一种基础环式风塔基础修复加固材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于建筑材料和风电工程，具体地，本发明涉及一种基础环式风塔基础修复加固材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、风电塔筒作为整个风力发电机的主要承载部件，大多数情况下会承受复杂交变的外部载荷，由于外部载荷基本上属于随机载荷，且在塔桩处产生较大弯矩，因此会导致风塔基础疲劳破坏严重。

2、现有风塔基础主要分为基础环式基础和预应力锚栓式基础，其中，基础环式风塔基础由于外部疲劳荷载大、环境条件复杂、底部浇筑时难以充分振捣，导致其常出现翻浆、冲切破坏、穿孔钢筋断裂、基础环与基础平台侧面均产生大量裂纹等行业痛点、难点问题。针对该类问题，专利cn116163349a公开了一种风力发电机组基础加固技术，该专利虽然在一定程度上提高了施工质量，但该施工方法比较复杂，需要清洗和烘干施工部位，无法保证清洗干净程度和内部干燥情况，施工程序多、质量难以保证。且基础环式风塔基础修复加固时，对材料要求也较高，要求修复加固材料具有高强度、高抗疲劳特性、高流动性、高填充性、高耐久性，当前还缺少此类材料。而使用通用灌浆材料会导致基础环式风塔基础修复加固很快又出现二次破坏，显著降低了风塔基础使用寿命和安全性，因此，亟需开发新的基础环式风塔基础修复加固材料。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明针对基础环式风塔基础修复加固材料技术和施工技术现状，提出一种基础环式风塔基础修复加固材料及其制备方法和应用以及施工方法，目的是使制备出的基础环式风塔基础修复加固材料在施工时具有超高流动性、通过性和填充性，凝结硬化后具有抗疲劳破坏、防水、高强度、高体积稳定性、抗冻融和抗盐蚀等优点，可应用于风塔连接处修复加固，特别适用于基础环式风塔基础修复加固，可有效解决基础环式风塔基础在风力往复作用下的疲劳破坏和施工复杂且质量难以保证的难题，对提升风塔结构安全和寿命具有重要意义。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明实施例提出一种基础环式风塔基础修复加固材料，包括如下质量百分含量的组分：

4、胶凝材料40～55％、改性玄武岩纤维粉1～4％、超细石英砂20～25％、石灰石粉5～10％、功能材料3～8％、外加剂3～10％、拌合水7～13％。

5、在一些实施例中，所述胶凝材料包括如下质量百分含量的组分：水泥75～90％、纳米二氧化硅5～20％、改性玻璃微珠5～15％；

6、优选地，所述水泥为p·o42.5水泥、p·o52.5水泥中的一种；

7、优选地，所述纳米二氧化硅的微观结构为球形，粒径<100nm，纯度>95％；

8、优选地，所述改性玻璃微珠的粒径为20～200μm，密度>2g/cm3。

9、在一些实施例中，所述改性玄武岩纤维粉的直径为5～9μm，长度为50～200μm；

10、和/或，所述超细石英砂的粒径为200～400目；

11、和/或，所述石灰石粉的粒径为70～200目。

12、在一些实施例中，所述功能材料包括如下质量百分含量的组分：硅酸钠25～35％、甲基硅酸钠5～10％、甲基硅酸钙3～5％、硫酸钠5～10％、羟基乙叉二膦酸10～14％、氢氧化钙5～10％、钠米碳酸钙3～7％、钠米碳酸钠3～7％、乙烯基双硬脂酰胺3～7％、硬脂酸钠1～5％、钠米氧化铝2～6％、聚乙烯醇3～8％、聚硅氧烷2～7％。

13、在一些实施例中，所述外加剂包括如下质量百分含量的组分：聚羧酸减水剂15～25％、膨胀剂70～85％、早强剂1～5％；

14、优选地，所述膨胀剂为氧化钙与氧化镁复合型膨胀剂；

15、优选地，所述早强剂为碳酸锂。

16、第二方面，本发明实施例还提出了一种如第一方面所述的基础环式风塔基础修复加固材料的制备方法，包括如下步骤：

17、s1，按比例分别称取胶凝材料、改性玄武岩纤维粉、超细石英砂、石灰石粉、功能材料、外加剂和拌合水；

18、s2，将所述功能材料与所述外加剂搅拌混合后，再加入所述胶凝材料搅拌混合，随后再加入所述超细石英砂、所述石灰石粉搅抖混合，最后加入所述改性玄武岩纤维粉搅拌混合，形成基础环式风塔基础修复加固材料干混料；

19、s3，向所述基础环式风塔基础修复加固材料干混料中加入所述拌合水，振动搅拌，即得所述基础环式风塔基础修复加固材料。

20、第三方面，本发明实施例还提出了一种如第一方面所述的基础环式风塔基础修复加固材料在修复加固基础环式风塔基础、既有建筑物或既有构筑物中的应用。

21、第四方面，本发明实施例还提出了一种如第一方面所述的基础环式风塔基础修复加固材料的施工方法，包括如下步骤：

22、(1)向待修复加固的施工部位连续灌注修复加固材料直至灌满为止；所述修复加固材料为第一方面所述的基础环式风塔基础修复加固材料；

23、(2)每隔一段时间，向已灌注修复加固材料的施工部位添补修复加固材料，直至施工部位的修复加固材料不再发生沉降为止；

24、(3)对灌注有修复加固材料的施工部位进行抹压和收光，待终凝后即开始养护。

25、在一些实施例中，所述步骤(1)中，还包括在灌注前，先对待修复加固的施工部位进行预处理，所述预处理的过程为：向待修复加固的施工部位进行灌水，浸泡4～8h后，抽出水，随后用高压热风吹至出风口无明水为止，再灌注基础环式风塔基础修复加固材料；或者是直接采用高压风吹至待修复加固的施工部位的出风口无明显粉尘为止，再灌注基础环式风塔基础修复加固材料。

26、在一些实施例中，所述步骤(1)中，所述灌注的方式包括如下任意一种方式：

27、利用导管将所述基础环式风塔基础修复加固材料导流至所述待修复加固的施工部位，利用重力自然灌注；

28、或采用螺旋输送管进行灌注；

29、或采用压力泵压力灌注；

30、或手工灌注。

31、本发明实施例所具有的优点和有益效果为：

32、(1)本发明实施例制备的基础环式风塔基础修复加固材料具有高抗疲劳性，相比于其他同类型材料，应力比为0.7时，本发明实施例制备的基础环式风塔基础修复加固材料应力循环次数提升40％以上。

33、(2)本发明实施例制备的基础环式风塔基础修复加固材料具有超低粘度，相比于其他同类型材料，相同流动度时，本发明实施例制备的基础环式风塔基础修复加固材料粘度降低30％以上。

34、(3)本发明实施例制备的基础环式风塔基础修复加固材料具有高通过性和渗透性，可在自重下通过细导管进行灌浆，可有效修复填充“断头孔”和微细裂纹。

35、(4)本发明实施例制备的基础环式风塔基础修复加固材料具有高粘结性，有效解决了基础环式风塔基础修复加固时无法对内部进行有效清洗/清理等预处理的工程难题，同时本发明实施例制备的修复加固材料可适应多种灌注方法，施工简便，效率高，特别适合野外交通不便和环境恶劣等情景下的风塔修复加固。

36、(5)本发明实施例制备的基础环式风塔基础修复加固材料具有高耐久性，因其内部填充密实、粘结性能高、抗疲劳性强，一方面外部介质和离子不易侵蚀，另一方面自身耐久性高，可以有效提升风塔修复后的使用效果。