专利名称：深厚冻结井壁高强高性能混凝土的制作方法
技术领域：
本发明属于矿山立井深厚冲积层冻结法凿井混凝土井壁技术领域。
背景技术：
冻结法凿井是国内外立井穿过深厚冲积层的主要特殊施工方法。国内采 用冻结法已建、在建矿山立井井简500多个，2000年前井筒穿过冲积层的最 大厚度达383m,随着对煤炭需求的增加，埋藏在深厚冲积层下煤炭的资源开 发强度逐渐增大，目前新井穿过冲积层的厚度已超过500m。随着冻结深度度 的增加，冻结压力、水压、地压也随之增大，对井壁混凝土的强度和性能提 出了更高要求。现有的深厚冻结井壁高强混凝土， 一般是釆用以硅粉为主的 矿物外加剂进行配制，其特点是在混凝土中掺入8-1 0%硅粉，2%萘系高效减 水剂，P. 0. 52. 5或P. 0. 52. 5R水泥，天然优质河砂，高强度花岗岩骨料。所 用的材料可以使混疑土达到C70—C80的高标号，但仍有不足，国内硅粉产量 小，价格为水泥的十几倍，硅粉替代水泥成本高；高标号水泥，高质量砂、 石，很就地取材难，混凝土配制费用高；硅粉混凝土的粘性大，搅拌的时间延 长，浇注、捣实、表面抹平、养护等施工工艺比较复杂。使用一般方法配制的混凝土早期强度低，外层井壁承受的冻结压力大，井壁容易被压坏；配制的混凝土水泥标号高用量大，水化热高达75-8(TC,冻土融化范围大，冻结壁厚度减薄，影响凿井安全；冻土融化范围大，二次回冻压力大，外层井壁也 容易再次遭受损坏；水化热高，内层井壁容易产生温度裂缝，解冻后井壁漏水
发明内容
本发明的目的在于提供一种配制费用低、施工工艺简单，适合深厚冻结 井内、外层井壁工程特性的深厚冻结井壁高强高性能混凝土。本发明的技术方案是采用以磨细矿渣为主的矿物外加剂与不同的化学外 加剂双掺技术，优化组合，混合搅拌，分别配制的深厚冻结井壁高强高性能 混凝土，其特征是由下述原材料组分重量比制成，其中外层井壁专用型为P. 0.42, 5水泥380,机制中砂580 ,石灰岩碎石1090, 磨细矿渣115， TK-M增强剂8. 8， J851早强减水剂25,水153;内层井壁专用型为P.0.42,5水泥380，机制中砂580 ，石灰岩碎石1120， 磨细矿渣175， TK-M增强剂8. 8,JQ防裂密实剂55，水152;内、外层井壁合用型为P. 0.42. 5水泥420,机制中砂630 ，石灰岩碎石 1090,磨细矿渣115, I级粉煤灰65，液体聚羧酸盐高效减水剂11，水137。在混凝土组份中，磨细矿渣釆用比表面积^ 650m2/kg磨细矿渣、I粉煤 灰作胶凝材料等量代替部分水泥，可降低混凝土的水化热，提高混凝土流动 性、密实性、耐久性；TK-M增强剂，是矿物外加剂的增强剂，进一步激发矿 物外加剂的表面活性，改善混凝土的和易性，提高混凝土强度；J851早强减 水剂采用J851-D型早强减水剂，具有微膨、早强、增强作用；JQ防裂密实 剂采用JQ-D型防裂密实剂，具有适量的膨胀，能有效地补偿混凝土在硬化过 程中的收缩，防止裂缝；液体聚羧酸盐高效减水剂，能大幅度提高混凝土强 度和早期强度，减少坍落度损失。配制的深厚冻结井壁高强高性能混凝土， 3d、 7d、 28d强度分别达到 60. 2—60. 6MPa、 66. 1-77. 6 MPa、 87. 8-93. 2 MPa,强度增长率超过冻结压力
的最大增长率，有效防止外层井壁被压坏；水化热可降低15-2(TC，有效防止内层井壁大体积混凝土温差裂缝和收缩裂缝；比釆用一般方法配制的混疑土强度高性能好，井壁的整体承载能力和封水性强，井壁厚度可减薄100-150mm， 减少井简冻结、掘砌工程量，建井速度快，节省投资。本发明提供的深厚冻结井壁高强高性能混凝土，选用普通标号水泥，价 格较低，机制砂的价格仅为天然优质河砂价格的三分之一，普通的石灰岩碎 石价格便宜，磨细矿渣价格为硅粉价格的十几分之一，粉煤灰为水泥价格的 二分之一，液体聚羧酸盐高效减水剂价格较高但用量小，其他化学外加剂价 格适中，其造价比一般方法配制的同等强度混凝土低100元/1113以上。
具体实施例方式
实施例1在井口设混凝土搅拌站，安装强制式搅拌机，按混凝土原材料各组分重 量计量P. 0. 42. 5水泥380kg、机制中砂580kg、石灰岩碎石1120kg、磨细 矿渣180kg、 TK-M增强剂8. 8kg、 J851 - D型早强减水剂25kg、水153kg。把 固体原材料装入料斗，提升料斗投入搅拌机内，在搅拌机内加入水进行搅拌， 搅拌时间》90s，将搅拌好的混凝土放入到底卸式吊桶内，下井浇筑使用。所 配制的混凝土是外层井壁专用型C70低水化热早强高性能混凝土，坍落度为 190mm，其3d、 7d、 28d抗压强度分别达60. 2MPa、 66.1 MPa、 87. 8 MPa，水 化热最高59.5'C。低水化热、早期强度高，能有效防止外层井壁被压坏。在井口设混凝土搅拌站，安装强制式搅拌机，按混凝土原材料各组分重 量计量P. 0. 42. 5水泥380kg、机制中砂580kg、石灰岩碎石1120kg、磨细 矿渣175kg、 TK-M增强剂8.8kg、 JQ-D型防裂密实剂55kg、水152kg。把固
体原材料装入料斗，提升料斗投入搅拌机内，在搅拌机内加入水进行搅拌， 搅拌时间^90S，将搅拌好的混凝土放入到底卸式吊桶内，下井浇筑使用。所配制的混凝土是内层井壁专用型C70低水化热防裂密实高性能混凝土，坍落 度180mm ,其3d、 7d、 28d抗压强度分别达60. 6MPa、 71. 6 MPa、 86. 0 MPa，水化热最高59.1°C。低水化热，有效防止内层井壁大体积混凝土温差裂缝和收缩裂缝。在井口设混凝土搅拌站，安装强制式搅拌机，按混凝土原材料各组分重量计量P. 0. 42. 5水泥370kg、机制中砂600kg、石灰岩碎石1130kg、磨细 矿渣115kg、 I级粉煤灰65kg、液体聚羧酸盐高效复合减水剂llkg、水137kg。 把固体原料装入料斗，提升料斗投入搅拌机内，在搅拌机内加入水和液体聚 羧酸盐高效复合减水剂，开动搅拌机进行搅拌，搅拌时间^90s，将搅拌好的 混凝土放入到底卸式吊桶内，下井浇筑使用。所配制的混凝土为内、外层井 壁合用型的C80低水化热早强防裂密实高性能混凝土，可用于内层井壁也可 用于外层井壁，坍落度170mm，其3d、 7d、 28d抗压强度分别达到61. 6MPa、 77.6 MPa、 93.2 MPa,水化热最高61. 0°C。低水化热、早期强度高、防裂密 实，能有效防止外层井壁被压坏和内层井壁裂缝。
权利要求
1、一种深厚冻结井壁高强高性能混凝土，采用以磨细矿渣为主的矿物外加剂与不同的化学外加剂双掺技术，优化组合，混合搅拌，配制深厚冻结井壁高强高性能混凝土，其特征是由下述原材料组分重量比制成，其中外层井壁专用型为P.0.42.5水泥380，机制中砂580，石灰岩碎石1090，磨细矿渣115，TK-M增强剂8.8，J851早强减水剂25，水153；内层井壁专用型为P.0.42.5水泥380，机制中砂580，石灰岩碎石1120，磨细矿渣175，TK-M增强剂8.8，JQ防裂密实剂55，水152；内、外层井壁合用型为P.0.42.5水泥420，机制中砂630，石灰岩碎石1090，磨细矿渣115，I级粉煤灰65，液体聚羧酸盐高效减水剂。
2、 根据权利要求l所述的深厚冻结井壁高强高性能混凝土，其特征是所 述的磨细矿渣比表面积》650m7kg， J851早强减水剂釆用J851-D型早强减水 剂，JQ防裂密实剂采用JQ-D型防裂密实剂。
全文摘要
本发明公开了一种深厚冻结井壁高强高性能混凝土，采用以磨细矿渣为主的矿物外加剂与不同的化学外加剂双掺技术，优化组合，混合搅拌，配制深厚冻结井壁高强高性能混凝上，它是由P.0.42.5水泥、机制中砂、石灰岩碎石、磨细矿渣、I级粉煤灰、TK-M增强剂、J851-D早强减水剂、JQ-D防裂密实剂、液体聚羧酸盐高效减水剂、水混合搅拌制成，具有配制费用低、施工工艺简单，适合深厚冻结井内、外层井壁工程特性等特点。
文档编号C04B28/04GK101152977SQ20061010721
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月27日 优先权日2006年9月27日
发明者慕松利, 王世久, 王俊臣, 田亚军, 白云来, 盛天宝, 祁书峰, 陈文豹, 陈新明, 魏世义 申请人:盛天宝;王俊臣;白云来