18.3. Вяжущие вещества и растворы для горной
крепи
Естественные или искусственные материалы, которые после затворения водой
или введения отвердителя образуют пластическое тесто, постепенно
затвердевающее и служащее для связи в одно целое каменных материалов,
принято называть вяжущими материалами (или просто вяжущими). Наиболее
распространенным вяжущим для возведения горной крепи является цемент.
При затворении цемента водой образуется цементное тесто. После
схватывания цементного теста наступает период твердения, в течение
которого механическая прочность образовавшегося цементного камня
постепенно нарастает. Наилучшие условия твердения обеспечиваются во
влажной среде при температуре от 15 до 20 °С. При температуре менее 5°С
скорость схватывания и твердения значительно снижается, а при —10 °С
схватывание прекращается.
В горном деле и строительстве широкое распространение получил
портландцемент (силикатный цемент) марок 300, 400, 500 и 600 (ГОСТ
10173—75). Марка цемента характеризует предел прочности при сжатии
образцов, изготовленных из раствора состава 1:3 (одна часть цемента и
три части песка по объему) при водоцементном отношении В : Ц = 0,4.
Образцы размером 40X40X160 мм испытывают через 28 сут на изгиб и сжатие.
У обычного портландцемента начало схватывания должно наступать не ранее
чем через 45 мин и заканчиваться не
позднее чем через 12 ч с момента затворения. Для
сокращения срока схватывания в цемент добавляют 1,5—5% (по массе)
хлористого кальция. В настоящее время выпускается также
быстросхватывающий цемент.
При агрессивных шахтных водах применяют специальные цементы:
глиноземистый, шлаковый, портландцемент и др.
Растворы, применяемые в качестве крепежного материала, представляют
собой правильно подобранные смеси, состоящие из цемента, песка и воды.
Растворы применяют в пластичном состоянии при каменной кладке,
торкретировании стенок выработки, тампонировании пустот за крепью, для
закрепления металлических стержней в горной породе для подвески труб,
при анкерной, железобетонной крепи и др. Маркой раствора называют предел
прочности при сжатии, выраженный в 105 Па, кубиков со стороной 7 см
через 28 дней после изготовления. Для каменной кладки применяют растворы
марок 100, 75 и 50.
При небольшом объеме работ раствор готовят вручную, а при значительных
объемах — в растворомешалках. Готовят также сухие смеси с гидрофобными
добавками, которые даже без специальной упаковки сохраняют свои свойства
длительное время (до затворения водой), т. е. сохраняются без комкования
и потери активности.
Полимерные или пластрастворы состоят из вяжущего, от-вердителя,
наполнителя, замедлителя и пластификатора. Пластрастворы могут
применяться для упрочнения песков, трещиноватых пород и при анкерной
крепи. В качестве наполнителя может применяться песок, а в качестве
вяжущего — синтетические смолы. В зависимости от вида смолы
отвердителями служат: соляная или щавелевая кислоты, хлористый аммоний и
др.
Полимерные растворы на геологоразведочных работах получили пока
небольшое распространение и применяются для изготовления стеклопластика,
используемого в качестве затяжки при креплении шурфов круглого сечения.