毛振波　王彬

摘 要：通過反復(fù)研究試驗(yàn)，利用當(dāng)?shù)夭牧咸砑油饧觿﹣頌閮蓚€(gè)立井施工配制出符合設(shè)計(jì)要求的高強(qiáng)度C45、C50混凝土，解決了當(dāng)?shù)氐夭臒o法配置高強(qiáng)度混凝土的問題，為同類條件下施工提供了新的方法。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度；混凝土；配制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.059

1 工程概況

王峰礦井位于韓城礦區(qū)北部，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為3.00Mt/年，服務(wù)年限112.9年。井田開拓方式為斜立井綜合開拓，分別是主斜井、副立井（Φ9.2m）、中央回風(fēng)立井（Φ7.5m）三個(gè)井筒。兩個(gè)立井井筒施工采用普通法施工，鋼筋混凝土碹和混凝土碹支護(hù)，支護(hù)厚度分別為950mm、800mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45、C50。

研究解決的關(guān)鍵問題是解決兩個(gè)立井高強(qiáng)度混凝土（C45、C50）的配制問題，確保井壁施工質(zhì)量。主要技術(shù)難點(diǎn)有：

（1）利用當(dāng)?shù)夭牧吓渲聘邚?qiáng)度混凝土比較困難。

主要因素有：

1）骨料質(zhì)量不良，當(dāng)?shù)貫辄S河特細(xì)沙，粒度太??；

2）水泥質(zhì)量不穩(wěn)定；

3）拌合水質(zhì)量不合格。

利用韓城當(dāng)?shù)攸S河細(xì)砂、韓禹P·o 42.5水泥、下峪口10-30mm碎石在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行反復(fù)試配試驗(yàn)，最高配制出C30混凝土，配合比為294：723：1130：180（C：S：G：W），檢測(cè)強(qiáng)度為：3天22.4MP、7天30.4MP、28天36.4MP。配制不出符合設(shè)計(jì)要求的C45、C50混凝土。

（2）抗裂。 王峰礦兩個(gè)立井全部為普通法施工，單層井壁即為永久井壁，承受地壓和水壓，為保證井筒施工質(zhì)量，必須合理選擇原材料和優(yōu)化混凝土配合比，使混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)，并具有良好的防水抗裂性能，保證井筒質(zhì)量。

（3）防水。由于井筒在施工過程中，要穿越多層含水層，充水因素復(fù)雜。根據(jù)地質(zhì)預(yù)報(bào)，預(yù)計(jì)井筒平均涌水量13.5m3/h，因此，要求井壁混凝要具有較高的抗?jié)B防水性能。

2 高強(qiáng)度混凝土配置方案

2.1 技術(shù)方案選擇

為解決高強(qiáng)度混凝土配置問題，提出兩個(gè)方案：一是采用灞橋中粗砂進(jìn)行配制；二是采用當(dāng)?shù)氐夭奶砑痈咝阅芑炷镣饧觿﹣硖岣呋炷翉?qiáng)度。

（1）方案Ⅰ：采用灞橋中粗砂配制混凝土。原材料：銅川秦嶺牌

P·o 52.5水泥，韓城產(chǎn)10～31.5mm石灰?guī)r碎石，灞橋中粗砂，細(xì)度模數(shù)2.9，外加劑采用山西凱迪BR型防水劑。

（2）方案Ⅱ：利用韓城細(xì)沙配制混凝土。原材料：韓城韓禹牌P·o42.5水泥，韓城產(chǎn)10～31.5mm石灰?guī)r碎石，韓城本地細(xì)砂，細(xì)度模數(shù)1.56。外加劑的選擇，通過考察和多次試配試驗(yàn)，選用由邯鄲君強(qiáng)礦山科技有限公司生產(chǎn)的JQ-HPC60井筒專用高性能混凝土外加劑。兩種方案進(jìn)行的C50配合比試驗(yàn)見表1，C50混凝土抗壓強(qiáng)度結(jié)果見表2。

通過上述兩個(gè)方案試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，方案Ⅰ配制混凝土配合比初始坍落度為115～130mm，工作性較差，不能滿足施工要求；方案Ⅱ配制混凝土配合比初始坍落度與30min坍落度滿足施工要求，而1d抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度30%以上，滿足施工中拆模要求。從上述分析比較可知，方案Ⅱ技術(shù)性能良好，滿足施工中對(duì)混凝土各項(xiàng)技術(shù)要求。且通過經(jīng)濟(jì)比較（表3），方案Ⅱ每方混凝土節(jié)約成本22.9元，按照兩個(gè)立井混凝土總用量2.7萬方計(jì)算共可節(jié)約費(fèi)用61.8萬元。

通過比較，最終選用方案Ⅱ，井壁混凝土選用的原材料為韓城韓禹牌P·o42.5水泥，韓城產(chǎn)10～31.5mm石灰?guī)r碎石，韓城本地細(xì)砂，細(xì)度模數(shù)1.56，外加劑采用JQ-HPC60井筒專用高性能混凝土外加劑，以此來配制出符合設(shè)計(jì)要求的高性能混凝土。

2.2 項(xiàng)目技術(shù)原理及創(chuàng)新點(diǎn)

韓城細(xì)沙即為當(dāng)?shù)卦模|(zhì)量不是很好，但是通過混凝土外加劑和配合比相互配合和調(diào)節(jié)，最終成功配制了井壁施工用C45、C50混凝土。主要方法是從外加劑的選擇和調(diào)配上調(diào)節(jié)。

本項(xiàng)目中JQ-HPC60井筒專用高性能混凝土外加劑主要由化學(xué)外加劑與高分子改性劑和多種礦物外加劑以適當(dāng)?shù)某煞趾捅壤龔?fù)合，加入混凝土中作用機(jī)理主要為上述原理的疊加效應(yīng)，以最有效地方式影響固相和液相反應(yīng)性能以及水泥石結(jié)晶結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)性能，使混凝土拌合物工作性良好，并調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間，具有較高的早期強(qiáng)度，并通過礦物摻合料填充效應(yīng)使水泥石結(jié)構(gòu)致密，強(qiáng)度良好，礦物摻合料替代水泥降低水化熱，降低混凝土溫度裂縫，增強(qiáng)混凝土防水抗裂功能與耐久性，從而使混凝土達(dá)到預(yù)期的效果。

3 實(shí)施效果及結(jié)論

采用當(dāng)?shù)氐夭奶砑覬Q-HPC60井筒專用高性能混凝土外加劑成功配制出了符合設(shè)計(jì)要求混凝土。利用該技術(shù)，目前兩個(gè)立井均已施工至井底，副立井施工550.0m，回風(fēng)立井施工537.0m。

施工期間，我們嚴(yán)格按照《煤礦井巷工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50213-2010）要求，每30m做一組混凝土試塊進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：3天抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%，7天抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的115%，28天抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的130%，完全滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求。同時(shí)，在井筒施工過程中，在-56m至-98m段，圍巖涌水量達(dá)到52m3/h，利用該種方法井壁施工完成后，實(shí)測(cè)整個(gè)井筒漏水量為4.7m3/h，小于驗(yàn)收規(guī)范要求的6.0m3/h，兩個(gè)井筒井壁混凝土也未出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，達(dá)到了預(yù)期的防水抗裂要求。

3.1 市場(chǎng)效益、經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

混凝土外加劑在混凝土中能夠改善混凝土界面結(jié)構(gòu)，提高混凝土密實(shí)性、強(qiáng)度和耐久性，在改善新拌和硬化混凝土性能中發(fā)揮重要作用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，在建筑行業(yè)，尤其是煤礦井筒的建設(shè)中，高性能混凝土逐漸受到廣泛的應(yīng)用，因此該項(xiàng)技術(shù)在同類條件下具有很高的推廣價(jià)值。

另外，JQ-HPC60井筒專用高性能混凝土外加劑中的礦物摻合料成分充分利用工業(yè)廢渣，即實(shí)現(xiàn)了廢棄物的循環(huán)利用，變廢為寶。

采用JQ-HPC60井筒專用高性能混凝土外加劑可增加混凝土和易性，使振搗、抹平工序易于進(jìn)行，和易性增加則養(yǎng)護(hù)時(shí)間也明顯減少。在同樣的施工條件下可以配制優(yōu)質(zhì)混凝土，使工程質(zhì)量得到保證和提高。

可見，應(yīng)用JQ-HPC60井筒專用高性能混凝土外加劑在節(jié)約能源、提高施工速度、提高施工質(zhì)量、改善施工條件以及對(duì)我國(guó)煤礦建設(shè)等方面有著明顯社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

總之，利用當(dāng)?shù)夭牧咸砑覬Q-HPC60外加劑為兩個(gè)立井施工配制出了符合設(shè)計(jì)要求的高強(qiáng)度C45、C50混凝土，解決了當(dāng)?shù)氐夭臒o法配置高強(qiáng)度混凝土的問題，同時(shí)達(dá)到了預(yù)期的防水抗裂要求，為同類條件下混凝土施工提供了新的方法。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：毛振波（1975-），男，本科，礦建工程師，工程部部長(zhǎng)。endprint