一种用于加固桩与桩周土之间早期粘结性能的方法

技术领域

本发明属于桩基技术领域，具体涉及一种用于加固桩与桩周土之间早期粘结性能的方法，特别适用于软弱地层桩基的施工。

背景技术

加固桩(桩基)采用的注浆材料通常为普通硅酸盐水泥注浆材料和化学注浆材料，化学注浆材料具有一定毒性，对环形污染较重；因此加固桩(桩基)一般都采用普通硅酸盐水泥进行注浆而成。

桩基与桩周土之间的摩阻力包括正摩阻力和负摩阻力。正摩阻力：桩相对于桩周土向下运动，桩周土对桩基施加向上的摩擦力。这种摩擦力构成了承压桩承载力的一部分。负摩阻力：桩基相对于桩周土向上运动，桩周土对桩基施加向下的摩擦力，这种摩擦力构成了承压桩荷载的一部分，减小了桩的承载力，还可能引起较大的沉降。一般情况下，桩基负摩阻力的产生主要是：桩周土产生的沉降超过桩基的沉降时(即桩基相对于桩周土向上运动)。特别是在软弱地层地区，由于软弱地层具有较高含水率、低渗透、高压缩性、大变形、持续时间长等工程地质特性，因此桩基在软弱地层中容易出现负摩阻力，进而降低桩基的承载力。桩基承载力差的主要原因是：桩基在浇筑过程中一般都是采用普通水泥砂浆进行浇筑，而普通水泥砂浆浇筑由于其凝固时间较长，因此导致缓凝土与软弱地层凝结效果较长，导致桩基与软弱地层之间粘结性能差，最终导致桩基后期容易出现负摩阻力而影响桩基的承载力。因此，如何提高桩基与桩周土的早起粘结强度，是减少桩基出现负摩阻力的有效办法。

发明内容

本发明为了解决桩基与桩周土之间由于早期粘结强度低而导致桩基容易出现负摩阻力的问题，而提供一种用于加固桩与桩周土之间早期粘结性能的方法，能够提高桩基与桩周土之间的早期粘结性能，从而减少桩基出现的负摩阻力，进而提高桩基承载力。

为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种用于加固桩与桩周土之间早期粘结性能的方法，其特征在于，包括：

(1)测量放线确定桩孔位置；

(2)机械成孔形成桩孔；

(3)向桩孔内植入钢筋笼，所述钢筋笼包括多根竖筋，所述竖筋经若干箍筋相互连接在一起形成筒状的钢筋笼，所述竖筋上还连接有若干横筋，所述横筋沿着钢筋笼的直径方向分布并且所述横筋的两端分别连接在两根相对的竖筋上，所述横筋上下间隔并且相互交错的连接在竖筋上并且各个横筋形成“十”字型状；

(4)向钢筋笼的内部放入呈筒状的隔离筒，所述隔离筒的轴线与钢筋笼的轴线相互重合；所述隔离筒的上端的外围套设有用于对隔离筒进行支撑和定位的支撑架，所述隔离筒的下端向下延伸到桩孔的持力层段，所述隔离筒的上端延伸出地面之上；所述隔离筒的外壁与钢筋笼的内壁之间具有间距；

(5)注浆：所述注浆包括第一段注浆和第二段注浆，所述第一段注浆为向隔离筒内注入第一注浆材料，所述第一注浆材料填充满桩孔对应的持力层段；所述第二段注浆包括持续向隔离筒内注入第一注浆材料直至到设定标高，所述第二段注浆还包括向隔离筒的外围注入第二注浆材料直至到设定标高，所述第二注浆材料用于对钢筋笼进行包覆以及钢筋笼周围的空间进行填充；其中，第二段注浆中向隔离筒的内部注浆和向隔离筒的外部注浆同步进行；所述第一注浆材料的凝固时间大于第二注浆材料的凝固时间；

(6)待第二段注浆中注入的第一注浆材料达到设计强度后拔出隔离筒，并且向隔离筒拔出后形成的间隙内利用第三注浆材料进行注浆；

(7)待第三注浆材料达到设计强度后，对桩基的桩头进行开挖并截取桩头，从而完成桩基的施工。

在一些实施例中，当利用第一注浆材料浇筑到隔离筒的上段的时候，向隔离筒内插入预埋竖向布置的预埋钢筋，各个预埋钢筋均匀布置在隔离筒的内部；当步骤(7)中截取桩头后裸露出钢筋笼和预埋钢筋，并利用连接钢筋将预埋钢筋与钢筋笼进行连接形成一个整体。

在一些实施例中，在步骤(7)中对桩基的桩头进行截取的时候，桩头截取的长度大于设计要求的截取长度；同时预埋钢筋的下端位于桩头截取位置的下方至少1m。

在一些实施例中，所述隔离筒上依据横筋的位置开设有竖向条形槽，所述竖向条形槽的两侧壁上设置有密封条，所述密封条上对应于横筋的高度位置上开设有容纳槽以便于通过容纳槽对横筋进行包覆。

在一些实施例中，所述隔离筒的内壁和外壁上均设置有若干凸点。

在一些实施例中，在步骤(6)中，所述向隔离筒拔出后形成的间隙内利用第三注浆材料进行注浆包括：

若隔离筒拔出后形成的间隙小于注浆管的外径时，则第三注浆材料为环氧树脂胶；

若隔离筒拔出后形成的间隙大于注浆管的外径时包括如下：

(1)首先利用水泥浆对间隙的内壁(即第一注浆材料形成的混凝土外壁、第二注浆材料形成的混凝土内壁、以及第二注浆材料形成的混凝土内底面)进行喷涂，从而利用喷涂的水泥浆对混凝土表面缝隙进行填充；

(2)然后利用第二注浆材料对间隙内进行浇筑。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的用于加固桩与桩周土之间早期粘结性能的方法，首先利用第一段注浆的第一注浆材料对桩孔对应的持力层进行整体性浇筑，从而使得桩基的持力段为一个整体作为桩基的主要承载力基础；然后利用第二段注浆的第一注浆材料与桩基的持力段进行整体浇筑，并利用第二段注浆的第二注浆材料对隔离筒的外围进行同步注浆，由于第二注浆材料的凝固时间低于第一注浆材料的凝固时间，从而能够快速与桩周土进行结合，提高桩基与桩周土的早期粘结强度，从而减少桩周土由于沉降量大于桩基沉降量而出现负摩阻力的情况，最终实现提高桩基承载力的目的。

同时由于本发明的讲述的桩基为承压型桩(在建筑工程中也被称为受压桩)主要作用是承受竖向载荷，而竖向载荷的受力主要依赖于浇筑的混凝土(原因是混凝土的抗压能力远远大于钢筋笼的抗压能力)，桩基在实际使用过程中不可避免也会承受弯矩，而钢筋笼的抗弯强度远远大于混凝土的抗弯强度，因此抗弯强度主要取决于钢筋笼。因此，本发明利用第二注浆材料能够对钢筋笼进行包覆和预埋，从而确保整个桩基的抗弯强度不会因为分层注浆(即隔离筒内的第一注浆材料和隔离筒外的第二注浆材料实现的分层注浆)而影响。当隔离筒拔出后并对拔出后的预留的孔隙并利用第三注浆材料进行注浆粘结，从而通过第三注浆材料和横筋的结构设计能够将隔离筒内外的混凝土连接在一起形成一个整体。实际上，本发明由于横筋的结构设计使得当桩基一侧受到弯矩的时候，由于横筋直接连接在钢筋笼直径方向上的两竖筋上，因此通过横筋能够快速直接的将弯矩传递到另一侧的竖筋上(即横筋的传递力的作用比箍筋更加快速和直接)，从而使得当钢筋笼一侧受到弯矩时能够将弯矩快速直接的传递到钢筋笼的另一侧，进而使得钢筋笼在承受弯矩时钢筋笼两侧受力更加均匀，最终实现提高桩基抗弯能力的目的。

本发明特别适用于软弱地层中的桩基的施工。

附图说明

图1为钢筋笼的结构示意图，图1包含1A和1B，其中1A为现有的灌注桩的钢筋笼的结构示意图，1B为本发明的钢筋笼的结构示意图；

图2为本发明向钢筋笼内植入隔离筒时的结构示意图；

图3为本发明向隔离筒的内部和隔离筒的注浆时的结构示意图，即利用第一注浆材料向隔离筒内部进行注浆和利用第二注浆材料向隔离筒外部进行注浆时的结构示意图；

图4为本发明向隔离筒内插入预埋钢筋时的结构示意图；

图5为本发明拔出隔离筒后的结构示意图；

图6为本发明拔出隔离筒后利用第三注浆材料注浆后的结构示意图；

图7为本发明的隔离筒一实施例的结构示意图；

图中标记：1、钢筋笼，11、竖筋，12、箍筋，13、横筋，2、桩孔，3、隔离筒，31、竖向条形槽，32、密封条，33、凸点，4、支撑架，5、预埋钢筋。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述/，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合附图，本发明的用于加固桩与桩周土之间早期粘结性能的方法，包括：

(1)测量放线确定桩孔位置。

(2)机械成孔形成桩孔2；其中对于机械成孔形成桩孔2的属于现有技术，本领域的技术人员都能明白和理解。对于灌注柱而言孔方法有：干作业钻孔(成孔浇筑后形成干作业钻孔灌注桩)、泥浆护壁成孔(成孔后浇筑形成泥浆护壁成孔灌注桩)、沉管成孔(成孔浇筑后形成沉管灌注桩)等等。其中泥浆护壁成孔灌注桩是灌注桩使用最为普通的方式，泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法，它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层，对于泥浆护壁成孔而言，成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。而对于泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程为：测定桩位、埋设钢护筒(按照桩位挖去桩孔表层土并埋设护筒)、桩机就位、制备泥浆、机械成孔、泥浆循环出渣、清孔、安防钢筋骨架、浇筑混凝土，从而形成泥浆护壁成孔灌注桩。

其中钢护筒是用4-15mm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径200mm。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。钢护筒在埋设时一般要高出地面0.3m。

因此，对于机械成孔形成桩孔2的技术属于现有技术，本领域的技术人员都能明白和理解，在此不再赘述。

(3)向桩孔2内植入钢筋笼1，所述钢筋笼1包括多根竖筋11，所述竖筋11经若干箍筋22相互连接在一起形成筒状的钢筋笼1，所述竖筋1上还连接有若干横筋13，所述横筋13沿着钢筋笼1的直径方向分布并且所述横筋13的两端分别连接在两根相对的竖筋11上，所述横筋13上下间隔并且相互交错的连接在竖筋11上并且各个横筋形成“十”字型状。而现有技术中的钢筋笼仅仅是由竖筋11和箍筋12构成，并没有本发明中的若干横筋13。本发明通过在钢筋笼1内设置横筋13，一方面提高钢筋笼的刚度，使得钢筋笼在利用起重机或者其他起吊设备掉入桩孔的过程中不会由于重力作用而发生弯曲的情况，进而保障钢筋笼的直线度，最终实现提高桩基抗拉强度；另一方面也是更为重要的是：通过横筋能够将第二段注浆过程中隔离筒内的混凝土(即由第一注浆材料形成的混凝土)与隔离筒外的混凝土(即由第二注浆材料行程的混凝土)的连接强度，从而不会因为隔离筒的隔离作用而导致隔离筒内外混凝土之间的连接强度，从而保障桩基的整体性不受隔离筒的影响，确保桩基的承载力能够达到设计要求。

(4)向钢筋笼1的内部放入呈筒状的隔离筒3，所述隔离筒3的轴线与钢筋笼1的轴线相互重合；所述隔离筒3的上端的外围套设有用于对隔离筒3进行支撑和定位的支撑架4，所述隔离筒3的下端向下延伸到桩孔2的持力层段，所述隔离筒3的上端延伸出地面之上；所述隔离筒3的外壁与钢筋笼1的内壁之间具有间距。其中在具体实施过程中，隔离筒3的外壁距离钢筋笼1的内壁之间间距为40-65mm，从而确保能够对浇筑的注浆材料能够对钢筋笼1形成包覆。

在具体实施过程中，隔离筒3和支撑架4可以为一个整体结构，通过支撑架4对隔离筒3进行支撑和吊运。

(5)注浆；所述注浆包括第一段注浆和第二段注浆，所述第一段注浆为向隔离筒内注入第一注浆材料，所述第一注浆材料填充满桩孔对应的持力层段；所述第二段注浆包括持续向隔离筒内注入第一注浆材料直至到设定标高，所述第二段注浆还包括向隔离筒的外围注入第二注浆材料直至到设定标高，所述第二注浆材料用于对钢筋笼进行包覆以及钢筋笼周围的空间进行填充(即隔离筒外壁与桩孔之间的区域由第二注浆材料进行填充，第二注浆材料在填充的时候将钢筋笼进行包覆)；其中，第二段注浆中向隔离筒的内部注浆和向隔离筒的外部注浆同步进行；所述第一注浆材料的凝固时间大于第二注浆材料的凝固时间。其中在具体实施过程中，第一注浆材料中参入的水泥为普通硅酸盐水泥，第二注浆材料中参入的水泥为早强型水泥，从而利用早强型水泥具有快速凝固、早期强度高的特性，第二注浆材料快速的与桩周土粘结凝固，进而与桩周土形成一个整体，进而防止软弱地层下沉速度大于桩基沉降速度而使得桩基出现负摩阻力的问题，进而提高桩基成型后的承载力。

(6)待第二段注浆中注入的第一注浆材料达到设计强度后拔出隔离筒3，并且向隔离筒3拔出后形成的间隙内利用第三注浆材料进行注浆。在具体实施过程中，隔离筒的内壁和外壁上均涂覆有脱模油或者模板漆，以便于浇筑后与混凝土之间的脱离。

在具体实施过程中，由于注浆材料的标号、构建物的跨度不同，其脱模的时间要求也不同，但是对于本领域的技术人员而言，都能明白和理解。例如混凝土侧模的拆除通常需要2至3天左右即可，混凝土底模的拆除还要按照跨度确定。当混凝土跨度在2至8m左右时，必须要等它的强度达到75％以上，才能拆拆底模，需要7天左右的时间。当混凝土跨度大于8m时，底模必须在强度达到100％后才可以拆除，通常需要28天左右的时间。

而本发明的隔离筒属于侧模，因此，可以参考混凝土侧模的脱模时间进行拔出隔离筒，本领域的技术人员都能明白和理解，在此不再赘述。

(7)待第三注浆材料达到设计强度后，对桩基的桩头进行开挖并截取桩头，从而完成桩基的施工。

本发明首先利用第一段注浆的第一注浆材料对桩孔对应的持力层进行整体性浇筑，从而使得桩基的持力段为一个整体作为桩基的主要承载力基础；然后利用第二段注浆的第一注浆材料与桩基的持力段进行整体浇筑，并利用第二段注浆的第二注浆材料对隔离筒的外围进行同步注浆，由于第二注浆材料的凝固时间低于第一注浆材料的凝固时间，从而能够快速与桩周土进行结合，提高桩基与桩周土的早期粘结强度，从而减少桩周土由于沉降量大于桩基沉降量而出现负摩阻力的情况，最终实现提高桩基承载力的目的。本发明特别适用于软弱地层中的桩基的施工。

同时由于本发明的讲述的桩基为承压型桩(在建筑工程中也被称为受压桩)主要作用是承受竖向载荷，而竖向载荷的受力主要依赖于浇筑的混凝土(原因是混凝土的抗压能力远远大于钢筋笼的抗压能力)，桩基在实际使用过程中不可避免也会承受弯矩，而钢筋笼的抗弯强度远远大于混凝土的抗弯强度，因此抗弯强度主要取决于钢筋笼。因此，本发明利用第二注浆材料能够对钢筋笼进行包覆和预埋，从而确保整个桩基的抗弯强度不会因为分层注浆(即隔离筒内的第一注浆材料和隔离筒外的第二注浆材料实现的分层注浆)而影响。当隔离筒拔出后并对拔出后的预留的孔隙并利用第三注浆材料进行注浆粘结，从而通过第三注浆材料和横筋的结构设计能够将隔离筒内外的混凝土连接在一起形成一个整体。实际上，本发明由于横筋的结构设计使得当桩基一侧受到弯矩的时候，由于横筋直接连接在钢筋笼直径方向上的两竖筋上，因此通过横筋能够快速直接的将弯矩传递到另一侧的竖筋上(即横筋的传递力的作用比箍筋更加快速和直接)，从而使得当钢筋笼一侧受到弯矩时能够将弯矩快速直接的传递到钢筋笼的另一侧，进而使得钢筋笼在承受弯矩时钢筋笼两侧受力更加均匀，最终实现提高桩基抗弯能力的目的。

在一些实施例中，当利用第一注浆材料浇筑到隔离筒3的上段的时候，向隔离筒3内插入预埋竖向布置的预埋钢筋5，各个预埋钢筋5均匀布置在隔离筒3的内部；当步骤(7)中截取桩头后裸露出钢筋笼和预埋钢筋5，并利用连接钢筋将预埋钢筋与钢筋笼进行连接形成一个整体。当截取桩头之后浇筑承台的时候，浇筑的混凝土再次浆钢筋笼与预埋钢筋进行包覆，进而进一步提高隔离筒3内侧的混凝土(即利用第一浇筑材料在隔离筒内浇筑形成的混凝土)与隔离筒外侧的混凝土(即利用第二浇筑材料在隔离筒外浇筑形成的混凝土)的整体性，便于桩基顶部承受的载荷均匀向桩身进行传递，进一步确保桩头不会因分层浇筑而出现开裂的情况，确保桩基的承载力满足设计要求。

在一些实施例中，在步骤(7)中对桩基的桩头进行截取的时候，桩头截取的长度大于设计要求的截取长度；同时预埋钢筋5的下端位于桩头截取位置的下方至少1m。理所应当的在截取桩头之前，对于桩基周围的土体进行开挖的深度也相应的增大，以便于露出更长的桩头，本领域的技术人员都能明白和理解，在此不再赘述。

其中，桩基的桩头截取长度一般为500-1000mm(即桩头截取长度的设计要求一般为500-1000mm)，主要原因是灌注桩在浇筑成型的过程中，浇筑时骨料(即第一注浆材料和第二注浆材料中的骨料)下沉而浆液上浮，导致桩头部分强度不能满足设计要求，因此，灌注桩一般都会对桩头进行截取，以确保截取桩头后的桩基顶部的强度满足设计要求。其中，对于灌注桩桩基的桩头截取长度的设计要求，本领域的技术人员都能明白和理解，例如参考《建设工程桩基施工规范》，在此不再赘述。

在具体实施过程中，本发明截取桩头的长度比设计要求大300-600mm，在保障桩头强度满足设计要求的同时，利用预埋钢筋5和钢筋笼1之间的连接使得隔离筒3内外侧的混凝土形成整体的强度更大。

在一些实施例中，所述隔离筒3上依据横筋的位置开设有竖向条形槽31，所述竖向条形槽31的两侧壁上设置有密封条32，所述密封条32上对应于横筋5的高度位置上开设有容纳槽以便于通过容纳槽对横筋进行包覆。本发明的隔离筒上设置有条形槽、在条形槽中设置密封条并在密封条山设置容纳槽，以便于隔离筒既能够避免横筋的阻碍能够正常向下进行延伸，同时密封条的作用能够防止隔离筒内外侧的注浆材料的相互混合。在具体实施过程中，由于隔离筒内侧和外侧的注浆材料不同(即第一注浆材料和第二注浆材料不同)，因此通过密封条的设置能够确保第一注浆材料和第二注浆材料之间相互不影响。其中，由于隔离筒内侧和外侧同步进行浇筑，因此，实际上密封条两侧受到的压力平衡，因此，不会第一注浆材料和第二注浆材料的注入不会破坏密封条的密封性能。

其中，为了防止注浆材料(第一注浆材料和第二注浆材料)粘附在密封条上，密封条的外壁上均涂覆有脱模油。

在具体实施过程中，隔离筒3可以采用铝合金制作而成，以便于隔离筒具有质轻、强度高的特点，便于在工程中重复使用。

在一些实施例中，所述隔离筒3的内壁和外壁上均设置有若干凸点33。通过凸点33的作用以便于当拔出隔离筒3的时候，能够能够对混凝土表面进行打毛，便于第三注浆材料注入后提高隔离筒内外侧混凝土的连接强度。

在具体实施过程中，作为本发明一种优选的方式，隔离筒3整体呈上端小、下端大的圆台状，从而使得隔离筒3内部通过第一注浆材料浇筑而成的混凝土呈上端小、下端大的圆台状；而当隔离筒3拔出后利用第三注浆材料浇筑的混凝土呈上端大、下端小的圆台状，从而进一步提高桩基的整体性，同时也便于隔离筒3的拔出。

其中，本发明的隔离筒在浇筑完成后(即第一注浆材料和第二注浆材料)，可以间断的对隔离筒进行轻微的转动，以便于对隔离筒进行松动，便于后续隔离筒的拔出。

在一些实施例中，在步骤(6)中，所述向隔离筒拔出后形成的间隙内利用第三注浆材料进行注浆包括：

若隔离筒拔出后形成的间隙小于注浆管的外径时，则第三注浆材料为环氧树脂胶。即是说当隔离筒的厚度较小时，即第一注浆材料凝固后形成的混凝土与第二注浆材料凝固后形成的混凝土之间的减小较小时，可以直接注入环形树脂胶来进行连接，从而将隔离筒内外侧的混凝土连接在一起。

若隔离筒拔出后形成的间隙大于注浆管的外径时包括如下：

(1)首先利用水泥浆对间隙的内壁(即第一注浆材料形成的混凝土外壁、第二注浆材料形成的混凝土内壁、以及第二注浆材料形成的混凝土内底面)进行喷涂，从而利用喷涂的水泥浆对混凝土表面缝隙进行填充；

(2)然后利用第二注浆材料对间隙内进行浇筑。

本发明的第三注浆材料能够依据实际情况进行设置，当隔离筒拔出后间隙较小时，直接利用环氧树脂胶即可进行粘合；当隔离筒拔出后的间隙较大时，可以先利用水泥浆对表面进行喷涂，从而使得水泥浆能够浸入到混凝土表面的间隙，特别是桩孔对应的持力层的第一注浆材料和隔离筒外侧的第二注浆材料，由于第一注浆材料和第二注浆材料凝固时间不同，因此在交汇处容易出现裂缝的情况，因此利用水泥浆进行粘合；然后再填充第二注浆材料进行填充，将间隙填充满最终使得桩基形成一个整体，从而确保桩基的整体强度不受影响。

其中，在一些实施例中，本发明中讲述的“利用水泥浆对间隙的内壁进行喷涂”中的水泥浆可以按照如下方式进行制作：

水泥浆的成分包括：硅酸盐水泥：90-97份、粉煤灰：1-5份、纳米氧化铝：1-5份、碱性引发剂NaOH：0.5-3份、减水剂：0.5-2份。具体制作步骤：

第一步：将水和普通硅酸盐水泥加入到搅拌机中搅拌均匀；

第二步：向第一步中的混合物中加入粉煤灰，然后再搅拌均匀；

第三步：将减水剂溶于水中配成溶液，向第二步中的混合物加入该溶液搅拌均匀；

第四步：向步骤3中的混合物加入纳米氧化铝搅拌均匀；

第五步：向步骤4中的混合物加入NaOH碱性引发剂，搅拌均匀制得本发明注浆材料，其中，注浆材料中的水灰比为0.6。

本发明的水泥浆一方面，纳米氧化铝和粉煤灰具有比表面积大的优点，与水结合性好，添加之后使得水泥浆的流动性和可泵期降低；另一方面，本发明的纳米氧化铝在碱性激发剂的作用下，具有更好的溶解度，加快了硅酸盐水泥中石膏的消耗，从而促进了铝酸三钙水解生成水化铝酸钙晶体。铝酸三钙水解反应速度极快，通常由水泥中掺有的石膏以控制其水解反应，但纳米氧化铝的溶解加快了石膏的消耗，因此缩短了凝结时间，起到了促早凝的作用。

本发明的水泥浆一方面，纳米氧化铝和粉煤灰为细颗粒可用于填充水泥颗粒之间的缝隙，降低注浆材料的孔隙率，达到均匀密实状态，从而提高注浆浆体的强度。另一方面，本发明的碱性激发剂能促进纳米氧化铝的水化反应，纳米氧化铝的溶液作用加快了硅酸盐水泥中石膏的消耗，从而促进了铝酸三钙水化，生成C-S-H凝胶和Ca(OH)2，降低了水泥颗粒之间的孔隙率，从而提高水泥浆凝固后的强度。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述硅酸盐水泥(即普通硅酸盐水泥)92份-97份、粉煤灰1份-4份、纳米氧化铝1份-3份、碱性激发剂0.5份-1份和FDN减水剂0.5份-1份。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述碱性激发剂包括氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化钡。优选地，碱性激发剂为氢氧化钠。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述硅酸盐水泥的平均粒径为20μm-30μm；纳米氧化铝的平均粒径为25nm-35nm；硅灰的平均粒径为0.1μm-0.5μm。

本发明采用粒径更小的粉煤灰充分填充水泥颗粒之间以及水泥颗粒与纳米氧化铝之间的空隙，以达到高密实状态，确保水泥浆的强度。

实施例一

本实施例的水泥浆的重量配比为：

普通硅酸盐水泥：97份；粉煤灰：1份；纳米氧化铝1份；减水剂0.5份；碱性引发剂0.5份。

实施例二

本实施例的水泥浆的重量配比为：

普通硅酸盐水泥：92份；粉煤灰：4份；纳米氧化铝2份；减水剂1份；碱性引发剂1份。

实施例三

本实施例的水泥浆的重量配比为：

普通硅酸盐水泥：92份；粉煤灰：4份；纳米氧化铝3份；减水剂0.5份；碱性引发剂0.5份。

实施例四

本实施例的水泥浆的重量配比为：

普通硅酸盐水泥：90份；粉煤灰：3份；纳米氧化铝4份；减水剂1份；碱性引发剂2份。

实施例五

本实施例的水泥浆的重量配比为：

普通硅酸盐水泥：91.5份；粉煤灰：4份；纳米氧化铝3份；减水剂0.5份；碱性引发剂1份。

实施例六

本实施例的水泥浆的重量配比为：

普通硅酸盐水泥：90.5份；粉煤灰：4份；纳米氧化铝3份；减水剂0.5份；碱性引发剂2份。

对照例一

本对照例的水泥浆未加入碱性激发剂，其包括：按重量份计，硅酸盐水泥(即普通硅酸盐水泥)92.5份、粉煤灰4份、纳米氧化铝3份和减水剂0.5份。其制备方法与实施例一的制备方法一致。

对照例二

本对照例的水泥浆未加入硅灰，其包括：硅酸盐水泥96份、纳米氧化铝3份、碱性激发剂0.5份和FDN减水剂0.5份。其制备方法与实施例一的制备方法一致。

对照例三

对照例的水泥浆采用市面上普通硅酸盐水泥浆。

上述各个实施例与对照例的水泥浆的参数表如下

从上述表中可看出，本发明实施例1-4的水泥浆，水泥浆的流动度随纳米氧化铝掺量的增加出现降低的情况，相应的可泵期其随之降低。而水泥浆的凝结时间随纳米氧化铝的掺量的增加出现小幅缩短情况，但对初终凝时间间隔没有太大的影响，说明纳米氧化铝可以对水泥浆起到促早凝的作用。并且，从上述表中还可以看出，纳米氧化铝的加入可以提高不同龄期的抗压强度。

实施例3、实施例4、实施例6和对照例1的水泥浆，其流动度和可泵期随碱性激发剂掺量的增加而下降，而水泥浆的早期强度因加入碱性激发剂后而大大提高，而凝结时间随碱性激发剂掺量的增加而缩短，当碱性激发剂掺量为2份时，凝结时间变化明显，其注浆浆体的凝结时间比对照例1的注浆浆体凝结时间缩短60％左右，促早凝效果明显。

实施例3与对照例2的注浆材料，其流动度和可泵期因加入硅灰出现下降，而注浆材料的早期强度因加入硅灰而有所提高，而凝结时间因加入硅灰而缩短。实施例3的1d注浆材料其抗压强度相对于对照例3的1d抗压强度提高148％，3d注浆材料抗压强度提高133％，7d注浆材料抗压强度提高40％。

因此，本发明采用的水泥浆能够缩短凝固时间并提高水泥浆凝固后的强度，从而快速的对第一段注浆和第二段注浆混凝土表面产生的裂缝进行修复连接。