專利名稱：用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及巖土工程的基礎(chǔ)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種專用于大漏量、高流速的巖溶或架空地層的灌漿堵漏材料，以及該材料的制備方法。
背景技術(shù)：
針對(duì)不同開(kāi)度、不同流速下的灌漿堵漏需要采用不同的灌漿材料及工藝。對(duì)于開(kāi)度50cm以下、O. 5m/s流速以下地層堵漏可采用水泥濃漿、砂漿、低級(jí)配混凝土、水泥一水玻璃以及速凝膏漿等方式進(jìn)行，但對(duì)于較大開(kāi)度及流速的巖溶堵漏目前沒(méi)有針對(duì)性、特別有效的灌漿材料，多靠灌注大量的物料，形成堵體，來(lái)阻擋灌漿細(xì)料不被水流沖走。這些物料包括較廉價(jià)的碎石或是輕骨料，像鋸沫、木屑、蛭石、棉籽殼、水泥袋或其它纖維片、帶等。這些材料不僅便宜，而且有的還有膨脹作用，但其缺點(diǎn)是不易施工，灌注后難以形成整體的防 滲體?，F(xiàn)有用于混凝土建筑物裂縫密封堵漏、大型建筑基礎(chǔ)加固、地下通道等工程項(xiàng)目的聚氨酯類化學(xué)衆(zhòng)材則存在價(jià)格貴、不能大量施工，和其它材料混和溶解性差，以及固結(jié)體強(qiáng)度比較低等問(wèn)題，很難推廣。因此，目前仍然沒(méi)有一套適合于對(duì)大漏量、高流速的巖溶或架空地層進(jìn)行防滲處理的灌漿材料。這種地層對(duì)材料的要求是漿液應(yīng)具有良好的流動(dòng)性和可灌性，并保證灌入的漿液不被水全部沖走且在較短時(shí)間內(nèi)具有相當(dāng)?shù)目箾_強(qiáng)度和具有一定的擴(kuò)散范圍，這也是堵漏灌漿成功的關(guān)鍵。浙青灌漿的主要原理是浙青不與水互溶，當(dāng)浙青被加熱成液態(tài)時(shí)，浙青漿液具有良好的流動(dòng)性和可灌性，浙青漿液通過(guò)灌漿泵進(jìn)入滲漏部位，遇水將逐步冷卻、凝固，且表層不被水稀釋、沖散，內(nèi)部浙青仍具有相當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性，有利于漿液的擴(kuò)散，因此浙青具有良好的封堵性能。熱浙青灌漿在國(guó)內(nèi)外堵漏工程中都有應(yīng)用實(shí)例，如20世紀(jì)80年代初，熱浙青在美國(guó)的下貝克壩和加拿大的斯圖爾特維爾壩灌漿工程中獲得成功應(yīng)用，20世紀(jì)末又先后在德國(guó)的比格壩、巴西雅布魯壩和一些礦山、坑道封堵中得到成功應(yīng)用。國(guó)內(nèi)的浙青灌漿技術(shù)也先后在李家峽水電站上游圍堰防滲、江蘇嶂山閘閘墩伸縮縫灌漿、花山水電站導(dǎo)流洞堵漏及公伯峽水電站土石圍堰防滲工程中得到應(yīng)用，南京水利水電科學(xué)研究院申請(qǐng)的發(fā)明專利92103293. 5也涉及到了浙青灌漿防滲堵漏技術(shù)。由于浙青低溫時(shí)流動(dòng)性很差，無(wú)法通過(guò)灌漿管路泵入到漏水位置?，F(xiàn)有浙青施工的工作溫度需要在120°C 200°C，由于浙青灌漿需要加熱(加熱溫度150°C以上，施工工作溫度120°C以上)，漿材粘度大、溫度敏感性高，施工工序多、工藝復(fù)雜，蠕變性強(qiáng)，以及灌漿過(guò)程的可控性差，而且由于灌漿工程容易出現(xiàn)因堵管、堵孔造成的崩管事故，高溫浙青對(duì)施工安全威脅較大等原因，直接限制了浙青灌漿技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)浙青灌漿技術(shù)水平仍然停留在上個(gè)世紀(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青及其制備方法，要解決大漏量、高流速的巖溶或架空地層進(jìn)行防滲堵漏沒(méi)有專用灌漿材料問(wèn)題，并解決熱浙青在灌漿堵漏施工中工作溫度高、溫度敏感性高、漿材粘度大，以及灌漿過(guò)程可控性差、對(duì)施工設(shè)備和人員安全威脅大的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是
這種用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青，它的原料組成及重量份配比如
下
浙青100份；
石臘3 5份；
水120份；
乳化劑I 3份；
水泥30 80份。所述浙青為石油浙青或水工浙青，其軟化點(diǎn)在40 45°C之間；針入度為60 120，以O(shè). Imm為單位。所述乳化劑為陽(yáng)離子中裂浙青乳化劑。所述水泥為普通硅酸鹽水泥，水泥等級(jí)不低于P. 042. 5，水泥的顆粒細(xì)度D95小于80 μ m0這種用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青的制備方法，制備步驟如下 步驟一，將各原料按重量份配比稱重；
步驟二，在浙青加熱機(jī)中將浙青加熱至120°C，加入石蠟并攪拌均勻后，泵入攪拌機(jī)
內(nèi)；
步驟三，在加熱水槽中將水加熱至80°C，加入乳化劑并攪拌均勻后，泵入攪拌機(jī)內(nèi)； 步驟四，將攪拌機(jī)低速攪拌I 3min，使物料形成水包油狀乳化浙青；
步驟五，在攪拌機(jī)中加入水泥，控制溫度在60 80°C，低速攪拌3 5min，使水包油狀乳化浙青部分破乳，形成油包水狀低熱浙青；
步驟六，將步驟五得到的低熱浙青在容器中進(jìn)行保溫即可用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏。所述低熱浙青在60°C時(shí)表觀粘度小于IPa. S。所述低熱浙青的密度大于I. lg/cm3。所述低熱浙青的施工溫度在80°C以下，遇水冷卻凝固、不被水沖釋。所述低熱浙青28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于3MPa。本發(fā)明的原理如下
乳化浙青在低溫(室溫)時(shí)呈“水包油”狀態(tài)，體現(xiàn)的是水的流體性質(zhì)，不能直接進(jìn)行防滲堵漏；利用乳化浙青的熱力學(xué)不穩(wěn)定性，破乳后浙青將從乳狀液中析出來(lái)，形成油水分離狀態(tài)，體現(xiàn)出浙青的性質(zhì)，遇水凝固、不沖釋，但是其低溫時(shí)流動(dòng)性很差，無(wú)法通過(guò)灌漿管路泵入到漏水位置。本發(fā)明通過(guò)添加合適的破乳劑使乳化浙青破乳不充分，浙青部分析出后具有浙青遇水凝固、不沖釋的性質(zhì)，同時(shí)水分被包裹在浙青顆粒之中，形成“油包水”狀態(tài)，破乳后浙青具有一定的流動(dòng)性能，為進(jìn)一步改善其流動(dòng)性，將“油包水”低熱浙青的破乳過(guò)程放到60 80°C中進(jìn)行，可以避免高溫施工對(duì)設(shè)備、人員等造成的安全困擾。本發(fā)明的低熱浙青具有如下特點(diǎn)和有益效果
(I )、破乳時(shí)間合適(<5min),破乳后的混合物形成“油包水”狀態(tài),破乳后相對(duì)穩(wěn)定，具有較好的可控性。(2)、低溫時(shí)具有良好的流動(dòng)性(60°C時(shí)表觀粘度小于IPa. S)，具有良好的可泵性。(3)、低熱浙青的密度在I. lg/cm3,比水重，有利于低熱浙青漿液在水下的擴(kuò)散。(4)、低熱浙青灌漿堵漏施工溫度在80°C以下，遇水冷卻凝固、不被水沖釋，低熱浙青具有良好的抗水流沖釋性和封堵性能，同時(shí)施工溫度較低，有利于灌漿設(shè)備的使用、維護(hù)，減少灌漿設(shè)備的故障率，同時(shí)有利于施工人員的安全保護(hù)，防止?fàn)C傷、濺傷。(5)、具有足夠的抗壓強(qiáng)度(28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于3MPa)等力學(xué)性能。本發(fā)明的低熱浙青是大漏量、高流速的巖溶或架空地層進(jìn)行防滲處理有效的一種灌漿材料，填補(bǔ)了目前灌漿系列材料中的空白。與熱浙青灌漿相比，在堵漏性能相當(dāng)?shù)那闆r·下，本發(fā)明的低熱浙青的施工溫度較低，施工安全性、可靠性和可控性均大為提高，而且施工成本降低40%以上。 本發(fā)明的低熱浙青具有施工效果可靠、工效高、成本低等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種水下建筑物及基礎(chǔ)、隧道、橋樁以及圍堰、巖溶等防滲堵漏工程中。
具體實(shí)施例方式 實(shí)施例一，這種用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青，它的原料組成及重量份配比如下
浙青100份；
石蠟5份；
水100份；
陽(yáng)離子乳化劑3份；
水泥40份。
實(shí)施例二，這種用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青，它的原料組成及重量份配比如下
浙青100份；
石蠟3份；
水100份；
陽(yáng)離子乳化劑I份；
水泥30份。
實(shí)施例三，這種用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青，它的原料組成及重量份配比如下
浙青100份；
石蠟4份；
水120份；
陽(yáng)離子乳化劑2份；
水泥60份。實(shí)施例四，這種用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青，它的原料組成及重量份配比如下
浙青100份；
石蠟5份；
水120份；
陽(yáng)離子乳化劑3份；
水泥80份。實(shí)施例五，這種用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青，它的原料組成及重量份配比如下
浙青100份；· 石蠟3份；
水120份；
陽(yáng)離子乳化劑2份；
水泥50份。上述實(shí)施例一至五中，所述浙青為石油浙青或水工浙青，其軟化點(diǎn)在40 45°C之間；針入度為60 120，以O(shè). Imm為單位。乳化劑為陽(yáng)離子中裂浙青乳化劑。水泥為普通娃酸鹽水泥，水泥等級(jí)不低于P. 042. 5,水泥的顆粒細(xì)度D95小于80 μ m。這種用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青的制備方法，制備步驟如下 步驟一，將各原料按重量份配比稱重；
步驟二，在浙青加熱機(jī)中將浙青加熱至120°C，加入石蠟并攪拌均勻后，泵入攪拌機(jī)
內(nèi)；
步驟三，在加熱水槽中將水加熱至80°C，加入乳化劑并攪拌均勻后，泵入攪拌機(jī)內(nèi)； 步驟四，將攪拌機(jī)低速攪拌I 3min，使物料形成水包油狀乳化浙青；
步驟五，在攪拌機(jī)中加入水泥，控制溫度在60 80°C，低速攪拌3 5min，使水包油狀乳化浙青部分破乳，形成油包水狀低熱浙青；
步驟六，將步驟五得到的低熱浙青在容器中進(jìn)行保溫即可用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏。
權(quán)利要求
1.一種用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青，其特征在于它的原料組成及重量份配比如下 浙青100份； 石臘3 5份； 水120份； 乳化劑I 3份； 水泥30 80份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青，其特征在于所述浙青為石油浙青或水工浙青，其軟化點(diǎn)在40 45°C之間；針入度為60 120，以.O. Imm為單位。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青，其特征在于所述乳化劑為陽(yáng)離子中裂浙青乳化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青，其特征在于所述水泥為普通硅酸鹽水泥，水泥等級(jí)不低于P. 042. 5，水泥的顆粒細(xì)度D95小于80 μ m。
5.一種如權(quán)利要求I 4任意一項(xiàng)所述用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青的制備方法，其特征在于制備步驟如下 步驟一，將各原料按重量份配比稱重； 步驟二，在浙青加熱機(jī)中將浙青加熱至120°C，加入石蠟并攪拌均勻后，泵入攪拌機(jī)內(nèi)； 步驟三，在加熱水槽中將水加熱至80°C，加入乳化劑并攪拌均勻后，泵入攪拌機(jī)內(nèi)； 步驟四，將攪拌機(jī)低速攪拌I 3min，使物料形成水包油狀乳化浙青； 步驟五，在攪拌機(jī)中加入水泥，控制溫度在60 80°C，低速攪拌3 5min，使水包油狀乳化浙青部分破乳，形成油包水狀低熱浙青； 步驟六，將步驟五得到的低熱浙青在容器中進(jìn)行保溫即可用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青的制備方法，其特征在于所述低熱浙青在60°C時(shí)表觀粘度小于IPa. S。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青的制備方法，其特征在于所述低熱浙青的密度大于I. lg/cm3。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青的制備方法，其特征在于所述低熱浙青的施工溫度在80°C以下，遇水冷卻凝固、不被水沖釋。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱浙青的制備方法，其特征在于所述低熱浙青28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于3MPa。
全文摘要
一種用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏的低熱瀝青及其制備方法，它的原料組成及重量分配比如下瀝青100份；石蠟3～5份；水120份；乳化劑1～3份；水泥30～80份。本發(fā)明的低熱瀝青是大漏量、高流速的巖溶或架空地層進(jìn)行防滲處理有效的一種灌漿材料，填補(bǔ)了目前灌漿系列材料中的空白。與熱瀝青灌漿相比，在堵漏性能相當(dāng)?shù)那闆r下，本發(fā)明的低熱瀝青的施工溫度較低，施工安全性、可靠性和可控性均大為提高，而且施工成本降低40％以上。本發(fā)明的低熱瀝青具有施工效果可靠、工效高、成本低等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種水下建筑物及基礎(chǔ)、隧道、橋樁以及圍堰、巖溶等防滲堵漏工程中。
文檔編號(hào)C04B28/00GK102942338SQ20121033804
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者符平, 張金接, 趙衛(wèi)全, 王春, 楊鋒, 邢占清 申請(qǐng)人:中國(guó)水利水電科學(xué)研究院, 北京中水科水電科技開(kāi)發(fā)有限公司