1、附录A 译文纤维类型和剂量率对光纤钢筋喷射混凝土性能的影响JM丹尼 PC哈根新南威尔士大学 悉尼对优化性能和降低成本的光纤钢筋喷射混凝土在不同的光纤类型和剂量的煤矿井下进行了研究。对两种钢和两种类型的塑料纤维的效果进行了实力和后断裂韧性的FRS的评估 。样品经ASTM的C- 1550圆形面板测试和单轴抗压强度试验。以评估在每个纤维类型和成本加成率的差异。观察整个调查的纤维类型，其中某一个组合被认为是比其他的更有效，同时实现了更好的性能。引言光纤钢筋喷射混凝土（FRS），在昆士兰州的坎宁顿矿被广泛用于整个地下操作，作为一个组成部分，在地面支持整个系统。开展了一项研究，评估FRS与必和必拓，矿主和
2、Jetcrete （澳大利亚）有限公司，主要承建商在供应和应用的FRS矿井。目的是确定混合物将提供相同或更好的表现以降低成本。在矿井测量单轴抗压强度（UCS）的实验中。伯纳德（1999 ）有认为这个属性不应该作为性能的评判，而是一些材料的弯曲韧性，其耐裂纹扩展。Jetcrete （澳大利亚）有限公司，作为喷涂煤矿的承包人，也表达了对一个组合的韧性措施的兴趣，作为替代单纯的UCS依赖衡量性能的标准。矿井要求最低的UCS供应为40兆帕。当时矿井必须在某些级别的韧性范围里。FRS组合测试程序考虑了两个方面因素 - 纤维类型和纤维的剂量率。这项研究还考虑了替代硅油烟与kaolite是否可以在一个较低的
3、成本范围内。硅粉用作水泥替代，在FRS主要是为了增加强度和降低孔隙率。测试程序测试变量在测试程序中的变量包括：纤维类型，剂量率，单位体积纤维的质量（公斤） ，（M3）的FRS，硅灰由kaolite更换。 每个变量的性能与标准的EE256缝钢板纤维比较。各种纤维的种类和剂量率分别由煤矿业主和承包商选择，如表1总结。三个层次的kaolite对标准组合测试 - 40，60和80 kg/m3的。在矿山开采部授权测试每个fibrecrete组合。表1检查纤维类型的范围光纤类型制造商光纤长度剂量率EE256必和必拓25毫米60 kg/m3RC65/35贝卡尔特35毫米3035 kg/m3HPP 合成金属制
4、品50毫米6 7 kg/m3BarchipHT48萩原金属制品48毫米9kg/m3测试方法光纤混合评估在性能上的变化，ASTM C -1550圆面板测试由Bernard （1999 ）发明。这种方法被选中，因为它有超越巅峰的性能评估能力。在这个区域失败了，因此FRS需要提供输入抵抗装载额外的力量和能量，造成FRS膜的位移或超越点的高峰负荷。这种纤维的能量被吸收，直到他们最终从具体的矩阵脱离，能量越大，材料韧性越大。喷入每个FRS组合的三个样本模具在矿井作为一个普通的部分在地下应用，以尽量减少环境变量的任何改变。每个样品标准直径为800毫米，厚度为75毫米。前28天对样品进行了一个性能最低的测试
5、。按照一个小组测试ASTM的C- 1550使用，一个MTS 250千牛液压支架被用来驱动适用于该中心的负载样本，从而达到一个常数，速率为4.0毫米/秒的位移。样本用来支撑一些以375毫米为半径的中心和防止任何横向移动。测量每个样品的高峰负荷和能源计算，位移为5 ，10，20和40毫米。在高峰负荷裂缝形成之前，它代表了混凝土基本的强度。同进一步超越的高峰负荷，增量加载在FRS上，所吸收的能量从整合的载荷/位移曲线高峰负荷各级位移上测量。测试方法的进一步细节报道见伯纳德（2000） 。kaolite替代根据kaolite各种标准比例的组合，评估这个组合的整体实力。kaolite ，像硅粉，细晶粒材
6、料，可用于减少FRS组合的孔隙。因此，韧性是对UCS的强度的影响，而不是测量。执行标准UCS测试（ AS 1012.9 ）。按照矿场AS 1012.8在核心的直径和高度分别为100和200毫米的模具样本准备测试。样品为饱和石灰水。结果增强型喷射混凝土纤维组合记录每个测试负载/位移图。然后计算位移在吸收能量后的变化。负载和能量的变化对位移的影响基于标准的混合三项测试如图1所示。负载N能量 J位移mm图1 为负载和吸收的能量与位移EE256 60 kg/m3的标准组合图其他纤维混合物的图显示在图2至4。图表表明他们之间的一些差异，特别是在不同组合后高峰负荷区域。所有这三个备用光纤类型表现为负载突然
7、减少，一旦所达到了高峰负荷。这种残余强度行为是不易在标准混用的。其峰值残余还表明负载变化之间的不同强度。 负载N能量J位移mm图2 为负载和吸收的能量与位移RC65/35 35 kg/m3的图负载N能量J位移mm图3 为负载和吸收的能量对HPP的 7 kg/m3的位移图负载N能量J位移mm图4为负载和吸收的能量与位移Barchip9.1 kg/m3的图高峰负荷水平和吸收的能量值见表2 。记录值分别为直径和厚度的变化作出调整，根据伯纳德Pircher （2001）的方法。代表平均三每个组合测试的样本值，但这些样本不包括被认为是无效的。表2各种纤维混合平均测试结果摘要光纤类型调峰/KN 吸收的能量
8、/J5毫米10毫米20毫米40mm最大EE25660 kg/m334.8104183247281291RC65/3530 kg/m327.18112417924129235 kg/m331.9113185261340413HPP6 kg/m325.744821321741887 kg/m327.863117163187198Barchip9 kg/m321.359133222257257这是混凝土在高峰负荷的基本强度，EE256取得的最高平均高峰负荷34.8千牛。需要注意的是水泥，骨料和沙的比例，几乎所有测试的样本依然不变，而且一般很少有混合物在最大高峰负荷时有显着性差异其。标准混合如表3所示
9、。表3标准组合的组成成分比例水泥420公斤合计（7毫米）390公斤粗砂730公斤细砂450公斤水175公升必和必拓EE256纤维60公斤硅粉20公斤加速器12公升西卡90815公升然而，有一些组合吸收的能量不同，如图5 。图5 不同位移吸收的能量在评估韧性方面，有两个因素可以考虑，这些是：1、由FRS吸收能源造成的FRS变形;2、整体的总能量，有可能被吸收，这是FRS最大的能量吸收能力计算渐近成为水平位移能量曲线，剂量率的HPP纤维被发现比其它纤维类型在负载下有减少吸收能量的能力。 RC65/35 35 kg/m3的两个较高剂量率表现出较高的整体能量吸收能力，可达超过位移范围20毫米，如图5所
10、示。因此，高剂量应考虑在地面条件，RC65/55纤维更容易位移超过20毫米，否则由在性能上相比差别不大的EE256标准混合使用。Kaolite不同的UCS样本测试结果和标准的kaolite比例混合硅胶相比，总结在表4。在表中， n表示样本测试数。表4UCS测试与Kaolite的标准混合的比较样品UCS （MPA ）n标准组合 - 硅粉 20 kg/m37天47.0128天58.82Kaolite 40kg/m37天44.0128天48.32Kaolite 60kg/m37天52.5128天63.02Kaolite 80kg/m37天60.5128天69.02规定要求的最低UCS为40兆帕。试验
11、结果表明，所有样品的测试超出规范。一个最低比例需要与60 kg/m3的kaolite实现媲美的实力水平，实现用20 kg/m3的硅粉作为标准使用。即便如此，指定的最小强度FRS为40兆帕，所有矿井被发现超过此值。成本模型开发成本模型比较FRS不同纤维种类和剂量率使用与kaolite的组合。该模型的目的是确定FRS混合替代出现的变化支持在地面使用。底层FRS的厚度和应用率每单位面积在模型中的假设是不会有什么改变的。因此，成本比较以单位体积计算为基础。模型研究三个层次的估计费用：元件成本 - 表示每单位体积采购成本和运送材料在条款中的金额;搅拌器成本 - 现场搅拌的成本包括维修，质量保证，保证金和
12、库存损失;泵的成本 - 总成本和供应，混合在煤矿井下的应用组合环境。比较而言，每个组合的成本已与标准成本正常混用。摘要如表5所示。表5标准成本正常混用比较混合类型材料搅拌器泵/总标准混合 - EE25660 kg/m31.0001.0001.000RC65/3530 kg/m30.9500.9540.95735 kg/m30.9880.9890.990HPP6 kg/m30.8800.8900.8977 kg/m30.9070.9140.920Barchip9 kg/m30.9540.9580.961标准混合硅粉1.0001.0001.000Kaolite40 kg/m30.9930.9940
13、.99460 kg/m31.0111.0101.00980 kg/m31.0281.0261.025建模表示，所有的光纤种类和剂量率似乎在标准混合比与储蓄（即供应和应用程序）之间不等1 和10 的总成本更便宜。它在代Kaolite方面，鉴于成本的比例进行了测试，似乎是和使用标准二氧化硅混合物油烟成本相同。应当指出的成本模型，由于数据由Jetcrete和必和必拓在2000年提供。用于这段时间有可能使不同的FRS混合和不同的材料使用成本相对变化。分析成本模型显示的成本是三个备用光纤类型的使用在剂量率检测所产生的差异。分歧在RC65/35剂量的1 、35 kg/m3的速度和HPP纤维10.3、6 k
14、g/m3的成本差异。然而，更为显示会一起实现在减少成本、节约性能的措施。表6为FRS与不同的纤维相关单位体积中的任何对性能措施的变化造成的成本差异。表7为Kaolite取代硅粉的性能相关的成本差异。表6单位体积的FRS基础上成本和纤维的性能比较混合成本高峰负荷吸收能量（J ） 20毫米最大标准混合 - EE25660 kg/m3100100100100RC65/3530 kg/m3-4.3-22-28 035 kg/m3-1.0 -8+6 37HPP6 kg/m3-10.3 -26-47 -357 kg/m3-8.0 -20-34 -32Barchip9 kg/m3-3.9 39 -10 -12表7成本和Kaolite的性能比较成本UCS标准混合硅粉100 100 Kaolite40 kg/m3-0.6 -1860 kg/m30.9+7 80 kg/m32.4+1
