水泥基灌浆材料的水下灌注保护剂及其水下灌注施工方法技术

本发明专利技术属于水泥基材料施工技术领域，尤其公开了一种水泥基灌浆材料的水下灌注保护剂及该水泥基灌浆材料的水下灌注施工方法。本发明专利技术通过调整组分种类及配比，设计了一种单独预先使用的水下灌注保护剂，其无需作为一种外加剂添加至水泥基灌浆材料中，不会影响水泥基灌浆材料本身的流动性和力学性能。该水下灌注保护剂通过部分组分调控其应用时对应浆体的密度，可使水泥基灌浆材料与水实现良好的隔绝，特别适合大流态水泥基灌浆材料；同时其的使用还不会严重延长水泥基灌浆材料的凝结时间，不影响工程进展。基于该水下灌注保护剂，本发明专利技术提供的水下灌注施工方法，可以在海水、淡水等多种环境下确保水泥基灌浆材料水下灌注时不分散、强度不降低。强度不降低。

【技术实现步骤摘要】
水泥基灌浆材料的水下灌注保护剂及其水下灌注施工方法


[0001]本专利技术属于水泥基材料施工
，具体来讲，涉及一种水泥基灌浆材料的水下灌注保护剂及该水泥基灌浆材料的水下灌注施工方法。

技术介绍

[0002]水面线以下浇筑混凝土等水泥基材料一般采用围堰的施工方法，即提前在需要施工的部位施打围堰，完全排干围堰内的水后再灌注混凝土，这种施工方法混凝土全程不接触到水，混凝土的质量比较有保证。这种围堰的方法可以解决大部分桥墩、大堤混凝土的水下浇筑问题，但是在深水环境或者少量浇筑部位，这种围堰的施工方法很难开展。然而目前，海洋资源的开发利用逐渐加快，海上油气平台、海上风电场、跨海大桥等工程逐渐增多，海上资源的开发与利用已经逐渐从近海走向远海。水下灌注水泥基材料已经成为常用的水下基础浇筑方式，如油气平台的导管架基础、海上风电场的嵌岩基础、跨海大桥的桥墩沉井浇筑均会大量使用水下灌注施工。由于油气平台的导管架基础、海上风电的嵌岩基础等结构很难排尽水，浇筑水泥基灌浆材料时会存在水泥基灌浆材料与水混合的过程，大大降低水泥基灌浆材料的强度和耐久性。研究表明水泥基灌浆材料从15cm高的水面落下时，强度保留率不足80％，而水下基础结构往往是在水下30m以上，灌注过程中浆体几乎全部流失。因此水下灌浆施工时，水泥基灌浆材料的抗水分散性能需要大幅提高。
[0003]解决水泥基灌浆材料水下抗分散问题，常用的技术手段是在水泥基灌浆材料中加入絮凝剂。絮凝剂中的高分子长链在水泥颗粒、水和骨料之间起到桥接作用，使新拌浆体形成稳定的柔性空间结构，提高水泥基灌浆材料的粘聚性，限制了新拌浆体在水中的分散，增加抗水洗能力。
[0004]目前有诸多关于水下不分散混凝土外加剂或灌浆料的报道，如一种水下不分散混凝土外加剂及其制备方法的报道，该外加剂的主要成分为增稠剂及絮凝剂，掺入到混凝土中后可以有效地提高混凝土的抗水洗能力，降低水下混凝土中的水泥流水量，但是使用水下不分散外加剂的混凝土存在着粘度过高、流动度比较小的问题，而且大部分增稠剂及絮凝剂均会降低混凝土强度，使用该水下不分散外加剂的混凝土强度会大幅降低，特别是早期强度(降低20％以上)；又如一种水下不分散无收缩灌浆材料专用外加剂的报道，该外加剂在絮凝剂的基础上进行了部分改善，增加了早强剂及活性掺合料，有效地提高了水泥基材料的水下强度，但是依然存在水下强度降低及流动性不足的问题。
[0005]由此，发展出了一些新的施工方法，如一种水下不分散的水泥基自密实材料施工方法的相关报道，其在施工过程中向需要水下浇筑的部位首先填充水溶性高分子聚合物溶液，再继续灌注水泥基自密实材料；该方法可以有效地解决絮凝剂加入到水泥基自密实材料中引起粘度增大的问题，但该技术需要将水溶性高分子填充满需要灌注的腔体，存在着使用量大的问题。此外，该方法也未对水溶性高分子溶液的密度进行调控，在海洋环境下，可能存在水溶性高分子溶液的密度低于海水密度，从而上浮导致难以完全填充灌注腔体的风险。
[0006]因此，有必要研发一种既能避免絮凝剂的掺加影响混凝土的流动性及强度、又能将混凝土与水有效隔离的水下灌注保护剂。

技术实现思路

[0007]为解决上述现有技术存在的“水泥基灌浆材料在水下灌注时的性能衰减”问题，本专利技术提供了一种水泥基灌浆材料的水下灌注保护剂，该水下灌注保护剂可以在水下灌注水泥基灌浆材料时有效地将环境水和水泥基灌浆材料隔绝，确保环境水无法进入到水泥基灌浆材料中，从而保证水下灌注后水泥基灌浆材料的强度无损失。
[0008]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0009]一种水泥基灌浆材料的水下灌注保护剂，其包括下述按质量百分数混合的各组分：
[0010][0011]其中，所述水溶性碱金属无机盐和所述无机填料用以共同调整使所述水下灌注保护剂的水溶液的密度介于水的密度和所述水泥基灌浆材料的密度之间。
[0012]该水下灌注保护剂在应用时一般需先分散于拌合水中配制成一保护剂浆体再进行泵送灌注，而在该水下灌注保护剂的组分中，速溶型纤维素醚和水溶性絮凝剂的主要作用是提高该保护剂浆体的粘稠程度，以降低后续灌注的水泥基灌浆材料在该保护剂浆体中的下落速度，减少水泥基灌浆材料中水泥的流失率。水溶性碱金属无机盐作为一种密度调节材料，其与无机填料共同作用，可调整该保护剂浆体的密度，以使其密度介于水的密度和水泥基灌浆材料密度之间，从而在灌注过程中可以很好地将水泥基灌浆材料和水隔绝开，防止水进入到水泥基灌浆材料中。
[0013]进一步地，所述速溶型纤维素醚选自速溶型羟丙基甲基纤维素醚、速溶型羟乙基甲基纤维素醚、速溶型羧甲基羟乙基纤维素醚中的至少一种。
[0014]进一步地，所述速溶型纤维素醚的出粘时间为3min～10min，优选控制在5min以内；粘度为不低于5万mPa
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s，优选控制为不低于10万mPa
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s。
[0015]进一步地，所述水溶性絮凝剂选自阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺中的任意一种。
[0016]进一步地，所述水溶性絮凝剂的分子量为300万以上，优选控制为1000万以上。
[0017]进一步地，所述水溶性碱金属无机盐选自氯化钠、氯化钾、硫酸钠中的至少一种，所述无机填料选自石灰石粉、水泥、矿粉中的至少一种。
[0018]本专利技术的另一目的还在于提供了一种水泥基灌浆材料的水下灌注施工方法，其包括步骤：
[0019]S1、将如上任一所述的水下灌注保护剂与拌合水按照1:10～1:5的质量比混合并搅拌均匀，获得保护剂浆体；
[0020]S2、将所述保护剂浆体泵送至所述水泥基灌浆材料的预灌注区，直至所述保护剂浆体在水下没过灌浆管的出浆口；
[0021]S3、泵送所述水泥基灌浆材料至所述预灌注区，直至将此处的所述保护剂浆体和水全部排出。
[0022]优选将水下灌注保护剂全部添加至拌合水中后继续搅拌10min，作为保护剂浆体进行泵送。
[0023]进一步地，在所述步骤S2中，所述保护剂浆体的泵送用量为其完全填充灌浆腔体底部至所述灌浆管的出浆口位置、以及所述灌浆管的体积之和的1.1～1.3倍。
[0024]进一步地，在所述步骤S3中，在泵送所述保护剂浆体后的5min内泵送所述水泥基灌浆材料。
[0025]进一步地，所述水泥基灌浆材料选自大流动性混凝土、水泥砂浆、水泥净浆中的任意一种；其中，所述大流动性混凝土为扩展度不低于600mm的自密实混凝土，所述砂浆为扩展度不低于290mm的水泥砂浆，所述净浆为流锥时间不超过50s的水泥净浆。
[0026]本专利技术通过调整组分种类及配比，设计了一种单独预先使用的水下灌注保护剂，其无需作为一种外加剂添加至水泥基灌浆材料中，相比现有技术中的一般抗水泥分散方式，不会影响水泥基灌浆材料本身的流动性和强度性能。该水下灌注保护剂通过部分组分调控其应用时预先配制获得的保护剂浆体的密度，使其介于水的密度和后续灌注的水泥基灌浆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水泥基灌浆材料的水下灌注保护剂，其特征在于，包括下述按质量百分数混合的各组分：其中，所述水溶性碱金属无机盐和所述无机填料用以共同调整使所述水下灌注保护剂的水溶液的密度介于水的密度和所述水泥基灌浆材料的密度之间。2.根据权利要求1所述的水下灌注保护剂，其特征在于，所述速溶型纤维素醚选自速溶型羟丙基甲基纤维素醚、速溶型羟乙基甲基纤维素醚、速溶型羧甲基羟乙基纤维素醚中的至少一种。3.根据权利要求2所述的水下灌注保护剂，其特征在于，所述速溶型纤维素醚的出粘时间为3min～10min，粘度为不低于5万mPa
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s。4.根据权利要求1所述的水下灌注保护剂，其特征在于，所述水溶性絮凝剂选自阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺中的任意一种。5.根据权利要求4所述的水下灌注保护剂，其特征在于，所述水溶性絮凝剂的分子量为300万以上。6.根据权利要求1～5任一所述的水下灌注保护剂，其特征在于，所述水溶性碱金属无机盐选自氯化钠、氯化钾、硫酸钠中的至少一种，所述无机填料选自石灰石粉、水泥、矿粉中的至少一种。7.一种水泥基...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴洲，郭飞，刘建忠，沙建芳，薛永宏，黄小军，夏中升，张凯强，
申请(专利权)人：镇江苏博特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：