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
技術領域：
本發明涉及巖土工程的基礎處理技術領域，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：
針對不同開度、不同流速下的灌漿堵漏需要采用不同的灌漿材料及工藝。對于開度50cm以下、O. 5m/s流速以下地層堵漏可采用水泥濃漿、砂漿、低級配混凝土、水泥一水玻璃以及速凝膏漿等方式進行，但對于較大開度及流速的巖溶堵漏目前沒有針對性、特別有效的灌漿材料，多靠灌注大量的物料，形成堵體，來阻擋灌漿細料不被水流沖走。這些物料包括較廉價的碎石或是輕骨料，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，但其缺點是不易施工，灌注后難以形成整體的防 滲體。現有用于混凝土建筑物裂縫密封堵漏、大型建筑基礎加固、地下通道等工程項目的聚氨酯類化學衆材則存在價格貴、不能大量施工，和其它材料混和溶解性差，以及固結體強度比較低等問題，很難推廣。因此，目前仍然沒有一套適合于對大漏量、高流速的巖溶或架空地層進行防滲處理的灌漿材料。這種地層對材料的要求是漿液應具有良好的流動性和可灌性，并保證灌入的漿液不被水全部沖走且在較短時間內具有相當的抗沖強度和具有一定的擴散范圍，這也是堵漏灌漿成功的關鍵。浙青灌漿的主要原理是浙青不與水互溶，當浙青被加熱成液態時，浙青漿液具有良好的流動性和可灌性，浙青漿液通過灌漿泵進入滲漏部位，遇水將逐步冷卻、凝固，且表層不被水稀釋、沖散，內部浙青仍具有相當的流動性，有利于漿液的擴散，因此浙青具有良好的封堵性能。熱浙青灌漿在國內外堵漏工程中都有應用實例，如20世紀80年代初，熱浙青在美國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用，20世紀末又先后在德國的比格壩、巴西雅布魯壩和一些礦山、坑道封堵中得到成功應用。國內的浙青灌漿技術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、花山水電站導流洞堵漏及公伯峽水電站土石圍堰防滲工程中得到應用，南京水利水電科學研究院申請的發明專利92103293. 5也涉及到了浙青灌漿防滲堵漏技術。由于浙青低溫時流動性很差，無法通過灌漿管路泵入到漏水位置。現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、工藝復雜，蠕變性強，以及灌漿過程的可控性差，而且由于灌漿工程容易出現因堵管、堵孔造成的崩管事故，高溫浙青對施工安全威脅較大等原因，直接限制了浙青灌漿技術的發展和應用，目前國內浙青灌漿技術水平仍然停留在上個世紀。

發明內容
本發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行防滲堵漏沒有專用灌漿材料問題，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，以及灌漿過程可控性差、對施工設備和人員安全威脅大的技術問題。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是
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，其軟化點在40 45°C之間；針入度為60 120，以O. Imm為單位。所述乳化劑為陽離子中裂浙青乳化劑。所述水泥為普通硅酸鹽水泥，水泥等級不低于P. 042. 5，水泥的顆粒細度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，在浙青加熱機中將浙青加熱至120°C，加入石蠟并攪拌均勻后，泵入攪拌機
內；
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，泵入攪拌機內； 步驟四，將攪拌機低速攪拌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天無側限抗壓強度大于3MPa。本發明的原理如下
乳化浙青在低溫(室溫)時呈“水包油”狀態，體現的是水的流體性質，不能直接進行防滲堵漏；利用乳化浙青的熱力學不穩定性，破乳后浙青將從乳狀液中析出來，形成油水分離狀態，體現出浙青的性質，遇水凝固、不沖釋，但是其低溫時流動性很差，無法通過灌漿管路泵入到漏水位置。本發明通過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，同時水分被包裹在浙青顆粒之中，形成“油包水”狀態，破乳后浙青具有一定的流動性能，為進一步改善其流動性，將“油包水”低熱浙青的破乳過程放到60 80°C中進行，可以避免高溫施工對設備、人員等造成的安全困擾。本發明的低熱浙青具有如下特點和有益效果
(I )、破乳時間合適(<5min),破乳后的混合物形成“油包水”狀態,破乳后相對穩定，具有較好的可控性。(2)、低溫時具有良好的流動性(60°C時表觀粘度小于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，同時施工溫度較低，有利于灌漿設備的使用、維護，減少灌漿設備的故障率，同時有利于施工人員的安全保護，防止燙傷、濺傷。(5)、具有足夠的抗壓強度(28天無側限抗壓強度大于3MPa)等力學性能。本發明的低熱浙青是大漏量、高流速的巖溶或架空地層進行防滲處理有效的一種灌漿材料，填補了目前灌漿系列材料中的空白。與熱浙青灌漿相比，在堵漏性能相當的情況·下，本發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。 本發明的低熱浙青具有施工效果可靠、工效高、成本低等特點，可廣泛應用于各種水下建筑物及基礎、隧道、橋樁以及圍堰、巖溶等防滲堵漏工程中。
具體實施例方式 實施例一，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；
陽離子乳化劑3份；
水泥40份。
實施例二，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；
陽離子乳化劑I份；
水泥30份。
實施例三，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；
陽離子乳化劑2份；
水泥60份。實施例四，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；
陽離子乳化劑3份；
水泥80份。實施例五，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；
陽離子乳化劑2份；
水泥50份。上述實施例一至五中，所述浙青為石油浙青或水工浙青，其軟化點在40 45°C之間；針入度為60 120，以O. Imm為單位。乳化劑為陽離子中裂浙青乳化劑。水泥為普通娃酸鹽水泥，水泥等級不低于P. 042. 5,水泥的顆粒細度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，在浙青加熱機中將浙青加熱至120°C，加入石蠟并攪拌均勻后，泵入攪拌機
內；
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，泵入攪拌機內； 步驟四，將攪拌機低速攪拌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行保溫即可用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏。
權利要求
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.根據權利要求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，其軟化點在40 45°C之間；針入度為60 120，以.O. Imm為單位。
3.根據權利要求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離子中裂浙青乳化劑。
4.根據權利要求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，水泥等級不低于P. 042. 5，水泥的顆粒細度D95小于80 μ m。
5.一種如權利要求I 4任意一項所述用于大漏量、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，在浙青加熱機中將浙青加熱至120°C，加入石蠟并攪拌均勻后，泵入攪拌機內； 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，泵入攪拌機內； 步驟四，將攪拌機低速攪拌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行保溫即可用于大漏量、高流速巖溶灌漿堵漏。
6.根據權利要求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時表觀粘度小于IPa. S。
7.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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天無側限抗壓強度大于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。本發明的低熱瀝青是大漏量、高流速的巖溶或架空地層進行防滲處理有效的一種灌漿材料，填補了目前灌漿系列材料中的空白。與熱瀝青灌漿相比，在堵漏性能相當的情況下，本發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。本發明的低熱瀝青具有施工效果可靠、工效高、成本低等特點，可廣泛應用于各種水下建筑物及基礎、隧道、橋樁以及圍堰、巖溶等防滲堵漏工程中。
文檔編號C04B28/00GK102942338SQ20121033804
公開日2013年2月27日 申請日期2012年9月13日 優先權日2012年9月13日
發明者符平, 張金接, 趙衛全, 王春, 楊鋒, 邢占清 申請人:中國水利水電科學研究院, 北京中水科水電科技開發有限公司