纖維混雜與微膨脹高性能井壁混凝土的配制、性能試驗與微觀分析

發(fā)布時間：2020-06-14 12:39

【摘要】：在深厚沖積層中,凍結(jié)法鑿井已成為最有效的井筒施工方法之一。隨著沖積層厚度增加,為抵御強大的外荷載,井壁厚度和混凝土強度等級不斷增大,由于施工時水化熱高、溫差大,井壁混凝土裂縫也隨之增多。當凍結(jié)壁解凍后,井壁滲漏水嚴重已成為凍結(jié)法鑿井的一大工程技術(shù)難題。針對這一技術(shù)難題,本文進行了纖維混雜與微膨脹高性能井壁混凝土的配制、性能試驗與微觀分析研究。論文首先進行了纖維混凝土和膨脹混凝土試配試驗,通過四因素三水平正交試驗,得到纖維混雜與微膨脹高性能井壁混凝土的最佳配合比為水:水泥:NF-F:膨脹劑:聚乙烯醇纖維:仿鋼纖維:砂:石子=166.112:410:130:32.8:1.092:5:615.992:1095.096。然后,分別進行了纖維混雜與微膨脹高性能井壁混凝土的抗壓強度、劈裂抗拉強度、抗?jié)B性能、限制膨脹率、膨脹自應(yīng)力、早期抗裂性能、溫度自應(yīng)力等相關(guān)性能及對比試驗;并對不同養(yǎng)護狀態(tài)下的井壁混凝土進行了 X衍射和掃描電鏡細觀分析,具體成果如下:(1)試驗研究結(jié)果表明,適量的纖維混雜能夠產(chǎn)生正效應(yīng),抗壓、抗拉強度均優(yōu)于單一纖維混凝土。在限制養(yǎng)護狀態(tài)下,纖維混雜與微膨脹井壁混凝土的抗壓強度提高9%,劈拉強度提高28.2%,能夠滿足凍結(jié)法鑿井對井壁混凝土的抗壓、劈裂抗拉強度要求。(2)在限制養(yǎng)護狀態(tài)下,單摻混雜纖維混凝土抗?jié)B能力降低41.896%,單摻膨脹劑混凝土的抗?jié)B能力提高了 94.822%,纖維混雜與膨脹劑復(fù)合則使井壁混凝土的抗?jié)B性能力提高了 86.954%,所以這一新型復(fù)合井壁材料具有優(yōu)越的抗?jié)B性能。(3)纖維混雜與膨脹劑復(fù)合井壁混凝土具有膨脹應(yīng)力適中,膨脹應(yīng)力落差小的優(yōu)點。在井壁混凝土中加入混雜纖維和膨脹劑,可避免早期裂縫的產(chǎn)生。(4)纖維混雜與膨脹劑復(fù)合新型井壁混凝土材料平均溫度膨脹系數(shù)僅為5.722×10-6/°C,較基準組的平均溫度膨脹系數(shù)減小了 43.099%,溫度自應(yīng)力測定也表明纖維混雜與膨脹劑復(fù)合新型混凝土可降低自身溫度應(yīng)力達48.12%。(5)通過對不同養(yǎng)護狀態(tài)下的混凝土進行X衍射分析和掃描電鏡分析,表明Ca(OH)2晶體是膨脹混凝土的主要膨脹源。纖維混雜對Ca(OH)2衍射峰沒有太大影響,而膨脹劑摻量會對Ca(OH)2晶體含量產(chǎn)生影響;同時,限制養(yǎng)護狀態(tài)會在一定程度上限制Ca(OH)2晶體生長,有利于結(jié)晶壓力的形成。所以,纖維混雜與膨脹劑復(fù)合是通過二者的協(xié)同作用來改善混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)和限制微裂紋的發(fā)展,以此來減少滲水通道、提高井壁混凝土的抗?jié)B性能。圖34表26參90
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD265.3
【圖文】：

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