【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于灌浆料，具体涉及一种抗氯离子渗透灌浆料及其应用。
技术介绍
1、随着海上风电建设的发展，风电场建设选址逐渐从潮间带走向海上，离海岸距离更远、单机功率更高、矗立高度更大、水深持续增加以及海况更趋复杂，这对风机基础连接段提出了更高的要求及挑战。灌浆连接是海上风机支撑结构与桩基础连接的典型方法：灌浆连接是由两个同心管状部分组成的结构连接件，外部和内部管之间的环形区域被填充灌浆。
2、水泥基灌浆材料主要由胶凝材料、骨料、辅料等组成，胶凝材料以水泥为主，骨料可以使用高性能的天然砂或石英砂，辅料即各种矿物掺合料、外加剂等。水泥基灌浆材料因具有流动性好、强度高、收缩小等优点，常被用于风电灌浆，不仅在结构上起承上启下及在施工上起承前启后的作用，还可有效降低风机安装误差、减少疲劳损伤。如专利cn116693262b公开的一种海上风电导管架用灌浆料及其使用方法，专利cn116514492b公开的一种低温高流态早强风电灌浆料及其制备方法，专利cn113968698b公开的海上风电导管架用水泥基灌浆料及其应用等。
3、因海洋环境中氯离子浓度较高，易导致混凝土等材料的腐蚀和劣化。氯离子能够渗透至混凝土内部，破坏其内部结构，进而引发钢筋锈蚀和材料强度下降，严重影响风电基础的安全性与耐久性。以上为常见的海上风电水泥基灌浆材料，具有较高的强度和优异的抗疲劳性能，不仅对基础及其他结构聚有调平和支持作用，还能减少焊接带来的应力集中和疲劳，保障海上风电机组的正常运行与稳定性，但抗氯离子渗透性能一般，有待进一步的改善，确保海上项目
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种抗氯离子渗透灌浆料及其应用，灌浆料原料中包括一种以酚类、甲醛、氨基poss衍生物为原料经催化剂作用发生溶胶-凝胶反应、干燥、炭化制备了一种连续的致密、均匀的sio2/炭复合气凝胶，它对氯离子具有优异的吸附性能，具有显著提高灌浆料的抗氯离子渗透性能的作用，并且对灌浆料的抗压强度没有不利影响。
2、为实现上述目的，采取如下技术方案：
3、一种抗氯离子渗透灌浆料，包括如下重量份的原料：35-40份水泥、45-50份石英砂、10-15份掺和料、0.3-0.5份膨胀剂、0.1-0.3份早强剂、0.1-0.3份减水剂、5-8份sio2/炭复合气凝胶；所述复合气凝胶通过以酚类、甲醛、氨基poss衍生物为反应原料，在有机溶剂中经催化剂作用发生溶胶-凝胶反应，所得凝胶再经干燥、炭化、研磨制得sio2/炭复合气凝胶；所述酚类、甲醛、氨基poss衍生物、催化剂的摩尔比为1:2.5-4:0.1-0.3:0.1-0.3。
4、所述氨基poss衍生物选自八对氨基苯基-poss、八苯胺丙基笼状聚倍半硅氧烷中的一种或两种的组合。
5、氨基poss衍生物是一种具有六面体结构的有机/无机杂化材料，以其为原料制备的sio2气凝胶与普通硅氧烷衍生物制得的sio2气凝胶相比，比表面积更大、骨架更稳定，对氯离子的吸附性能更持久稳定，缺点是形成的sio2气凝胶连续性差。本专利技术以酚类、甲醛、氨基poss衍生物为原料经催化剂作用发生溶胶-凝胶反应、干燥、炭化制备了一种连续的致密、均匀，可在灌浆料体系中均匀分散的sio2/炭复合气凝胶，对氯离子具有优异的吸附性能，显著提高灌浆料的抗氯离子渗透性能。
6、所述酚类选自邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚中的一种或两种及以上的组合。
7、所述催化剂为六次甲基四胺。
8、所述有机溶剂选自丙酮、丁酮、四氢呋喃、乙酸乙酯中的一种或两种及以上的组合。
9、具体的，所述sio2/炭复合气凝胶通过包括如下步骤的方法制得：
10、将酚类、甲醛、氨基poss衍生物、催化剂溶于有机溶剂中得混合溶液，密闭、恒温进行溶胶-凝胶反应，反应结束后所得凝胶在常压干燥、惰性氛围中炭化、研磨，即得sio2/炭复合气凝胶。
11、所述恒温为控制温度在45-80℃，所述溶胶-凝胶反应时间为3-5d，所述常压干燥为常压60-100℃下干燥12-48h，所述炭化温度为700-1000℃、时间为1-3h。所述研磨为研磨至平均粒径为5-10μm。所述混合溶液中酚类与有机溶剂的的摩尔体积比为1mol:(7-10)l。
12、所述水泥为强度为42.5-52.5的硅酸盐水泥。
13、所述石英砂在10-120目粒径范围内连续级配。
14、所述掺合料选自粉煤灰、硅灰、矿粉中的一种或两种及以上的组合。优选为粉煤灰、硅灰、矿粉按质量比为8:1-4:1-4的混合物。
15、所述粉煤灰选自ⅰ级粉煤灰、ⅱ级粉煤灰、ⅲ粉煤灰中的一种或两种及以上的组合。。
16、所述硅灰中sio2含量≥95％，火山灰活性指数≥95％，比表面积≥20000m2/kg，烧失量≤5％。
17、所述矿粉比表面积为1400-2000m2/kg。
18、所述膨胀剂选自氧化钙类、氧化镁类、硫铝酸钙-氧化钙类中的一种或两种及以上的组合。膨胀剂可补偿灌浆料的收缩，防止因收缩导致的裂缝产生，抑制水分及侵蚀性离子的侵入。专利技术人发现sio2/炭复合气凝胶具有明显的协同膨胀剂抑制灌浆料的自收缩，补偿收缩的功能，推测为多孔的sio2/炭复合气凝胶可以改善灌浆料的韧性，减小由于内应力导致的收缩破坏。
19、所述早强剂选自氯盐类早强剂、硫酸盐早强剂、有机酸盐早强剂中的一种或两种及以上的组合。早强剂能够加速水化过程，使得灌浆料能够在短时间内达到更高的强度，这对于确保风电设备基础的快速固化和承载能力至关重要。
20、具体的，所述氯盐类早强剂选自氯化钙、氯化铝、氯化铁、氯化钾中的一种或两种及以上的组合；硫酸盐早强剂选自硫酸钙、硫酸钠、硫酸钾中的一种或两种及以上的组合；有机酸盐早强剂选自甲酸钙、乙酸钙中的一种或两种的组合。
21、所述减水剂的减水率为20-25％，选自萘系减水剂、聚羧酸类减水剂中的一种或两种的组合。减水剂在低水胶比的前提下，提高混合物的流动性和工作性，保障施工过程中对浆体高流态的需求，有助于提高灌浆料的耐久性和抗渗性，还有利于提高施工效率，减少施工过程中由于水分蒸发引起的开裂风险。
22、本专利技术还提供了上述风电专用灌浆料的应用，包括如下步骤：
23、将水泥、石英砂、矿物掺和料、膨胀剂、早强剂、减水剂、sio2/炭复合气凝胶混合均匀得灌浆料，然后加入水进行拌和，静置排气，即可输送灌浆机泵送施工。
24、所述灌浆料与水的质量比为1：0.075-0.095。
25、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
26、本专利技术灌浆料原料中包括一种以酚类、甲醛、氨基poss衍生物为原料经催化剂作用发生溶胶-凝胶反应、干燥、炭化制备了一种连续的致密、均匀的sio2/炭复合气凝胶，它对氯离子具有优异的吸附性能，协同特定膨胀剂一起使用抑制灌浆料的自收缩，具有显著提高灌本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种抗氯离子渗透灌浆料，其特征在于，包括如下重量份的原料：35-40份水泥、45-50份石英砂、10-15份掺和料、0.3-0.5份膨胀剂、0.1-0.3份早强剂、0.1-0.3份减水剂、5-8份SiO2/炭复合气凝胶；所述SiO2/炭复合气凝胶是以酚类、甲醛、氨基POSS衍生物为反应原料，在有机溶剂中经催化剂作用发生溶胶-凝胶反应所得凝胶，所得凝胶再经干燥、炭化、研磨制得SiO2/炭复合气凝胶；所述酚类、甲醛、氨基POSS衍生物、催化剂的摩尔比为1:2.5-4:0.1-0.3:0.1-0.3。
2.根据权利要求1所述抗氯离子渗透灌浆料，其特征在于，所述氨基POSS衍生物选自八对氨基苯基-POSS、八苯胺丙基笼状聚倍半硅氧烷中的一种或两种的组合；所述酚类选自邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚中的一种或两种及以上的组合；所述催化剂为六次甲基四胺。
3.根据权利要求1所述抗氯离子渗透灌浆料，其特征在于，所述有机溶剂选自丙酮、丁酮、四氢呋喃、乙酸乙酯中的一种或两种及以上的组合。
4.根据权利要求1所述抗氯离子渗透灌浆料，其特征在于，所述SiO2/炭复合
5.根据权利要求4所述抗氯离子渗透灌浆料，其特征在于，所述混合溶液中酚类与有机溶剂的的摩尔体积比为1mol:(7-10)L。
6.根据权利要求4所述抗氯离子渗透灌浆料，其特征在于，所述恒温为控制温度在45-80℃，所述溶胶-凝胶反应时间为3-5d，所述常压干燥为常压60-100℃下干燥12-48h，所述炭化温度为700-1000℃、时间为1-3h。所述研磨为研磨至平均粒径为5-10μm。
7.根据权利要求1所述抗氯离子渗透灌浆料，其特征在于，所述水泥为强度为42.5-52.5的硅酸盐水泥；所述石英砂在10-120目粒径范围内连续级配；所述膨胀剂选自氧化钙类、氧化镁类、硫铝酸钙-氧化钙类中的一种或两种及以上的组合；所述早强剂选自氯盐类早强剂、硫酸盐早强剂、有机酸盐早强剂中的一种或两种及以上的组合；所述减水剂的减水率为20-25％，选自萘系减水剂、聚羧酸类减水剂中的一种或两种的组合。
8.根据权利要求1所述抗氯离子渗透灌浆料，其特征在于，所述掺合料选自粉煤灰、硅灰、矿粉中的一种或两种及以上的组合；优选为粉煤灰、硅灰、矿粉按质量比为8:1-4:1-4的混合物；所述粉煤灰选自Ⅰ级粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰、Ⅲ粉煤灰中的一种或两种及以上的组合；所述硅灰中SiO2含量≥95％，火山灰活性指数≥95％，比表面积≥20000m2/kg，烧失量≤5％；所述矿粉比表面积为1400-2000m2/kg。
9.权利要求1-8任一项所述风电专用灌浆料的应用，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述抗氯离子渗透灌浆料的应用，其特征在于，所述灌浆料与水的质量比为1：0.075-0.095。
...【技术特征摘要】
1.一种抗氯离子渗透灌浆料，其特征在于，包括如下重量份的原料：35-40份水泥、45-50份石英砂、10-15份掺和料、0.3-0.5份膨胀剂、0.1-0.3份早强剂、0.1-0.3份减水剂、5-8份sio2/炭复合气凝胶；所述sio2/炭复合气凝胶是以酚类、甲醛、氨基poss衍生物为反应原料，在有机溶剂中经催化剂作用发生溶胶-凝胶反应所得凝胶，所得凝胶再经干燥、炭化、研磨制得sio2/炭复合气凝胶；所述酚类、甲醛、氨基poss衍生物、催化剂的摩尔比为1:2.5-4:0.1-0.3:0.1-0.3。
2.根据权利要求1所述抗氯离子渗透灌浆料，其特征在于，所述氨基poss衍生物选自八对氨基苯基-poss、八苯胺丙基笼状聚倍半硅氧烷中的一种或两种的组合；所述酚类选自邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚中的一种或两种及以上的组合；所述催化剂为六次甲基四胺。
3.根据权利要求1所述抗氯离子渗透灌浆料，其特征在于，所述有机溶剂选自丙酮、丁酮、四氢呋喃、乙酸乙酯中的一种或两种及以上的组合。
4.根据权利要求1所述抗氯离子渗透灌浆料，其特征在于，所述sio2/炭复合气凝胶通过包括如下步骤的方法制得：
5.根据权利要求4所述抗氯离子渗透灌浆料，其特征在于，所述混合溶液中酚类与有机溶剂的的摩尔体积比为1mol:(7-10)l。
6.根据权利要求4所述抗氯离子渗透灌浆料，其特征在于，所述恒温为...
【专利技术属性】
技术研发人员：马清浩，王丽雯，马清沛，
申请(专利权)人：北京慕湖外加剂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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