一种水下灌浆保护材料及其使用方法

技术领域

本发明属于建筑领域，具体涉及一种水下灌浆保护材料及其使用方法。

背景技术

我国海上风能资源丰富，近海风能可供开发资源达到5亿千瓦，近年来海上风电行业呈现出强劲的发展态势。海上风电场建设中，水文、气候、地质等条件非常复杂，给风电机组地基基础设计和建设带来诸多技术困难。

随着风电场建设选址逐渐从潮间带走向海上，水深越来越大，在建风电场工程水深已超过30m，灌浆连接段完全位于海面以下，灌浆部位充满海水且无法通过抽水实现无水环境，施工过程中灌浆料浆体一旦接触海水将产生分散，其性能随之大幅衰减，风机安装及运行安全将难以保证。我国的海上风电水下灌浆技术及配套材料研究起步较晚，主要依赖国外进口，成本较高，严重制约了我国海上风电建设的自主化进程。

CN 105604063 B公开了一种海上风电导管架的灌浆工艺，施工步骤3)中，所述灌浆前，采用润管料对灌浆管线进行润管，所述润管料为材料供应商提供的专用润管料浆体或水胶比不大于0.5的水泥浆体，但未述润管料成分组成，且其作用仅为对灌浆管线进行润管。

因此，亟待开发一种水下灌浆保护材料，保证水下灌浆施工后灌浆料性能可以满足风机安全运行需求。

发明内容

本发明的目的是针对海上风机基础和海上石油平台基础水下灌浆时灌浆料易分散，导致性能大幅衰减进而影响风机安装及运行安全的问题，提出一种水下灌浆保护材料及其使用方法。

本发明提供一种水下灌浆保护材料，在水下灌浆时将水与灌浆料浆体隔离开来，避免灌浆料浆体直接接触到水，且水下灌浆保护材料的浆液密度远低于灌浆料浆体的浆液密度，随着灌浆施工的进行，灌浆料浆体逐步将水下灌浆保护材料浆体挤出，最终实现灌浆料完全填充灌浆结构空间。

本发明所述的一种水下灌浆保护材料，包括以下组分，各组分质量百分比如下：

质量百分比之和为100％；

所述超塑化剂为聚羧酸减水剂，减水率≥25％；

所述抗分散剂为聚丙烯酰胺、定优胶、羟丙基甲基纤维素醚中的任意一种或多种以任意比例混合；

所述惰性材料为矿物掺合料。

所述惰性材料为玄武岩石粉、石灰石粉中的任意一种或两种以任意比例混合；

所述锂渣粉的细度为45μm方孔筛筛余≤2％，密度为2360～2400kg/m

本发明所述水下灌浆保护材料的使用方法为：将制备的水下灌浆保护材料干粉按水料比质量比0.24～0.25加水搅拌3～4min后即可施工，水下灌浆施工时首先将水下灌浆保护材料浆体灌入灌浆管中直至没过出浆口上沿，之后灌入灌浆料，直至灌浆过程结束。

本发明有益效果：本发明所述的水下灌浆保护材料，可将水与灌浆料浆体隔离开来，避免灌浆料浆体直接接触到水产生分散，同时防止灌浆料中的骨料堆积导致灌浆管堵管；且灌浆料浆体可逐步将水下灌浆保护材料浆体挤出，最终实现灌浆料完全填充灌浆结构空间，有效保证了水下灌注后灌浆料的抗压强度不降低；本发明提供一种锂渣的新的应用方法，将其作为水下灌浆保护材料的主要成分，实现工业废锂渣的资源化利用，变废为宝，且价格低廉，可大幅节约水下灌浆保护材料成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的解释。

下述实施例中所用超塑化剂为江苏苏博特新材料股份有限公司生产的

实施例1

一种水下灌浆保护材料，由以下物质按质量百分比组成：

各组分质量百分比之和为100％。

其中抗分散剂为聚丙烯酰胺，惰性材料为石灰石石粉，锂渣粉45μm方孔筛筛余量为1.4％，密度为2370kg/m

实施例2

一种水下灌浆保护材料，由以下物质按质量百分比组成：

各组分质量百分比之和为100％。

其中抗分散剂为定优胶，惰性材料为石灰石石粉，锂渣粉45μm方孔筛筛余量为1.4％，密度为2370kg/m

实施例3

一种水下灌浆保护材料，由以下物质按质量百分比组成：

各组分质量百分比之和为100％。

其中抗分散剂为羟丙基甲基纤维素醚，惰性材料为玄武岩石粉，锂渣粉45μm方孔筛筛余量为1.6％，密度为2355kg/m

实施例4

一种水下灌浆保护材料，由以下物质按质量百分比组成：

各组分质量百分比之和为100％。

其中抗分散剂为聚丙烯酰胺和羟丙基甲基纤维素醚0.5:1混合物，惰性材料为玄武岩石粉，锂渣粉45μm方孔筛筛余量为1.6％，密度为2355kg/m

实施例5

一种水下灌浆保护材料，由以下物质按质量百分比组成：

各组分质量百分比之和为100％。

其中抗分散剂为定优胶和羟丙基甲基纤维素醚0.5:1混合物，惰性材料为玄武岩石粉，锂渣粉45μm方孔筛筛余量为1.7％，密度为2386kg/m

实施例6

一种水下灌浆保护材料，由以下物质按质量百分比组成：

各组分质量百分比之和为100％。

其中抗分散剂为聚丙烯酰胺、定优胶和羟丙基甲基纤维素醚0.5:0.5:1混合物，惰性材料为玄武岩石粉，锂渣粉45μm方孔筛筛余量为1.7％，密度为2386kg/m

采用实施例1-6的水下灌浆保护材料进行水下灌浆模拟实验，同时选取一组不采用水下灌浆保护材料，直接进行水下灌浆实验，作为对比例。实验后对硬化后的灌浆料钻芯取样，试件尺寸为φ60×120mm，测试其28d抗压强度，实验结果见表1。

表1性能测试结果

表1为采用实施例1-6所述的水下灌浆保护材料与对比例进行水下灌浆模拟实验后灌浆料的28d抗压强度。可以看出，不采用水下灌浆保护材料，直接进行水下灌浆时灌浆料的28d抗压强度仅为117MPa，不满足风机基础用灌浆料28d抗压强度≥120MPa的技术要求；而采用水下灌浆保护材料后，水下灌浆后灌浆料的28d抗压强度均超过130MPa，最高可达139MPa。