【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于基础工程领域，具体涉及一种复合抗钙造浆膨润土、抗钙泥浆及其制备方法。
技术介绍
1、泥浆是基础工程施工中用于维持开挖面孔壁稳定与携带岩屑的重要工程浆液。随着我国基础工程施工技术日益成熟，对护壁泥浆的要求也逐渐提高。护壁泥浆随着工程的实施，浆液的性能会逐渐恶化，尤其在浇筑混凝土阶段，泥浆与混凝土面充分接触，混凝土中水泥成分中大量钙离子侵入泥浆中，造成膨润土水化膜变薄，层间距离变小，导致膨润土水化能力降低，使护壁泥浆护壁效果大幅降低。因此，亟待研发高性能、抗水泥污染能力强的复合泥浆。
2、膨润土作为水基泥浆的主要成份，其抗钙能力的强弱往往在根本上决定着泥浆整体的抗钙能力，因此提高泥浆抗钙能力的关键在于膨润土。中国专利文献cn112551944a和cn113402682a分别提出了增强膨润土耐高盐、强酸、强碱能力的改性方法，然而现有改性膨润土材料多数作为吸附材料、阻隔材料使用，着重关注复合膨润土材料的材料强度、吸附性、阻隔性及防渗性，但是，这些性能对于重视膨润土水化能力的泥浆领域的参考意义不大，因此需要对改性方法做出相应的调整，针对基础工程泥浆领域，改性过程中交联剂的使用会过度增加复合膨润土中聚合物的网络结构，使得泥浆粘度过大，不利于泥浆的流动，插层剂作为一种疏水单体，会使复合膨润土具有疏水性，不利于形成水基泥浆；另外，目前聚合物改性膨润土材料的抗钙能力，仍有待提高，以上述专利为例，虽然改性膨润土具有抗钙能力，但其抗钙能力仅为50mm(即ca2+浓度为2000mg/l)，对于泥浆而言，抗钙能力仍有待增强。p>
3、基于现有的技术情况，缺少一种适用于基础工程泥浆领域的复合膨润土的改性方案，以用来制备具有良好流变性能、滤失性能和抗钙性能的基础工程抗钙泥浆。
技术实现思路
1、本专利技术需要解决的技术问题是克服基础工程施工中浇筑混凝土时水泥对护壁泥浆性能的影响，提高护壁泥浆的抗钙污染能力。本专利技术提出一种复合抗钙造浆膨润土、抗钙泥浆及其制备方法，该复合抗钙造浆膨润土制备技术操作简单、条件温和，水化后所配置的抗钙泥浆的流变性能、滤失性能和抗钙能力相对于现阶段基础工程中所用泥浆得到明显提高。通过本专利技术所配置的抗钙泥浆具有良好的携岩和护壁能力以及抵抗钙离子污染能力，在实际工程应用中具有广阔的前景。
2、本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术提供一种复合抗钙造浆膨润土，包括以下重量份的原料，钠基膨润土30～40份、增强造浆单元30～40份、抗钙单体10～15份，引发剂0.3～0.4份；
4、所述增强造浆单元为马来酸酐、丙烯酰胺、n,n-二甲基丙烯酰胺中的一种或多种；
5、所述抗钙单元2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、烯丙基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化中的一种或多种；
6、所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或多种。
7、本专利技术通过聚合物原位插层聚合释放的聚合热，扩大膨润土的层间距，增强膨润土的水化效果及分散性，同时层间的聚合物提高了膨润土水化所形成的网架结构的强度，从而使复合膨润土水化形成的泥浆具有良好的流变性能和滤失性能；通过引入抗钙单元，处于膨润土层间的聚合物会具有刚性的抗钙基团，在高钙环境下，维持膨润土的水化膜厚度及层间距，支撑泥浆中膨润土水化所形成的网架结构，使泥浆保持良好的流变和滤失性能，从而提高泥浆的抗钙能力。
8、本专利技术还提供上述复合抗钙造浆膨润土的制备方法，包括以下步骤：
9、s1、将钠基膨润土、增强造浆单元、抗钙单元加入到去离子水中，搅拌均匀后超声振荡15～20min，得到预处理材料；
10、s2、将引发剂溶于去离子水中，制得引发剂溶液；
11、s3、将预处理材料移至反应容器中，升温至反应温度，加入引发剂溶液，恒温搅拌并持续超声振荡，充分反应后，经烘干、粉碎、研磨、过筛，即得到所述复合抗钙造浆膨润土。
12、进一步地，超声振荡的频率为40khz。
13、进一步地，步骤s1中，搅拌转速400～600r/min，搅拌时间10～15min。
14、进一步地，步骤s2中，引发剂溶液浓度为10～20wt％。
15、进一步地，步骤s3中，搅拌转速400～600r/min，反应温度为60～70℃，反应时间不少于2h。
16、进一步地，步骤s3中，烘干温度为80～90℃，过筛目数为100目。
17、本专利技术还提供一种抗钙泥浆的制备方法，所述制备方法为：于容器中加入水，加入一定比例的增粘剂和复合抗钙造浆膨润土，高速搅拌20min，加盖静止16h，得到所述抗钙泥浆。
18、进一步地，水、复合抗钙造浆膨润土、增粘剂重量份比值为100:4～6:0.4～0.6。
19、进一步地，所述增粘剂为羧甲基纤维素、水解聚烯酰胺中的一种。
20、本专利技术具有以下有益效果：
21、1、本专利技术优化了聚合物插层膨润土的制备方法，简化了反应条件，利用搅拌和超声振荡将聚合物反应单元直接引入膨润土蒙脱石片层间，在膨润土层间引发聚合反应，使得到的复合膨润土材料更适合于基础工程泥浆。
22、2、本专利技术的复合抗钙造浆膨润土通过聚合物原位插层聚合释放的聚合热，扩大了膨润土的层间距，增强了膨润土的水化效果及分散性，同时层间的聚合物提高了膨润土水化所形成的网架结构的强度，从而使复合抗钙造浆膨润土水化形成的泥浆具有良好的流变性能和滤失性能，拥有良好的护壁与携岩能力。
23、3、本专利技术所引入的高效抗钙单元，使处于膨润土层间的聚合物具有刚性的抗钙基团，在高钙环境下，维持膨润土的水化膜厚度及层间距，支撑泥浆中膨润土水化所形成的网架结构，使泥浆保持良好的流变和滤失性能，从而提高复合膨润土泥浆的抗钙能力。
24、4、本专利技术的抗钙泥浆具有优异的抗钙污染能力，根据本专利技术优选的，所述的复合抗钙泥浆在加入2％ cacl2(ca2+浓度为7000mg/l、ph＝6.6)后，其泥浆流变性能较为稳定，表观粘度仅下降26％，表现出优异的抗钙能力。
25、5、本专利技术的抗钙泥浆在模拟水泥滤液(溶解度为0.165％的饱和氢氧化钙溶液中，ca2+浓度为1000mg/l、ph＝12)条件下仍表现出良好的流变性与降滤失性能(api滤失量6.4ml，表观粘度10.5mpa·s)，抗钙泥浆具有良好的抗水泥污染能力。
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1.一种复合抗钙造浆膨润土，其特征在于，包括以下重量份的原料，钠基膨润土30～40份、增强造浆单元30～40份、抗钙单体10～15份，引发剂0.3～0.4份；
2.权利要求1所述复合抗钙造浆膨润土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的复合抗钙造浆膨润土的制备方法，其特征在于：超声振荡的频率为40KHz。
4.如权利要求2所述的复合抗钙造浆膨润土的制备方法，其特征在于：步骤S1中，搅拌转速400～600r/min，搅拌时间10～15min。
5.如权利要求2所述的复合抗钙造浆膨润土的制备方法，其特征在于：步骤S2中，引发剂溶液浓度为10～20wt％。
6.如权利要求2所述的复合抗钙造浆膨润土的制备方法，其特征在于：步骤S3中，搅拌转速400～600r/min，反应温度为60～70℃，反应时间不少于2h。
7.如权利要求2所述的复合抗钙造浆膨润土的制备方法，其特征在于：步骤S3中，烘干温度为80～90℃，过筛目数为100目。
8.一种抗钙泥浆的制备方法，其特征在于，所述制备方法
9.如权利要求8所述抗钙泥浆的制备方法，其特征在于：水、复合抗钙造浆膨润土、增粘剂重量份比值为100:4～6:0.4～0.6。
10.如权利要求8所述抗钙泥浆的制备方法，其特征在于：所述增粘剂为羧甲基纤维素、水解聚丙烯酰胺中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种复合抗钙造浆膨润土，其特征在于，包括以下重量份的原料，钠基膨润土30～40份、增强造浆单元30～40份、抗钙单体10～15份，引发剂0.3～0.4份；
2.权利要求1所述复合抗钙造浆膨润土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的复合抗钙造浆膨润土的制备方法，其特征在于：超声振荡的频率为40khz。
4.如权利要求2所述的复合抗钙造浆膨润土的制备方法，其特征在于：步骤s1中，搅拌转速400～600r/min，搅拌时间10～15min。
5.如权利要求2所述的复合抗钙造浆膨润土的制备方法，其特征在于：步骤s2中，引发剂溶液浓度为10～20wt％。
6.如权利要求2所述的复合抗钙造浆膨润土的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶井亮，孙华，刘福林，徐伟，金纯正，蔡记华，
申请(专利权)人：武汉誉城千里建工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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