[发明专利]一种用于压力钢管与地下围岩间隙填充的混凝土

说明书

本发明涉及水利水电工程技术领域，尤其涉及水利水电工程中压力钢管与地下围岩间隙填充的混凝土。该混凝土由如下重量份的原料制备而成：硅酸盐水泥30～40份，粒化高炉矿渣粉4～8份，粉煤灰3～8份，硅灰1～3份，橡胶颗粒6～10份，改性剂0.5～2份，混凝土固化剂2～4份，流平剂0.5～1份，细骨料10份～14份，粗骨料20份～30份，拌合水15～20份。本发明混凝土材料的固化效率显著提升，韧性、抗压强度、抗冲击性能明显改善，且可以很好地充填压力钢管与围岩的空隙，有效缓冲压力钢管与围岩的作用力，对压力钢管起到一定的保护作用，极大减少了充填混凝土与围岩之间的脱空现象，使钢管‑混凝土‑围岩整体受力，增加钢管运行的安全性。

技术领域

本发明涉及水利水电工程技术领域，尤其涉及水利水电工程中压力钢管与地下围岩间隙填充的混凝土。

背景技术

水利水电工程中，压力钢管的功用是承担部分内水压力和防止渗透；压力钢管与围岩之间的回填混凝土功用是将部分内水压力传给围岩。因此，接触灌浆混凝土与钢管和围岩必须紧密结合，形成一个钢管-混凝土-围岩联合承载的组合体，共同承担内水压力。工程中，由于混凝土收缩或混凝土浇筑工艺等因素导致压力钢管底拱与混凝土之间出现脱空等现象，空洞尺寸大，可达几厘米至几十厘米，继而引起局部应力过大，影响钢管运行的安全性。

公开号为CN108457667A的发明专利记载了，围岩和隧道管之间空腔填充自密实混凝土，在一些实施例中，自密实混凝土优为普通型自密实混凝土、水下自护型自密实混凝土和快硬型自密实混凝土中的一种。相对于普通型自密实混凝土，快硬型自密实混凝土在常温条件下，1h的抗压强度可到达20MPa及以上，水下自护型自密实混凝土赋予自密实混凝土水下不分散的特性，可以保证空腔内的密实填充以及固化后的自密实混凝土具有良好的力学性能。三种自密实混凝土的特性不同，因此可以针对不同的环境需要选择不同的自密实混凝土。

然而目前工程中用于填充压力钢管与围岩间隙的混凝土由于原材料、配合比设计等原因，通常易于产生浇筑空洞。

公开号为CN 110698127A的发明专利公开了一种自密实橡胶混凝土渠道衬砌及其制备方法；所述自密实橡胶混凝土由以下组分为原料制备而成：按质量比计，(320-330):(170-180):(755-765):(600-870):(25-155):(180-186):(6.0-7.5)的水泥、粉煤灰、粗骨料、砂、橡胶骨料、水和添加剂；所述橡胶骨料由废弃轮胎加工而成，所述橡胶骨料的粒径为0.075-4.75mm；所述添加剂为100质量份的水、100质量份的减水剂、0.16质量份的消泡剂和0.3质量份的引气剂，所述砂的级配连续，细度模数为2.4-2.8，砂率不大于46％，所述粗骨料的粒径为5-20mm，所述减水剂为聚羧酸型减水剂；所述粉煤灰选自Ⅰ级粉煤灰，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥。该方法制备的橡胶混凝土固化时间长，在实际工程中，尤其是南方施工过程中，施工时间长可能对于整个工程的经济效益以及梅雨天气造成的工程不稳定性。

因此，有必要研发一种新型接触灌浆混凝土材料，在提高压力钢管的稳定性、耐久性基础上，更快更高效的灌浆浇筑空洞。

发明内容

为解决现有用于填充压力钢管与围岩间隙的混凝土易于产生浇筑空洞的问题，本发明提出了一种用于压力钢管与地下围岩间隙填充的早强、轻便、流平性能好的混凝土，本发明通过合理配比添加橡胶颗粒材料、混凝土固化剂、流平剂，从而增强混凝土的韧性、抗冲击性和流动性，解决了浇筑产生空洞的问题。

本发明的技术方案为：

一种用于压力钢管与地下围岩间隙填充的混凝土，由如下重量份的原料制备而成：硅酸盐水泥30～40份，粒化高炉矿渣粉4～8份，粉煤灰3～8份，硅灰1～3份，橡胶颗粒6～10份，改性剂0.5～2份，混凝土固化剂2～4份，流平剂0.5～1份，细骨料10份～14份，粗骨料20份～30份，拌合水15～20份。

进一步地，所述硅酸盐水泥的强度等级不低于30。优选地，所述硅酸盐水泥为水泥强度等级为42.5的Ⅱ型硅酸盐水泥。