3.4 Набрызгбетон и дисперсно-армированный бетон как материалы подземных сооружений

Набрызгбетон, отличающийся безопалубочным способом нанесения на закрепляемую поверхность при помощи сжатого воздуха мелкозернистой бетонной смеси с быстродействующим ускорителем твердения, может быть использован в качестве самостоятельного средства возведения упрочняюще-выравнивающей крепи (обделки) или элемента комбинированной обделки в сочетании с анкерной крепью или другими видами крепи. Набрызгбетонная обделка (крепь) представляет собой покрытие, наносимое на поверхность выработки. Отличительной особенностью работы набрызгбетонной крепи является то, что набрызгбетон, наносимый на горные породы, имеет с ними полный контакт по всей поверхности выработки и образует вместе с породами единую деформируемую систему, что и позволяет в полной мере использовать несущую способность массива. Набрызгбетонная крепь повторяет форму поверхности выработки, имеет неровности соизмеримые и даже превышающие ее толщину. Несущая способность крепи может быть увеличена за счет уменьшения амплитуды неровностей контура поперечного сечения выработки, что достигается путем применения гладко-контурного взрывания и предварительным выравниванием контура выработки слоем набрызгбетона.

Технологичность приготовления бетонной смеси и возведения крепи, повышенная плотность и прочность набрызгбетона, упрочняющее воздействие на приконтурную трещиноватую зону массива обеспечивают надлежащую устойчивость выработок при небольших расходе материалов и трудозатратах в породах скального и полускального типов. Набрызгбетон пригоден также для повышения водонепроницаемости обделок, в частности, в канализационных коллекторах.

Для повышения эффективных показателей механической работы набрызгбетонной крепи, выполняется ее дисперсное армирование металлической, синтетической или др. типами волокон.

Дисперсно-армированный бетон - представляет собой композиционный материал, состоящий из бетона - матрицы и армирующих волокон-фибр, равномерно распределенных по всему объему смеси. 

Волокна (фибра), применяемые для армирования набрызгбетона, позволяют повысить прочность бетона на растяжение при изгибе и частично сохраняют способность сопротивляться действию внешних нагрузок после образования трещины. При достижении предельного состояния, происходит перераспределение усилий, и максимальные значения напряжений перемещаются от участка образования трещины в краевые зоны. Основное отличие в механическом поведении дисперсно-армированного бетона и набрызгбетона от неармированного бетона проявляется в запредельной зоне деформирования. В допредельной зоне характер их деформирования схож. В связи с этим, за величину предельной несущей способности материала крепи принята величина, при которой сечение конструкции полностью теряет способность сопротивляться нагрузке, и происходит его разрушение с потерей способности сопротивляться дальнейшему нагружению.

Такой материал может быть успешно использован для возведения монолитно-прессованной обделки тоннелей при щитовой проходке в сложных горно-геологических условиях, изготовления сборных элементов обделки, заделки различного рода швов, зазоров между конструктивными элементами, возведения монолитной железобетонной обделки и рубашки и даже нанесения фибро-набрызг­бетонного слоя. Основные способы и средства приготовления, транспортировки и укладки бетона сохраняются, при этом результаты получаются более высокие.

Достоинства дисперсно-армированного бетона

• аналогичны бетону

• несущая способность за пределом разрушения бетонной матрицы

• уменьшение образования трещин при усадке

• повышение сопротивления удару

• повышение водонепроницаемости

• повышение морозостойкости

• снижение истираемости

• предотвращение расслоения бетонной смеси

• снижение трудозатрат и сроков проведения работ

Недостатки

• высокая стоимость