聚乙烯醇纤维增强巷道支护喷射混凝土力学性能及微观作用机制OA

传统喷射混凝土支护技术存在物料回弹率高、抗裂性能不足等固有局限,随着煤矿巷道采深日益增加,其对喷射混凝土工作性能提出了更高要求。为优化喷射混凝土的力学性能与支护效能,并解决因抗裂性差和回弹率高引起的施工难题,系统研究了不同掺量及不同养护龄期下聚乙烯醇纤维(PVAF)对混凝土抗压强度、抗拉强度、抗剪强度及抗折强度的影响。试验结果表明:随着PVAF掺量的增加,喷射混凝土的坍落度与扩展度均明显降低,回弹率由21%以上明显降低至约15%;PVAF可显著提升喷射混凝土的抗裂与抗剪性能,并表现出优异的增韧效果。在0.1%掺量时增强效果最优,28 d龄期时劈裂抗拉强度、抗剪强度与抗折强度分别提升了36.2%、24.3%与21.1%;进一步通过对破坏后试件的裂缝形态及其几何参数进行量化分析,发现PVAF通过改变混凝土破坏形态有效降低了裂缝的面积及宽度,同时四点弯曲试验表明,PVAF可改善混凝土受弯峰后承载能力并提高弯曲韧性指数;最后,通过构建混凝土细观数值模型,深入揭示了PVAF在增强混凝土强度与改善韧性方面的微观作用机制。