一种具有降低接地电阻功能的灌浆料的制作方法

本发明属于电力基建行业应用材料技术领域，尤其涉及一种具有降低接地电阻功能的灌浆料。

背景技术：

随着我国经济的发展和基础设施的大量建设，电力行业各种大型设备的安装量逐年递增，使得灌浆材料的需求大大增加。尤其是造价较高的风力发电机组，其基础设施建筑材料必须能够确保其强度使用，风力发电机组为高耸建筑，对雷电防护要求较高，进而对电力设备基础用灌浆材料提出了更高的性能要求。灌浆料质量最主要的指标是强度和耐久性，灌浆料在灌浆料结构工程中占据着重要位置，是工程安全性、耐久性的重要保证因素，其主要特点是使用量大、施工速度快。

目前，最常用的灌浆材料主要有水泥基灌浆材料和化学灌浆材料，但两者都存在一定弊端：水泥基灌浆材料的体积收缩较大，强度发展慢，耐久性差，影响结构稳定性和使用寿命；化学灌浆材料一般成本较高，且有一定程度的毒性，易污染环境并可能危及人类的健康。现有的无收缩水泥基灌浆料性能相比更加优异，它是以水泥为基材，适量加入天然高强度骨料、混凝土外加剂等组成的干混材料，加水拌合后具有高流动度、早强、高强、微膨胀等特性。被广泛用于设备基础的二次灌浆，钢结构柱基础灌浆，轨道基础等小缝隙粘结灌浆，地铁、隧道、地下工程逆打法施工缝嵌固，地脚螺栓锚固，混凝土梁、柱、板、墙的加固修补灌浆，其他普通混凝土难以浇注的不规则死角、边角及混凝土空洞补灌修复等。水泥细度不仅对水泥的凝结时间、胶砂强度、标准稠度用水量、水化热等物理力学性能有重要的影响，而且对灌浆料的强度、收缩抗裂性能和耐久性等也有重要影响。但是，目前市场上的无收缩水泥基灌浆料防开裂性能不佳，只要施工中不谨慎随时都可以出现各种裂缝，修补工作不但费工费料，并且由于风力发电机防雷接地要求，然而现有市售的灌浆料均无法满足导电需求。

综上所述，结合我国的电力行业对灌浆材料的实际需求，开发无收缩、强度高且施工简单、成本低、环保健康的具有降低接地电阻功能的灌浆材料是当务之急。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种具有降低接地电阻功能的灌浆料，该灌浆料综合性能优越，能够满足基础施工强度要求条件，又能将降低接地电阻、防雷电，不用再进行导电接地桩施工，节省人力、物力，同时降低成本，可以成功应用于风力发电塔等电力设备的基础施工中。

为实现本发明的目的，本发明提供一种具有降低接地电阻功能的灌浆料，各种原材料的重量份数为：石英砂40-60份、水泥30-50份、碎石5-10份、粉煤灰5-10份、石墨3-5份、碳纤维3-5份、减水剂2-3份、膨胀剂3-5份、速凝剂2-3份、阻锈剂2-3份。

所述石英砂的粒径为0.5-1mm，堆积密度为1.2t/m³。

所述碎石的粒径为5-10mm。

所述的碳纤维为沥青基碳纤维；所述的水泥为导电水泥；所述的石墨为导电石墨。

所述的减水剂为市售的普通氨基磺酸盐系高效减水剂、萘系高效减水剂或木质素磺酸盐类减水剂；所述的膨胀剂为硫铝酸钙或氧化钙中的一种或组合；所述的速凝剂为硅酸钠、铝酸钾或铝酸钙；所述的阻锈剂为市售的普通氨基醇类阻锈剂。

所述灌浆料的制备方法为:将上述的各原料组分按重量份数配比，在常温常压下进行物理搅拌混合，搅拌均匀后，装袋包装，即为成品。

所述的灌浆料的使用方法为：在风力发塔基础钢材施工时，环绕塔底的为本领域常用的风力发电机金属塔筒；在塔筒下方设有混凝土基础和锚桩基础；所述的混凝土基础包括带有基础环的圆柱承台，圆柱承台施工时从沿地面垂直方向穿过圆柱承台在承台下方的岩石中钻有深孔，所述的深孔环绕圆柱承台均布30-40个，所述的深孔包括直孔和扩孔，孔底距离孔口为5-20m，所述的直孔的孔径为200mm左右；所述的锚桩基础包括扩底锚桩，所述的扩底锚桩包括深孔、置于深孔内直径为50mm左右的钢筋或者钢绞线和本发明具有降低接地电阻功能的灌浆料，相邻两个深孔之间距离至少为1米；所述的灌浆料与一定量的水搅拌均匀后，填满深孔中除钢筋或者钢绞线的其余孔隙。

所述的钢绞线为符合国家标准要求的多股钢线绞制而成的钢绞线；优选钢线股数为5股，直径为15.2mm的钢绞线；所述的扩孔扩底孔直径优选400mm左右、扩底孔高度优选800mm左右。

与现有技术相比，本发明的有益效果。

本发明所限定的灌浆料可以应用于电力设备基础建设，尤其是高达数十米、重数十吨的风力发电塔，如果其基础建筑不牢固，存在缺陷将产生巨大的经济损失，同时存在不可掌控的安全隐患；本发明所限定的灌浆料耐久性和强度较好，施工时流动性和凝结速度易于掌控，原料少，来源广泛，生产成本低；其中，石英砂的添加可以增加水泥的强度，明显提高耐腐蚀性能；碎石可起到稳定水泥的作用，但是只加碎石的混合料需水量较大，干缩也大，在夏天高温干旱条件下施工极易出现裂缝，因此同时加入具有导电效果的粉煤灰，能够改善水泥和碎石的和易性，降低水化热温升均有显著效果，掺加粉煤灰，可提高灌浆料的后期强度，粉煤灰的活性及球形颗粒表面光滑，在水稳中可减少骨料之间摩阻力，相应减少拌合物用水量，并且粉煤灰使灌浆料产生强度的同时也发生一部分热量，但为数甚微，从而起到减少温度裂缝的作用；粉煤灰的使用既处理了电厂排泄的废弃物，节约了土地资源，减少了对环境的污染，又降低了工程造价；导电石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍，导电石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷；碳纤维为长条状，导电面积较大，其导电性能强于石墨，与石墨合并使用，增强该灌浆料的导电效果；速凝剂则可以是材料在极短时间内形成浆体并凝聚成晶体结构，增加其初始结构强度；阻锈剂一方面通过在钢筋表面形成保护膜,隔离侵蚀性离子到达钢筋表面,另一方面通过和混凝土中的水化产物反应生成沉淀,提高混凝土密实度。两者相辅相成,共同起到延缓钢筋腐蚀或降低钢筋腐蚀速率的作用。由于风力发电机防雷接地要求，现有市售的灌浆料均无法满足各电力设备基础所用材料的降低接地电阻的需求，而本发明灌浆料能够降低接地电阻、防雷电，不用再进行导电接地桩施工，节省人力、物力，同时降低成本，可以成功应用于风力发电塔等电力设备的基础施工中。本发明的灌浆料可在常温常压下生产，生产工艺简单，原材料价廉易得，具有性能优越、综合技术经济效益好等优点。

附图说明

图1采用本发明灌浆料的锚桩基础示意图。

附图中：1为基础环，2为圆柱承台，3为直孔，4为扩底锚栓，5为导电灌浆料部分，6为扩孔。

具体实施方式

以下用具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1。

一种具有降低接地电阻功能的灌浆料，各种原材料的重量份数为：石英砂60份、水泥45份、碎石10份、粉煤灰10份、石墨5份、碳纤维3份、氨基磺酸盐系高效减水剂3份、硫铝酸钙5份、硅酸钠2份、氨基醇类阻锈剂2份。

所述的氨基磺酸盐系高效减水剂采购于河南力创利尔科技有限公司。

所述的氨基醇类阻锈剂采购于北京海岩兴业混凝土外加剂有限公司，型号为yj-r505。

所述灌浆料的制备方法为:将上述的各原料组分按重量份数配比，在常温常压下进行物理搅拌混合，搅拌均匀后，装袋包装，即为成品。

本发明所介绍的使用方法仅仅是为了更清楚的说明本发明灌浆料在施工中的应用，仅仅作为本发明的一种使用方法，凡是在电力基建领域中使用本发明的灌浆料均属于本发明的保护范围。

采用本发明灌浆料的基础建设示意图，见图1。所述导电灌浆料的使用方法为：在风力发塔基础钢材施工时，环绕塔底的为本领域技术人员常用的风力发电机金属塔筒；在塔筒下方设有混凝土基础和锚桩基础；所述的混凝土基础包括带有基础环1的圆柱承台2，圆柱承台2施工时从沿地面垂直方向穿过圆柱承台2在承台下方的岩石中钻有深孔，所述的深孔环绕圆柱承台均布40个，所述的深孔包括直孔3和扩孔6，孔底距离孔口为15m，所述的直孔3的孔径为200mm；所述的锚桩基础包括扩底锚桩4，所述的扩底锚桩4置于深孔孔内，扩底锚桩4包括直径为50mm的钢筋，扩底孔内的缝隙部分用本发明的灌浆料5与一定量水的混合物填满，相邻两个深孔之间距离为1米。

所述的扩孔扩底孔直径400mm、扩底孔高度800mm。

实施例2。

一种具有降低接地电阻功能的灌浆料，各种原材料的重量份数为：石英砂40份、水泥30份、碎石5份、粉煤灰5份、石墨4份、碳纤维4份、萘系高效减水剂3份、氧化钙4份、铝酸钙3份、氨基醇类阻锈剂2份。

所述的萘系高效减水剂采购于河南力创利尔科技有限公司。

所述的氨基醇类阻锈剂采购于北京海岩兴业混凝土外加剂有限公司，型号为yj-r505。

实施例3。

一种具有降低接地电阻功能的灌浆料，各种原材料的重量份数为：石英砂48份、水泥50份、碎石9份、粉煤灰9份、石墨3份、碳纤维5份、木质素磺酸盐减水剂3份、硫铝酸钙2份、氧化钙3份、铝酸钾2.5份、氨基醇类阻锈剂3份。

所述的木质素磺酸盐减水剂采购于河南力创利尔科技有限公司。

所述的氨基醇类阻锈剂采购于北京海岩兴业混凝土外加剂有限公司，型号为yj-r505。

1、本发明灌浆料降低接地电阻试验检测。

试验目的：测量普通灌浆料与本发明的灌浆料降低接地电阻数据对比。

实验组：采用实施例1-3的灌浆料按照本发明的施工方法在高山岩石地区进行风力发塔基础钢材施工；对照组：采用现有的接地技术在高山岩石地区风力发塔基础钢材施工，扩底锚孔中设有15米长的钢筋和市售的普通灌浆料；具体测量数据如表1所示。

表1试验测量数据表。

试验结论：不添加任何灌浆料的接地电阻阻值130欧左右；灌注市售普通的灌浆料后，接地电阻阻值降低至90欧左右，提高降阻效果30%左右；将本发明的降低接地电阻的灌浆料直接灌注孔径中，接地电阻阻值60欧左右，可提高降阻效果54%左右。由此可见，本发明的降阻效果显著，可以达到降低接地电阻的目的，满足风力发电机防雷接地要求。

2、本发明灌浆料抗压强度检验报告。

工程名称：惠州惠东斧头石风电场锚桩上拔试验。

报告编号：201700000874。

检测结果见表2。

表2本发明灌浆料的抗压强度检测结果。

由结果可见，本发明的灌浆料抗压强度很理想，能够满足dl/t5150-2001标准要求。

综上所述，本发明的灌浆料在施工中使用，不仅能够满足电力设施基础建设的锚桩强度，同时具有降低接地电阻的显著功能，为工程节省了人力，物理和财力，具有很广泛的推广价值。