遇水膨胀橡胶在矿井钻探施工中的应用

赵 凯，景营利，陈 锦

（湖南省地质矿产勘查开发局四一六队，湖南 株洲 412003）

自然界中所有的地表水和地下水之间都存在着相互联系，这直接影响地表水和地下水体的水质和水量。为了阻隔钻孔一定深度内地表水和地下水体之间的联系，在矿井钻探施工过程中，常用的钻孔止水方法有粘土止水、海带止水、水泥、沥青、牛皮、橡胶等。其中新型止水材料—遇水膨胀橡胶，利用其自身遇水膨胀的原理，达到止水密封的效果[1-3]。

1 遇水膨胀橡胶的止水密封机理及特点

遇水膨胀橡胶是一种独特的橡胶新产品。它既有一般橡胶制品的性能，又有能遇水自行膨胀的性能，是一种新型防水材料、止水、防水效果比一般橡胶更为可靠。按加工方法可分为硫化型遇水膨胀橡胶(亦称制品型遇水膨胀橡胶)和非硫化型遇水膨胀橡胶(亦称腻子型遇水膨胀橡胶)。本次矿井钻探施工中的止水工作主要采用非硫化型遇水膨胀橡胶。

据参考资料，橡胶主要由高聚合度的炭、氢链节构成，本身是疏水性物质。如果橡胶中存在亲水性物质或基团，遇水后就会因吸水而膨胀。当遇水膨胀橡胶与水接触时，水分子通过扩散、毛细及表面吸附等物理作用进入橡胶内，与橡胶中的亲水性基团(物质)形成极强的亲和力。亲水性物质不断吸收水分，致使橡胶发生形变，在橡胶自身抗形变力和渗透压差相当时，测得的膨胀率即为静水最大膨胀率。通常遇水膨胀橡胶在封闭条件下使用，遇水后膨胀率并不能达到其静水最大膨胀率，因此就产生了膨胀橡胶与约束体间的接触压力，依靠这种接触压力遇水膨胀橡胶就可以发挥其密封止水的作用。……