[发明专利]触变性水泥组合物

说明书

本发明涉及触变性水泥组合物。

触变性水泥组合物是一种水泥浆，在紊流或搅动时粘度较低，而在固化时粘度较高。一旦把切变或搅动去除这种变化可以返复。具有触变特性的水泥比没有这种特性的水泥应用广泛。触变性水泥组合物适用于某些场合，在这些场合要求把水泥泵送到施工现场位置后仍能保持水泥砂浆特性。这种场合的例子有两个，如修补低弧度    下倾路面和拱顶灰浆浇注及填补地面。上述各场合都要求把水泥泵送到施工地点后仍能保持水泥特性。

触变性水泥组合物属于公知技术。美国专利US3，959，003和US3，804，174公开了一种用于油井和气井的胶结组合物，其中将多价金属盐与水溶性纤维素酯反应形成的复合物作为添加剂使用，使水泥获得触变特性。美国专利US3，847，635给出了一种由半水α-硫酸钙、波特兰泥和分散剂组成的水泥混合物，向其中添加少量结晶硫酸镁就能产生触变性。美国专利US4，524，828公开了一种触变性水泥组合物，该组合物包括水，水硬性水泥、钛的螯合物交联剂和水溶性可交联树脂（如纤维素醚）。美国专利US4，415，367公开了由硫酸亚铁、硫酸铝、水硬性水泥和水组成的水泥浆，该水泥浆可泵送并具有触变性。

但是对于多种应用来说，现有的触变性水泥组合物并不具有所需的全部特性。因为，我们需要触变性水泥浆易于剪切变稀，在静止时能保持其同有形态，在静置时不会发生水与组份分离。

本发明的这种触变性水泥组合物包括水泥和一种混合金属层格型氢氧化物，其用量能够有效地使该水泥组合物在与水混合后变稠并显出触变特性。其中该混合金属层格型氢氧化物晶体基本上为单层，即每个单位晶胞中只有一层混合金属层格型氢氧化物。

我们惊奇地发现本发明触变性水泥组合物具有触变性，当其静止时能保持形态，硬化时没有明显量的水分离出来。

本发明的触变性水泥组份具有各种用途。包括油井、气井，马路和建筑物的建筑，用作砖瓦砂浆或可喷砂浆。

本发明采用混合金属层格型氢氧化物作为增稠剂使水泥组合物获得触变特性。在水泥浆中应用混合金属层格型氢氧化物使其具有触变性而且在泥浆静置时没有明显量的水分离或凝固。

本发明的混合金属层氢氧化物是具有单层结构的晶体。即每个单位晶胞中只存在一层混合金属氢氧化物。混合金属层格型氢氧化物在液体载体中是单分散的，即基本上每个单位晶胞一层金属层格型氢氧化物。优选具有以下实验式的混合金属层格型氢氧化物：

LimDdT（OH）_{（m+2d+3+na）}A_an，

其中：

m为实验式中的Li离子数;

D代表至少一个二价金属离子;

d为D离子数;

T代表三价金属离子;

A代表除OH外的一价或多价阴离子;

a为实验式中的A离子数;

n为A的价数;

na为产物（n）（a）其价数-3到D;（m+2d+3+na）

等于或大于3。

m值最好为0到1，但当d为零时，m不为零。当m不为零时，其值最好大于0.5，小于0.75。

D代表的二价金属离子最好为Mg、Ca、Ba、Sr、Mn，Fe，Co、Ni、Cu、Zn或它们的混合物。D更优选Mg、Ca或Mg和Ca的混合物，D钣叛g。

d值优选0到4，但当m为零时，d至少为1。d更优选大于1小于3的范围，D的最优选值为1。

T代表的三价金属离子，优选Al，Ga，Cr或Fe，其中Al或Fe更优选，Al最优选。

A代表的阴离子可以是一价的，二价的、三价的或多价的离子，可以是无机的也可以是亲水性有机离子。无机离子包括卤化物离子，硫酸根离子，硝酸根离子，磷酸根离子或碳酸根离子。优选卤化物离子，硫酸根离子、磷酸根离子或碳酸根离子。亲水性有机离子包括甘醇酸酯，木素磺酸盐，聚羧酸盐或丙烯酸盐离子。这些离子通常与形成的混合金属层格型氢氧化物晶体中金属化合物母体的离子相同。在优选实施方案中，所用的盐为MgAl（OH）xCly，其中X为44.5～5，Y为0～0.5，X和Y之和为5。

最好选用瞬时其沉淀方法制备的混合金属层格型氢氧化物，例如美国专利US4，664，843中所述，可溶性化合物，如金属盐，与提供氢氧基的碱性原料完全混合（使用非切变搅拌或混合）生成混合金属氢氧化物晶体。如上所述，晶体基本为单层，一个单位晶胞中只有一层混合金属氢氧化物。在液相载体中，它们是单分散的，即每个分离的晶体都是不同层的混合金属氢氧化物。