一种水下灌注桩基基础防冲刷早强型注浆材料及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种水下灌注桩基基础防冲刷早强型注浆材料及应用。本发明专利技术所述注浆材料包括水泥、早强组分、缓凝组分、激发剂、流动性保持组分、水下抗分散絮凝剂、钢渣粉及粉煤灰；将注浆材料各组分准确计量后在工厂内预先混合形成干混料，加水后采用强制式搅拌机搅拌形成浆体，半小时内通过管道泵送至桩基基础根部。本发明专利技术加水搅拌完成的注浆材料在半小时内可通过管道泵送至桩基基础根部，水下灌注时不分散、可自流平至桩基周围防护区域；且强度发展快，6h无侧限抗压强度大于200kPa，1d即可达400kPa。400kPa。400kPa。

【技术实现步骤摘要】
一种水下灌注桩基基础防冲刷早强型注浆材料及应用


[0001]本专利技术涉及水下构筑物桩基基础冲刷防护领域，具体涉及一种水下灌注桩基基础防冲刷早强型注浆材料及应用。

技术介绍

[0002]水下构筑物大直径桩基基础在海流和波浪作用下，会在桩周局部海域引发强劲的水流或高速旋转的漩涡，这些水流或漩涡具有较高的冲刷的能力，从而在局部范围内形成冲刷坑，减弱桩基础沉载能力，危及桩基础及上部风机安全。
[0003]传统的桩基基础冲刷防护措施包括以下几种：
①
抛填(包括抛砂袋、抛石、预制砼构件等)；
②
土工布压实(砂被、土工布压实、连锁块等)；
③
仿生水草治理；
④
预留冲刷长度等。如专利CN 110512638 A公开了一种海上风电钢管桩基础防冲刷结构，通过在钢管桩外设置水泥土搅拌桩加固体，并在加固体上设置粒径1～5cm的卵石反滤层和粒径10～50cm块石防护层，对海上钢管桩加固处理从而有效提高钢管桩防冲刷能力。授权专利CN 104480961 B专利技术了一种海上风电单桩基础防冲刷施工方法，其主要技术方案为：先在冲刷防护范围内铺设防冲刷材料层；然后在所述防冲刷材料层上安装单管桩，避免防冲刷施工过程中对桩基的撞击等风险。授权专利CN 209568465 U专利技术了一种预制式仿生草防冲刷单元及防冲刷系统，通过将各防冲刷单元围绕在桩基的外周并通过固定件将各防冲刷单元连接为一体，无需铺设仿生草，大大减少了海下工作量。
[0004]以上防护手段以结构形式和施工方案为主，没有突破传统防冲刷材料的限制，防护周期短、运维成本较高。在强冲刷环境下1年左右时间，冲刷坑深度可达15m左右。和庆冬(和庆冬,戚建功.一种新技术在海上风机基础冲刷防护的应用研究[J].南方能源建设,2020,7(02):112
‑
121.)介绍了一种海上风机基础冲刷防护应用新技术，即在桩基周围填充浇筑高流动性的淤泥固化土，固化土可自流平形成缓坡，通过固化剂自身的水化硬化以及对淤泥的化学激发作用使得桩基周围固化土无侧限抗压强度大于400kPa，可抵抗海底流速约4.0m/s的长久冲刷。专利CN 111926805 A公开了类似的施工方案，其明确了基底层和覆盖层淤泥固化土的技术要求以及填充形式。
[0005]通常而言冲刷防护材料以固化土为主，通过淤泥+固化剂搅拌而成。此举虽然经济环保，但也存在几个明显的弊端：
①
现场淤泥和固化剂的比例计量不准
②
各个海域淤泥成分、含水率不一致，需针对性的使用不同配方的固化剂
③
淤泥与固化剂的搅拌不充分，导致固化土性能波动大
④
固化剂配方中通常含有10％以上用于减少自由水含量的生石灰(如授权专利CN 102295442 B)，生石灰与水反应放出大量热，不仅不利于储存，现场使用存在安全隐患。此外，传统的固化剂材料通常以硅酸盐水泥为主，其强度发展较慢，凝结时间长，可能在浇筑初期就形成了冲刷坑。

技术实现思路

[0006]针对
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种水下灌注桩基基础防冲刷早强型
注浆材料，该注浆材料只需加水搅拌即可使用。加水搅拌完成的注浆材料在半小时内可通过管道泵送至桩基基础根部，水下灌注时不分散、可自流平至桩基周围防护区域；且强度发展快，6h无侧限抗压强度大于200kPa，1d即可达400kPa。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种水下灌注桩基基础防冲刷早强型注浆材料，所述注浆材料包含以下组分及各组分重量比例如下：
[0009][0010]上述各组分重量百分比之和为100％；
[0011]所述水泥强度等级为42.5，选自硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种，或者普通硅酸盐水泥与以上一种或两种水泥的混合物，其中普通硅酸盐水泥质量比例小于40％。所述硫铝酸盐水泥为快硬硫铝酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥中的一种，优选低碱度硫铝酸盐水泥。
[0012]所述早强组分为无机锂盐，所述无机锂盐选自硫酸锂、碳酸锂、氢氧化锂中的任意一种，优选硫酸锂；
[0013]所述缓凝组分选自酒石酸、硼砂、柠檬酸、柠檬酸钠中的任意一种，优选硼砂；
[0014]所述激发剂为碱激发剂，选自硫酸钠、碳酸钠、氢氧化钠和硅酸钠中的任意一种，优选硫酸钠；
[0015]所述流动性保持组分为粉体保坍型聚羧酸减水剂，减水率≥25％；该减水剂为羧基保护型和交联型聚羧酸减水剂中的一种。
[0016]所述水下抗分散絮凝剂为纤维素醚，其粘度大于4万mPa
·
s；所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素中的一种或两种混合；
[0017]所述钢渣粉为炼钢过程中产生的废渣磨细而成，其比表面积大于350m2/kg，游离氧化钙含量为4％～6％；所述钢渣粉中游离氧化钙含量较高，可以促进硫铝酸盐水泥以及粉煤灰的水化，且钢渣粉为固体废弃物，环保成本低。
[0018]所述粉煤灰为C类高钙粉煤灰，其CaO含量不得低于10％。
[0019]本专利技术所述注浆材料实际使用时加入干混料质量65％～75％的水搅拌即可。
[0020]本专利技术所述注浆材料应用方法如下：将注浆材料各组分准确计量后在工厂内预先混合形成干混料，将干混料防潮密封储存；现场使用时加入干混料质量65％～75％的水，采用强制式搅拌机搅拌形成浆体，半小时内通过管道泵送至桩基基础根部。
[0021]本专利技术的技术原理如下：
[0022]快硬硫铝酸盐水泥具有快硬、早强的特性，因此可用来配制早强型注浆材料；缓凝剂延缓了硫铝酸盐水泥的早期快速水化，避免了早期水化过快造成的流动性损失；保坍型聚羧酸减水剂通过在水泥碱性环境下缓慢释放，吸附于水泥颗粒表面，从而保证注浆材料半小时内可泵送施工；通过激发剂进一步激发粉煤灰活性，加入适量的磨细钢渣粉，适量补充胶凝体系中的钙元素，使得水化反应更充分进行，钢渣中的游离氧化钙可进一步促进硫铝酸盐水泥的早期水化，进一步提升早期及中后期强度，可适当降低硫铝酸盐水泥用量。
[0023]本专利技术的有益效果如下：
[0024](1)本专利技术所述注浆材料现场加水即可使用，性能稳定，避免了现场计量不准以及固化剂的配方调整；
[0025](2)本专利技术注浆材料采用强制式搅拌机进行搅拌，搅拌过程充分均匀；实现了泵送施工与水下浇筑高分散与高稳定性的统一；协调了早强和半小时施工窗口期的矛盾点；
[0026](3)本专利技术所述注浆材料1d即可达到防冲刷的效果，早强的同时后期强度稳步增长不倒缩；
[0027](4)注浆材料采用低碱度的硫铝酸盐水泥时，最大限度的降低了水泥的强碱性对海水生物的侵害。此外，注浆材料工业废弃物消耗体量大，经济环保。
附图说明
[0028]图1为本专利技术对比例1无侧限抗压强度试件1d龄期破坏情况。
[0029]图2为本专利技术实施例1无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下灌注桩基基础防冲刷早强型注浆材料，其特征在于，所述注浆材料包含以下组分及各组分重量比例如下：上述各组分重量百分比之和为100％；所述水泥强度等级为42.5，选自硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种，或者普通硅酸盐水泥与以上一种或两种水泥的混合物，其中普通硅酸盐水泥质量比例小于40％；所述早强组分为无机锂盐；所述缓凝组分选自酒石酸、硼砂、柠檬酸、柠檬酸钠中的任意一种；所述激发剂为碱激发剂，选自硫酸钠、碳酸钠、氢氧化钠和硅酸钠中的任意一种；所述流动性保持组分为粉体保坍型聚羧酸减水剂，减水率≥25％；所述水下抗分散絮凝剂为纤维素醚，其粘度大于4万mPa
·
s；所述钢渣粉为炼钢过程中产生的废渣磨细而成，其比表面积大于350m2/kg，游离氧化钙含量为4％～6％；所述粉煤灰为C类高钙粉煤灰，其CaO含量不得低于10％。2.根据权利要求1所述的一种水下灌注桩基基础防冲刷早强型注浆材料，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥为快硬硫铝酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥中的一种。3.根据权利要求2所述的一种水下灌注桩基基础防冲刷早强型注浆材料，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥为低碱度硫铝酸盐水...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文聪，沙建芳，刘建忠，郭飞，徐海源，吴洲，薛永宏，夏中升，
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：