[發明專利]一種抗裂型凍結井壁混凝土及其制備方法

有效

• 申請號: 202110312151.0
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN112919867B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 張基偉;李方政;趙玉明;王恒;溫漢宏;孔令輝;王磊;崔兵兵;張松;喻新皓
• 申請（專利權）人: 北京中煤礦山工程有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 北京冠榆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11666
• 代理人: 王道川

本發明公開一種抗裂型凍結井壁混凝土及其制備方法，為C70抗裂型混凝土，包括水泥、細骨料、粗骨料、粉煤灰、外加劑、膨脹劑、纖維和水。在現有的凍結井筒內壁配合比基礎上，增加膨脹劑、纖維等，通過配合比實驗確定了膨脹劑、纖維的量與具體制備方法。抗裂型凍結井壁混凝土相比基準組早期預壓應力高36.6％，第二零應力時間延長15％，開裂溫降增加20.7％，拉應力增加速率降低90％，開裂應力提高10％。具有較強的收縮補償和抗早期溫度裂縫效果。

技術領域

本發明涉及凍結井壁混凝土技術領域。具體地說是一種抗裂型凍結井壁混凝土及其制備方法。

背景技術

人工凍結法施工是井筒穿越深厚沖積層、表土層、富水砂層的主要施工方法之一，已經廣泛應用于深部井筒建設中。目前，凍結井筒廣泛采用的井壁結構為雙層鋼筋混凝土塑料夾層復合井壁，其中，自下而上連續澆筑的內層井壁是凍結壁解凍后抵抗靜水壓力與防滲的主要結構。然而，隨著井筒深度不斷增大直至千米，凍結井筒內壁厚度相應增大。根據現行規范，千米深的內層井壁厚度將超過2m。相比于淺立井，深厚富水軟巖凍結井筒內壁具有早期強度更高、水化熱更大、在低溫環境澆筑和養護下更易產生早期溫度約束裂紋縫等特點。凍結壁融化后，內壁大體積混凝土承受自重、6～10MPa的高壓水長期作用早溫度裂紋將逐漸擴展、貫通及至開裂，最后匯集并擴展貫通。凍結井筒內壁是整個結構最后一道封水、抗壓防線。如果存在較多的貫通溫度裂縫，在高水壓、高應力的長期作用下，井筒若干度裂縫會相互溝通形成破裂面，直至井筒失穩。

眾多學者均發現內層井壁厚度的增加或混凝土標號增加均會導致早水化放熱更高。程樺等認為，因水平地壓大對凍結井壁約束作用強烈，與淺立井相比，深部井壁更易產生溫度裂紋(縫)。提出其主要原因為外部凍結壁持續供冷條件下內壁水化放熱導致內外壁溫差較大，造成較大的早期溫度應力，當溫度應力大于混凝土抗拉強度時，將會產生早期溫度裂紋縫。

可見，深厚富水軟巖凍結井筒內壁混凝土的體形特征和受力情況特別復雜，其滲漏水的原因也是多元的和綜合的。但歸根結底，凍結井筒內壁的滲漏水總是經由大體積混凝土的早期溫度裂縫形成、擴展和貫通所引起的。從這個意義上說，非常有必要制備一種抗裂型凍結井壁混凝土，進而能夠減小凍結井壁早期溫度裂縫形成風險。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于提供一種減小凍結井壁早期溫度裂縫形成風險的抗裂型凍結井壁混凝土及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種抗裂型凍結井壁混凝土，為C70抗裂型混凝土，包括水泥、細骨料、粗骨料、粉煤灰、外加劑、膨脹劑、纖維和水。

上述一種抗裂型凍結井壁混凝土，1m3C70抗裂型混凝土配比如下：水泥為410-420g，細骨料為730-740g，粗骨料為1100-1110g，粉煤灰為30-40g，外加劑為12-14g，膨脹劑為35-45g，水為130-140g，纖維加入量為1‰的體積摻量。

上述一種抗裂型凍結井壁混凝土，所述水泥為P·O 52.5普通硅酸鹽水泥；所述細骨料為標準砂，屬于中砂，細度模數為2.6，含泥量約為0.4％；所述粗骨料為石灰巖碎石，壓碎指標4.9％，含泥量約為0.4％；所述粉煤灰為北京地區的I級粉煤灰，密度為2.3g/cm3，細度為6％，需水量比為94％，燒失量為2.8％，活性指數為80％；所述外加劑為聚羧酸高效減水劑，減水率30％。

上述一種抗裂型凍結井壁混凝土，所述膨脹劑為MgO膨脹劑或氧化鈣－硫鋁酸鈣復合膨脹劑；

MgO膨脹劑的化學成分：CaO的質量分數1.07％，MgO的質量分數91.38％，Fe2O3的質量分數0.63％，Al2O3的質量分數0.45％，SiO2的質量分數0.96％，Loss的質量分數2.89％，共計97.38％；MgO膨脹劑的細度為0.08mm的標準篩的篩余量為6％，表示94％的MgO膨脹劑的粒徑是小于0.08mm的；