[发明专利]一种羟乙基纤维素和天然植物胶为主剂的低固相盐水泥浆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种羟乙基纤维素和天然植物胶为主剂的低固相盐水泥浆及其制备方法，所述水泥浆包括如下重量组分：羟乙基纤维素1.2～3.5份、天然植物胶5～12份、膨润土20～50份、纯碱2～5份、交联剂0.2～1.8份、钙盐4～18份、降解剂0.1～0.2份、水909.5～967.2份；该水泥浆的性能指标优良，泥皮薄而致密，且有良好的剪切稀释性和地面净化沉淀钻渣的能力；对氯盐、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐等各类盐矿层具有较强的抗盐侵与钙侵的能力，对各类泥页岩地层具有较强的抗黏土侵的能力，对松散砂及风化破碎岩层也具有极强的胶结护壁作用；相对于其他各类聚合物型无固相泥浆及低固相泥浆，可降低35％左右的成本。

技术领域

本发明涉及地质勘察工程及岩土工程技术领域，具体涉及一种羟乙基纤维素和天然植物胶为主剂的低固相盐水泥浆。

背景技术

近些年来，岩土钻孔(槽)工程在国民经济和社会发展中发挥着越来越大的作用，已广泛应用于矿产资源勘探和部分矿产的开采、水文地质勘探、工程地质和环境地质勘察、地质灾害的防治与环境治理、工民建和道路桥梁的基础工程、垃圾填埋场防渗隔离墙等工程领域。在诸领域钻孔(或钻挖槽)工程施工中，如遇到盐矿层以及泥页岩(俗称水敏性地层)等复杂地层，该类地层孔壁极不稳定，容易发生钙侵、盐侵和和黏土侵(水敏性膨胀)，致使盐层溶蚀、泥页岩膨胀坍塌等施工事故发生。如何确保盐矿层以及遇水膨胀地层孔壁的稳定性是地下岩土工程施工需要解决的主要技术难题之一。实践证明，选用抗钙侵、盐侵及黏土侵能力均较强、对泥页岩护壁性能好的泥浆(亦称之为冲洗液)是确保此类复杂地层孔壁稳定性、提高钻孔工程施工质量、降低生产成本的最有效途径之一。

目前，现有岩土钻孔(槽)工程护壁泥浆主要是细分散泥浆、钙处理粗分散泥浆、不分散低固相泥浆、聚合物型无固相泥浆等。其中，聚合物型无固相泥浆的固壁性能较好，但其泥浆成本较高，应用受到一定限制。

本发明专利属于国家自然科学基金项目“垃圾填埋场PBFC防渗浆材性能与墙体变形分析”(项目编号：51678083)资助研究成果。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种羟乙基纤维素和天然植物胶为主剂的低固相盐水泥浆及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种羟乙基纤维素和天然植物胶为主剂的低固相盐水泥浆，包括如下重量组分：羟乙基纤维素1.2～3.5份、天然植物胶5～12份、膨润土20～50份、纯碱2～5 份、交联剂0.2～1.8份、钙盐4～18份、降解剂0.1～0.2份、水909.5～ 967.2份。

优选的技术方案是，所述的天然植物胶为田菁胶、SM胶、魔芋胶或瓜尔胶中的一种或两种。

优选的技术方案还有，所述的膨润土中含有重量百分数为35％～ 85％的蒙脱石。

优选的技术方案还有，所述的交联剂为硼砂或氯化铁中的一种；当所述的交联剂为硼砂时，重量份的用量为0.2～0.5份；当所述的交联剂为氯化铁时，重量份的用量为0.5～1.8份。

优选的技术方案还有，所述的钙盐为氯化钙或石膏中的一种。

优选的技术方案还有，所述的降解剂为硼酸钾或硼酸钠中的一种。

为了便于羟乙基纤维素和天然植物胶为主剂的低固相盐水泥浆的顺利制备和应用实施，现提出一种羟乙基纤维素和天然植物胶为主剂的低固相盐水泥浆的制备方法，制备上述的羟乙基纤维素和天然植物胶为主剂的低固相盐水泥浆，包括如下步骤：

S1：分别称取相应重量份的羟乙基纤维素粉剂、天然植物胶、膨润土、纯碱、交联剂、钙盐、降解剂和水，常温下将纯碱溶解于适量水中形成纯碱溶液，然后将膨润土加入所述的纯碱溶液中，搅拌使膨润土分散均匀后，静置浸泡，得到经过碱化的膨润土浆液，待用；

S2：常温下将羟乙基纤维素粉剂溶解于适量水中，搅拌均匀后得到羟乙基纤维素溶液，静置待用；