一種鉆井井壁高性能泵送混凝土及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉆井井壁高性能泵送混凝土及其制備方法，包括以下組份：水泥400～450份，硅粉0～30份，粉煤灰40～100份，礦渣0～100份，膠凝材料460～600份，砂620～730份，石子1060～1110份，水160～170份，減水劑或泵送劑為總重量的1～3％。本發(fā)明的混凝土可以滿足泵送要求的流動性，砼坍落度在160mm以上；勻質(zhì)性好，配制出的高性能混凝土在大坍落度下不分層離析，不泌水，使泵送混凝土出料時達到連續(xù)不間斷的紊流狀態(tài)；和管壁的摩阻力小，配置工藝簡單；低水化熱，高耐久性；防裂、抗?jié)B。
【專利說明】一種鉆井井壁高性能泵送混凝土及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混凝土材料，尤其涉及的是一種鉆井井壁高性能泵送混凝土及其制備方法。

【背景技術】
[0002]煤礦主井、副井和風井的三個井筒表土及風化基巖段采用凍結(jié)法施工，三個井筒穿過表土層厚度至少為450m，井筒設計凈直徑至少6m。
[0003]由于三個凍結(jié)井筒穿過的表土層深厚、井筒直徑又大、井壁受力復雜，必須要采用高強井壁結(jié)構(gòu)。普通的混凝土結(jié)構(gòu)無法抵御強大的外載荷作用，考慮到凍結(jié)井筒的特殊施工環(huán)境，無論是低強混凝土還是高強混凝土，對混凝土性能都提出了較高的要求。，要求井壁砼應具有高流動性、抗裂、防滲等功能，以確保井壁能安全、高效和快速地施工。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種鉆井井壁高性能泵送混凝土及其制備方法，實現(xiàn)高強度的施工需求。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:本發(fā)明按重量計，包括以下組份:包括以下組份:水泥400?450份，硅粉O?30份，粉煤灰40?100份，礦渣O?100份，膠凝材料460?600份，砂620?730份，石子1060?1110份，水160?170份，減水劑或泵送劑為總重量的I?3%。
[0006]所述水泥為硅酸鹽水泥。水泥用量不大于450kg/m3，另外可摻加一定量的礦物摻和料，如摻加一定量的粉煤灰，可以提高混凝土的可泵性，粉煤灰還對混凝土拌合料和易性的改善有好處，使泌水減少。
[0007]所述砂的細度模數(shù)為2.6?3.2。水泥粒子群的比表面積、粒子形狀、密度及粒子之間的級配(互相填充)等，對漿體的流動性影響很大。比表面積小，粒子形狀接近球狀，比重大，填充性越大，流動性也大。優(yōu)化這些因子，可以獲得適宜的流動性。
[0008]所述石子為石灰?guī)r或玄武巖，粒徑小于等于31.5_。石子作為粗骨料，粗骨料的性能對高性能混凝土的抗壓強度及彈性模量起到?jīng)Q定性的制約作用，如果粗骨料強度不足，其他提高混凝土強度的手段都將起不到明顯效果。
[0009]石灰?guī)r由反擊式破碎機生產(chǎn)，級配好；玄武巖由反擊式破碎機生產(chǎn)，強度高，級配好。
[0010]所述礦渣為比表面積為4500cm2/g的磨細礦渣。磨細礦渣對混凝土性能的改善，主要表現(xiàn)為以下幾個方面:
[0011](I)摻磨細礦渣混凝土的早期強度與不摻礦渣的普通水泥混凝土強度相差不多:7天能達28天強度的70?75% ;后期強度增長率比較高，特別是摻量增多時，混凝土的后期強度增長比率提高更多；
[0012](2)摻磨細礦渣的混凝土中，當磨細礦渣摻入的數(shù)量不大于50%時，抗凍性能良好；
[0013](3)摻磨細礦渣的混凝土，有很好的抗酸性和抗堿骨料反應能力；
[0014](4)混凝土中摻磨細礦渣后在硬化初期的放熱量比不摻磨細礦渣的混凝土要小得多，在大體積混凝土構(gòu)筑物中使用是最有利的，它不會因硬化初期水化熱量過大導致混凝土體破壞的危險。摻有磨細礦渣的混凝土的耐熱性能也要比硅酸鹽水泥拌制的混凝土要好，這是因為混凝土膠材部分Ca(OH)2含量比較低的緣故。因此，在井壁混凝土中摻磨細礦渣，可降低混凝土中水化熱，防止混凝土開裂。
[0015]粉煤灰是煤粉經(jīng)燃燒爐燃燒后排放的細灰，是火力發(fā)電廠的廢渣。其主要成份為氧化硅及氧化鋁，而且多數(shù)以硅鋁玻璃體存在，屬于人工火山灰質(zhì)材料，具有較大的潛在活性，由于粉煤灰的顆粒呈圓球狀，因此加入到混凝土中后，能起潤滑作用，可顯著的改善混凝土的和易性，同時在滿足混凝土強度要求下可代替部分水泥以降低水化熱。因此，近年來，國外將粉煤灰廣泛用于大體積混凝土、大流動度混凝土、泵送混凝土中，而國內(nèi)一般把粉煤灰作為普通混凝土的摻合料，用于水壩等大體積混凝土中以降低水泥的水化熱，近幾年來，隨著混凝土泵送工藝的發(fā)展，在泵送混凝土中開始應用，以改善混凝土的可泵性。為了提高其強度，采用磨細粉煤灰將能獲得更好的效果。
[0016]粉煤灰對高強混凝土性能的改善作用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
[0017](I)工作度
[0018]粉煤灰能改善拌合料的工作度，這與其球形玻璃體的光滑表面形狀有關，因而能減少混凝土拌合料的用水量，減少泌水和離析現(xiàn)象。減小坍落度的損失，有利于泵送。
[0019]⑵強度
[0020]摻加粉煤灰能夠減少混凝土中的空隙，可以明顯提高混凝土的強度。加入一定數(shù)量的粉煤灰所增加的強度可以比繼續(xù)增加同樣重量的水泥所增加的強度來得大，這對水泥需用量較大的高性能高強混凝土來說無疑是極為重要的。
[0021]⑶水化熱
[0022]用粉煤灰替代部分水泥能有效的降低水化熱，在通常情況下，粉煤灰中活性材料在頭幾天中的水化程度并不十分顯著，所產(chǎn)生的水化熱大概僅及水泥的一半。
[0023](4)干縮
[0024]摻加粉煤灰替代部分水泥還能減少混凝土的收縮量。
[0025](5)耐久性
[0026]由于粉煤灰減少了混凝土中的空隙，所以能使混凝土的抗?jié)B性明顯提高，并改善混凝土抗化學腐蝕的能力。
[0027]選用減水率高、有一定緩凝作用、且有一定引氣作用的復合泵送劑。有一定的緩凝組分是為了適當抑制水泥的早期水化速度以減少坍落度損失，另外，也為了提高減水效果。有一定的含氣量可以改善高性能混凝土拌合物粘度過大且易發(fā)生板結(jié)的現(xiàn)象。因此，選用恰當?shù)谋盟蛣┘斑m宜的摻量是泵送高強混凝土施工的關鍵問題之一。
[0028]本發(fā)明選用四種外加劑，分別為:
[0029]江蘇博特新材料材料有限公司JM-PCA(I)型高效復合減水劑；
[0030]南京中飛混凝土外加劑廠生產(chǎn)的ZF-1、ZF-1B型泵送劑；
[0031]淮南礦業(yè)集團合成材料有限責任公司生產(chǎn)的NF高效泵送減水劑。
[0032]一種鉆井井壁高性能泵送混凝土的制備方法，包括以下步驟:
[0033](I)將水泥、粉煤灰、硅粉、礦渣、砂、石子按比例加入攪拌均勻后加入水；
[0034](2)加入水再次攪拌均勻后加入膠凝材料和減水劑攪拌均勻即可。
[0035]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點:本發(fā)明的混凝土可以滿足泵送要求的流動性，砼坍落度在160_以上；勻質(zhì)性好，配制出的高性能混凝土在大坍落度下不分層離析，不泌水，使泵送混凝土出料時達到連續(xù)不間斷的紊流狀態(tài)；和管壁的摩阻力小，配置工藝簡單；低水化熱，高耐久性；防裂、抗?jié)B。

【具體實施方式】
[0036]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0037]實施例1
[0038]本實施例的混凝土包括以下組份:硅酸鹽水泥400份，粉煤灰60份，膠凝材料460份，砂730份，石灰?guī)r碎石1090份，水165份，砂率40%，ZF-1占總重量的1%。
[0039]石灰?guī)r碎石粒徑小于等于31.5_，砂的細度模數(shù)為2.8。本實施例的制備方法如下:
[0040](I)將水泥、粉煤灰、砂、石子按比例加入攪拌均勻后加入水；
[0041](2)加入水再次攪拌均勻后加入膠凝材料和減水劑攪拌均勻即可。
[0042]實施例2
[0043]本實施例的混凝土包括以下組份:硅酸鹽水泥440份，粉煤灰80份，膠凝材料520份，砂650份，謝家集石灰?guī)r碎石1108份，水170份，砂率37%，NF占總重量的1%。
[0044]其他實施方式和實施例1相同。
[0045]實施例3
[0046]本實施例的混凝土包括以下組份:硅酸鹽水泥400份，粉煤灰40份，礦渣100份，膠凝材料540份，砂650份，謝家集石灰?guī)r碎石1100份，水162份，砂率37%，ZF-1B占總重量的1.23%。其他實施方式和實施例1相同。
[0047]實施例4
[0048]本實施例的混凝土包括以下組份:硅酸鹽水泥400份，硅粉20份，粉煤灰80份，礦渣80份，膠凝材料580份，砂630份，謝家集石灰?guī)r碎石1070份，水162份，砂率37%，ZF-1B占總重量的1.23%。
[0049]其他實施方式和實施例1相同。
[0050]實施例5
[0051]本實施例的混凝土包括以下組份:硅酸鹽水泥400份，粉煤灰80份，硅粉30份，礦渣90份，膠凝材料600份，砂625份，明光玄武巖碎石1060份，水162份，砂率37%，JM-PCA(I)占總重量的3.0%。
[0052]其他實施方式和實施例1相同。
[0053]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆井井壁高性能泵送混凝土，其特征在于，按重量計，包括以下組份:水泥400?450份，硅粉0?30份，粉煤灰40?100份，礦渣0?100份，膠凝材料460?600份，砂620?730份，石子1060?1110份，水160?170份，減水劑或泵送劑為總重量的1 ?3%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井井壁高性能泵送混凝土，其特征在于，所述水泥為硅酸鹽水泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井井壁高性能泵送混凝土，其特征在于，所述砂的細度模數(shù)為2.6?3.2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井井壁高性能泵送混凝土，其特征在于，所述石子為石灰?guī)r或玄武巖，粒徑小于等于31.5_。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井井壁高性能泵送混凝土，其特征在于，所述礦渣為比表面積為4500cm2/g的磨細礦渣。
6.如權(quán)利要求1?5中任一項所述的一種鉆井井壁高性能泵送混凝土的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將水泥、粉煤灰、硅粉、礦渣、砂、石子按比例加入攪拌均勻后加入水； (2)加入水再次攪拌均勻后加入膠凝材料和減水劑攪拌均勻即可。
【文檔編號】C04B18/14GK104446261SQ201410751696
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】解波, 張宏忠 申請人:安徽恒源煤電股份有限公司