[发明专利]适用地下水封油库的掺矿粉高性能喷射混凝土及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种永久结构所用的高性能喷射混凝土，尤其涉及一种适用地下水封油库的掺矿粉高性能喷射混凝土及制备方法。

背景技术

由于战争、能源分布不均、地缘政治等因素，能源危机一直是各国政府需要考虑的重大议题，近20~30年来战略石油储备在世界各国得到越来越高的重视。而地下水封油库又是石油储备中大家最乐于采用的一种形式，基于地下水封油库安全、储存容量大、占地少、投资小、损耗小、污染小、运行管理费用低、装卸速度快等众多优点，开始广泛应用于国家石油战略储备和各种商业储存。截至1988年，在斯堪迪那维亚半岛已有200多座地下原油、石油产品及重燃料油库在使用。在韩国、日本、中东等地也建有很多地下水封岩洞油库，韩国建有四个地下洞库，总库容1830万m³，日本建有3座地下洞库，总库容500万m³。基于国家石油储备的安全性考虑，我国于2003年正式启动建立石油储备体系。

根据地下水封油库的选址原则，地下水封油库一般建在稳定地下水位以下的岩体中，岩体特性为坚硬、完整性好的块状岩体区，并具有弱透水性，最好是结晶状、未风化或微风化花岗岩，岩体级别Ⅰ或Ⅱ级。基于这些基本条件，决定了地下水封石油洞库在建设过程中无需大量复杂的支护措施。在《地下水封石洞油库设计规范》(GB50455-2008)中规定，地下水封油库支护设计按照围岩性质采取不同的支护措施。如：直接采用喷射混凝土、采用锚杆加固、采用喷锚、挂网或钢架等联合支护。一般地下水封油库选址时考虑的岩石地址条件都较好，所以绝大部分位置采用喷射混凝土即可；但在开挖过程中也会遇到不同的岩石地质条件，有些需要采用不同的支护方式。

其中，除了支护的要求，地下水封油库对渗透性也有较特别的要求，洞库形成后不要求严格的不透水性，允许其有一定的渗透量，宏观上可以表述为“渗而不漏”；其次，地下水封油库的地下水封安全高度一般为20~25m，储油洞室内最大工作压力一般不超过0.1MPa，因此，对于喷射混凝土层而言，除了必要的强度与粘结性能以外，一定的抗渗性能也是工程所必需的。

综上，在地下水封油库的施工中，可以根据施工中岩石状态的不同，判断围岩状况和渗漏水情况决定喷射混凝土材料以及相应的施工方式。传统喷射混凝土配合比一般依据《水电水利工程锚喷支护施工规范》(DL/T 5181-2003)以及《地下水封石洞油库设计规范》(GB50455-2008)等相关规范中的规定进行实施。但这些规范中关于喷射混凝土方面的规定仍然停留在较早期的技术水平，对目前新技术、新材料的考虑较少，因此并不完全适应现有的新技术，例如，传统喷射混凝土配合比并不适用于地下水封油库。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明考虑了地下水封油库对喷射混凝土的技术要求，在传统喷射混凝土基础上对喷射混凝土的抗渗性、与岩石层的粘结强度和收缩率进行改进，并提出了一种适用地下水封油库的掺矿粉高性能喷射混凝土。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种适用地下水封油库的掺矿粉高性能喷射混凝土，包括水、水泥、矿物掺合料、骨料和外加剂，所述的矿物掺合料包括矿粉，所述的骨料包括细骨料和粗骨料，细骨料为砂，粗骨料为石，所述的外加剂为高效减水剂和无碱速凝剂。

该混凝土中各组分用量为：水泥267~370kg/m³，矿粉44~159kg/m³，石627~722kg/m³，砂855~962kg/m³，水185~200kg/m³，高效减水剂4.44~5.29kg/m³，无碱速凝剂26.7~31.7kg/m³。在上述用量范围内调整可以得到不同强度等级、渗透性能、粘结强度、收缩率的一系列喷射混凝土，以满足地下水封油库对喷射混凝土的不同技术要求。

上述矿物掺合料还包括粉煤灰，其用量不大于140kg/m³。

上述外加剂还包括减缩剂，其用量不大于15.86kg/m³。

作为优选，所述的减缩剂为在公开日2009年2月18日、公开号CN101367633A的中国专利《一种混凝土用智能缩减剂及其制备方法和用途》中所公开的缩减剂，该缩减剂是一种对水具有特殊吸附作用的高分子功能材料，主要由重量百分比为10~20%的聚丙烯酰胺、2~7%的聚醚高分子表面活性剂、22~33%的膨润土、42~50%的累托石和5~12%的聚丙烯构成。