CN116180728A - 一种利用磁性混合砂浆对桩基础自修复的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用磁性混合砂浆对桩基础自修复的方法，它通过利用磁性混合砂浆对桩基础裂缝的特殊修补，而发明了一种可实现自修复概念的装置；而该装置大大利用了再生磁场、磁传导等相关概念，在装置周围放置永磁体网，产生磁场；再有直流传导式电磁泵，使磁性混合砂浆流通到桩基础的感应区内，形成一个闭合的磁场。磁性混合砂浆本身带有一定磁性，在直流传导式电磁泵的强力磁场作用下，会自动流入桩基础因受海水侵蚀的裂缝里进行修复。从而达到真正地对桩基础的自修复，实现低成本、高效率的工程项目施工。
Description
技术领域
本发明属于桩基施工技术领域，特别是涉及一种利用磁性混合砂浆对桩基础自修复的方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展，海上风电项目的开发已进入到崭新的阶段，诸如港珠澳跨海大桥这样的项目越来越多，而桩基础也广泛应用于道路、港口、桥梁等工程施工中，尤其是海上风电项目。海水会伴着抛石、沙贝、固化土山类，对桩基础进行冲刷破坏，混凝土表面的浆液流出，进一步会固化，同时膜袋表面也会开裂，从而导致整个桩基础表面出现破损，因此需要浇筑成对的膜袋混凝土对其予以保护；而如何在膜袋混凝土上利用某种装置进行自修复，是研究人员长期关注的重要课题之一。
开裂的最主要原因就是桩基础受施工工艺的影响，在保护方式上还存在一定问题，容易破损，而且对桩基础影响最大的就是海水及其附着上的抛石、沙贝，所以如何使桩基础不受海水侵蚀是当前研究人员长期重视的课题之一。本发明通过在桩基础上安装可控弹簧装置，从根本上解决了传统施工方式所不能解决的自修复和防止液体回流等问题。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种利用磁性混合砂浆对桩基础自修复的方法，能极大程度的防止桩基础开裂，隔绝海水冲刷对桩基础表面层的腐蚀，增加钢筋与混凝土的紧密结合，能很大程度上提高对桩基础的自修复性及保护，具有广泛的工程实践意义及应用前景。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种利用磁性混合砂浆对桩基础自修复的方法，包括以下步骤：
Step1：在桩基础上用钻孔机根据设计深度、孔径要求成排打孔，进而形成桩孔；然后，对桩孔底部平面进行初步整平；
Step2：在桩基础容易开裂的部位，预埋下两条长距离的膜袋混凝土，膜袋混凝土的具体尺寸依据桩孔决定；
Step3：通过将特制PVC套管套在冷凝管外层构成组合套管，交叉注入特制修复液，再平行交叉注入到膜袋混凝土背面管道内，且在浇筑时保证密封性完好；
Step4：然后在模袋混凝土一侧靠近桩基础底部的位置加设一个旋钮开关，当需要人工注浆时，则打开开关；不需要时则关闭；
Step5：利用橡胶圈、套筒、隔板、弹簧再加入气泵，制成一个简易的单向挤压装置；提前在单向挤压装置里面加入磁性混合砂浆，并在管道两侧加入特制修复液，也要做好密封措施，确保单向挤压装置内部不会发生渗漏，进而造成桩基础自修复的中断；
Step6：并在单向挤压装置两侧设置一个预应力装置，通过预应力装置不断给单向挤压装置施加预应力，达到一定阈值，进而使得弹簧发生变形，让单向挤压装置内液体因受到弹簧挤压而流动，从而促使磁性混合砂浆及特制修复液只能单向往外流动，进而保证特制PVC套管和冷凝管组成的管道可以长时间支持自修复，达到所需要的效果；
Step7：在单向挤压装置周围安设一个预埋永磁铁网，令其自导产生磁场，再加上有磁性混合砂浆的作用，产生磁化现象，对周围衍生出次生磁场，增大磁性的影响范围，从而使桩基础表面都有磁性；
Step8：用组合套管沿钻孔人工注入磁性混合砂浆，在预埋永磁铁网的磁吸引下，磁性混合砂浆被吸注到裂缝深处，将裂缝填充密实，提高裂缝修复充填率；
Step9：通过直流传导式电磁泵使磁性混合砂浆流通到桩基础的感应区内，形成一个闭合的磁场，在直流传导式电磁泵的强力磁场作用下，会自动流入桩基础因受海水侵蚀的裂缝里进行修复，且磁场和磁性混合砂浆中电流的相互作用而产生压力梯度，与可运动的泵体形成交互作用，从而达到桩基础的自修复。
使用钻孔机在膜袋混凝土成排且均匀打孔，让海水能均匀流入，不会聚积到单独某一块混凝土上。
先在钻孔表面设置一圈特制PVC套管，再在特制PVC套管里面套一层冷凝管，防止人工注浆时，因外界压力过大而导致内部液体凝固；
将掺有磁性混合砂浆的特制PVC套管放进膜袋混凝土，材料里面都是流动的液体，保证管道里的液体不发生回流、固化。
在膜袋混凝土里的特制PVC套管上安装一个旋钮开关，进而调节磁性混合砂浆的流量和压力，进而让其只能单向往外流动，而不能往管道内流动，避免出现液体凝固等现象，进而影响到桩基础的自修复。
长距离的膜袋混凝土背面有管道，管道内有液体状的特制修复液，所述特制修复液分为A液与B液，且当A液与B液碰到一起就会发生固化。
当膜袋混凝土某个部位开裂时，单向挤压装置装置一个部件会被打开，里面的液体只能单向往外流动，单向挤压装置只能往外开，防止液体回流，保证管道能够长时间支持桩基础的自修复。
通过预应力装置对单向挤压装置的弹簧表面不断施加预应力，进而使弹簧受压，推动单向挤压装置，从而使里面的调节磁性混合砂浆流动，且在特制修复液的作用，单向挤压装置内部的液体只从一个方向流动，并保持流动状态，避免出现液体凝固的情况。
在单向挤压装置末端，放置一些大粒径的椭圆形铁砂作为对磁性混合砂浆的补充，对桩基础作防锈处理。
直流传导式电磁泵由磁极、电极和泵沟组成，在定向恒稳磁场N-S极之间，通过泵沟两侧的电极向磁性混合砂浆中通入直流电，直流电方向与磁场方向垂直，按左手定则产生产生电磁力驱动磁性混合砂浆，改变磁极或电极极性可改变流动方向，调节磁场强度或直流电流大小可改变驱动强度，进而达到使磁性混合砂浆流通到桩基础的感应区内，形成一个闭合的磁场。
预埋永磁铁网是根据膜袋混凝土的大小情况在钻孔处埋下的交错永磁铁组成的网状结构体，其结构是中间疏松，边角处密集。
本发明有如下有益效果：
1、本发明相比于传统上依靠混凝土砂浆自身重力浇筑、且耗费人工的注浆方法，有了很大程度的进步，创新性的使用纳米磁粉与超细水泥的磁性混合砂浆放入桩基础容易开裂的部位，且预埋两条长距离的膜袋混凝土，能很好地防止桩基础被海水冲刷而侵蚀。
2、本发明针对桩基础容易开裂的部位进行修复与改善，研究得到的原因就是缺乏自保护。其中，缺乏自保护的原因就是缺乏一层膜带混凝土加以保护，当海水伴随着大量抛石、沙贝、固化土山类对桩基础进行冲刷，时间一长，桩基础表面就会出现一些裂隙，且由于是不可恢复的机制，进而发生开裂，从而影响到桩基础的乃至整个项目的正常工作。所以本发明的优势是可以在桩基础内部形成形成一个自循环的液体回流***。
3、本发明使用的特制修复液，分为A液和B液，这两种修复液碰到一起就会发生单向循环，而不会凝固；从而形成一个自循环的液体回流***。
4、本发明使用的两层特制PVC套管可以极大的减少浇筑时对磁性砂浆的需求量，节约成本的同时，减少了施工时间。
5、本发明使用的冷凝管，可以在于防止人工注浆时，因外界压力过大而导致内部液体凝固。
6、本发明使用的单向挤压装置，优点在于是利用橡胶圈、套筒、隔板、弹簧，再加入气泵制成的一个简易装置，即在膜袋混凝土里的组合套管一侧安装一个挤压装置，在安装之前先预留一定量的磁性混合砂浆，再分别往管道两侧注入特制修复液：分为A液与B液，使装置内液体只能往不同的两边流动，而不会出现凝固现象。
7、本发明使用的预埋永磁铁网使交错呈网状结构的永磁铁的磁吸引面积大但其中间疏松，边角密集的特点可以使消耗的材料少，适应性强，成本低。形成一个闭合的磁场，再加上有磁性混合砂浆的作用，产生磁化现象，对周围衍生出次生磁场，增大磁性的影响范围，从而使桩基础表面都有磁性。
8、本发明使用的直流传导式电磁泵通过使磁性混合砂浆流通到桩基础的感应区内，形成一个闭合的磁场。磁性混合砂浆本身带有一定磁性，在直流传导式电磁泵的强力磁场作用下，会自动流入桩基础因受海水侵蚀的裂缝里进行修复且磁场和导电流体中电流的相互作用，使流体受电磁作用而产生压力梯度，与可运动的泵体形成交互作用，带动泵体振动。从而达到桩基础的自修复。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1 为本发明组合套管注浆示意图。
图2 为本发明膜袋混凝土示意图。
图3为本发明单向挤压装置示意图。
图4为本发明预应力装置示意图。
图5为本发明预埋永磁体网。
图中：磁性混合砂浆1、膜袋混凝土2、钻孔机、特制修复液4、特制PVC套管5、冷凝管6、旋钮开关7、橡胶圈8、套筒9、隔板10、弹簧11、气泵12、单向挤压装置13、预应力装置14、预埋永磁铁网17。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
参见图1-5，一种利用磁性混合砂浆对桩基础自修复的方法，包括以下步骤：
Step1：在桩基础上用钻孔机根据设计深度、孔径要求成排打孔，进而形成桩孔；然后，对桩孔底部平面进行初步整平；
Step2：在桩基础容易开裂的部位，预埋下两条长距离的膜袋混凝土2，膜袋混凝土2的具体尺寸依据桩孔决定；
Step3：通过将特制PVC套管5套在冷凝管6外层构成组合套管，交叉注入特制修复液4，再平行交叉注入到膜袋混凝土2背面管道内，且在浇筑时保证密封性完好；
Step4：然后在模袋混凝土2一侧靠近桩基础底部的位置加设一个旋钮开关7，当需要人工注浆时，则打开开关；不需要时则关闭；
Step5：利用橡胶圈8、套筒9、隔板10、弹簧11再加入气泵12，制成一个简易的单向挤压装置13；提前在单向挤压装置13里面加入磁性混合砂浆1，并在管道两侧加入特制修复液4，也要做好密封措施，确保单向挤压装置13内部不会发生渗漏，进而造成桩基础自修复的中断；
Step6：并在单向挤压装置13两侧设置一个预应力装置14，通过预应力装置14不断给单向挤压装置13施加预应力，达到一定阈值，进而使得弹簧11发生变形，让单向挤压装置13内液体因受到弹簧11挤压而流动，从而促使磁性混合砂浆1及特制修复液4只能单向往外流动，进而保证特制PVC套管5和冷凝管6组成的管道可以长时间支持自修复，达到所需要的效果；
Step7：在单向挤压装置13周围安设一个预埋永磁铁网17，令其自导产生磁场，再加上有磁性混合砂浆1的作用，产生磁化现象，对周围衍生出次生磁场，增大磁性的影响范围，从而使桩基础表面都有磁性；
Step8：用组合套管沿钻孔人工注入磁性混合砂浆1，在预埋永磁铁网17的磁吸引下，磁性混合砂浆1被吸注到裂缝深处，将裂缝填充密实，提高裂缝修复充填率；
Step9：通过直流传导式电磁泵使磁性混合砂浆1流通到桩基础的感应区内，形成一个闭合的磁场，在直流传导式电磁泵的强力磁场作用下，会自动流入桩基础因受海水侵蚀的裂缝里进行修复，且磁场和磁性混合砂浆1中电流的相互作用而产生压力梯度，与可运动的泵体形成交互作用，从而达到桩基础的自修复。
进一步的，通过将永磁体磁钉与超细水泥与纳米磁粉相融合的混合浆液紧密结合，通过注入预埋的膜袋混凝土，对桩基础进行自修复。
进一步的，所述超细水泥与纳米磁粉相融合的混合浆液，可以根据地域与工况等条件的不同使用不同参量的配比。
进一步的，所述膜袋混凝土2，是通过加入磁性混合砂浆，防止里面的液体因膜带被撕破而流出，形成固化体。
进一步的，所述的桩基础的自修复，是往预埋的膜袋混凝土里加入特制修复液，两种修复液碰到一起就会发生单向循环，而不会凝固；同时，磁性混合砂浆作为主要液体，通过其特殊的磁性作牵引，对管道内的液体作导向作用，令其只能单向往外流动。
进一步的，使用钻孔机在膜袋混凝土成排且均匀打孔，让海水能均匀流入，不会聚积到单独某一块混凝土上。
进一步的，它包括使用超细水泥与纳米磁粉相融合的磁性混合浆液，对所述的桩基础上容易开裂的部位进行自修复，同时形成一个自循环的液体回流***。
进一步的，先在钻孔表面设置一圈特制PVC套管5，再在特制PVC套管5里面套一层冷凝管6，防止人工注浆时，因外界压力过大而导致内部液体凝固。
进一步的，将掺有磁性混合砂浆1的特制PVC套管5放进膜袋混凝土2，材料里面都是流动的液体，保证管道里的液体不发生回流、固化。
进一步的，在膜袋混凝土2里的特制PVC套管5上安装一个旋钮开关7，进而调节磁性混合砂浆1的流量和压力，进而让其只能单向往外流动，而不能往管道内流动，避免出现液体凝固等现象，进而影响到桩基础的自修复。
进一步的，所述桩基础的组合套管注浆，是在钻孔表面设置一圈特制PVC套管，再在特制PVC套管里面套一层冷凝管，使其成为一个新的套管组合，达到在人工注浆的同时，不会因温度等原因造成浆液的凝固，从而影响到整个浆液的注入，及后续的桩基础的自修复的正常进行。
进一步的，长距离的膜袋混凝土2背面有管道，管道内有液体状的特制修复液4，所述特制修复液4分为A液401与B液402，且当A液401与B液402碰到一起就会发生固化。A液401与B液402；是由某种特质材料按一定比例混合搅拌而成，主要起到对管道内壁的浆液进行实时修复，以免出现凝固现象，进而桩基础的自修复。
进一步的，当膜袋混凝土2某个部位开裂时，单向挤压装置13装置一个部件会被打开，里面的液体只能单向往外流动，单向挤压装置13只能往外开，防止液体回流，保证管道能够长时间支持桩基础的自修复。
进一步的，通过预应力装置14对单向挤压装置13的弹簧11表面不断施加预应力，进而使弹簧11受压，推动单向挤压装置13，从而使里面的调节磁性混合砂浆1流动，且在特制修复液4的作用，单向挤压装置13内部的液体只从一个方向流动，并保持流动状态，避免出现液体凝固的情况。内部的液体从两个方向汇流，并保持流动状态，避免出现液体凝固的情况。
进一步的，在单向挤压装置13末端，放置一些大粒径的椭圆形铁砂作为对磁性混合砂浆1的补充，对桩基础作防锈处理。
进一步的，直流传导式电磁泵由磁极、电极和泵沟组成，在定向恒稳磁场N-S极之间，通过泵沟两侧的电极向磁性混合砂浆1中通入直流电，直流电方向与磁场方向垂直，按左手定则产生产生电磁力驱动磁性混合砂浆1，改变磁极或电极极性可改变流动方向，调节磁场强度或直流电流大小可改变驱动强度，进而达到使磁性混合砂浆1流通到桩基础的感应区内，形成一个闭合的磁场。所述直流传导式电磁泵通过使磁性混合砂浆流通到桩基础的感应区内，形成一个闭合的磁场。磁性混合砂浆本身带有一定磁性，在直流传导式电磁泵的强力磁场作用下，会自动流入桩基础因受海水侵蚀的裂缝里进行修复。且磁场和磁性混合砂浆中电流的相互作用，使磁性混合砂浆受电磁力作用而产生压力梯度，与可运动的泵体形成交互作用，带动泵体振动。从而达到桩基础的自修复。
进一步的，预埋永磁铁网17是根据膜袋混凝土2的大小情况在钻孔处埋下的交错永磁铁组成的网状结构体，其结构是中间疏松，边角处密集。所述的预埋永磁铁网17，是使交错呈网状结构的永磁铁的磁吸引面积大但其中间疏松，边角密集的特点可以使消耗的材料少，适应性强，成本低的一个柱状结构体。形成一个闭合的磁场，再加上有磁性混合砂浆的作用，产生磁化现象，对周围衍生出次生磁场，增大磁性的影响范围，从而使桩基础表面都有磁性。
本发明的作用机理为：
一种关于磁性混合砂浆对桩基础自修复的装置及方法，它通过利用磁性混合砂浆对桩基础裂缝的特殊修补，而发明了一种可实现自修复概念的装置；而该装置大大利用了再生磁场、磁传导等相关概念，在装置周围放置永磁体网，产生磁场；再有直流传导式电磁泵，使磁性混合砂浆流通到桩基础的感应区内，形成一个闭合的磁场。磁性混合砂浆本身带有一定磁性，在直流传导式电磁泵的强力磁场作用下，会自动流入桩基础因受海水侵蚀的裂缝里进行修复。从而达到真正地对桩基础的自修复，实现低成本、高效率的工程项目施工。
Claims (10)
1.一种利用磁性混合砂浆对桩基础自修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：
Step1：在桩基础上用钻孔机根据设计深度、孔径要求成排打孔，进而形成桩孔；然后，对桩孔底部平面进行初步整平；
Step2：在桩基础容易开裂的部位，预埋下两条长距离的膜袋混凝土（2），膜袋混凝土（2）的具体尺寸依据桩孔决定；
Step3：通过将特制PVC套管（5）套在冷凝管（6）外层构成组合套管，交叉注入特制修复液（4），再平行交叉注入到膜袋混凝土（2）背面管道内，且在浇筑时保证密封性完好；
Step4：然后在模袋混凝土（2）一侧靠近桩基础底部的位置加设一个旋钮开关（7），当需要人工注浆时，则打开开关；不需要时则关闭；
Step5：利用橡胶圈（8）、套筒（9）、隔板（10）、弹簧（11）再加入气泵（12），制成一个简易的单向挤压装置（13）；提前在单向挤压装置（13）里面加入磁性混合砂浆（1），并在管道两侧加入特制修复液（4），也要做好密封措施，确保单向挤压装置（13）内部不会发生渗漏，进而造成桩基础自修复的中断；
Step6：并在单向挤压装置（13）两侧设置一个预应力装置（14），通过预应力装置（14）不断给单向挤压装置（13）施加预应力，达到一定阈值，进而使得弹簧（11）发生变形，让单向挤压装置（13）内液体因受到弹簧（11）挤压而流动，从而促使磁性混合砂浆（1）及特制修复液（4）只能单向往外流动，进而保证特制PVC套管（5）和冷凝管（6）组成的管道可以长时间支持自修复，达到所需要的效果；
Step7：在单向挤压装置（13）周围安设一个预埋永磁铁网（17），令其自导产生磁场，再加上有磁性混合砂浆（1）的作用，产生磁化现象，对周围衍生出次生磁场，增大磁性的影响范围，从而使桩基础表面都有磁性；
Step8：用组合套管沿钻孔人工注入磁性混合砂浆（1），在预埋永磁铁网（17）的磁吸引下，磁性混合砂浆（1）被吸注到裂缝深处，将裂缝填充密实，提高裂缝修复充填率；
Step9：通过直流传导式电磁泵使磁性混合砂浆（1）流通到桩基础的感应区内，形成一个闭合的磁场，在直流传导式电磁泵的强力磁场作用下，会自动流入桩基础因受海水侵蚀的裂缝里进行修复，且磁场和磁性混合砂浆（1）中电流的相互作用而产生压力梯度，与可运动的泵体形成交互作用，从而达到桩基础的自修复。
2.根据权利要求1所述一种利用磁性混合砂浆对桩基础自修复的方法，其特征在于：使用钻孔机在膜袋混凝土成排且均匀打孔，让海水能均匀流入，不会聚积到单独某一块混凝土上。
3.根据权利要求1所述一种利用磁性混合砂浆对桩基础自修复的方法，其特征在于：先在钻孔表面设置一圈特制PVC套管（5），再在特制PVC套管（5）里面套一层冷凝管（6），防止人工注浆时，因外界压力过大而导致内部液体凝固；
将掺有磁性混合砂浆（1）的特制PVC套管（5）放进膜袋混凝土（2），材料里面都是流动的液体，保证管道里的液体不发生回流、固化。
4.根据权利要求1所述一种利用磁性混合砂浆对桩基础自修复的方法，其特征在于：在膜袋混凝土（2）里的特制PVC套管（5）上安装一个旋钮开关（7），进而调节磁性混合砂浆（1）的流量和压力，进而让其只能单向往外流动，而不能往管道内流动，避免出现液体凝固等现象，进而影响到桩基础的自修复。
5.根据权利要求1所述一种利用磁性混合砂浆对桩基础自修复的方法，其特征在于：长距离的膜袋混凝土（2）背面有管道，管道内有液体状的特制修复液（4），所述特制修复液（4）分为A液（401）与B液（402），且当A液（401）与B液（402）碰到一起就会发生固化。
6.根据权利要求1所述一种利用磁性混合砂浆对桩基础自修复的方法，其特征在于：当膜袋混凝土（2）某个部位开裂时，单向挤压装置（13）装置一个部件会被打开，里面的液体只能单向往外流动，单向挤压装置（13）只能往外开，防止液体回流，保证管道能够长时间支持桩基础的自修复。
7.根据权利要求1所述一种利用磁性混合砂浆对桩基础自修复的方法，其特征在于：通过预应力装置（14）对单向挤压装置（13）的弹簧（11）表面不断施加预应力，进而使弹簧（11）受压，推动单向挤压装置（13），从而使里面的调节磁性混合砂浆（1）流动，且在特制修复液（4）的作用，单向挤压装置（13）内部的液体只从一个方向流动，并保持流动状态，避免出现液体凝固的情况。
8.根据权利要求1所述一种利用磁性混合砂浆对桩基础自修复的方法，其特征在于：在单向挤压装置（13）末端，放置一些大粒径的椭圆形铁砂作为对磁性混合砂浆（1）的补充，对桩基础作防锈处理。
9.根据权利要求1所述一种利用磁性混合砂浆对桩基础自修复的方法，其特征在于：直流传导式电磁泵由磁极、电极和泵沟组成，在定向恒稳磁场N-S极之间，通过泵沟两侧的电极向磁性混合砂浆（1）中通入直流电，直流电方向与磁场方向垂直，按左手定则产生产生电磁力驱动磁性混合砂浆（1），改变磁极或电极极性可改变流动方向，调节磁场强度或直流电流大小可改变驱动强度，进而达到使磁性混合砂浆（1）流通到桩基础的感应区内，形成一个闭合的磁场。
10.根据权利要求1所述一种利用磁性混合砂浆对桩基础自修复的方法，其特征在于：预埋永磁铁网（17）是根据膜袋混凝土（2）的大小情况在钻孔处埋下的交错永磁铁组成的网状结构体，其结构是中间疏松，边角处密集。
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2022
- 2022-12-07 CN CN202211566408.6A patent/CN116180728A/zh active Pending
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