高酰基结冷胶在建筑/建材领域的应用、油井水泥及混凝土砌块制造技术

本发明专利技术公开了高酰基结冷胶在建筑/建材领域的应用，所述高酰基结冷胶作为缓凝剂用于油井水泥、混凝土砌块的制备。其中，具体公开了高酰基结冷胶作为第二缓凝剂与第一缓凝剂配合用于制备油井水泥，以及高酰基结冷胶直接作为缓凝剂用于混凝土砌块的制备。经试验证明，仅添加少量高酰基结冷胶就能实现优异的缓凝性能，且不影响强度等其他性能，与其他材料相容性好，是一种优异的缓凝材料。

【技术实现步骤摘要】
高酰基结冷胶在建筑/建材领域的应用、油井水泥及混凝土砌块
本专利技术涉及高酰基结冷胶在建筑/建材领域的应用、油井水泥及混凝土砌块，属于材料工程

技术介绍
结冷胶(GellanGum，GG)，是一种来源于少动鞘氨醇单胞菌的新型微生物多糖，具有高透明性、耐高温性、耐酸性等功能特性，被广泛应用于食品、医药生产、化工等领域，建材方面没有见到相关应用。结冷胶为相对分子质量高达100万左右的阴离子型线性多糖，结冷胶分子的基本结构是一条主链，由重复的D-葡萄糖、D-葡萄糖醛酸、D-葡萄糖和L-鼠李糖单元构成。在这种多糖的天然形式中，每单位约有1.5个O-酰基基团，其中每单位有1个O-甘油酰取代基，每隔1个单位有一个O-乙酰取代基。一般来说，天然形式的结冷胶为高酰基结冷胶，其结构如式一所示；在高温状态下，酰基很容易被碱脱除，得到低酰基结冷胶，其结构如式二所示。结冷胶分子链中含有羟基、羧基等亲水基团，是一种良好的吸附材料的制备来源。国内对结冷胶尤其是高酰基结冷胶的特性和应用研究也还都不够，国外对高酰基结冷胶的研究主要是结合西方饮食特点的食品等产品展开研究。高酰基结冷胶成胶弹性好、相容性强，加强其特性及应用等研究，对扩大其在应用领域具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高酰基结冷胶应用的新领域，即在建筑/建材方面的应用，同时本专利技术还提供了一种包含高酰基结冷胶的油井水泥，以及一种包含高酰基结冷胶的混凝土砌块。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：提供一种高酰基结冷胶在建筑/建材领域的应用，所述高酰基结冷胶作为缓凝剂用于油井水泥或混凝土砌块的制备。进一步地，所述高酰基结冷胶占胶凝材料0.01wt％～0.092wt％。本专利技术还提供一种包含高酰基结冷胶的油井水泥，包括以下重量份的组分：油井水泥100份、降失水剂1～2份、第一缓凝剂0.1～0.3份、第二缓凝剂0.01～0.04份、拌和用水35～50份，所述第二缓凝剂为高酰基结冷胶。进一步地，包括以下重量份的组分：油井水泥100份、降失水剂1.2～1.5份、第一缓凝剂0.15～0.20份、第二缓凝剂0.015～0.03份、拌和用水35～40份。其中，所述油井水泥为G级油井水泥；所述所述降失水剂为聚胺类降失水剂，优选为聚乙烯胺(PVAm)或聚乙烯亚胺(PEI)，所述PVAm的分子量为1.0×106～1.0×107，PEI的分子量为4.0×104～6.0×104。所述第一缓凝剂为木质素磺酸盐缓凝剂或羟基羧酸盐缓凝剂，优选为水杨酸、木质素磺酸钙或葡萄糖酸钠中的任意一种。所述油井水泥的使用温度为60℃～200℃。本专利技术还提供一种上述油井水泥的制备方法，包括：S1、将配方量的油井水泥、降失水剂、第一缓凝剂及第二缓凝剂称量完毕，置于一起，得到混合物；S2、将配方量的水，称量完毕；S3、将步骤1称量好的混合物在15秒至25秒内，在4000r/min±200r/min转速下，均匀加入至步骤2称量的水中，继续以12000r/min±500r/min的转速拌和30秒至40秒，得到油井水泥体。本专利技术还提供一种包含高酰基结冷胶的混凝土砌块，由水泥和粉煤灰组成的胶凝材料、砂、碎石、减水剂和高酰基结冷胶；所述高酰基结冷胶的用量为胶凝材料用量的0.1‰～0.92‰。进一步地，所述混凝土砌块，包括按重量份数计的如下组分：水泥250～400kg、粉煤灰80～150kg、砂500～800kg、碎石900～1400kg、减水剂5～10kg、高酰基结冷胶的用量为胶凝材料用量的0.1‰～0.92‰，拌和用水的加入量与所述胶凝材料的加入量之比为(0.27～0.33)：1。进一步地，所述混凝土砌块中，减水剂为聚羧酸高效减水剂。由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是：(1)本专利技术提供了一种高酰基结冷胶在建筑/建材领域的新应用，将其用于油井水泥体系、混凝土或混凝土砌块的制备中，添加少量高酰基结冷胶就能实现优异的缓凝性能，且不影响强度等其他性能，与其他材料相容性好，是一种优异的缓凝材料。(2)所述结冷胶选用高酰基结冷胶，高酰基结冷胶的分子链中除了含有羟基、羧基等亲水基团外，还包含乙酰基和甘油酰基。乙酰基和甘油酰基的存在，使得高酰基结冷胶溶解后所形成的凝胶柔软、富有弹性、黏着力强，并具有比低酰基结冷胶明显更强的分子空间位阻作用，更加适合在建筑材料内分散、形成稳定的立体构型，从而增加与基体材料分子的接触面积，获得良好的缓凝效果。(3)高酰基结冷胶溶于水后，分子之间会自动聚集形成双股螺旋结构，双螺旋进一步聚集可形成三维网状结构，极大地增加了分散效果；高酰基结冷胶分子中的羧基官能团作为质子供体或受体对水起作用，进一步增大其溶解度和溶解稳定性；高酰基结冷胶所形成的双螺旋主链上存在较多的氢键，能有较高的持水保水性能；高酰基结冷胶分子上的多个极性官能团与水泥颗粒表面发生较强的相互作用、实现牢固吸附，且由于空间位阻效应阻碍了水泥颗粒的相互接近，防止其进一步水化，因而具有稳定且效果良好的缓凝性。高酰基结冷胶中的酰基含量较高，而随着酰基含量的增加，尤其是甘油酰基含量的增加，结冷胶的弹性、双螺旋二聚体的稳定性也随之增加。这是由于甘油酰基在羧基内部或附近、使二聚体结构显得松散，但同时它又能形成新的内氢键以稳定双螺旋结构；而乙酰基由于空间位阻效应使分子交联作用疏松导致弱凝胶的形成，但这一效应不会干扰到双螺旋结构的形成。在高温下，高酰基结冷胶比低酰基结冷胶在构象上更有次序，在双螺旋结构形成和聚集比低酰基结冷胶更稳定。在受到较小变化的外力剪切作用下，高酰基结冷胶仍呈现良好的空间网状凝胶体状态，起到很好的悬浮和稳定作用，具有很好的抗剪切能力。经检测，高酰基结冷胶在低剪切速率及静止时均具有很高的黏度，在中性条件下具有很好的稳定性。(4)高酰基结冷胶的分子结构与不同品种的水泥、掺合料、功能助剂等均具有良好的相容性，不会因相容性问题而导致产品硬化后收缩；并且，高酰基结冷胶加入后所生成的三维网状结构，与其它成分也会继续交联、形成更大的空间网状结构，一定程度上能补强产品的强度，避免缓凝作用降低产品强度的问题。具体实施方式以下结合实施例，对本专利技术作进一步具体描述，但不局限于此。一、关于高酰基结冷胶在油井水泥中的应用所述油井水泥，又称堵塞水泥，专用于油井、气井的固井工程。在勘探和开采石油或天然气时，要把钢质套管下入井内，再注入水泥浆，将套管与周围地层胶结封同，封隔地层内油、气、水层，防止互相串扰，以便在井内形成一条从油层流向地面且隔绝良好的油流通道。因而，油井水泥的基本要求为：水泥浆在注井过程中要有一定的流动性和适合的密度；水泥浆注入井内后，应较快凝结，并在短期内达到相当的强度；硬化后的水泥浆应有良好的稳定性和抗渗性、抗蚀性。通常加入外加剂来调整油井水泥的性能，其中，缓凝剂是油井水泥外加剂中比较重要的一种。随着钻井本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高酰基结冷胶在建筑/建材领域的应用，其特征在于：所述高酰基结冷胶作为缓凝剂用于油井水泥或混凝土砌块的制备。/n

【技术特征摘要】
1.高酰基结冷胶在建筑/建材领域的应用，其特征在于：所述高酰基结冷胶作为缓凝剂用于油井水泥或混凝土砌块的制备。


2.根据权利要求1所述的高酰基结冷胶在建筑/建材领域的应用，其特征在于：所述高酰基结冷胶用量占胶凝材料用量的0.01wt％～0.092wt％。


3.一种包含权利要求1～2任一所述的高酰基结冷胶的油井水泥，其特征在于：包括以下重量份的组分：油井水泥100份、降失水剂1～2份、第一缓凝剂0.1～0.3份、第二缓凝剂0.01～0.04份、拌和用水35～50份，所述第二缓凝剂为高酰基结冷胶。


4.根据权利要求3所述的油井水泥，其特征在于：油井水泥100份、降失水剂1.2～1.5份、第一缓凝剂0.15～0.20份、第二缓凝剂0.015～0.03份、拌和用水35～40份。


5.根据权利要求3或4所述的油井水泥，其特征在于：所述油井水泥为G级油井水泥；所述降失水剂为聚胺类降失水剂；所述第一缓凝剂为木质素磺酸盐缓凝剂或羟基羧酸盐缓凝剂。


6.根据权利要求5所述的油井水泥，其特征在于：所述聚胺类降失水剂为聚乙烯胺或聚乙烯亚胺；所述第一缓凝剂为水杨酸、木质素磺酸钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭玉宝，武俊宇，王博，许慧，张鹏飞，盛智，穆杰，卢旺，
申请(专利权)人：中铁建工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11