地下高压储气洞室衬砌混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种地下高压储气洞室衬砌混凝土及其制备方法，其中衬砌混凝土包括以下重量份数的原料：骨料：230～280重量份；水泥：65～80重量份；粉煤灰：10～20重量份；矿粉：10～15重量份；复合剂：0.5～0.8重量份；防裂剂：0.6～1.6重量份；膨胀剂：6～8重量份；纤维：0.16～0.92重量份。利用上述重量份的原料制备的地下高压储气洞室衬砌混凝土，抗压强度、抗疲劳性能及荷载性能好，抗裂性能优异，在地下储气库运行过程中，衬砌混凝土满足高温(100℃～200℃)及空气压力循环作用下，混凝土无贯穿裂缝产生。同时，衬砌混凝土的气密性高，造价低，且施工方便。且施工方便。

【技术实现步骤摘要】
地下高压储气洞室衬砌混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术公开了一种地下高压储气洞室衬砌混凝土及其制备方法，属于建筑材料


技术介绍

[0002]压缩空气储能技术是一种极具潜力的大规模储能技术，能够有力支撑当地电网调峰需求，促进电力系统安全平稳运营，缓解峰谷差造成的电力供应紧张局面，在电力的生产、运输和消费等领域具有广泛的应用价值。
[0003]大规模压气储能电站由于储能所需的空间较大，其储气设备一般采用地下储气库。硬岩地层具有岩体质量好、强度高、变形模量大等优点被作为地下储气库建库研究的候选地层。由于天然岩石中不可避免的存在着节理裂隙，会极大影响储气库的气密性，降低储气库的运行效率，因此通常需要采用工程措施来保证储气洞室的气密性，例如采用复合式衬砌或水力条件方式来保证气密性。
[0004]目前复合式衬砌主要采用钢和普通混凝土、柔性聚合物混凝土等方案，但是其造价较高，经济性较差，施工工艺复杂，而且循环变化的压力和温度载荷容易使具有硬脆性的衬砌层出现裂纹，从而导致密封失效。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于，提供一种地下高压储气洞室衬砌混凝土及其制备方法，以解决现有技术的钢和普通混凝土构成的复合式衬砌存在的易出现裂纹、造价高、施工工艺复杂的技术问题。
[0006]本专利技术的第一方面提供了一种地下高压储气洞室衬砌混凝土，包括以下重量份数的原料：
[0007]骨料：230～280重量份；
[0008]水泥：65～80重量份；
[0009]粉煤灰：10～20重量份；
[0010]矿粉：10～15重量份；
[0011]复合剂：0.5～0.8重量份；
[0012]防裂剂：0.6～1.6重量份；
[0013]膨胀剂：6～8重量份；
[0014]纤维：0.16～0.92重量份。
[0015]优选地，所述骨料包括：
[0016]粗骨料：120～150重量份，所述粗骨料的粒径为5～10mm；
[0017]细骨料：110～130重量份，所述细骨料的细度模数大于或等于2.7。
[0018]优选地，所述复合剂包括聚羧酸减水剂、流变剂和保塌剂；
[0019]所述聚羧酸减水剂、流变剂、保塌剂的用量比为(18～24):(0.2～0.6):(1.9～
4.5)。
[0020]优选地，衬砌混凝土的水胶比为0.19～0.23。
[0021]优选地，所述膨胀剂为硫铝酸盐类膨胀剂。
[0022]优选地，所述纤维包括圆柱状纤维和扁平状纤维；
[0023]所述圆柱状纤维的长度为6～12mm；
[0024]所述扁平状纤维的长度为18～24mm。
[0025]优选地，所述圆柱状纤维与所述扁平状纤维的用量比为(1～2):1。
[0026]本专利技术的第二方面提供了一种地下高压储气洞室衬砌混凝土的制备方法，包括：
[0027]步骤1、按重量份称取复合剂、水，将所述复合剂投入所述水中搅拌均匀，得到第一混合物；
[0028]步骤2、按重量份称取骨料、水泥、粉煤灰、矿粉、防裂剂、膨胀剂和纤维，并投入至搅拌设备，搅拌均匀，得到第二混合物；
[0029]步骤3、将70％重量份的所述第一混合物投入所述第二混合物中进行第一次搅拌，然后将剩余的30％重量份的所述第一混合物投入至第一次搅拌后的混合物中，进行第二次搅拌，得到地下高压储气洞室衬砌混凝土。
[0030]优选地，所述步骤2中搅拌时间为30s～1min。
[0031]优选地，所述步骤3中的第一次搅拌的搅拌时间为1～2min、第二次搅拌的搅拌时间为2～4min。
[0032]本专利技术的地下高压储气洞室衬砌混凝土及其制备方法，相较于现有技术，具有如下有益效果：
[0033](1)通过掺加细骨料和一定级配的粗骨料，一方面可以提高混凝土的力学性能，降低水泥使用量减少其水化放热开裂；另一方面可以降低成本，使其能够进行大规模使用。
[0034](2)通过按照设定的重量份，组合使用复合剂、防裂剂、膨胀剂和纤维，从而提高了本专利技术的衬砌混凝土的抗裂性能。具体来说，复合剂保证了储气库衬砌混凝土的和易性、扩展度，保证混凝土的密实度和均匀性，调节混凝土凝结时间，可以适当减少用水量来提高混凝土的力学性能；防裂剂可以进一步降低水泥水化热，推迟水化反应时间，避免水化反应集中放热造成的混凝土内部及表面开裂；膨胀剂为硫铝酸钙—氧化钙双膨胀源复合型的高性能混凝土膨胀剂，在混凝土中参与水化反应的过程，产生一定的限制膨胀，抵消混凝土因收缩产生的拉应力，防止混凝土结构因收缩过大导致开裂，有效提高混凝土的抗裂防水性能；通过掺加不同长度的分散型扁平状纤维和分散型圆柱形纤维，在混凝土中抑制裂缝的产生和发展，并在一定程度上提高混凝土的力学性能；上述组分协同作用，相辅相成，缺一不可，才可保证本申请制备所得衬砌混凝土在循环变化的压力和温度载荷的情况下，无贯穿裂缝产生。
[0035](3)本专利技术使用的纤维为两种不同规格、形状或类型的纤维，提高了储气库衬砌混凝土的力学性能、抗疲劳性能以及抗裂性能，使其在压缩空气储能运行过程中的循环热和力的反复作用下工作并保持良好的工作状态，即具有优异的气密性和抗裂性。
[0036](4)本专利技术使用矿粉、粉煤灰与水泥复配，充分发挥其填充效应，细化混凝土内部孔隙结构，提高混凝土的密实度、强度及耐久性，降低了混凝土的透气系数。
具体实施方式
[0037]下面，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员基于本申请中的实施例所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0038]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0039]另外，除非另有说明，否则本文使用的所有技术与科学术语具有本申请所属领域的技术人员所通常理解的相同含义。
[0040]本专利技术实施例的第一方面提供了一种地下高压储气洞室衬砌混凝土，包括以下重量份数的原料：
[0041]骨料：230～280重量份；水泥：65～80重量份；粉煤灰：10～20重量份；矿粉：10～15重量份；复合剂：0.5～0.8重量份；防裂剂：0.6～1.6重量份；膨胀剂：6～8重量份；纤维：0.16～0.92重量份。
[0042]本专利技术实施例中，衬砌混凝土的水胶比为0.19～0.23，因此，上述重量份数的原料中使用的水为19～23份。
[0043]利用上述重量份的原料制备的地下高压储气洞室衬砌混凝土，抗压强度及抗疲劳荷载性能好，抗裂性能优异，在地下储气库运行过程中，衬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下高压储气洞室衬砌混凝土，其特征在于，包括以下重量份数的原料：骨料：230～280重量份；水泥：65～80重量份；粉煤灰：10～20重量份；矿粉：10～15重量份；复合剂：0.5～0.8重量份；防裂剂：0.6～1.6重量份；膨胀剂：6～8重量份；纤维：0.16～0.92重量份。2.根据权利要求1所述的地下高压储气洞室衬砌混凝土，其特征在于，所述骨料包括：粗骨料：120～150重量份，所述粗骨料的粒径为5～10mm；细骨料：110～130重量份，所述细骨料的细度模数大于或等于2.7。3.根据权利要求1所述的地下高压储气洞室衬砌混凝土，其特征在于，所述复合剂包括聚羧酸减水剂、流变剂和保塌剂；所述聚羧酸减水剂、流变剂、保塌剂的用量比为(18～24):(0.2～0.6):(1.9～4.5)。4.根据权利要求1所述的地下高压储气洞室衬砌混凝土，其特征在于，所述膨胀剂为硫铝酸盐类膨胀剂；所述衬砌混凝土的水胶比为0.19～0.23。5.根据权利要求1所述的地下高压储气洞室衬砌混凝土，其特征在于，所述纤维包括圆柱状纤维和扁平状纤维；所述圆柱状纤维的长度为6～12mm；所述扁平状纤维的长度为18...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆希，贺晶晶，卢浩丹，胡炜，樊李浩，黄鹏，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：