高强混凝土在立井井壁中的应用探讨

资料大小：280KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-15

资料介绍

高强混凝土在立井井壁中的应用探讨
牛军
(潞安集团司马煤业公司，山西长治047105)
摘要：高强混凝土作为一种新的建筑材料，具有强度高、变形小、良好的抗渗性和抗冻性。将高强混凝土
用于深厚表土层立井井简工程中，能满足我国不断加深的钻井和冻结井筒建设的需要。高强混凝土复合
井壁具有减小井壁厚度，防止井壁渗水，降低建井成本的优点。
关键词：高强混凝土；井壁破坏；耐久性
中图分类号：TU528，31 文献标识码：B 文章编号：1005—2798(2011)04—0063—02
根据《高强混凝土结构技术规程》将强度等级
达到或超过C50的混凝土称为高强混凝土。它是
用水泥、砂、石子作原材料经常规工艺主要依靠外加
高效减水剂，或同时外加一定数量的活性矿物材料，
使拌合料具有良好的工作度，并在硬化后具有高强
性能的水泥混凝土。本文所讨论的就是该种意义的
高强混凝土。最近十多年来，世界上许多国家相继
投入大量的人力、财力、物力对高强混凝土进行研究
与开发应用，使高强混凝土技术取得一系列科研成
果，并完成多个C80至C100的工程试点项目。在
我国高强混凝土得到广泛应用，上海金茂大厦、深圳
地王大厦、北京静安中心等一批高层建筑利用了
C60至C80的高强混凝土；广州的虎门大桥、上海杨
浦大桥和三门峡黄河公路桥等一批桥梁工程使用了
C50至C70的高强混凝土。另外，高强混凝土也被
用于军工、水利、采矿、煤炭、石油等重点工程中。
l 高强混凝土的特性
1．1 机理
高强混凝土原材料中含有高效减水剂和外掺矿
物活性材料。高强混凝土外掺矿物活性材料主要有
硅粉、粉煤灰等。磨细矿物掺合料是高活性材料，本
身结构致密，内表面积小，其主要成分为活性氧化硅
和活性氧化铝。它单独并不硬化，当有水存在时，在
混凝土中靠吸收水泥中的游离碱(包括外加剂存在
的碱)发生反应生成新的硅酸钙凝胶，而保持的胶
状状态相当长，一般达8～10 h，待水泥终凝后它才
开始凝结，占据水泥凝结后留下的空隙(包括极细
的裂纹)，增加混凝土中的密实度。此外，它能在常
温下与水泥水化反应生成新的难溶的硅酸钙凝胶，
使CaO不易被溶析和对混凝土内部孔隙起细化或
阻塞作用，从而提高混凝土的抗渗性，使水和外界气
体渗不进水泥胶体内部，因而对于腐蚀作用有较好
的抵抗力。高效减水剂是高强混凝土的重要组分，
它在水泥浆中渗透力很强并能打破水的表面张力，
在混凝土混合料搅拌过程中击穿物料周围表面张
力，将物料颗粒包围的游离水释放出来，发挥吸附和
润滑作用，使在保持混凝土坍落度不变情况下，单位
用水量减少。且能与水泥中的游离氧化物产生凝胶
作用，阻塞昆凝土中的空隙，使外界水不能渗进?昆凝
土内，因此掺减水剂的混凝土抗渗指标可比普通混
凝土提高2～3倍。由于减水剂与硅粉、粉煤灰、磨
细矿渣粉等掺合料在混凝土中各自产生的作用机理
不同，二者互不干扰，作用迭加，又因减水剂除了对
水泥本身起作用外，对掺合料中的活性颗粒也同样
发生作用，提高掺合料本身的性能，故掺合料与减水
剂共掺要比掺合料或减水剂两者单掺所产生的效果
总和还要好。总之，高强混凝土在具备高工作度的
同时，可以具备低水灰比、高密实度，从而改善混凝
土硬化后的强度和耐久性。
1．2 高强混凝土的特点
高强混凝土水灰比低、水泥用量少、流动性好、
塌落度低，具有高强度、耐久性好、抗渗性、抗冻性
等，现就与矿井井壁关系密切的特点予以介绍。
1．2．1 强度高
高强混凝土的早期强度发展较快，特别是加入
高效减水剂后促进水化，早期强度更高。然而也应
注意，高强混凝土延展性较差，强度越高，脆性越大；
用高效减水剂配制的高强混凝土，后期强度虽有增
长，但其与低强混凝土相比，后期强度增长要低一
些。由于高强混凝土抗压强度高，弹性模量高，能使
受压构件的承载能力大幅度增加，而在相同的荷载