專利名稱：深厚凍結(jié)井壁高強(qiáng)高性能混凝土的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于礦山立井深厚沖積層凍結(jié)法鑿井混凝土井壁技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
凍結(jié)法鑿井是國(guó)內(nèi)外立井穿過(guò)深厚沖積層的主要特殊施工方法。國(guó)內(nèi)采 用凍結(jié)法已建、在建礦山立井井簡(jiǎn)500多個(gè)，2000年前井筒穿過(guò)沖積層的最 大厚度達(dá)383m,隨著對(duì)煤炭需求的增加，埋藏在深厚沖積層下煤炭的資源開 發(fā)強(qiáng)度逐漸增大，目前新井穿過(guò)沖積層的厚度已超過(guò)500m。隨著凍結(jié)深度度 的增加，凍結(jié)壓力、水壓、地壓也隨之增大，對(duì)井壁混凝土的強(qiáng)度和性能提 出了更高要求。現(xiàn)有的深厚凍結(jié)井壁高強(qiáng)混凝土， 一般是釆用以硅粉為主的 礦物外加劑進(jìn)行配制，其特點(diǎn)是在混凝土中摻入8-1 0%硅粉，2%萘系高效減 水劑，P. 0. 52. 5或P. 0. 52. 5R水泥，天然優(yōu)質(zhì)河砂，高強(qiáng)度花崗巖骨料。所 用的材料可以使混疑土達(dá)到C70—C80的高標(biāo)號(hào)，但仍有不足，國(guó)內(nèi)硅粉產(chǎn)量 小，價(jià)格為水泥的十幾倍，硅粉替代水泥成本高；高標(biāo)號(hào)水泥，高質(zhì)量砂、 石，很就地取材難，混凝土配制費(fèi)用高；硅粉混凝土的粘性大，攪拌的時(shí)間延 長(zhǎng)，澆注、搗實(shí)、表面抹平、養(yǎng)護(hù)等施工工藝比較復(fù)雜。使用一般方法配制的混凝土早期強(qiáng)度低，外層井壁承受的凍結(jié)壓力大，井壁容易被壓壞；配制的混凝土水泥標(biāo)號(hào)高用量大，水化熱高達(dá)75-8(TC,凍土融化范圍大，凍結(jié)壁厚度減薄，影響鑿井安全；凍土融化范圍大，二次回凍壓力大，外層井壁也 容易再次遭受損壞；水化熱高，內(nèi)層井壁容易產(chǎn)生溫度裂縫，解凍后井壁漏水

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種配制費(fèi)用低、施工工藝簡(jiǎn)單，適合深厚凍結(jié) 井內(nèi)、外層井壁工程特性的深厚凍結(jié)井壁高強(qiáng)高性能混凝土。本發(fā)明的技術(shù)方案是采用以磨細(xì)礦渣為主的礦物外加劑與不同的化學(xué)外 加劑雙摻技術(shù)，優(yōu)化組合，混合攪拌，分別配制的深厚凍結(jié)井壁高強(qiáng)高性能 混凝土，其特征是由下述原材料組分重量比制成，其中外層井壁專用型為P. 0.42, 5水泥380,機(jī)制中砂580 ,石灰?guī)r碎石1090, 磨細(xì)礦渣115， TK-M增強(qiáng)劑8. 8， J851早強(qiáng)減水劑25,水153;內(nèi)層井壁專用型為P.0.42,5水泥380，機(jī)制中砂580 ，石灰?guī)r碎石1120， 磨細(xì)礦渣175， TK-M增強(qiáng)劑8. 8,JQ防裂密實(shí)劑55，水152;內(nèi)、外層井壁合用型為P. 0.42. 5水泥420,機(jī)制中砂630 ，石灰?guī)r碎石 1090,磨細(xì)礦渣115, I級(jí)粉煤灰65，液體聚羧酸鹽高效減水劑11，水137。在混凝土組份中，磨細(xì)礦渣釆用比表面積^ 650m2/kg磨細(xì)礦渣、I粉煤 灰作膠凝材料等量代替部分水泥，可降低混凝土的水化熱，提高混凝土流動(dòng) 性、密實(shí)性、耐久性；TK-M增強(qiáng)劑，是礦物外加劑的增強(qiáng)劑，進(jìn)一步激發(fā)礦 物外加劑的表面活性，改善混凝土的和易性，提高混凝土強(qiáng)度；J851早強(qiáng)減 水劑采用J851-D型早強(qiáng)減水劑，具有微膨、早強(qiáng)、增強(qiáng)作用；JQ防裂密實(shí) 劑采用JQ-D型防裂密實(shí)劑，具有適量的膨脹，能有效地補(bǔ)償混凝土在硬化過(guò) 程中的收縮，防止裂縫；液體聚羧酸鹽高效減水劑，能大幅度提高混凝土強(qiáng) 度和早期強(qiáng)度，減少坍落度損失。配制的深厚凍結(jié)井壁高強(qiáng)高性能混凝土， 3d、 7d、 28d強(qiáng)度分別達(dá)到 60. 2—60. 6MPa、 66. 1-77. 6 MPa、 87. 8-93. 2 MPa,強(qiáng)度增長(zhǎng)率超過(guò)凍結(jié)壓力
的最大增長(zhǎng)率，有效防止外層井壁被壓壞；水化熱可降低15-2(TC，有效防止內(nèi)層井壁大體積混凝土溫差裂縫和收縮裂縫；比釆用一般方法配制的混疑土強(qiáng)度高性能好，井壁的整體承載能力和封水性強(qiáng)，井壁厚度可減薄100-150mm， 減少井簡(jiǎn)凍結(jié)、掘砌工程量，建井速度快，節(jié)省投資。本發(fā)明提供的深厚凍結(jié)井壁高強(qiáng)高性能混凝土，選用普通標(biāo)號(hào)水泥，價(jià) 格較低，機(jī)制砂的價(jià)格僅為天然優(yōu)質(zhì)河砂價(jià)格的三分之一，普通的石灰?guī)r碎 石價(jià)格便宜，磨細(xì)礦渣價(jià)格為硅粉價(jià)格的十幾分之一，粉煤灰為水泥價(jià)格的 二分之一，液體聚羧酸鹽高效減水劑價(jià)格較高但用量小，其他化學(xué)外加劑價(jià) 格適中，其造價(jià)比一般方法配制的同等強(qiáng)度混凝土低100元/1113以上。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在井口設(shè)混凝土攪拌站，安裝強(qiáng)制式攪拌機(jī)，按混凝土原材料各組分重 量計(jì)量P. 0. 42. 5水泥380kg、機(jī)制中砂580kg、石灰?guī)r碎石1120kg、磨細(xì) 礦渣180kg、 TK-M增強(qiáng)劑8. 8kg、 J851 - D型早強(qiáng)減水劑25kg、水153kg。把 固體原材料裝入料斗，提升料斗投入攪拌機(jī)內(nèi)，在攪拌機(jī)內(nèi)加入水進(jìn)行攪拌， 攪拌時(shí)間》90s，將攪拌好的混凝土放入到底卸式吊桶內(nèi)，下井澆筑使用。所 配制的混凝土是外層井壁專用型C70低水化熱早強(qiáng)高性能混凝土，坍落度為 190mm，其3d、 7d、 28d抗壓強(qiáng)度分別達(dá)60. 2MPa、 66.1 MPa、 87. 8 MPa，水 化熱最高59.5'C。低水化熱、早期強(qiáng)度高，能有效防止外層井壁被壓壞。在井口設(shè)混凝土攪拌站，安裝強(qiáng)制式攪拌機(jī)，按混凝土原材料各組分重 量計(jì)量P. 0. 42. 5水泥380kg、機(jī)制中砂580kg、石灰?guī)r碎石1120kg、磨細(xì) 礦渣175kg、 TK-M增強(qiáng)劑8.8kg、 JQ-D型防裂密實(shí)劑55kg、水152kg。把固
體原材料裝入料斗，提升料斗投入攪拌機(jī)內(nèi)，在攪拌機(jī)內(nèi)加入水進(jìn)行攪拌， 攪拌時(shí)間^90S，將攪拌好的混凝土放入到底卸式吊桶內(nèi)，下井澆筑使用。所配制的混凝土是內(nèi)層井壁專用型C70低水化熱防裂密實(shí)高性能混凝土，坍落 度180mm ,其3d、 7d、 28d抗壓強(qiáng)度分別達(dá)60. 6MPa、 71. 6 MPa、 86. 0 MPa，水化熱最高59.1°C。低水化熱，有效防止內(nèi)層井壁大體積混凝土溫差裂縫和收縮裂縫。在井口設(shè)混凝土攪拌站，安裝強(qiáng)制式攪拌機(jī)，按混凝土原材料各組分重量計(jì)量P. 0. 42. 5水泥370kg、機(jī)制中砂600kg、石灰?guī)r碎石1130kg、磨細(xì) 礦渣115kg、 I級(jí)粉煤灰65kg、液體聚羧酸鹽高效復(fù)合減水劑llkg、水137kg。 把固體原料裝入料斗，提升料斗投入攪拌機(jī)內(nèi)，在攪拌機(jī)內(nèi)加入水和液體聚 羧酸鹽高效復(fù)合減水劑，開動(dòng)攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間^90s，將攪拌好的 混凝土放入到底卸式吊桶內(nèi)，下井澆筑使用。所配制的混凝土為內(nèi)、外層井 壁合用型的C80低水化熱早強(qiáng)防裂密實(shí)高性能混凝土，可用于內(nèi)層井壁也可 用于外層井壁，坍落度170mm，其3d、 7d、 28d抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到61. 6MPa、 77.6 MPa、 93.2 MPa,水化熱最高61. 0°C。低水化熱、早期強(qiáng)度高、防裂密 實(shí)，能有效防止外層井壁被壓壞和內(nèi)層井壁裂縫。
權(quán)利要求
1、一種深厚凍結(jié)井壁高強(qiáng)高性能混凝土，采用以磨細(xì)礦渣為主的礦物外加劑與不同的化學(xué)外加劑雙摻技術(shù)，優(yōu)化組合，混合攪拌，配制深厚凍結(jié)井壁高強(qiáng)高性能混凝土，其特征是由下述原材料組分重量比制成，其中外層井壁專用型為P.0.42.5水泥380，機(jī)制中砂580，石灰?guī)r碎石1090，磨細(xì)礦渣115，TK-M增強(qiáng)劑8.8，J851早強(qiáng)減水劑25，水153；內(nèi)層井壁專用型為P.0.42.5水泥380，機(jī)制中砂580，石灰?guī)r碎石1120，磨細(xì)礦渣175，TK-M增強(qiáng)劑8.8，JQ防裂密實(shí)劑55，水152；內(nèi)、外層井壁合用型為P.0.42.5水泥420，機(jī)制中砂630，石灰?guī)r碎石1090，磨細(xì)礦渣115，I級(jí)粉煤灰65，液體聚羧酸鹽高效減水劑。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的深厚凍結(jié)井壁高強(qiáng)高性能混凝土，其特征是所 述的磨細(xì)礦渣比表面積》650m7kg， J851早強(qiáng)減水劑釆用J851-D型早強(qiáng)減水 劑，JQ防裂密實(shí)劑采用JQ-D型防裂密實(shí)劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種深厚凍結(jié)井壁高強(qiáng)高性能混凝土，采用以磨細(xì)礦渣為主的礦物外加劑與不同的化學(xué)外加劑雙摻技術(shù)，優(yōu)化組合，混合攪拌，配制深厚凍結(jié)井壁高強(qiáng)高性能混凝上，它是由P.0.42.5水泥、機(jī)制中砂、石灰?guī)r碎石、磨細(xì)礦渣、I級(jí)粉煤灰、TK-M增強(qiáng)劑、J851-D早強(qiáng)減水劑、JQ-D防裂密實(shí)劑、液體聚羧酸鹽高效減水劑、水混合攪拌制成，具有配制費(fèi)用低、施工工藝簡(jiǎn)單，適合深厚凍結(jié)井內(nèi)、外層井壁工程特性等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C04B28/04GK101152977SQ20061010721
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月27日
發(fā)明者慕松利, 王世久, 王俊臣, 田亞軍, 白云來(lái), 盛天寶, 祁書峰, 陳文豹, 陳新明, 魏世義 申請(qǐng)人:盛天寶;王俊臣;白云來(lái)