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海上风电导管架灌浆料

海上风电导管架灌浆料

    发布时间:2021-10-25

    内容简介:[0006]考虑到上述现有技术的不足之处,本发明旨在提供一种海上风力发电导管架注浆材料及其施工方法,用来解决现有技术中缺少高流动性、可泵送性、高抗压性、抗拉强度、超早强、高抗渗、高耐久性、高抗疲劳等技术特点的海上风电导管架灌浆料存在的问题,为了克服常规灌浆工艺中的缺陷,解决风力发电导管架与钢管桩之间注浆连接的问题,填补了目前国内注浆领域的空白。...

作为一种清洁能源,海上风力发电有着广阔的应用前景。上个世纪90年代,发达国家开始大力发展海上风电,目前海上风力发电场的建设运营已经进入规模。近海风电场建设复杂,技术要求高,施工难度大,目前在我国尚处于起步和探索阶段,尚处于产业化发展的初期。海洋风场的基础结构主要有重力式、单桩型、吸力型、三桩型(多桩)、浮体型等。据国外海上风力发电工程的成熟经验,认为其结构形式具有结构简单、施工速度快、造价低等优点,已广泛应用于海上风力发电厂的建设。到目前为止,我国在海上风力发电导管架的设计、施工方面还没有成熟的经验,其中一系列关键技术有待解决,其中风机-桩基注浆材料和连接技术是关键技术之一。

[0003]注浆连接是海上风机支承结构与桩基连接的典型方法。按照DNV-0S-J101“设计OffshoreWindTurbineStructures”的定义:灌众联结是一种由两个同心管状部件构成的结构连接件,内外管之间有一个环状区域填充灌浆。近海风力发电工程中,常采用导管架灌浆连接方式,将灌浆材料注入海平面以下的联接部位。该灌浆接头在使用和安装时,承受了风、海浪及动叶片的振动,造成无数动力载荷。此外,作用于风机结构中的轴向载荷,振动,旋转,弯矩,以及通过将塔架连接到基础结构的灌浆来进行传递和吸收。

[0004]在注浆施工中,要求水下注浆在恶劣的海上施工条件下进行,对材料的工效、泵送性及早期强度等提出了更为严格的技术要求。该灌浆料在实际使用过程中,受压强、拉应力交变荷载、对灌浆料机械性能和抗疲劳性能要求极高,且在导管架腿柱与钢管桩之间环状空间内的灌浆料不能收缩。风扇灌浆材料长期工作于海洋环境中,对材料危害较大的氯盐、硫酸盐、镁盐等腐蚀介质比较多,对灌浆材料的抗渗、耐蚀性要求也很高。总之,从灌浆材料本身的安全性、可靠性和耐久性方面,极具挑战性的导管架灌浆接头对灌浆材料要求极其苛刻的技术要求主要表现在:高流动性、高早强、高抗压、高抗压和抗拉强度、高抗渗、无收缩和高抗疲劳等综合性能。

[0005]目前,在导管架灌浆材料方面,国外有风电灌浆材料的产品和海上风电导管架灌浆施工经验。我国现行灌浆料产品技术性能指标与风力发电灌浆接头所用材料的技术要求有很大差距。相对于风力发电灌浆的技术要求,目前国内高端灌浆产品一般能解决针对单一指标的特殊要求,如高铁专用支座砂浆主要解决高流动性和高小时强度,在住宅产业化工程中采用预制构件节点连接灌浆料,要求流动性大、填充性强、强度高,预应力结构中孔道注浆主要解决孔道压浆问题。但是,目前我国尚无能满足风电导管架灌浆接头要求的特殊灌浆材料。针对海上风力发电导管架注浆连接技术要求特点,研究开发了兼顾大流动性、高早强、超高强、微胀性和高抗疲劳等技术特征的灌浆料,具有抗水分散特性和较长可工作时间,满足水下灌浆特殊需要。不但在技术指标上超越了常规灌浆产品,而且具有水下灌浆、适于泵送施工等特点,材料技术指标超越国内现有灌浆产品,接近进口灌浆产品,有望填补国内空白,对推动我国海上风电建设具有重要意义。

[发明内容]

[0006]考虑到上述现有技术的不足之处,本发明旨在提供一种海上风力发电导管架注浆材料及其施工方法,用来解决现有技术中缺少高流动性、可泵送性、高抗压性、抗拉强度、超早强、高抗渗、高耐久性、高抗疲劳等技术特点的海上风电导管架灌浆料存在的问题,为了克服常规灌浆工艺中的缺陷,解决风力发电导管架与钢管桩之间注浆连接的问题,填补了目前国内注浆领域的空白。

[0007]为达到上述目的,提供了一种海上风力发电导管架注浆材料,包括干料和水,该干料按下列成分计,包括:

[0008]硅酸盐水泥:25.0-40.0%;

[0009]硫酸铝酸盐水泥:1.0-5.0%;

[0010]石英砂:45.0-55.0%;

[0011]添加剂:5.0-15.0%;

[0012]所述加水量为适量。

[0013]较好的一种海上风力发电导管架注浆材料,包括干料和水,该材料以质量百分比计,包括下列成分:

[0014]硅酸盐水泥:25.0-40.0%;

[0015]硫酸铝酸盐水泥:1.0-5.0%;

[0016]石英砂:45.0~55.0%;

[0017]添加剂:5.0-15.0%;

[0018]干燥物料与水的质量比是:1:0.078-0.082。

[0019]选择从P.052.5硅酸盐水泥中选取该硅酸盐水泥。具体地说,P.052.5硅酸盐水泥是指其性能符合GB175-2007《通用硅酸盐水泥》规定的强度等级为52.5的硅酸盐水泥。

[0020]优选,该硫铝酸盐水泥为52.5级硫铝酸盐水泥。具体地说,52.5级硫铝酸盐水泥是指性能达到GB20472-2006《硫铝酸盐水泥》规定的强度等级为52.5级硫铝酸盐水泥。

[0021]本发明是将多个具有不同细度的石英砂复合制成的连续级配石英砂。石英砂性能指标均达到了GBT14684-2011《建筑用砂》、JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质及检验方法》等标准。

[0022]较优的是,石英砂由细度为10-20目、20-40目、40-80目、80-120目四种石英砂组成,其质量百分比如下:

[0023]10-20目石英砂:10.0-20.0%;

[0024]20-40目石英砂:25.0-35.0%;

[0025]40-80目石英砂:30.0-45.0%;

[0026]80-120目石英砂:较佳的是20.0-35.0V0o[0027].该连续级配石英砂细度为2.8-3.5。

[0028]所述各种不同细度石英砂的使用原理如下:由于风力充填浆体对物料的粘着、抗离析,对泌水率要求较高,所以集料的级配要十分合理,石英砂集料粒度粒度均匀均匀,从而减少了浆液分层离析的机率,提高了灌浆料流动性。

[0029]优选,该水是自来水。

[0030]优选,所述掺合料,包括复合矿物超细粉末、减水剂、聚合物、复合膨胀剂、消泡剂、

抗早药。

[0031]一种特殊的外加剂,以质量百分比计,包括下列成分:

[0032]复合矿物超细粉末:60.0~85.0%;

[0033]减水剂:2.0~5.0%;

[0034]聚合物:1.0~4.0%;

[0035]复合膨胀剂:8.0~25.0%;

[0036]消泡剂:1.0~3.0%;

[0037]早强剂:1.5~5.0%;

在0.10-0.20%的情况下,可以起到缓凝剂[0038]。

[0039]较优,复合矿物超细粉中含有硅粉、超细粉煤灰、超细矿渣粉。

[0040]特别地,复合矿物超细粉末以质量百分比计,包括下列成分:

[0041]硅粉:30.0~45.0%;

[0042]超细粉煤灰:40.0~50.0。

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