...C100超高强混凝土配制及施工技术交流会
毛振波 王彬
摘 要：通过反复研究试验，利用当地材料添加外加剂来为两个立井施工配制出符合设计要求的高强度C45、C50混凝土，解决了当地地材无法配置高强度混凝土的问题，为同类条件下施工提供了新的方法。
关键词：高强度；混凝土；配制
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.059
1 工程概况
王峰矿井位于韩城矿区北部，设计生产能力为3.00Mt/年，服务年限112.9年。井田开拓方式为斜立井综合开拓，分别是主斜井、副立井（Φ9.2m）、中央回风立井（Φ7.5m）三个井筒。两个立井井筒施工采用普通法施工，钢筋混凝土碹和混凝土碹支护，支护厚度分别为950mm、800mm，混凝土强度等级为C45、C50。
研究解决的关键问题是解决两个立井高强度混凝土（C45、C50）的配制问题，确保井壁施工质量。主要技术难点有：
（1）利用当地材料配制高强度混凝土比较困难。
主要因素有：
1）骨料质量不良，当地为黄河特细沙，粒度太小；
2）水泥质量不稳定；
3）拌合水质量不合格。
利用韩城当地黄河细砂、韩禹P·o 42.5水泥、下峪口10-30mm碎石在实验室进行反复试配试验，最高配制出C30混凝土，配合比为294：723：1130：180（C：S：G：W），检测强度为：3天22.4MP、7天30.4MP、28天36.4MP。配制不出符合设计要求的C45、C50混凝土。
（2）抗裂。 王峰矿两个立井全部为普通法施工，单层井壁即为永久井壁，承受地压和水压，为保证井筒施工质量，必须合理选择原材料和优化混凝土配合比，使混凝土达到设计强度等级，并具有良好的防水抗裂性能，保证井筒质量。
（3）防水。由于井筒在施工过程中，要穿越多层含水层，充水因素复杂。根据地质预报，预计井筒平均涌水量13.5m3/h，因此，要求井壁混凝要具有较高的抗渗防水性能。
2 高强度混凝土配置方案
2.1 技术方案选择
为解决高强度混凝土配置问题，提出两个方案：一是采用灞桥中粗砂进行配制；二是采用当地地材添加高性能混凝土外加剂来提高混凝土强度。
（1）方案Ⅰ：采用灞桥中粗砂配制混凝土。原材料：铜川秦岭牌
P·o 52.5水泥，韩城产10～31.5mm石灰岩碎石，灞桥中粗砂，细度模数2.9，外加剂采用山西凯迪BR型防水剂。
（2）方案Ⅱ：利用韩城细沙配制混凝土。原材料：韩城韩禹牌P·o42.5水泥，韩城产10～31.5mm石灰岩碎石，韩城本地细砂，细度模数1.56。外加剂的选择，通过考察和多次试配试验，选用由邯郸君强矿山科技有限公司生产的JQ-HPC60井筒专用高性能混凝土外加剂。两种方案进行的C50配合比试验见表1，C50混凝土抗压强度结果见表2。
通过上述两个方案试验数据分析可知，方案Ⅰ配制混凝土配合比初始坍落度为115～130mm，工作性较差，不能满足施工要求；方案Ⅱ配制混凝土配合比初始坍落度与30min坍落度满足施工要求，而1d抗压强度达到设计强度30%以上，满足施工中拆模要求。从上述分析比较可知，方案Ⅱ技术性能良好，满足施工中对混凝土各项技术要求。且通过经济比较（表3），方案Ⅱ每方混凝土节约成本22.9元，按照两个立井混凝土总用量2.7万方计算共可节约费用61.8万元。
通过比较，最终选用方案Ⅱ，井壁混凝土选用的原材料为韩城韩禹牌P·o42.5水泥，韩城产10～31.5mm石灰岩碎石，韩城本地细砂，细度模数1.56，外加剂采用JQ-HPC60井筒专用高性能混凝土外加剂，以此来配制出符合设计要求的高性能混凝土。
2.2 项目技术原理及创新点
韩城细沙即为当地原材，质量不是很好，但是通过混凝土外加剂和配合比相互配合和调节，最终成功配制了井壁施工用C45、C50混凝土。主要方法是从外加剂的选择和调配上调节。
本项目中JQ-HPC60井筒专用高性能混凝土外加剂主要由化学外加剂与高分子改性劑和多种矿物外加剂以适当的成分和比例复合，加入混凝土中作用机理主要为上述原理的叠加效应，以最有效地方式影响固相和液相反应性能以及水泥石结晶结构的物理力学性能，使混凝土拌合物工作性良好，并调节混凝土凝结时间，具有较高的早期强度，并通过矿物掺合料填充效应使水泥石结构致密，强度良好，矿物掺合料替代水泥降低水化热，降低混凝土温度裂缝，增强混凝土防水抗裂功能与耐久性，从而使混凝土达到预期的效果。
3 实施效果及结论
采用当地地材添加JQ-HPC60井筒专用高性能混凝土外加剂成功配制出了符合设计要求混凝土。利用该技术，目前两个立井均已施工至井底，副立井施工550.0m，回风立井施工537.0m。
施工期间，我们严格按照《煤矿井巷工程质量验收规范》（GB50213-2010）要求，每30m做一组混凝土试块进行强度检测。实验结果表明：3天抗压强度达到设计强度的90%，7天抗压强度达到设计强度的115%，28天抗压强度达到设计强度的130%，完全满足设计的强度要求。同时，在井筒施工过程中，在-56m至-98m段，围岩涌水量达到52m3/h，利用该种方法井壁施工完成后，实测整个井筒漏水量为4.7m3/h，小于验收规范要求的6.0m3/h，两个井筒井壁混凝土也未出现裂缝现象，达到了预期的防水抗裂要求。
3.1 市场效益、经济社会效益
混凝土外加剂在混凝土中能够改善混凝土界面结构，提高混凝土密实性、强度和耐久性，在改善新拌和硬化混凝土性能中发挥重要作用。随着经济的发展，社会的进步，在建筑行业，尤其是煤矿井筒的建设中，高性能混凝土逐渐受到广泛的应用，因此该项技术在同类条件下具有很高的推广价值。
另外，JQ-HPC60井筒专用高性能混凝土外加剂中的矿物掺合料成分充分利用工业废渣，即实现了废弃物的循环利用，变废为宝。
采用JQ-HPC60井筒专用高性能混凝土外加剂可增加混凝土和易性，使振捣、抹平工序易于进行，和易性增加则养护时间也明显减少。在同样的施工条件下可以配制优质混凝土，使工程质量得到保证和提高。
可见，应用JQ-HPC60井筒专用高性能混凝土外加剂在节约能源、提高施工速度、提高施工质量、改善施工条件以及对我国煤矿建设等方面有着明显社会效益和经济效益。
总之，利用当地材料添加JQ-HPC60外加剂为两个立井施工配制出了符合设计要求的高强度C45、C50混凝土，解决了当地地材无法配置高强度混凝土的问题，同时达到了预期的防水抗裂要求，为同类条件下混凝土施工提供了新的方法。
参考文献：
[1]黄尊红.高强高性能混凝土的设计方法及试验研究[D].兰州理工大学，2004.
[2]耿恩朋.高性能混凝土的研究与应用及发展[J].山西建筑， 2014（06）.
作者简介：毛振波（1975-），男，本科，矿建工程师，工程部部长。endprint
