近年来,随着国家基础设施建设项目的大力发展,地下工程、建筑工程、水利工程等多个领域发展迅猛,规模不断扩大,但随之而来的工程问题不断增加,最常见的就是复杂地层中岩土体防渗堵漏和基础补强加固。当前,这类工程问题的解决方法主要依靠注浆技术。沥青注浆是国内近期发展起来的一种快速堵漏新技术,严格意义上讲属于化学注浆范畴。沥青注浆的原理,主要还是依靠沥青的物理性能,以此达到注浆目的。沥青材料与水不互溶,当沥青被加热成流动的液态时,形态发生改变,此时的沥青材料具有较好的流动性和可泵性,沥青浆液进入渗漏部位遇水后发生分散作用,随水流入渗漏通道,冷却后的沥青逐渐粘附在通道的缝壁上,不易被水冲散。随着缝壁上沥青的不断堆积加厚,渗水通道不断缩小直至最终完全堵塞,达到岩土体加固补强、防渗堵漏的目的。本论文旨在针对现有沥青注浆材料的缺陷与不足,特别是对现有沥青注浆改性方面研究较少,在充分收集利用已有资料的基础上,通过室内实验,首先从沥青方面着手进行改性研究,制备出一种在常温下具有较大流动性的液态沥青,并能长时间保持其形态及性质不发生变化。再在制备出的常温液态沥青中加入固化材料,将其与液态沥青混合复配,使常温下的液态沥青又可以凝结固化,以此达到防渗堵漏、补强加固的目的。针对不同类型的固化剂、引发剂、稀释剂和促进剂掺量,设计多组配方,每组配方分别进行初始时、可泵期、凝结时间段浆液粘度测定,浆液固化后固结体抗压强度、粘结强度等强度测定,选出能满足注浆条件的最优配方。最后将试验选出的最优配方材料与普通水泥浆进行不同水头流量下、不同孔隙率条件下的动水抗冲刷模拟试验,对比两种浆液流动性、渗透性、浆液留存率及冲刷后强度等参数,全面评价改性沥青浆材注浆性能。论文的主要研究内容和成果如下:(1)通过多组实验,在加热熔化的基质沥青中加入15%溶剂0#柴油和2%R型改性剂,充分搅拌、溶解,冷却后的沥青不再恢复到固态,而是呈现出具有一定流动性的液态,成功研制出常温液态沥青。这为沥青注浆省去加热环节,省时省力,提高施工效率提供了前提。(2)在常温液态沥青固化试验中,结合引发剂与4类固化剂在不同掺量比下,对浆液凝结固化过程中各指标的影响,经试验得出宜采用引发剂与B固化剂组合体系,且引发剂与B固化剂两者掺量宜为液态沥青的30%。(3)稀释剂对浆液初始粘度和浆液固结体力学性能有一定影响。掺量过小或过大,浆液固结体力学性能均下降,所以稀释剂掺量应控制在一定的范围内。(4)促进剂对浆液凝结固化速率有着重要影响,考虑固化稍慢有利于浆液的均匀聚合,建议在不影响施工后续工作情况下,促进剂掺量宜为引发剂的2%。(5)在抗冲刷模拟试验中,沥青浆液和水泥浆液冲刷后自身留存率均随孔隙率的增大而降低。沥青浆液留存率整体保持在70%以上,而水泥浆液留存率有的甚至低于60%,说明沥青浆液抗水流冲击性能要好于水泥浆液。在同等孔隙率条件下,沥青材料留存率整体高于水泥浆液10%~20%,直接说明沥青浆液抗冲刷性要优于普通水泥浆液。(6)沥青浆液都能有效的渗透进碎石块间隙,牢牢与碎石块粘附包裹在一起,表明沥青材料渗透性及流动性较好;在水头流量增大时,沥青浆液沿着木槽底部开始向外蔓延,表明沥青浆液扩散性好;普通水泥浆液在动水冲刷前后基本覆盖在碎石体上表面,表明水泥浆液流动性比沥青浆液差,扩散性低于沥青浆液。(7)冲刷试验后沥青浆液基本已完全凝结固化,浆液将碎石块重重包裹,形成一种密实牢固的空间网状结构,连接在一起形成具有较高强度的有机整体。而水泥浆液因水化反应太慢并未固化,水泥浆液与碎石块之间并未胶结在一起,表面间呈分离状态。与沥青注浆材料相比,水泥浆液在实际注浆工程中达不到快速加固补强堵漏的效果。综上所述,试验制得的改性沥青注浆材料具有黏度低、渗透性好、扩散性强、固化快、固结体强度高、抗水冲刷等优点,为动水条件下的岩土体防渗堵漏、补强加固等问题的治理提供了新的思路,具有重要的应用价值。