一种防渗墙正电胶固壁泥浆及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种防渗墙正电胶固壁泥浆及其应用，属于防渗墙固壁技术领域。按质量份计，所述泥浆包括50～60份的膨润土、1.6～2份的纯碱、0.5～1份的烧碱、0.05～0.25份的混合金属氢氧化物和1000份的水。本发明专利技术通过在泥浆内加入混合金属氢氧化物，使得在整个空间就会形成由极化水链连接的网络结构，形成稳定的体系，并使泥浆表现为较强的动切力和较高的静切力，提高了泥浆携带与悬浮岩屑的能力。

Positive wall glue mud with impervious wall and its application

The invention discloses an impermeable wall positive pressure cement wall mud and an application thereof, belonging to the technical field of solid wall of an impermeable wall. According to mass, the slurry contains 50~60 parts of bentonite, 1.6 to 2 parts of soda ash, 0.5 to 1 parts of caustic soda, 0.05 to 0.25 parts of mixed metal hydroxide and 1000 parts of water. By adding the mixed metal hydroxide in the mud, which will form a network structure connected by polarization of water chain in the whole space, form a stable system, and the static shear force dynamic shear force and high mud performance is strong, improve the ability of mud suspension and carrying cuttings.

【技术实现步骤摘要】
一种防渗墙正电胶固壁泥浆及其应用
本专利技术涉及防渗墙固壁
，特别涉及一种防渗墙正电胶固壁泥浆及其应用。
技术介绍
固壁泥浆技术是混凝土防渗墙施工中的重要组成部分，是保证混凝土防渗墙成槽、成墙等工序安全顺利进行的关键技术措施。随着防渗墙施工时钻遇地层的日趋复杂和施工难度的逐渐增大，固壁泥浆技术在稳定孔壁、防止坍塌，携带和悬浮钻屑，拓展液压铣、抓斗、冲击反循环、气举反循环等优良设备的适用范围，提高工效等方面起着越来越重要的作用。目前在防渗墙施工过程中还仍然沿用早在20世纪60～70年代使用的分散型固壁泥浆，即由淡水、膨润土或粘土、起分散作用的处理剂组成。常用的处理剂主要是纯碱(碳酸钠)、烧碱(氢氧化钠)及起降滤失作用的羧甲基纤维素(CMC)等。该类泥浆在覆盖层比较薄、墙体较浅、地层比较稳定的防渗墙施工中尚可满足要求。但中国西部许多工程地基覆盖层深厚，地层复杂，防渗墙深度厚度很大，孔壁不稳定问题凸显严重。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少还存在以下问题：①泥浆抑制性差，不能有效控制地层水化膨胀，特别是对砂质含量高，渗透性强，结构松散的地层，容易引起垮塌；②泥浆性能不稳定，抗污染能力差，在造孔过程中，容易受孔壁地层和钙镁离子等的污染，使泥浆流变性和虑失性能遭到破坏而失去悬浮稳定性，造孔清孔困难；③由于分散体系颗粒比较细，特别是粒径小于1μm亚微米颗粒所占的比例相当高，使用时对提高造孔速度加快施工进度不利；④由于泥浆中加入大量烧碱、纯碱等，对自然环境带来不利影响。因此研制或筛选出环保并能适应各种复杂地层的新型环保固壁泥浆已迫在眉睫。此前，虽在上海、北京、天津、长江堤防防渗墙等工程实验中使用过聚丙烯酰胺为主剂的高分子聚合物材料，并取得一定成效，但由于其成本高，且受槽孔深度、施工设备制约，故难以适应深厚复杂覆盖层施工。
技术实现思路
为了解决现有技术上的问题，本专利技术实施例提供了一种防渗墙正电胶固壁泥浆。所述技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种防渗墙正电胶固壁泥浆，按质量份计，所述泥浆包括50～60份的膨润土、1.6～2份的纯碱、0.5～1份的烧碱、0.05～0.25份的混合金属氢氧化物和1000份的水。优选地，按质量份计，所述泥浆包括60份的膨润土、1.8份的纯碱、0.8份的烧碱、0.25份的混合金属氢氧化物和1000份的水。优选地，所述混合金属氢氧化物的化学式如下：[M2+xM3+y(OH)z]An-(2x+3y-z)/n·mH2O式中，M2+指二价金属阳离子，M3+指三价金属阳离子，A指价数为n的阴离子，x是M2+的数目，y是M3+的数目，z是OH-的数目；m是水合水数。优选地，所述混合金属氢氧化物的化学式中M2+选自Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Ca2+中的至少一种；M3+选自Al3+、Cr3+、Mn3+、Fe3+、Co3+、Ni3+、La3+中的至少一种；An-选自Cl-、OH-、NO3-、CO32-中的至少一种。优选地，所述混合金属氢氧化物具体为Mg0.43Al(OH)3.72Cl0.14·0.5H2O。优选地，所述混合金属氢氧化物为粉剂。优选地，所述纯碱和烧碱分别为：碳酸钠、氢氧化钠。第二方面，本专利技术实施例提供了一种防渗墙正电胶固壁泥浆的制备方法，所述方法包括：在水中加入纯碱、膨润土，搅拌5分钟后，再加入烧碱和混合金属氢氧化物进行搅拌。第三方面，本专利技术实施例提供了一种防渗墙正电胶固壁泥浆在防渗墙工程中的应用。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：由于混合金属氢氧化物(MMH，MixedMetalHydroxide)带高密度的正电荷，对极性水分子产生极化作用，使其在胶粒周围形成一个稳定的水化膜，这个水化膜的外沿显正电性。而岩屑/粘土胶粒所带负电荷，也会对水分子产生类似作用，只是水化膜外沿显负电性。当两个带有强水化膜的粒子靠近时，首先接触的是水化膜外沿，由于电性相反而形成贯通的极化水链，使两个粒子保持一定距离而不再靠近。这样在整个空间就会形成由极化水链连接的网络结构，这种由正、负电荷的颗粒与极化水分子所形成的稳定体系为“MMH-水-粘土复合体”。通过这种特殊的结构，使泥浆表现为较强的动切力和较高的静切力，即泥浆携带与悬浮岩屑的能力大幅度提高。同时由于正电胶泥浆具有固液双重性和良好的抑制性，有效减轻了泥浆对孔壁的冲蚀，消弱了地层的水化作用并使泥浆具有极强的抗钙离子污染能力，还能促使孔壁形成”外泥皮+桥赛区+侵染区“的稳定体系，保证了孔壁安全，提高了施工工效。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例10提供的混合金属氢氧化物以及混合金属氢氧化物和其余的抑制剂复配的粘土膨胀率图；图2是本专利技术实施例14提供的混合金属氢氧化物的两种剂型的膨胀率图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。第一方面，本专利技术实施例提供了一种防渗墙正电胶固壁泥浆，按质量份计，所述泥浆包括50～60份的膨润土、1.6～2份的纯碱、0.5～1份的烧碱、0.05～0.25份的混合金属氢氧化物和1000份的水。以下说明本专利技术实施例提供的防渗墙正电胶固壁泥浆能够产生有益效果的原理：混合金属氢氧化物因胶体颗粒带永久正电荷，又称为MMH(MixedMetalHydroxide)正电胶。由于MMH(MixedMetalHydroxide)正电胶胶粒带高密度的正电荷，对极性水分子产生极化作用，使其在胶粒周围形成一个稳定的水化膜，这个水化膜的外沿显正电性。而岩屑/粘土胶粒所带负电荷，也会对水分子产生类似作用，只是水化膜外沿显负电性。当两个带有强水化膜的粒子靠近时，首先接触的是水化膜外沿，由于电性相反而形成贯通的极化水链，使两个粒子保持一定的距离而不再靠近。这样，在整个空间就会形成由极化水链连接的网络结构，这种由正、负电荷的颗粒与极化水分子所形成的稳定体系为“MMH-水-粘土复合体”。通过这种特殊的结构，使泥浆表现为较强的动切力和较高的静切力，即泥浆携带与悬浮岩屑的能力大幅度提高。同时由于正电胶泥浆具有固液双重性和良好的抑制性，有效减轻了泥浆对孔壁的冲蚀，消弱了地层的水化作用并使泥浆具有极强的抗Ca污染能力，还能促使孔壁形成”外泥皮+桥赛区+侵染区“的稳定体系，保证了孔壁安全，提高了施工工效。优选地，所述混合金属氢氧化物的化学式如下：[M2+xM3+y(OH)z]An-(2x+3y-z)/n·mH2O式中，M2+指二价金属阳离子，M3+指三价金属阳离子，A指价数为n的阴离子，x是M2+的数目，y是M3+的数目，z是OH-的数目；m是水合水数。优选地，所述混合金属氢氧化物的化学式中M2+选自Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Ca2+中的至少一种；M3+选自Al3+、Cr3+、Mn3+、Fe3+、Co3+、Ni3+、La3+中的至少一种；An-选自Cl-、OH-、NO3-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防渗墙正电胶固壁泥浆，其特征在于，按质量份计，所述泥浆包括50～60份的膨润土、1.6～2份的纯碱、0.5～1份的烧碱、0.05～0.25份的混合金属氢氧化物和1000份的水。

【技术特征摘要】
1.一种防渗墙正电胶固壁泥浆，其特征在于，按质量份计，所述泥浆包括50～60份的膨润土、1.6～2份的纯碱、0.5～1份的烧碱、0.05～0.25份的混合金属氢氧化物和1000份的水。2.根据权利要求1所述的泥浆，其特征在于，按质量份计，所述泥浆包括60份的膨润土、1.8份的纯碱、0.8份的烧碱、0.25份的混合金属氢氧化物和1000份的水。3.根据权利要求2所述的泥浆，其特征在于，所述混合金属氢氧化物的化学式如下：[M2+xM3+y(OH)z]An-(2x+3y-z)/n·mH2O式中，M2+指二价金属阳离子，M3+指三价金属阳离子，A指价数为n的阴离子，x是M2+的数目，y是M3+的数目，z是OH-的数目；m是水合水数。4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥生，肖恩尚，刘建发，赵明华，毛鸿飞，王玉杰，李相南，
申请(专利权)人：中国水电基础局有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12