子必須是連續(xù)級配的，粒徑不可以過于的大，水泥使用量也不可以過于的小，在一般情況下是能夠得到28～34MPa的混凝土強度以及比較良好的粘著力。但是，因為在使用噴射混凝土的時候是在高速情況下，在噴射的過程之中，拌好的材料完全的暴露在空氣之中，空氣中含有大量的浮塵，這些雜質(zhì)最終都會進入到噴射出的混凝土當中，除此之外，混凝土所產(chǎn)生的回彈現(xiàn)象也是十分的嚴重，所以在對噴射混凝土的使用上會有一定程度的局限性。另外一種施工方法--濕拌法，與干拌法不相同的地方是，這種方法是把提前攪拌好的混凝土使用壓漿泵轉(zhuǎn)移到噴射設(shè)備的噴口處，然后利用壓縮空氣的方法進行噴灌。在實際施工的時候最好能夠使用邊拌邊噴的辦法，這么做主要是可以減少材料的稠度發(fā)生改變。這種方法的噴射速度相比于干拌法而言是比較低的，因為材料水灰比的增加，在初期混凝土的強度也是比較低的，可是回彈的情況卻會得到一定程度的改善，材料的配合比例更加容易的掌控，工作效率與干拌法相比會更高。噴射混凝土如今主要應(yīng)用于巖石隧道、峒庫或地下工程以及礦井巷道的襯砌與支護之中。與此同時，混凝土材料在當今世界的防護工程和國民生產(chǎn)建設(shè)中被人們廣泛的使用，但是混凝土在受到?jīng)_擊荷載下也會發(fā)生不可控制的損傷，例如，在金屬礦床、水電站、交通隧道進行爆破作業(yè)的時候所產(chǎn)生的應(yīng)力波對于初襯混凝土的動力損傷，在爆發(fā)戰(zhàn)爭時城市地下的防護工程遭遇到的武器的襲擊，在對巖層進行深部開采的過程中所造成的沖擊地壓的現(xiàn)象、地震產(chǎn)生的波動對建筑物的基礎(chǔ)以及其上部結(jié)構(gòu)的沖擊產(chǎn)生的影響、高層結(jié)構(gòu)混凝土建筑的拆除爆破作業(yè)等[24-28]。和其他大多數(shù)材料相同，混凝土材料在遭受到類似于沖擊荷載等動荷載的時候，其動態(tài)力學性能和遭受到靜荷載時相比一般存在著很大的差異，換言之，混凝土材料有著應(yīng)變率效應(yīng)。所以，研究混凝土材料的動力學特性對人們發(fā)展具有非凡的意義，只有當我們真正了解認識到其規(guī)律的時候，就可以在突然發(fā)生的災難來臨的時候最大程度的保障人民的生命以及財產(chǎn)安全，也可以將工程的損失降低到最低。1.2混凝土試件的制作及加工1.1.1混凝土試件的設(shè)計標準為了更好的與本次實驗所使用的霍普金森壓桿所結(jié)合，將實驗過程中誤差的影響控制在最小;綜合考慮實驗過程中的需求，以及對霍普金森桿安裝試件的規(guī)定和現(xiàn)有的研究所得出的結(jié)論，待研究試件的最適宜的長徑比應(yīng)該控制在0.4-0.5的范圍內(nèi)，實驗沖擊過程中的混凝土試件長徑比要保持在0.5周圍，換言之，前期混凝土試塊制作時的直徑為5Omm，試件的長規(guī)定為25mm。通過調(diào)研以及前期的學習了解到，巷道較常使用的噴射混凝土標號C20，結(jié)合實驗研究要求，確定混凝土的配合比例（重量比）為：黃砂：水泥：石：水=2：1：2：0.52，水泥使用類型為P·O41.5普通硅酸鹽水泥，對于碎石的要求是要保證其堅硬耐久，水采用純潔不含雜質(zhì)的工業(yè)用水，黃砂選取中粗砂，粒徑范圍控制在5-10mm之內(nèi)。1.1.2混凝土試件的加工步驟此次試驗所采用的混凝土試件要求參照常規(guī)的力學性能試驗的要求加工混凝土試件，將混凝土短圓柱試件的長度加工至25mm，混凝土試件的直徑范圍控制在50mm左右，試件的表面的平行度必須在0.02mm的范圍之內(nèi)，混凝土試件的基本尺寸和加工精度都滿足混凝土試驗要求。通過以下具體步驟對試件進行制作及加工：按照預先設(shè)定的比例加工300mm×300mm×300mm的C20立方體試件，采用單臥軸強制式混凝土攪拌機（如圖2所示）對該比例材料進行攪拌，在使用這個設(shè)備之前，需要使用噴霧器，對設(shè)備的內(nèi)部進行預先的濕潤，以防由于內(nèi)壁的干燥使得在攬拌的過程中吸收水分，從而使混凝土的水灰比受到影響，在使用攪拌機攪拌完成以后將混凝土倒出，再手動攪拌10秒鐘左右，清理出攪拌機內(nèi)殘存的混凝土，同時用小鐵鏟把混凝土快速入摸，使用抹刀燙實試模邊緣，最后用震動臺震實，直至上部完全無氣泡冒出，在混凝土上貼上一層保鮮膜，然后將其放入養(yǎng)護室（如圖3所示）養(yǎng)護28天，按照規(guī)定時間定期查看所養(yǎng)護的混凝土。試樣的制備過程按照標準的規(guī)程進行:攪拌、振搗、抹平、養(yǎng)護、拆模、養(yǎng)護，此過程須確保端部不平整度不超過0.2mm。圖2單臥軸強制式混凝土攪拌機示意圖圖2單臥軸強制式混凝土攪拌機示意圖在混凝土養(yǎng)護結(jié)束以后，由于預先設(shè)定要求試件的直徑為50mm，故使用SC-200型自動取芯機取芯（如圖4所示）取芯直徑設(shè)定為50mm，結(jié)合實驗需要以及取芯過程中的材料損壞情況，本次實驗共取得較為成功的圓柱形試件10塊（如圖5所示）。圖3圖3養(yǎng)護設(shè)備示意圖圖4圖4SC-200型自動取芯機示意圖圖5圖5取芯材料示意圖（3）將已經(jīng)取好的圓柱體試件使用SCQ-型自動切石機（如圖6所示）進行下一步的加工，本次實驗所使用的試件尺寸為Φ50mm×25mm，取芯圓柱體直徑為50mm，由于切石機的誤差較大，切割過程中含有無法控制的因素，導致試件兩端不平整，達不到實驗要求的標準，所以，在無法完美切割的情況下現(xiàn)將圓柱體切割為長度為30mm的試件，預留出5mm的長度進行后期的打磨。圖6圖6SCQ-型自動切石機示意圖（4）對事先切割長度為30mm左右的混凝土試件進行打磨加工，按照實驗要求磨平試件至25mm。并且使試件兩端達到要求的平行和光滑，本次的打磨