一种降低海水对膨润土膨化性能抑制的添加剂制造技术

本发明专利技术公开一种降低海水对膨润土膨化性能抑制的添加剂。以各组分的总重量计，该材料由沸石粉25～30％、离子交换树脂30～40％、碳酸钠35～45％构成，本发明专利技术的目的在于利用海水配制出满足工程要求的泥浆，解决因海水离子造成的膨润土泥浆性能劣化，尤其是解决海水泥浆中膨润土膨化性能大幅降低的问题，配制出粘度、胶体率、泥浆固体颗粒平均粒径D

An additive to reduce the inhibition of seawater on the swelling property of Bentonite

【技术实现步骤摘要】
一种降低海水对膨润土膨化性能抑制的添加剂
本专利技术涉及工程泥浆领域，具体涉及一种降低海水对膨润土膨化性能抑制的添加剂。
技术介绍
随着我国的盾构施工技术的逐渐成熟，盾构工程条件变的越来越恶劣，大断面、高渗透性地层施工等等，并且越来越多的盾构施工出现地表沉降超限、坍塌等质量事故，其中很大程度是对盾构施工的同步注浆技术不了解，注浆材料选择不正确而造成的。在盾构掘进过程中，泥浆是维持开挖面稳定性的关键材料，而泥浆的固体颗粒级配是影响开挖面稳定性的核心因素，其次才是比重，粘度，胶体率等参数，当泥浆中膨润土颗粒粒径较小，则可能直接穿过地层孔隙，造成泥浆的大量滤失，同时难以维持开挖面的稳定。海水含盐量高、各种离子含量丰富，会对泥浆的各项性能造成很大影响，如泥浆的粘度、胶体率、膨胀率等均会显著下降，海水中阳离子，如钙镁离子会与蒙脱石(膨润土主要成分)晶体中的一价阳离子进行离子交换，使蒙脱石晶体中层与层间的引力增大，从而层与层间的间隙减小，导致外界的水难以进入，即膨润土膨胀性能降低。泥浆的常规检测项目只有粘度，比重，胶体率，含砂率等，一般不会检测膨润土颗粒的膨胀性能，即对泥浆中固体颗粒的粒径缺乏相应的检测，因此，目前市面上针对海水的泥浆调节剂大多是改善泥浆的粘度和胶体率等指标，没有泥浆调节剂考虑海水中离子对膨润土泥浆固体颗粒粒径的影响，其本质是通过引入高分子还提高泥浆的粘度和胶体率，并没有解决膨润土受海水离子影响的性能劣化，导致整个泥浆行业均是以粘度为评价指标来挑选泥浆调节剂，而忽略了泥浆的颗粒级配。针对上述行业研究空白领域，本专利技术研制出一种可抵抗海水影响的膨润土泥浆添加剂。
技术实现思路
为充分合理利用海水资源，解决海水离子对膨润土泥浆的性能影响，提升海水泥浆的粘度，胶体率以及固体颗粒粒径大小，本专利技术研制出一种可抵抗海水影响的膨润土泥浆添加剂。添加剂包括以下组分：沸石粉25～30％、离子交换树脂30～40％、碳酸钠35～45％。优选的，所述沸石粉目数为200目及以上。优选的，所述离子交换树脂为强碱型阴离子交换树脂与强酸性阳离子交换树脂的混合物，其混合比例为1:1。本专利技术至少包括以下有益效果：沸石粉比表面积大，可对海水中离子和有机物进行物理吸附，尤其是重金属离子。离子交换树脂可将其自身的H+，OH-与海水中的阴阳离子进行交换，去除海水中的有害离子。碳酸钠可与海水中的钙镁离子反应，生成碳酸钙、碳酸镁沉淀，起到固化海水阳离子的作用，同时，碳酸钠水解成碱性，可促进膨润土的膨化。海水离子的处理通过几种添加剂的物理化学作用互相结合，综合处理，可相互弥补，相互促进，达到非常好的效果。具体实施方式下面结合实例对本专利技术做详细说明。实施例1泥浆配合比如下：淡水1000g，膨润土100g。搅拌方式：将水加入高速搅拌锅，设置搅拌速率在1000r/min以上，然后加入膨润土进行搅拌5min左右至搅拌均匀即可。实施例2添加剂由以下重量配比的组分构成：沸石粉30％；离子交换树脂35％；碳酸钠35％。泥浆配合比如下：海水1000g，膨润土100g。添加剂为海水质量的0％、0.2％、0.4％、0.6％。搅拌方式：将水加入高速搅拌锅，设置搅拌速率在1000r/min以上，然后加入添加剂进行搅拌2min左右，接着加入膨润土进行搅拌5min左右至搅拌均匀即可。测试泥浆的粘度，胶体率，颗粒平均粒径D50。本专利技术提供一种可抵抗海水影响的膨润土泥浆添加剂，测试例1～5泥浆的各组分配合比见下表1所示表1泥浆配合比(kg/m3)材料用量(g)测试例1测试例2测试例3测试例4测试例5淡水10000000海水01000100010001000膨润土100100100100100添加剂00204060搅拌方式：将水加入高速搅拌锅，设置搅拌速率在1000r/min以上，然后加入添加剂进行搅拌2min左右，接着加入膨润土进行搅拌5min左右至搅拌均匀即可。测试泥浆的粘度，胶体率，颗粒平均粒径D50。测试方法：粘度采用漏斗粘度计测量，用两端开口量杯分别量取500mL和200mL泥浆，通过滤网去除大颗粒后进入漏斗，使泥浆从漏斗中流出，流满500mL所用的时间即为泥浆的粘度。胶体率：将100mL泥浆放入100mL量筒，用玻璃杯盖上，静置24h后，量筒上部泥浆可能为透明的水，下部可能有沉淀物，测量水和沉淀物的体积，(100-水-沉淀物)/100即为胶体率。D50：采用激光粒度仪测得泥浆中固体颗粒的平均粒径。各组泥浆的相关性能参数如表2所示表2泥浆性能参数粘度(s)胶体率(％)D50(μm)测试例135.510011.42测试例216.1303.68测试例325.6747.14测试例430.1959.43实施例533.69910.78测试结果表明：膨润土在淡水中的性能优异，但是在海水中性能急剧下降，因为海水中离子种类多、含量高，对膨润土膨化性能影响极大。加入本专利技术添加剂后泥浆性能改善明显，添加剂掺量为0.2％时，泥浆的各项性能有了大幅提高，但是仍不满足工程要求，在掺量为0.4％时，泥浆性能已基本满足工程要求，掺量为0.6％时，海水泥浆的性能已接近淡水泥浆，表明添加剂掺量0.6％时可抵抗海水对膨润土的影响。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低海水对膨润土膨化性能抑制的添加剂，其特征在于，以各组分的总重量计，该材料包括以下组分：沸石粉25～30％、离子交换树脂30～40％、碳酸钠35～45％。/n

【技术特征摘要】
1.一种降低海水对膨润土膨化性能抑制的添加剂，其特征在于，以各组分的总重量计，该材料包括以下组分：沸石粉25～30％、离子交换树脂30～40％、碳酸钠35～45％。


2.根据权利要求1所述的一种降低海水对膨润土膨化性能抑制的添加剂，其特征在于，所述沸石粉目数为200以上。

【专利技术属性】
技术研发人员：明阳，陈平，李玲，甘国兴，陈宣东，刘荣进，赵艳荣，韦家崭，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西;45