【摘 要】
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针对高岩温、高冲击地压山岭隧道及煤矿深井巷道施工应用喷射混凝土喷层支护时,高温岩壁初期支护喷射混凝土早期抗裂性能差,支护体保温隔热性能低、抗冲击性能差等问题。探究在喷射混凝土中掺入低导热系数陶粒、高弹性模量的橡胶颗粒以及具有力学增强的混杂玄武岩、聚丙烯纤维,制备出一种具有高隔热、抗扰动的喷射混凝土,即轻骨料橡胶纤维喷射混凝土（Light-aggregate Rubber Fiber Shotcre
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针对高岩温、高冲击地压山岭隧道及煤矿深井巷道施工应用喷射混凝土喷层支护时,高温岩壁初期支护喷射混凝土早期抗裂性能差,支护体保温隔热性能低、抗冲击性能差等问题。探究在喷射混凝土中掺入低导热系数陶粒、高弹性模量的橡胶颗粒以及具有力学增强的混杂玄武岩、聚丙烯纤维,制备出一种具有高隔热、抗扰动的喷射混凝土,即轻骨料橡胶纤维喷射混凝土（Light-aggregate Rubber Fiber Shotcrete,LRFS）,进行物理力学及冲击性能试验,得到主要结论:（1）陶粒与LRFS水泥基体粘结性能、粘结程度随时间推移逐渐增强,由此导致两者应力传力机制的不同,7d抗压强度因陶粒掺入呈现减弱作用,而28d抗压强度测算时陶粒掺入对其有明显的增强作用。（2）陶粒及组合橡胶掺量为影响LRFS各项评价指标的主要因素,陶粒对28d/LAFS抗压、劈裂抗拉、抗折强度及导热系数方差贡献率分别为:46.38%、58.18%、76.43%及68.51%。组合橡胶掺量对LRFS渗水高度的贡献率最大为88%。并且陶粒、橡胶颗粒最佳比例掺入,其两者之间的颗粒级配交互作用,直接影响LAFS的力学性能。（3）低导热系数的陶粒、橡胶颗粒掺入到LRFS中,有效阻止了喷射混凝土基体间的孔壁传热。但是过多掺量的陶粒与橡胶颗粒掺入,基体表面孔隙率显著增大,LRFS抗渗透性能降低渗水高度增大。陶粒掺量最佳水平在7%时对应的导热系数和渗水高度变化幅度分别为31.67%,5.11%。多种橡胶组合颗粒在3%+4%+3%、2%+5%+3%掺量下LRFS导热系数、渗水高度性能较优,相比未掺橡胶组优化幅度分别为:18.76%和12.42%、19.21%和 25.54%。（4）冲击应力作用下LRFS的应力-应变曲线大致可以划分为三个阶段:近似弹性阶段、塑性阶段以及破坏阶段。多种橡胶组合颗粒的掺入对LRFS试件冲击峰值应力有明显的提高作用,并且陶粒、橡胶颗粒适量、均匀的掺入,可以有效的抵抗及释放冲击能。混杂玄武岩及聚丙烯纤维不仅能够使LRFS峰值应力得到一定程度提高,而且屈服台阶/冲击塑性也表现明显。基于统计损伤理论和耗散能,建立了 LRFS的动态冲击损伤模型,模型具有一定的指导性,可为工程应用LRFS提供参考。（5）当陶粒掺量取7%,多种橡胶组合颗粒:粒径为3-6mm橡胶颗粒取2%、粒径为1-3mm橡胶颗粒取5%、粒径为20目橡胶颗粒取3%,以及混杂聚丙烯、玄武岩纤维各自掺量为0.455kg/m3、2.8kg/m3时,对LRFS物理力学性能及动态力学性能有很好的改善作用。图[34]表[18]参[81]
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