Закладочные композиционные материалы отличаются следующими основными особенностями: они должны транспортироваться по трубам на большие расстояния (несколько километров), быть максимально дешевыми, обеспечивать при этом устойчивость под действием знакопеременных нагрузок и минимальные относительные деформации усадки.
Наиболее эффективно управлять свойствами многокомпонентных композиционных материалов, которые формируют закладочный массив, позволяют наноинструменты. К ним относятся – расширение спектра дисперсности заполнителя и вяжущего (наночастицы того и другого) и динамическое дисперсное армирование на основе наномодифицированных дисперсно-упрочняющих заполнителей (модифицированных фуллероидами, нанотрубками). К тому же малое количество необходимых наноинициаторов способствует сохранению транспортабельности формирующей массив композиции и ее растекаемости в выработанном пространстве. Поэтому в качестве армирующих элементов была выбрана микрофибра базальтовая, модифицированная наночастицами фуллероидного типа МБ. МБМ (ТУ 5761-014-13800624-2004) производства ЗАО «Астрин-Холдинг» состоит из (в % по массе) ваты базальтовой с органической пропиткой – 99,3–99,6; наномодификатора – 0,0001–0,01; воды – 0,3–0,5. В качестве наномодификатора используют углеродный наномодификатор фуллероидного типа по ТУ 2166-001-13800624-2003.
Основные характеристики МБМ приведены в табл. 1.
Выбранные волокна отличаются хорошими адгезионными и когезионными свойствами, так как имеют достаточно высокую стойкость в щелочной среде.
Искусственный массив формируется из твердеющей закладочной смеси, в которую перед ее укладкой в выработанное пространство подают армирующие элементы – микрофибру базальтовую модифицированную (МБМ). Твердеющая смесь транспортируется к месту формирования массива по трубам и подается в камеру. При растекании закладочной смеси по выработанному пространству волокна МБМ распределяются равномерно во всем объеме будущего искусственного массива и блокируют рост трещин, образованию которых способствует низкая прочность бетона на растяжение. Введение МБМ позволяет существенно улучшить прочность на растяжение и трещиностойкость массива Для проверки работоспособности предлагаемого способа была изготовлена модель закладочного массива, состоящего из вяжущего, заполнителя, суперпластификатора, воды.