[发明专利]一种高含水率抗冲刷淤泥固化注浆材料及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高含水率抗冲刷淤泥固化注浆材料及制备方法和应用，按重量份计，包括水泥10～16份，淤泥35～42份，优化剂1～10份，水40～45份。优化剂，按重量份计，包括：絮凝剂0.2～0.6份、消泡剂0.1～0.2份、速凝剂0～8份。本发明提供的高含水率抗冲刷淤泥固化注浆材料具有较强的抗冲刷性能、流动性和力学强度，且利用海洋无用淤泥资源，变废为宝，实现海上风电桩基础的稳定。

技术领域

本发明属于海洋土木工程材料技术领域，尤其涉及一种高含水率抗冲刷淤泥固化注浆材料及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

近年来，利用海上风力资源，建设海上风电场已成为我国在新能源应用领域的一个新趋势。然而，海上风电桩建成后，由于受海域自然环境(水文、地质)的影响，导致海床泥面会发生下降、桩基被掏空，使桩基础产生振动和倾斜，对桩基结构安全产生较大威胁，需采取必要的防冲刷措施，即在桩底部形成有效保护区域，予以保证桩基稳定，形成有效保护区域。目前传统桩基础抗冲刷防护方法大多利用物理方法进行防护，如石被/石笼、砂袋/砂被、混凝土连锁排等。但是目前采用的传统防护方法均存在一定的缺陷，已经难以满足实际工程的需要。石被/石笼防护方法，施工工艺及级配对防护效果影响很大；抛填时易对桩基础造成损伤；且抛投效率低，石笼的吊放次数多。砂袋/砂被的土工织物易破损，造成砂石漏空；砂袋和桩基接触面难以完全接触。混凝土连锁排边缘或间隙部位密封性较差，容易造成下部陶蚀而影响防护效果；作为硬质材料，混凝土易对桩基础造成二次伤害。因此，亟需研发一种具有较强的抗冲刷性能的注浆材料，使其能够满足稳定桩基础的需要。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种高含水率抗冲刷淤泥固化注浆材料及制备方法和应用。该材料具有较强的抗冲刷性能，在水中保持不分散；较强的流动性，可以满足自流平要求；极低的泌水率，保证材料的结实率，较高的强度，满足稳定桩基础的需要。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

第一方面，一种高含水率抗冲刷淤泥固化注浆材料，其特征是，按重量份计，包括水泥10～16份，淤泥35～42份，优化剂1～10份，水40～45份。

所述优化剂，按重量份计，包括：絮凝剂0.2～0.6份、消泡剂0.1～0.2份、速凝剂0～8份。

本发明通过水泥固化淤泥，利用水泥遇水产生的水化反应，生成一系列胶结性水化产物，包括氢氧化钙、硅酸钙水合物、铝酸钙水合物、硫铝酸钙水合物等，在淤泥土颗粒间提供胶结作用，使淤泥具有一定的强度。

本发明中优化剂采用絮凝剂显著提升浆液的抗水冲刷性能。消泡剂可以消除淤泥中及絮凝剂掺入导致的气泡，消除气泡对强度的影响。速凝剂加快水泥的反应速度，短时间内生成大量胶结水化产物，即可提高强度又可保证固化后的淤泥遇水不分散。

第二方面，一种高含水率抗冲刷淤泥固化注浆材料的制备方法，包括如下步骤：

将优化剂与水混合制成液体组分；

将液体组分与淤泥混合，搅拌至均匀；

将水泥与调匀后的淤泥溶液混合，继续搅拌至均匀。

第三方面，一种上述高含水率抗冲刷淤泥固化注浆材料在海上风电桩基础防冲刷保护中应用。

第四方面，一种海上风电桩基础防冲刷保护的方法，将上述高含水率抗冲刷淤泥固化注浆材料利用管道泵送至桩基础周边海床面，依靠可控的浆液流动性，自主流至需防护范围。

本发明的有益效果为：