珊瑚礁砂地基注浆加固材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于海洋工程建筑材料领域，具体公开了一种珊瑚礁砂地基注浆加固材料及其制备方法。所述注浆加固材料，按重量百分比计，原料包括：水泥21％～43％，自制改性掺合料19％～45％，填料20％～44％，减水剂0.02％～0.5％，消泡剂0.01％～0.08％，膨胀剂3％～13％。本发明专利技术提供的珊瑚礁砂地基注浆加固材料具有高触变性、高耐久性、高流动性、高强度等优点，克服了现有技术中制备成本高无法广泛使用等问题。了现有技术中制备成本高无法广泛使用等问题。

【技术实现步骤摘要】
珊瑚礁砂地基注浆加固材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于海洋工程材料技术应用领域，涉及一种珊瑚礁砂地基注浆加固材料及其制备方法，特别适用于多孔结构的珊瑚礁砂地基加固灌浆，亦可用于其他疏松结构的加固注浆和混凝土裂缝修补。

技术介绍

[0002]珊瑚礁砂地质结构通常为多孔结构，局部呈现蜂窝状、树枝状，结构疏松，断面似海绵。目前国内对此类地基基础的加固多采用钻孔灌浆的方法。
[0003]中国专利CN109811760A公布了一种高聚物PFA加固南海珊瑚砂地基的方法，该专利技术具体公开了新型高聚物材料PFA，将其注入珊瑚砂地基后虽然可大大提高地基承载力，但是作为化学注浆材料，其成本较高。
[0004]中国专利CN109970415A公布了一种适用于离岸岛屿富水地层的珊瑚微粉基耐水注浆材料，因其使用了抗水分散剂、硅烷浸渍剂、一级粉煤灰等价格较贵且相对不易购置的材料来达到材料所需性能，使得材料在使用上存在一定的局限性。
[0005]因此，急需一种新的可广泛使用的适用于珊瑚礁砂地基的注浆加固材料。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种新的珊瑚礁砂地基注浆加固材料，本专利技术所述灌浆材料具有高触变性、高耐久性、高流动性、高强度等优点，克服了现有技术存在的制备成本高无法广泛使用等问题。
[0007]本专利技术另一目的在于，提供上述珊瑚礁砂地基注浆加固材料的制备方法。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供的珊瑚礁砂地基注浆加固材料，按重量百分比计，其原料包括：
[0010][0011]且除海水之外的各组分重量百分比之和为100％；
[0012]其中，所述自制改性掺合料是将矿渣粉、粉煤灰以及硅酸镁铝混合后经螯合型钛
酸酯偶联剂改性得到的。
[0013]在本专利技术更优选的实施方案中，按重量百分比计，其原料包括：
[0014][0015]且除海水之外的各组分重量百分比之和为100％。
[0016]可选地，所述矿渣粉和粉煤灰质量比为(1.2～1.6):1。所述硅酸镁铝加入量为所述矿渣粉和粉煤灰总质量的14％～22％。所述钛酸酯偶联剂加入量为混合后掺合料总质量的0.5％～1.2％。
[0017]优选地，所述矿渣粉和粉煤灰质量比为(1.3～1.5):1。所述硅酸镁铝的添加量为所述矿渣粉和粉煤灰总质量的19％～22％。所述螯合型钛酸酯偶联剂的添加量为混合后掺合料总质量的0.8％～1.1％。上述优选范围可以进一步地提高自制掺合料参与后期水化硬化的反应效率，与水泥协同作用提高注浆料密实度，从而实现高强高耐蚀的性能优点。
[0018]可选地，所述自制改性掺合料的制备方法，包括：将三者按比例混合均匀后投入高速混合机中，高速搅拌温度达到90℃后加入螯合型钛酸酯偶联剂对所述掺合料进行表面改性，温度升至105℃时停机出料。其中，所述螯合型钛酸酯偶联剂例如可以为311、311W、238T等。其中，混合时，可以先将矿渣粉和粉煤灰按照比例混合均匀后加入硅酸镁铝，三者混合均匀后投入高速混合机进行高速搅拌。所述螯合型钛酸酯偶联剂可以为311、311W、238T等。
[0019]可选地，所述水泥为海工硅酸盐水泥。优选地，所述水泥为32.5L级海工硅酸盐水泥。
[0020]可选地，所述填料为石灰石粉、石英粉、重质碳酸钙粉中的一种。优选地，所述填料为重质碳酸钙粉。
[0021]可选地，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和聚醚消泡剂中的一种。所述膨胀剂为氧化镁膨胀剂和硫铝酸钙膨胀剂中的一种。优选地，所述膨胀剂为氧化镁膨胀剂。
[0022]根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供的珊瑚礁砂地基注浆加固材料的制备方法，包括：按照上述的重量百分比，将水泥、自制改性掺合料、填料、减水剂、消泡剂以及膨胀剂混合，混合均匀后加入所述比例的海水，搅拌3min～5min，均匀后静置片刻，得到所述珊瑚礁砂地基注浆加固材料。
[0023]与现有技术相比较，本专利技术的有益效果在于：采用自制改性掺合料，通过将其与其他组分相互配合，制备出具有高触变性、高耐久性、高流动性、高强度的珊瑚礁砂地基注浆加固材料，该注浆加固材料可适应水下注浆作业，注浆后的地基结构承载强度高。本专利技术原
料可得制备成本低可广泛使用。本专利技术制备的注浆加固材料在标准试验室条件下，流锥流动度≤35s，7d抗压强度可达17.1MPa，28d抗压强度最高可达33.5MPa。具体地，本专利技术中，
[0024](1)利用螯合型钛酸酯偶联剂对掺合料颗粒进行改性，偶联剂的部分极性基团可与硅酸镁铝和粉煤灰颗粒表面结合，降低了界面张力，提高了界面粘接力。本专利技术掺合料中矿渣粉和粉煤灰提高了注浆料硬化后密实度，优化了注浆料的强度和耐蚀性，硅酸镁铝提高了注浆料的施工性能；采用螯合型的钛酸酯偶联剂具有更好的水解稳定性，更适用于硅酸镁铝存在的体系。
[0025](2)改性后的掺合料发挥了物理减水、悬浮稳定、降粘增效等综合效应，可在较低泵压下即可具有良好的触变性，利于注浆施工。
[0026](3)海工硅酸盐水泥和改性掺合料优化设计，可以提高注浆材料的结构致密性，使得注浆材料具有高耐久性的特点。
[0027](4)使用海水拌合，实现就地取材，节省了施工成本。
[0028](5)基于具有多孔结构/呈现疏松结构的珊瑚礁砂地质结构，本专利技术通过优选胶凝体系、关键原材改性和配方优化设计，可以实现注浆料的高触变性、高耐久性、高流动性、高强度等性能优点，更加适合于多孔疏松结构注浆；本专利技术珊瑚礁砂地基注浆加固材料亦可用于其他疏松结构的加固注浆和混凝土裂缝修补。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施例来进一步阐述本专利技术。
[0030]实施例1
[0031](1)自制改性掺合料制备：将矿渣粉和粉煤灰按照质量比为1.4：1的重量比混合均匀后加入二者总质量21％的硅酸镁铝，三者混合均匀后投入高速混合机中，高速搅拌温度达到90℃后加入0.8％的螯合型钛酸酯偶联剂311对该掺合料进行表面改性，温度升至105℃时停机出料。
[0032](2)注浆料制备：32.5L级海工硅酸盐水泥33％，自制改性掺合料30％，重质碳酸钙粉29％，聚羧酸减水剂0.16％，有机硅消泡剂0.04％，氧化镁膨胀剂7.8％。将上述材料混合均匀后加入总质量28％的海水，搅拌3min～5min，均匀后静置片刻，即得本专利技术水泥基灌浆材料珊瑚礁砂地基注浆加固材料。标准条件下测试的注浆材料物理性能数据如表1所示。
[0033]实施例2
[0034](1)自制改性掺合料制备：将矿渣粉和粉煤灰按照质量比为1.3：1的重量比混合均匀后加入二者总质量19％的硅酸镁铝，三者混合均匀后投入高速混合机中，高速搅拌温度达到90℃后加入0.8％的螯合型钛酸酯偶联剂311W对该掺合料进行表面改性，温度升至105℃时停机出料。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种珊瑚礁砂地基注浆加固材料，其特征在于，按重量百分比计，其原料包括：且除海水之外的各组分重量百分比之和为100％；所述自制改性掺合料是将矿渣粉、粉煤灰以及硅酸镁铝混合后经螯合型钛酸酯偶联剂改性得到的。2.根据权利要求1所述的珊瑚礁砂地基注浆加固材料，其特征在于，按重量百分比计，其原料包括：3.根据权利要求1或2所述的珊瑚礁砂地基注浆加固材料，其特征在于，所述矿渣粉与粉煤灰的质量比为(1.2～1.6):1；所述硅酸镁铝的添加量为所述矿渣粉和粉煤灰总质量的14％～22％；所述螯合型钛酸酯偶联剂的添加量为混合后掺合料总质量的0.5％～1.2％。4.根据权利要求3所述的珊瑚礁砂地基注浆加固材料，其特征在于，所述矿渣粉和粉煤灰的质量比为(1.3～1.5):1；所述硅酸镁铝的添加量为所述矿渣粉和粉煤灰总质量的19％～22％；所述螯合型钛酸酯偶联剂的添加量为混合后掺合料总质量的0.8％～1.1％。5.根据权利要求3所述的珊瑚礁砂地基注浆加固材料，其特征在于，所述自制改性掺合料的制备方法，包括：将三者按比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩宇栋，宋涛文，吴志刚，周伟，李建霆，徐涛，文峰年，彭博，齐晓彤，丁小平，楚茜，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司中国京冶工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：