一种海洋工程用水泥基灌浆材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于建筑材料领域，具体公开了一种海洋工程用水泥基灌浆材料及其制备方法。所述水泥基灌浆材料按重量百分比计，其原料组成如下：水泥38％～46％；骨料45％～56％；矿物掺合料5％～16％；外加剂0.1％～5％；水8％～12％，且除去水，各组分重量之和为100％。本发明专利技术提供的海洋工程用水泥基灌浆材料具有高强、高抗蚀、微膨胀、自密实、高耐久性等优点，可广泛应用于海洋工程的灌浆施工。

A Cement-based Grouting Material for Ocean Engineering and Its Preparation Method

The invention belongs to the field of building materials, and specifically discloses a cement-based grouting material for marine engineering and a preparation method thereof. The cement-based grouting material is composed of 38%-46% cement, 45%-56% aggregate, 5%-16% mineral admixture, 0.1%-5% admixture, 8%-12% water and 100% weight of each component except water. The cement-based grouting material provided by the invention has the advantages of high strength, high corrosion resistance, micro-expansion, self-compacting and high durability, and can be widely used in grouting construction of marine engineering.

【技术实现步骤摘要】
一种海洋工程用水泥基灌浆材料及其制备方法
本专利技术属于海洋工程材料技术应用领域，涉及一种海洋工程用水泥基灌浆材料及其制备方法，适用于海洋工程的各类结构基础施工中。
技术介绍
我国海洋工程的基础建设、国防建设、资源勘探等进入历史大发展时期，对海洋工程材料提出了更高的要求，同时也带来了巨大的市场需求。中国申请CN101921086A公开了一种水泥基超高强无收缩灌浆料，具体公开了通过钢纤维材料的掺入提高灌浆材料的抗压强度，但是钢纤维在海洋环境条件下易发生腐蚀现象，影响结构服役安全。因此，急需一种可适用于海洋工程且性能优异的水泥基灌浆材料。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种海洋工程用水泥基灌浆材料，该灌浆材料具有高强、高抗蚀、微膨胀、自密实、高耐久性等特点。本专利技术另一目的在于，提供上述海洋工程用水泥基灌浆材料的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供的海洋工程用水泥基灌浆材料，按重量百分比计，其原料组成如下：且除去水，各组分重量百分比之和为100％；其中，所述矿物掺合料为超细矿渣粉、微珠、微硅粉、纳米二氧化硅粉中的两种或多种。所述超细矿渣粉的比表面积为800～4000m2/kg；所述微珠的比表面积为3000～5000m2/kg；所述微硅粉的比表面积为18000～20000m2/kg；所述纳米二氧化硅的比表面积为160000～200000m2/kg。优选地，所述矿物掺合料为超细矿渣粉与微珠、微硅粉、纳米二氧化硅粉三者中的一种或多种混合，从而进一步使得材料密实性提高，强度增加。更优选地，所述超细矿渣粉含量为占除去水的各组分总重量的2.5％～3％。所述水泥为海工硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥以及硫铝酸盐水泥中的一种或多种。所述骨料为石英砂、河砂、硅砂、标准砂、花岗岩机制砂、珊瑚礁砂中的一种或多种。所述外加剂为减水剂、消泡剂、膨胀剂、可再分散乳胶粉、早强剂、缓凝剂、水下抗分散剂中的一种或多种。其中，所述减水剂为粉末状聚羧酸减水剂；所述消泡剂为粉末状有机硅消泡剂或聚醚消泡剂；所述膨胀剂为钙矾石类膨胀剂；所述可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯的共聚物；所述早强剂为甲酸钙或碳酸锂；所述缓凝剂为柠檬酸或酒石酸；所述水下抗分散剂为聚丙烯酰胺类。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供的海洋工程用水泥基灌浆材料的制备方法，包括：按照上述的重量百分比，在工厂预混好水泥、骨料、矿物掺合料、外加剂，包装成品；向其中加入上述重量百分比的水，在搅拌机中搅拌4～8min(叶片线速度不小于1.5m/s)；然后将搅拌均匀后的灌浆材料静置2～3min，得到所述海洋工程用水泥基灌浆材料。与现有技术相比较，本专利技术的有益效果在于：采用优质原料、同时通过优化配比，制备出具有高强、高抗蚀、微膨胀、自密实、高耐久性的海洋工程用水泥基灌浆材料，适用于海洋工程的各类结构基础施工中，能满足海上风电导管架灌浆技术要求，可确保风电导管架与桩基的有效连接。本专利技术制备的灌浆材料初始流动度≥315mm，30min流动度≥310mm，60min流动度可达290mm；2h抗压强度可达28.8MPa，28d抗压强度可达121.6MPa；28d硬化后浆体电通量小于980C，耐久性好。具体地，本专利技术中，(1)超细矿物掺合料的复合使用可在胶凝材料水化硬化中后期的增大水化效率和二次水化程度，大幅度提高水化产物与骨料界面过渡区的致密性，改善胶凝材料体系的微孔结构，从而增强硬化后灌浆材料的抗蚀性能；(2)较低的水胶比使得胶凝材料水化产物中的毛细孔隙率减小，提高材料的强度和抗渗性；(3)超细矿物掺合料中的超细矿渣粉、微珠、微硅粉和纳米二氧化硅复合使用时，存在微观粒径尺寸的数量级差别，因此可发挥逐级微填充效应；使浆体结构更加密实，提高材料的抗渗性和耐久性；(4)外加剂中水下抗分散剂的使用使得本专利技术灌浆材料可在水下施工。本专利技术海洋工程用水泥基灌浆材料的制备方法简单，施工方便，在施工现场直接加入水搅拌静置即可灌浆。具体实施方式下面结合具体实施例来进一步阐述本专利技术。实施例152.5级硅酸盐水泥43％，级配石英砂48％，微珠2％(比表面积为3000～5000m2/kg)，超细矿渣粉3％(比表面积为800～4000m2/kg)，纳米二氧化硅1.3％(比表面积为160000～200000m2/kg)，聚羧酸减水剂0.6％，聚醚消泡剂0.03％，钙矾石类膨胀剂2％，可再分散乳胶粉0.03％，聚丙烯酰胺类水下抗分散剂0.04％。将上述材料混合均匀后加入总质量9％的水，搅拌8min，搅拌完成后静置3min，即得本专利技术水泥基灌浆材料。标准养护条件下测得灌浆材料各龄期的性能如表1所示。表1实施例1灌浆材料物理性能本实施例配制的灌浆材料满足海上风电导管架灌浆技术要求，可用于风电导管架与桩基连接灌浆。该灌浆材料初始流动度和60min流动度均大于290mm，流动性好；28d抗压强度达到121.6MPa，28d电通量值为885C，耐久性好；水下抗分散剂的使用使得本专利技术灌浆材料可在水下施工；另外，超细矿渣粉与微珠以及纳米二氧化硅复合使用，发挥了矿物掺合料的逐级微填充效应，进一步提高了硬化后灌浆材料浆体和界面过渡区的密实性，提高了灌浆材料的抗渗性和耐久性。实施例242.5级海工硅酸盐水泥37％，42.5级快硬硫铝酸盐水泥2％，级配河砂54.5％，微珠2％(比表面积为3000～5000m2/kg)，超细矿渣粉2.5％(比表面积为800～4000m2/kg)，聚羧酸减水剂0.2％，聚醚消泡剂0.02％，钙矾石类膨胀剂1.76％，可再分散乳胶粉0.02％。将上述材料混合均匀后加入总质量11.5％的水，搅拌5min，搅拌完成后静置2min，即得本专利技术水泥基灌浆材料。标准养护条件下测得灌浆材料各龄期的性能如表2所示。表2实施例2灌浆材料物理性能本实施例配制的灌浆材料流动性能好，抗压强度高，超细矿渣粉与微珠复合使用，进一步提高了界面区的密实度，降低了电通量值，提高了灌浆材料的耐久性。该材料可广泛应用于海洋环境条件下的二次灌浆。实施例352.5级快硬硫铝酸盐水泥43％，52.5级普通硅酸盐水泥2％，级配河砂50％，微硅粉2％(比表面积为18000～20000m2/kg)，超细矿渣粉2.7％(比表面积为800～4000m2/kg)，聚羧酸减水剂0.25％，聚醚消泡剂0.02％，可再分散乳胶粉0.02％，碳酸锂0.01％。将上述材料混合均匀后加入总质量12％的水，搅拌4min，搅拌完成后静置3min，即得本专利技术水泥基灌浆材料。标准养护条件下测得灌浆材料各龄期的性能如表3所示。表3实施例3灌浆材料物理性能本实施例配制的灌浆材料2h抗压强度达到28.8MPa，初始流动度高，早期强度高，耐久性较好。超细矿渣粉与微硅粉复合使用，提高了材料的密实性和耐久性，可应用于有高抗蚀要求的抢修或快速成型修补工程以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术保护的范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海洋工程用水泥基灌浆材料，其特征在于，按重量百分比计，其原料组成如下：

【技术特征摘要】
1.一种海洋工程用水泥基灌浆材料，其特征在于，按重量百分比计，其原料组成如下：且除去水，各组分重量百分比之和为100％；其中，所述矿物掺合料为超细矿渣粉、微珠、微硅粉、纳米二氧化硅粉中的两种或多种。2.根据权利要求1所述的海洋工程用水泥基灌浆材料，其特征在于，所述水泥为海工硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、以及硫铝酸盐水泥中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的海洋工程用水泥基灌浆材料，其特征在于，所述骨料为石英砂、河砂、硅砂、标准砂、花岗岩机制砂、珊瑚礁砂中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的海洋工程用水泥基灌浆材料，其特征在于，所述超细矿渣粉的比表面积为800～4000m2/kg；所述微珠的比表面积为3000～5000m2/kg；所述微硅粉的比表面积为18000～20000m2/kg；所述纳米二氧化硅的比表面积为160000～200000m2/kg。5.根据权利要求1所述的海洋工程用水泥基灌浆材料，其特征在于，所述矿物掺合料为超细矿渣粉与微珠、微硅粉、纳米二氧化硅粉三者中的一种或多种混合。6.根据权利要求5所述的海...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋涛文，张剑，韩宇栋，白劲松，侯兆新，朱骏骜，赵希娟，闫贵海，紫民，傅军，
申请(专利权)人：北京纽维逊建筑工程技术有限公司，中冶建筑研究总院有限公司，中国京冶工程技术有限公司，中冶建筑研究总院海南有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11