[发明专利]一种抗裂型冻结井壁混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开一种抗裂型冻结井壁混凝土及其制备方法，为C70抗裂型混凝土，包括水泥、细骨料、粗骨料、粉煤灰、外加剂、膨胀剂、纤维和水。在现有的冻结井筒内壁配合比基础上，增加膨胀剂、纤维等，通过配合比实验确定了膨胀剂、纤维的量与具体制备方法。抗裂型冻结井壁混凝土相比基准组早期预压应力高36.6％，第二零应力时间延长15％，开裂温降增加20.7％，拉应力增加速率降低90％，开裂应力提高10％。具有较强的收缩补偿和抗早期温度裂缝效果。

技术领域

本发明涉及冻结井壁混凝土技术领域。具体地说是一种抗裂型冻结井壁混凝土及其制备方法。

背景技术

人工冻结法施工是井筒穿越深厚冲积层、表土层、富水砂层的主要施工方法之一，已经广泛应用于深部井筒建设中。目前，冻结井筒广泛采用的井壁结构为双层钢筋混凝土塑料夹层复合井壁，其中，自下而上连续浇筑的内层井壁是冻结壁解冻后抵抗静水压力与防渗的主要结构。然而，随着井筒深度不断增大直至千米，冻结井筒内壁厚度相应增大。根据现行规范，千米深的内层井壁厚度将超过2m。相比于浅立井，深厚富水软岩冻结井筒内壁具有早期强度更高、水化热更大、在低温环境浇筑和养护下更易产生早期温度约束裂纹缝等特点。冻结壁融化后，内壁大体积混凝土承受自重、6～10MPa的高压水长期作用早温度裂纹将逐渐扩展、贯通及至开裂，最后汇集并扩展贯通。冻结井筒内壁是整个结构最后一道封水、抗压防线。如果存在较多的贯通温度裂缝，在高水压、高应力的长期作用下，井筒若干度裂缝会相互沟通形成破裂面，直至井筒失稳。

众多学者均发现内层井壁厚度的增加或混凝土标号增加均会导致早水化放热更高。程桦等认为，因水平地压大对冻结井壁约束作用强烈，与浅立井相比，深部井壁更易产生温度裂纹(缝)。提出其主要原因为外部冻结壁持续供冷条件下内壁水化放热导致内外壁温差较大，造成较大的早期温度应力，当温度应力大于混凝土抗拉强度时，将会产生早期温度裂纹缝。

可见，深厚富水软岩冻结井筒内壁混凝土的体形特征和受力情况特别复杂，其渗漏水的原因也是多元的和综合的。但归根结底，冻结井筒内壁的渗漏水总是经由大体积混凝土的早期温度裂缝形成、扩展和贯通所引起的。从这个意义上说，非常有必要制备一种抗裂型冻结井壁混凝土，进而能够减小冻结井壁早期温度裂缝形成风险。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种减小冻结井壁早期温度裂缝形成风险的抗裂型冻结井壁混凝土及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种抗裂型冻结井壁混凝土，为C70抗裂型混凝土，包括水泥、细骨料、粗骨料、粉煤灰、外加剂、膨胀剂、纤维和水。

上述一种抗裂型冻结井壁混凝土，1m3C70抗裂型混凝土配比如下：水泥为410-420g，细骨料为730-740g，粗骨料为1100-1110g，粉煤灰为30-40g，外加剂为12-14g，膨胀剂为35-45g，水为130-140g，纤维加入量为1‰的体积掺量。

上述一种抗裂型冻结井壁混凝土，所述水泥为P·O 52.5普通硅酸盐水泥；所述细骨料为标准砂，属于中砂，细度模数为2.6，含泥量约为0.4％；所述粗骨料为石灰岩碎石，压碎指标4.9％，含泥量约为0.4％；所述粉煤灰为北京地区的I级粉煤灰，密度为2.3g/cm3，细度为6％，需水量比为94％，烧失量为2.8％，活性指数为80％；所述外加剂为聚羧酸高效减水剂，减水率30％。

上述一种抗裂型冻结井壁混凝土，所述膨胀剂为MgO膨胀剂或氧化钙－硫铝酸钙复合膨胀剂；

MgO膨胀剂的化学成分：CaO的质量分数1.07％，MgO的质量分数91.38％，Fe2O3的质量分数0.63％，Al2O3的质量分数0.45％，SiO2的质量分数0.96％，Loss的质量分数2.89％，共计97.38％；MgO膨胀剂的细度为0.08mm的标准筛的筛余量为6％，表示94％的MgO膨胀剂的粒径是小于0.08mm的；