“油包水”沥青堵漏材料

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1、“油包水”沥青灌浆堵漏材料及应用符平，王春，杨晓东中国水利水电科学研究院，北京，中国，IOOO38E-mail:fuping@iwhr.com摘要：对较大开度、流速的大孔隙地层进行防渗堵漏处理目前尚没有有效可靠、针对性的灌浆材料。本文研究了一种“油包水”低热沥青的灌浆材料及其施工工艺，施工温度小于8（rc、遇水冷却凝固、不冲释，适合于开度30〜50cm、流速＞0.5m/s的大孔隙地层堵漏施工，可应用于类似工程的堵漏施工中。关键词：防渗堵漏；低热沥青；大孔隙地层1概况渗漏是水利水电、地下洞室及矿山等工程中经常遇见的问题，不同程度的渗漏水将直接影响到工程的经济效益和止常、安全运行。由大孔（裂

2、）隙形成的集中渗漏通道造成的漏水问题更难以处理，如第四纪地层松散块石层中的“架空”层、基岩区存在的断层破碎带和节理裂隙密集带、石灰岩地区发育的岩溶裂隙和岩溶通道以及防渗结构遭到破坏的土（堆）石体等。灌浆是解决工程渗漏问题的首选技术手段，堵漏灌浆技术的核心是灌浆材料，水泥-水玻璃双液、水泥砂浆、低级配混凝土、纤维砂浆、（速凝）膏浆、聚氨酯等材料对于开度30cm以下、0.5m/s流速的大孔隙地层具有比较好的效果，模袋灌浆通常应用于50cm以上开度漏水地层的封堵，对于开度30〜50cm.流速〉0.5m/s的大孔隙地层冃前没有针对性、特别有效的灌浆材料巴多采用灌注大量的物料，依靠物料的灌注速率大

3、于被冲走速率，逐步形成堵体，这些物料包括廉价碎石、锯末、木屑、黄豆、棉籽壳、水泥袋或其它纤维等，其缺点是不易施工，费时费料，凡封堵效果不能保证，因此研究适合于较大开度、流速的大孔隙地层防渗堵漏的灌浆材料及施工工艺，将填补灌浆处理大孔隙漏水地层的空白，具有十分重要的工程价值。这种大孔隙地层对灌浆材料的要求是浆液应具有良好的流动性和可灌性，并保证灌入的浆液不被水全部冲走且在较短时间内具有相当的抗冲强度和一定的扩散范围⑵。沥青灌浆堵漏的原理是：沥青不与水互溶，当沥青被加热成液态时，沥青浆液具有良好的流动性和可灌性,沥青浆液进入渗漏部位后遇水将逐步冷却凝固,不被水稀释、冲散，因此沥青具有良好的封

4、堵性能。沥青灌浆在国内外堵漏工程中都有应用实例，如美国下贝克坝、加拿大斯图尔特维尔坝、徳国比格坝、巴西雅布鲁坝、李家峡水电站上游国堰、花山水电站导流洞及公伯峡水电站土石围堰和一些矿山、坑道封堵工程均采用热沥青解决了地层漏水问题⑶-⑹，这些工程中均是将沥青加热到工作温度150°C以上进行灌注，温度敏感性高，灌浆管路需耍保温、施工工序多、工艺复杂，造成灌浆处理深度浅、灌浆过程可控性差,限制了沥青灌浆技术的应用。赵卫全通过添加柴油、石蜡等外加剂对热沥青进行改性巴在80°C时改性沥青具有一定的流动性，但考虑沥青在地层的扩散，施工温度仍然在100°C以上，不仅加热保温工序复杂，需要专用沥青泵，设备

5、要求高，而且灌浆工程易出现堵管、堵孔和崩管事故，溅岀的高温沥青对施工安全威胁大，伏I此需要寻找施工温度更低（小于80°C）、遇水冷却凝固、不冲释的低热沥青材料作为较大开度和流速的大孔隙地层灌浆堵漏的主耍材料°2低热沥青的配比试验2.1乳化沥青乳化沥青是以沥青为分散相，以水为溶解相，在适宜的温度中，在机械力作用下，使沥青以细小的微粒（0.1〜10刚）均匀地分散在水中，并添加适宜的乳化剂降低乳液表面或界面张力，形成表面或界面上的分子定向排列和吸附，从而形成相对稳定的“水包油”多相分散体系。乳化沥青在常温状态中表现为液体，具有良好的流动性。从热力学的观点分析，任何乳状液都不是稳定的，随着时间的

6、推移、环境温度的变化或接触介质的变化，将导致乳化沥青的破乳。破乳之后，水分被析出，沥青乂将恢复自身的原有状态：遇水凝固、不分散，但其流动性同时变差，不能在孔内和地层内扩散°为了解决这个问题，可以釆用以下两个办法，（1）将乳化沥青的破乳过程放在孔内完成，要求破乳过程在瞬时完成,破乳后沥青由于温度较低,流动性差，适宜于大开度、高流速地层的堵漏，类似于双液灌浆C破乳材料可以采用聚氨酯等高吸水材料,该法没冇利用沥青遇水冷却凝固的性质，本文不予讨论。（2）乳化沥青的破乳过程在搅拌机中完成，将破乳完成后的浆液灌入漏水处，利用破乳出的沥青遇水凝固的特点进行堵漏，该法的关键是如何快速、可控的破乳和破乳出

7、的沥青在较低的温度下（60〜80°C）仍具有相当的流动性，以利于其在地层中的扩散，本文重点研究这种方法。2.2乳化沥青的稳定性乳化剂使沥青和水两不相溶的物质界面相溶，并且发生吸附，使各个沥青微粒形成单个的悬浮物，这就是乳化沥青体系，具有天然的不稳定性⑺，主要表现为三种形式：絮凝、聚结和沉降。乳化沥青微粒冲破双电层的静电斥力聚集到一起，称为絮凝，这时如果进行机械搅拌，可以使沥青微粒重新分开，是一个可逆的过程，此时沥青浆液处于“水包油”