【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于工程材料滲漏封堵，具體涉及一種水下延時(shí)封堵材料及制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、閘門是水工金屬結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，在閘門長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中，難免會(huì)遇到漏水問(wèn)題，閘門漏水問(wèn)題會(huì)影響機(jī)組、流道和閘室檢修人員的工作進(jìn)度；同時(shí)，若漏水量過(guò)大也會(huì)因檢修泵機(jī)的頻繁啟停而造成器械損壞。目前，常用的閘門堵漏方式通常采用煤渣堵漏，通過(guò)在閘門臨水面進(jìn)行拋投，借助自重使其在水中緩慢下沉，并在靠近閘門漏水點(diǎn)附近時(shí)，受水流流態(tài)變化，被吸收到滲漏點(diǎn)部位，并逐漸聚集，從而實(shí)現(xiàn)堵漏效果。但實(shí)際利用煤渣封堵，效果欠佳。實(shí)際煤渣拋投過(guò)程并未采用一定級(jí)配，造成大粒徑煤渣“封門”后，并未有恰當(dāng)小顆粒煤渣堵塞缺口，為實(shí)現(xiàn)堵漏效果，需一次拋投大量煤渣，通過(guò)隨機(jī)概率實(shí)現(xiàn)堵漏效果，造成堵漏材料用量大、堵漏耗時(shí)長(zhǎng)；另外，由于煤渣間黏力不夠，當(dāng)出現(xiàn)水位波動(dòng)時(shí)，煤渣顆粒極易脫落，造成再次漏水。
2、中國(guó)專利cn118148084a公開(kāi)了一種閘門堵漏材料拋投裝置及方法，所述裝置包括起重設(shè)備、纜繩和拋投設(shè)備，將堵漏材料置于拋投設(shè)備中，然后利用起重設(shè)備將拋投設(shè)備移動(dòng)至漏水點(diǎn)紊流區(qū)域，利用水流設(shè)備拋投設(shè)備中的堵漏材料通過(guò)拋投孔流出，隨水流留置漏水點(diǎn)，進(jìn)行閘門堵漏工作；其中堵漏材料為包裹膨潤(rùn)土的煤渣顆粒。但膨潤(rùn)土是散粒土體，具有一定分散性，若堵漏顆粒間存在連貫性滲透通道，易在高水壓作用下被沖散，出現(xiàn)滲透侵蝕，而逐漸失效。
3、因此，有必要研發(fā)一種能防止沖散、具有良好的水下封堵效果的材料，來(lái)提高水下閘門的封堵效率
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供一種水下延時(shí)封堵材料及制備方法和應(yīng)用，利用膨脹性土協(xié)同纖維糾纏膠結(jié)煤渣，組合而成混合顆粒材料，避免了膨脹性土在水下分散失效，提高了水下閘門的封堵效率和封堵效果。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供一種水下延時(shí)封堵材料，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)原料組成：植物纖維2%、膨脹性土30-36.5%和煤渣61.5-68%。
3、優(yōu)選的，所述膨脹性土的粒徑為35-200目。
4、優(yōu)選的，所述膨脹性土為包含蒙脫石、伊利石、高嶺石等黏土礦物中至少一種的黏土。
5、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述膨脹性土中黏土礦物的含量≥67%。
6、優(yōu)選的，所述煤渣的最大粒徑≤待封堵孔隙孔徑的1.0倍。
7、優(yōu)選的，所述植物纖維為種子纖維、秸稈纖維、葉子纖維和果殼纖維中的任一種。
8、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述種子纖維為棉花纖維或木棉纖維，葉子纖維為劍麻纖維，果殼纖維為椰殼纖維。
9、優(yōu)選的，所述膨脹性土的用量的計(jì)算公式為mb=ρb×vp/δ，式中vp為所用煤渣顆粒間的孔隙體積，ρb為膨脹性土無(wú)荷膨脹率測(cè)試前的堆積密度，δ為膨脹性土的無(wú)荷膨脹率，mb為膨脹性土的質(zhì)量。
10、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述vp的確認(rèn)方式為：將質(zhì)量為mc的煤渣倒入有刻度的燒杯；將燒杯置于振動(dòng)臺(tái)上充分振密煤渣顆粒，然后上部固定重物，防止顆粒漂?。粚⒄籽b置稱重，去皮后加入水，當(dāng)水淹沒(méi)最上層煤渣顆粒時(shí)，待煤渣充分吸水飽和，再補(bǔ)充加水到上層煤渣標(biāo)記處，記兩次加水質(zhì)量mw；根據(jù)煤渣飽和吸水率 ws，扣除煤渣孔隙內(nèi)的水分mc× ws，則得到煤渣顆粒間水分體積vw=(mw-mc× ws)/ρw，其中ρw為水的密度，進(jìn)而確定煤渣顆粒間孔隙體積vp≈vw。
11、本專利技術(shù)還提供一種水下延時(shí)封堵材料的制備方法，包括如下步驟：
12、（1）煤渣過(guò)篩得到不同粒徑的煤渣，篩選符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（gb/t50123），且煤渣最大粒徑≤待封堵孔隙孔徑1.0倍，最小粒徑為小于最大粒徑一個(gè)等級(jí)的煤渣作為原料；
13、（2）將步驟（1）篩選得到的不同粒徑的煤渣分別沉水浸泡、攪拌得到完全飽水的煤渣；
14、（3）將完全飽水的煤渣與纖維、膨脹性土和水混勻，在配備若干打散板的滾筒攪拌機(jī)中攪拌均勻；過(guò)球形模具后在陽(yáng)光房中風(fēng)干；將風(fēng)干料微破碎過(guò)篩，得到水下延時(shí)封堵材料。
15、優(yōu)選的，步驟（2）所述的攪拌時(shí)間≥30min。
16、優(yōu)選的，所述破碎過(guò)篩后的水下延時(shí)封堵材料還包括將不同粒徑的材料進(jìn)行級(jí)配，級(jí)配指數(shù)n=0.45。
17、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述級(jí)配公式為；式中，ud表示粒徑d對(duì)應(yīng)累積篩下百分比，dmax可選漏水點(diǎn)孔徑，n為級(jí)配指數(shù)。
18、本專利技術(shù)還提供一種水下延時(shí)封堵材料的應(yīng)用，所述應(yīng)用為在水下閘門封堵中的應(yīng)用。
19、優(yōu)選的，所述在水下閘門封堵時(shí)，將水下延時(shí)封堵材料輸送至水下閘門的滲透點(diǎn)附近后再讓水下延時(shí)封堵材料與水分接觸。
20、本專利技術(shù)的有益效果在于：
21、1、利用植物纖維、膨脹性土和煤渣經(jīng)攪拌混合、篩分、破碎、干燥得到的水下延時(shí)封堵材料，解決了目前采用單一煤渣進(jìn)行封堵時(shí)煤渣用量大、封堵效率不高以及封堵效果不佳的問(wèn)題，提高了水下閘門的封堵成功率。
22、2、膨脹性土具有優(yōu)良的吸水膨脹性能，植物纖維具有糾纏效果，煤渣具有剛性硬質(zhì)屬性，可以作為封堵骨架，骨架間相互咬合，抵抗水頭差作用；包覆在煤渣表面的膨脹性土在吸水膨脹后，封堵煤渣間縫隙；植物纖維糾纏煤渣與膨潤(rùn)土，避免膨潤(rùn)土在水中分散后被高水壓侵蝕，實(shí)現(xiàn)密封止水作用，從而使水下延時(shí)封堵材料可以實(shí)現(xiàn)良好的封堵效果。
23、3、膨脹性土具有的黏結(jié)效應(yīng)與植物纖維的糾纏作用，促使封堵材料抵抗了水位波動(dòng)過(guò)程中水動(dòng)力剪切作用，避免水位波動(dòng)造成封堵材料的再次脫落，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期堵漏止水作用。
24、4、將水下延時(shí)封堵材料配合應(yīng)用方法，即將其置于滲透點(diǎn)附近后再進(jìn)行投料，減少了與水的接觸時(shí)間，待水下延時(shí)封堵材料抵達(dá)滲透點(diǎn)附近后在與水接觸，防止過(guò)早與水接觸而被分散，提高了水下閘門封堵的成功率與精準(zhǔn)度、加速閘門封堵進(jìn)程，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
25、5、本專利技術(shù)具有原材料簡(jiǎn)單易得、價(jià)格低廉，降低了煤渣的用量，封堵方法簡(jiǎn)單，且封堵效果好、效率佳，可以進(jìn)行大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
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1.一種水下延時(shí)封堵材料，其特征在于：由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)原料組成：植物纖維2%、膨脹性土30-36.5%和煤渣61.5-68%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下延時(shí)封堵材料，其特征在于：所述膨脹性土的粒徑為35-200目。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水下延時(shí)封堵材料，其特征在于：所述膨脹性土為包含蒙脫石、伊利石、高嶺石等黏土礦物中至少一種的黏土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下延時(shí)封堵材料，其特征在于：所述煤渣的最大粒徑≤待封堵孔隙孔徑的1.0倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下延時(shí)封堵材料，其特征在于：所述植物纖維為種子纖維、秸稈纖維、葉子纖維和果殼纖維中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下延時(shí)封堵材料，其特征在于：所述膨脹性土的用量的計(jì)算公式為mb=ρb×Vp/δ，式中Vp為煤渣顆粒間的孔隙體積，ρb為膨脹性土的無(wú)荷載膨脹率測(cè)試前的堆積密度，δ為膨脹性土的無(wú)荷載膨脹率，mb為膨脹性土的質(zhì)量。
7.一種如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的水下延時(shí)封堵材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：
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1.一種水下延時(shí)封堵材料，其特征在于：由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)原料組成：植物纖維2%、膨脹性土30-36.5%和煤渣61.5-68%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下延時(shí)封堵材料，其特征在于：所述膨脹性土的粒徑為35-200目。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水下延時(shí)封堵材料，其特征在于：所述膨脹性土為包含蒙脫石、伊利石、高嶺石等黏土礦物中至少一種的黏土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下延時(shí)封堵材料，其特征在于：所述煤渣的最大粒徑≤待封堵孔隙孔徑的1.0倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下延時(shí)封堵材料，其特征在于：所述植物纖維為種子纖維、秸稈纖維、葉子纖維和果殼纖維中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下延時(shí)封...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：賈雄，談云志，明華軍，雷海威，梅育青，陳俊，劉穩(wěn)，魏曉翔，張海龍，王凱倫，舒雨菡，呂軒，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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