一种防渗墙正电胶固壁泥浆及其应用的制作方法

本发明涉及防渗墙固壁技术领域，特别涉及一种防渗墙正电胶固壁泥浆及其应用。

背景技术：

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。

在实现本发明的过程中，发明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。

技术实现要素：

为了解决现有技术上的问题，本发明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，本发明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]a^n-(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^-、no^3-、co3^2-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，本发明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，本发明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。

本发明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发明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发明的一些实施例，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是本发明实施例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是本发明实施例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

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

第一方面，本发明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。

以下说明本发明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]a^n-(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^-、no^3-、co3^2-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。

本发明实施例中混合金属氢氧化物的使用使防渗墙正电胶固壁泥浆具有一种特殊的流变学现象，即静止时呈假固体状，具有一定的弹性；搅拌时迅速稀化，变为流动性很好的流体。这种现象为“固-液双重性”，即为极强的剪切稀释性。其原因主要是mmh-水-粘土复合体结构引起的。静止时，体系的水全部被极化后可形成网状结构，因而结构强度大，表现为动切力较高，即体系悬浮钻屑能力较强。因为其复合体中所形成的空间网状结构主要是由极化水链联结的，极化水链结构的形成和破坏均十分迅速，因而从假固态向流体的转化或相反的转化都可以在很短的时间内完成。而结构的破坏仅限于受扰动很窄的区域，邻近未感受到应力作用的部分不受影响。这对于防渗墙工程，特别是超深防渗墙工程是一种十分理想的特性。即因其有较强的动切力(携带岩屑能力)，有利于提高清孔工效及清孔效果；而其较高的静切力(悬浮岩屑能力)，可以保证未被清除的岩屑在长时间混凝土浇筑过程中不下沉或极少下沉，从而保证墙段接头施工及墙体质量。

正由于这种“固-液双重性”的特性，在近孔壁处于假固相，即“滞流层”，它减轻了浆液对孔壁的冲蚀。“滞流层”对解决砂层和松散的漂砾石层坍塌问题甚为重要，同时对易漏失地层具有较好的防漏堵漏效果。此外，“滞流层”的存在可拓宽液压铣、抓斗、冲击反循环钻机等优良设备的适用范围，从而提高工效。

另外，孔壁失稳的实质是地层的水化问题。本发明实施例提供的防渗墙正电胶固壁泥浆具有很强的抑制孔壁或钻屑水化分散、膨胀的能力。因为正电胶粒能将矿物表面的阳离子排挤出去，使矿物表面阳离子活度降低，从而削弱渗透水化。并且防渗墙正电胶固壁泥浆的胶粒在矿物表面可形成吸附膜，产生一个正电垒，阻止阳离子在液相和矿物之间的交换，从而削弱了由于阳离子交换所引起的渗透水化膨胀，使地层活度保持稳定。避免了由于受孔壁地层和钙、镁离子等的污染使泥浆流变性和滤失性能遭到破坏而失去悬浮稳定性，造成清孔困难的问题。

现有技术的分散型泥浆是由粘土分散在水中形成，所用的处理剂(例如羧甲基纤维素等)也是带负电荷的，使整个泥浆体系是强负电性的。这种强负电性易导致钻屑分散和孔壁不稳定。而本发明实施例提供的防渗墙正电胶固壁泥浆中带正电荷的mmh胶粒加入泥浆体系后，会降低体系的负电性，甚至会转化为正电性，这对抑制钻屑分散，使浆液易于进入松散地层，并改变原始地层成分和结构，形成较广的“桥赛区”或称“内泥皮”。由于mmh正电胶的加入改变了浆液体系的电性，使得进入地层的泥浆不仅可以有效抑制地层水化膨胀，还可封堵孔隙，防止漏浆塌孔。

优选地，按质量份计，所述泥浆包括51～59份的膨润土，进一步地，所述泥浆包括52～58份的膨润土，进一步地，所述泥浆包括53～57份的膨润土，进一步地，所述泥浆包括54～56份的膨润土，进一步地，所述泥浆包括55份的膨润土，按质量份计，所述泥浆还包括1.7～1.9份的纯碱，按质量份计，所述泥浆还包括0.5～1份的烧碱，按质量份计，所述泥浆还包括0.1～0.2份的混合金属氢氧化物，进一步地，所述泥浆还包括0.15份的混合金属氢氧化物。

更优选地，按质量份计，所述泥浆包括60份的膨润土、1.8份的纯碱、0.9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为粉剂。混合金属氢氧化物目前三个剂型，即溶胶、浓胶和胶粉(粉剂)，其中浓胶和胶粉(粉剂)在水中可迅速分散形成溶胶。而相对于溶胶和浓胶而言，胶粉(粉剂)具有更好的抗冻性，并且胶粉(粉剂)更能体现正电胶的独特流变性能。

优选地，所述纯碱和烧碱分别为：碳酸钠和氢氧化钠。

优选地，按质量份计，所述泥浆还可以加入1份降滤失剂和1份抑制剂或稳定剂，即羧甲基纤维素(cmc)和氯化钾或聚丙烯酸钾。本发明实施例对起降滤失作用的降滤失剂以及抑制剂、稳定剂不作具体限定。

第二方面，本发明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5分钟。

第三方面，本发明实施例提供了一种防渗墙正电胶固壁泥浆在防渗墙固壁中的应用。

本发明实施例中使用的化学试剂或材料：

膨润土，产地：湖南澧县、山东潍坊、河北广源；

碳酸钠，厂家：青海昆仑碱业有限公司；

氢氧化钠，厂家：宁夏金昱元化工集团有限公司；

mg0.43al(oh)3.72cl0.14·0.5h2o粉剂，厂家：上海德哈昊达化工材料销售部；

mg0.43al(oh)3.72cl0.14·0.5h2o溶胶，厂家：上海德哈昊达化工材料销售部；

羧甲基纤维素，厂家：濮阳市东方贝尔实业有限公司

聚丙烯酸钾，厂家河南新乡振华化工有限公司

水解聚丙烯腈铵盐,厂家：石家庄华莱鼎盛科技有限公司

环氧丙基三甲基氯化铵，厂家：北京华威锐科化工有限公司

聚合氯化铝，厂家：山东潍坊共创化工有限公司

氯化钾，厂家：辽阳铸成化工有限公司

本发明实施例中使用的测试方法：

(1)滤失量的评价方法

水，作为水基泥浆的分散介质，在泥浆中以三种形态存在，即化学结合水、吸附水和自由水。在压力差作用下，泥浆中的自由水向孔壁岩石的裂隙或孔隙中渗透，称为泥浆的滤失作用。通常用滤失量(filtrationloss)或失水量(waterloss)来表示滤失性的强弱。

在规定的压力差(zns型气压式泥浆失水量测定仪，工作压力为0.7mpa)下以通过一定的渗滤断面(通常用滤纸作为渗滤介质)30min内的滤失量衡量，单位为ml/30min。

(2)泥浆流变性能评价方法

泥浆流变性能通常是用泥浆的流变曲线和塑性粘度(plasticviscosity)﹑动切力(yieldpoint)﹑静切力(gelstrength)﹑表观粘度(apparentviscosity)等流变参数来进行描述的。

其中，动切力(屈服值)是塑性流体流变曲线中的直线段在轴上的截距。它反映了泥浆在层流流动时，粘土颗粒之间及高分子聚合物分子之间相互作用力的大小，亦即形成空间网架结构能力的大小。

静切力：泥浆的切力是指静切应力，其胶体化学实质是胶凝强度，它表示泥浆在静止状态下形成的空间网架结构的强度。其物理意义是，当泥浆静止时，破坏泥浆内部单位面积上的结构所需的剪切力，单位为pa。现规定用初切力和终切力来表示静切应力的相对值。

测定时，通过型号为znn-d6型的旋转粘度计进行测定，测定方法为：

旋转粘度计的转速有3、6、100、200、300、600r/min等六个档次，分别测定内悬柱在各种转速下的扭转角，然后根据测定结果用下列各式计算流变性指标的数值。

塑性粘度(pv)：ηp＝φ600－φ300(mpa·s)

表观粘度(视粘度)(av)：

动切力(屈服值)(yv)：ηd＝0.511×(φ300－ηp)(pa)

静切力(凝胶强度)(gs)：τ1＝0.511×φ3(pa)

τ10＝0.511×φ3(pa)

式中：τ1——初切力(10s或1min的静切力)

τ10——终切力(10minr静切力)

φ600、φ300、φ3——分别为600、300、3r/min时仪器刻度盘的读数。

(3)抑制性评价方法

抑制性是对粘土粒子的水化、分散的抑制作用。

采用干燥的泥页岩样品(如果没有岩心可用岩屑)，将其粉碎，使岩样过(4～10目)筛，往加温罐中加入350ml水(试验的液体)和50g岩样，然后将加温罐放入滚子加热炉中滚动16h(控制在45℃)。倒出试验液体与岩样，过30目筛，干燥并称量筛上岩样，计算质量回收率(以百分数表示)。然后取上述过30目筛干燥的岩样，放入装有350ml水的加温罐中，继续滚动2h，倒出水与岩样，再过30目筛，干燥并称筛上的岩样，计算回收的岩样占原岩样的质量百分数，即回收率。

(4)膨胀性测定

地层膨胀是地层中所含的粘土矿物水化的结果。通常采用测定岩样线性膨胀百分数(称为膨胀率)或岩样吸水量来表示地层的膨胀性能。

常温下的膨胀率选用以下方法进行测定：

采用np-01页岩膨胀仪进行测试。称取一定重量风干的岩样(过100目筛)直接制成岩样，测定岩样遇水(或其它液体)不同时间线膨胀量的变化，然后按下式线膨胀率计算出。

vt＝(lt/h)100％

式中，vt—时间为t时岩样的线膨胀率，％；

lt—时间为t时的线膨胀量，mm；

h—岩样原始高度，mm。

需要说明的是，除另有定义之外，本发明实施例中所述的mmh(mixedmetalhydroxide)指混合金属氧化物，cmc(carboxymethylcellulose)指羧甲基纤维素。

对比例1

对比例1提供一种现有技术的防渗墙固壁泥浆，按质量份计，所述泥浆包括50份的膨润土、2份的碳酸钠、1份的氢氧化钠、1份的羧甲基纤维素和1000份的水，记为现有技术配方。

对通过上述配方配制的现有技术的防渗墙固壁泥浆进行密度、马氏漏斗粘度、表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力、滤失量以及ph值的测定。测定结果参见表1。

表1现有技术防渗墙固壁泥浆性能

本对比例1是对现有技术使用的防渗墙固壁泥浆进行性能参数测定，用于给予下文的本发明实施例进行参照，由表1中数据可见，现有技术使用的防渗墙固壁泥浆动切力和静切力值较低，并且表观粘度和塑性粘度都较小，滤失量也较小。现有技术使用的防渗墙固壁泥浆塑性粘度以及表观粘度都较低，不会由于漏斗粘度大而阻碍其在孔隙中流动，但其由于动切力和静切力值较低容易引起孔壁失稳。

实施例1

本发明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。

实施例2

本发明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份的膨润土、1.6份的碳酸钠、0.1份的mg0.43al(oh)3.72cl0.14·0.5h2o粉剂、0.8份的氢氧化钠和1000份的水，记为配方1号。

对通过上述配方配制的防渗墙正电胶固壁泥浆进行密度、马氏漏斗粘度、表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力、滤失量以及ph值的测定。测定结果参见表2。

表2配方1号的防渗墙正电胶固壁泥浆性能

通过表2可以看出，本发明实施例的动切力和静切力值相对于对比例1而言提高了很多，动切力值提高了1.5倍，而静切力值提高了0.6倍，说明通过本发明实施例1得到的防渗墙正电胶固壁泥浆有较强的动切力，即携带岩屑能力较强，有利于提高清孔工效及清孔效果；同时还具有较高的静切力，即悬浮岩屑能力较强，可以保证未被清除的岩屑在长时间混凝土浇筑过程中不下沉或极少下沉，提高了抑制性，从而避免孔壁失稳造成坍塌。并且，相对于对比例1而言，其滤失量也有所下降，避免由于滤失量大而造成的阻止或减少泥浆继续侵入地层的现象，提高造孔速度，加快施工进度。

实施例3

本发明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56份的膨润土、2份的碳酸钠、0.1份的mg0.43al(oh)3.72cl0.14·0.5h2o粉剂、1份的氢氧化钠和1000份的水，记为配方2号。

对通过上述配方配制的防渗墙正电胶固壁泥浆进行密度、马氏漏斗粘度、表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力、滤失量以及ph值的测定。测定结果参见表3。

表3配方2号的防渗墙正电胶固壁泥浆性能

通过表3可以看出，本发明实施例的动切力和静切力值相对于对比例1而言提高了很多，动切力值提高了1.5倍，而静切力值提高了0.8倍，说明通过本发明实施例1得到的防渗墙正电胶固壁泥浆有较强的动切力，即携带岩屑能力较强，有利于提高清孔工效及清孔效果；同时还具有较高的静切力，即悬浮岩屑能力较强，可以保证未被清除的岩屑在长时间混凝土浇筑过程中不下沉或极少下沉，提高了抑制性，从而避免孔壁失稳造成坍塌。

实施例4

本发明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60份的膨润土、1.8份的碳酸钠、0.25份的mg0.43al(oh)3.72cl0.14·0.5h2o粉剂、0.9份的氢氧化钠和1000份的水，记为配方3号。

对通过上述配方配制的防渗墙正电胶固壁泥浆进行密度、马氏漏斗粘度、表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力、滤失量以及ph值的测定。测定结果参见表4。

表4配方3号的防渗墙正电胶固壁泥浆性能

通过表4可以看出，本发明实施例的动切力和静切力值相对于对比例1而言提高了很多，动切力值提高了4倍，而静切力值提高了1.2倍，说明通过本发明实施例1得到的防渗墙正电胶固壁泥浆有很强的动切力，即携带岩屑能力很强，有利于提高清孔工效及清孔效果；同时还具有很高的静切力，即悬浮岩屑能力较强，可以保证未被清除的岩屑在长时间混凝土浇筑过程中不下沉或极少下沉，提高了抑制性，从而避免孔壁失稳造成坍塌。

实施例5

本发明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份的膨润土、2份的碳酸钠、0.05份的mg0.43al(oh)3.72cl0.14·0.5h2o粉剂、1份的氢氧化钠和1000份的水，记为配方4号。

对通过上述配方配制的防渗墙正电胶固壁泥浆进行密度、马氏漏斗粘度、表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力、滤失量以及ph值的测定。测定结果参见表5。

表5配方4号的防渗墙正电胶固壁泥浆性能

通过表5可以看出，本发明实施例的动切力和静切力值相对于对比例1而言提高了很多，动切力值提高了1倍，而静切力值提高了0.6倍，说明通过本发明实施例1得到的防渗墙正电胶固壁泥浆有较强的动切力，即携带岩屑能力较强，有利于提高清孔工效及清孔效果；同时还具有较高的静切力，即悬浮岩屑能力较强，可以保证未被清除的岩屑在长时间混凝土浇筑过程中不下沉或极少下沉，提高了抑制性，从而避免孔壁失稳造成坍塌。

实施例6

本发明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份的膨润土、2份的碳酸钠、0.1份的mg0.43al(oh)3.72cl0.14·0.5h2o粉剂、1份的羧甲基纤维素、1份的氢氧化钠和1000份的水，记为配方5号。

对通过上述配方配制的防渗墙正电胶固壁泥浆进行密度、马氏漏斗粘度、表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力、滤失量以及ph值的测定。测定结果参见表6。

表6配方5号的防渗墙正电胶固壁泥浆性能

通过表6可以看出，本发明实施例的动切力和静切力值相对于对比例1而言提高了很多，动切力值提高了3倍，而静切力值提高了1倍，说明通过本发明实施例1得到的防渗墙正电胶固壁泥浆有很强的动切力，即携带岩屑能力很强，有利于提高清孔工效及清孔效果；同时还具有较高的静切力，即悬浮岩屑能力较强，可以保证未被清除的岩屑在长时间混凝土浇筑过程中不下沉或极少下沉，提高了抑制性，从而避免孔壁失稳造成坍塌。并且，相对于对比例1而言，其滤失量也有所下降，避免由于滤失量大而造成的阻止或减少泥浆继续侵入地层的现象，提高造孔速度，加快施工进度。

实施例7

本发明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份的膨润土、2份的碳酸钠、0.1份的mg0.43al(oh)3.72cl0.14·0.5h2o粉剂、1份的羧甲基纤维素、0.2份的聚丙烯酸钾、1份的氢氧化钠和1000份的水，记为配方6号。

对通过上述配方配制的防渗墙正电胶固壁泥浆进行密度、马氏漏斗粘度、表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力、滤失量以及ph值的测定。测定结果参见表7。

表7配方6号的防渗墙正电胶固壁泥浆性能

通过表7可以看出，本发明实施例的动切力和静切力值相对于对比例1而言提高了很多，动切力值提高了4倍，而静切力值提高了1.2倍，说明通过本发明实施例1得到的防渗墙正电胶固壁泥浆有很强的动切力，即携带岩屑能力很强，有利于提高清孔工效及清孔效果；同时还具有很高的静切力，即悬浮岩屑能力很强，可以保证未被清除的岩屑在长时间混凝土浇筑过程中不下沉或极少下沉，提高了抑制性，从而避免孔壁失稳造成坍塌。并且，相对于对比例1而言，其滤失量也有所下降，避免由于滤失量大而造成的阻止或减少泥浆继续侵入地层的现象，提高造孔速度，加快施工进度。

实施例8

本实施例对混合金属氢氧化物(mmh)的抑制性进行测定，测定过程请参照说明书中本发明实施例中使用的测试方法(3)抑制性评价方法。并对其余几种可以起到抑制作用的聚合物抑制剂了进行测定，测定得到的结果记录于表8中。其中形成对比的这几种聚合物抑制剂为80a51-223(一种常规的增粘剂型号，其为丙烯酰胺与丙烯酸共聚物的共聚物)、kpam(聚丙烯酸钾，常规市售品)、聚丙烯酰胺(重均分子量为1500万)，另外，基浆通过地表水和质量分数为10％膨润土浆按2:1的质量比例配置。表8中出现的nh4-hpan为水解聚丙烯腈铵盐，起降滤失作用。测试中所使用的岩样质量为30g，岩样取自西藏旁多水利枢纽覆盖层。

表8聚合物抑制剂的抑制性能

从表8中可以看出，相对比与其他聚合物抑制剂，混合金属氢氧化物(mmh)的使用使岩样的回收率较高，即抑制性能较好。

实施例9

本实施例对混合金属氢氧化物(mmh)以及混合金属氢氧化物(mmh)和其余的抑制剂复配的抑制性进行测定，测定过程请参照说明书中本发明实施例中使用的测试方法(3)抑制性评价方法。并对其余几种可以起到抑制作用的单一抑制剂和复配抑制剂进行测定，测定得到的结果记录于表9中。其中基浆为：400ml水+200ml10％(质量分数)膨润土浆+3g聚丙烯酸钾+12gnh4-hpan(水解聚丙烯腈铵盐)。另外，表9中出现的百分数均为质量分数，表9中的小阳离子为环氧丙基三甲基氯化铵，cmc(carboxymethylcellulose)为羧甲基纤维素，pac(polyaluminiumchloride)为聚合氯化铝，测试中使用的岩样质量为30g，岩样取自西藏旁多水利枢纽覆盖层。

表9单一以及复配抑制剂的抑制性能

从表9中可以看到，将混合金属氢氧化物(mmh)与羧甲基纤维素cmc(carboxymethylcellulose)以及氯化钾复配之后岩样的回收率可达到70％，因此该通过复配后的混合金属氢氧化物(mmh)的抑制性较好。

实施例10

本实施例对混合金属氢氧化物(mmh)以及混合金属氢氧化物(mmh)和其余的抑制剂复配的粘土膨胀率进行测定，测定方法参见说明书中本发明实施例中使用的测试方法(4)膨胀性测定，另外各测试溶液配比分别为：390ml淡水+2％cmc、390ml淡水+1％mmh、390ml淡水+2％mmh、390ml淡水+3％mmh、390ml淡水+1％mmh+2％cmc、390ml淡水+2％mmh+2％cmc+4％kcl，并且测定中使用的岩样为50g，岩样取自西藏旁多水利枢纽覆盖层。所得到的结果参见附图1。

通过图1可以看出，混合金属氢氧化物(mmh)对地层中所含的粘土矿物水化膨胀具有明显抑制作用，当加入浓度越高的混合金属氢氧化物(mmh)时，粘土膨胀率降低。且与羧甲基纤维素cmc以及氯化钾复配之后抑制粘土水化膨胀的效果更好。

实施例11

考虑到环保和安全的要求，通过国家环境分析中心对通过实施例5的配方制备得到的进行了毒性实验。检验结果参见表10。

表10防渗墙正电胶固壁泥浆的毒性

通过表10可以看出，检测结果表明该防渗墙正电胶固壁泥浆各项浸出值均低于国家标准gb5085.3-2007《危险物鉴别标准浸出毒性鉴别》的最低限值，即防渗墙正电胶固壁泥浆的使用不会对施工区地表和地下水造成污染。

实施例12

本实施例对混合金属氢氧化物(mmh)的两种剂型的抑制性能进行对比，通过对粉剂(干粉)和溶胶(原胶)的回收率测定，测定结果如表11所示。

测定过程请参照说明书中本发明实施例中使用的测试方法(3)抑制性评价方法，但将其中“过30目筛”中的30目筛改为60目筛，并且mmh加量指将质量份数的混合金属氢氧化物加入加温罐的水中，测试中所使用的岩样质量为50g，岩样取自西藏旁多水利枢纽覆盖层。溶胶(原胶)的加入量为折干0.5％，指的是溶胶(原胶)折算为粉剂(干粉)所占的质量分数，粉剂(干粉)的加入量为0.5％指其所占的质量分数。

表11混合金属氢氧化物粉剂与溶胶的抑制变性能对比

从表11中可以看出，混合金属氢氧化物粉剂(干粉)与溶胶(原胶)的岩屑回收率大致相等，说明混合金属氢氧化物粉剂(干粉)基本上保持了溶胶(原胶)的抑制性能，并且其还具有溶胶所不具备的性能，如抗冻性好、方便运输、储存和使用等。

实施例13

本发明实施例对混合金属氢氧化物粉剂抗钻屑污染能力测定，通过测定加入钻屑之后的泥浆的流变性能来实现，具体地，将钻屑(蒙脱石含量为68％)加入到通过实施例7制备得到的防渗墙正电胶固壁泥浆中，表12中钻屑加量是指钻屑所占泥浆的质量份数，pv是指塑性粘度(plasticviscosity)，yp是指动切力(yieldpoint)，av是指表观粘度(apparentviscosity)，yp/pv指动切力与塑性粘度的比值，fv是指漏斗粘度，fl是指滤失量。

表12混合金属氢氧化物粉剂抗钻屑污染性能

从表12可以看出，加入钻屑的质量分数达到20％的泥浆的流变性能没有受到很大影响，其各个粘度测定值均在较小范围内波动，说明混合金属氢氧化物粉剂抗钻屑污染性能较强。

实施例14

本发明实施例对混合金属氢氧化物(mmh)的两种剂型的膨胀率进行对比，即对粉剂(干粉)和溶胶(原胶)的膨胀率进行，膨胀率的测定请参见说明书中本发明实施例中使用的测试方法(4)膨胀性测定，分别测定相同浓度(2％浓度)粉剂和溶胶随时间变化的膨胀率，其中测定中使用的岩样为50g，岩样取自西藏旁多水利枢纽覆盖层，2％浓度的粉剂和溶胶分别取400ml，结果见附图2。

从图2中可知粉剂(干粉)在6h前，抑制膨胀能力比溶胶(原胶)略差，但在6h后抑制膨胀能力却比原胶好。

实施例15

本发明实施例将通过实施例1得到的防渗墙正电胶固壁泥浆应用到防渗墙固壁中，将防渗墙正电胶固壁泥浆应用于西藏旁多水利枢纽158.47m深防渗墙施工，其效果表现在：

1)稳定孔壁。在轴线长达602m(pd-45#～pd162#槽段)的旁多水利枢纽深度大于100m的防渗墙槽孔施工中，除pd-67#槽孔因膨润土供应短缺造成孔壁掉块卡斗外，其余各槽段未出现因地层水化膨胀导致的孔内事故及槽孔坍塌现象，并由此大大降低处理孔故及重复造孔时间，提高了施工工效。

2)有效封堵渗漏，减缓浆液对孔壁的冲蚀。旁多主坝防渗墙孔深60m～80m以下为漂卵石和崩塌堆积块石体，间夹粉细砂等，属强漏失地层。如采用现有技术中的分散型泥浆，遇到该类地层时难以控制其漏浆及地层水化分散、膨胀，漏浆、塌孔难以控制。通过实际应用本发明实施例提供的防渗墙正电胶固壁泥浆，有效封堵了地层孔隙，防止孔内复杂问题的发生。

3)提高浆液的携带与悬浮能力。若采用现有技术的分散性泥浆应用于150m深槽孔时，无法或极难清除槽孔内下部岩屑。而本发明实施例提供的防渗墙正电胶固壁泥浆中混合金属氢氧化物的加入提高了其动切力，即携带岩屑的能力，因而加快了清孔工效，提高了清孔效果，使清孔指标可达到含砂量小于3％，通常在1.5％左右。静切力的提高，亦即泥浆悬浮岩屑能力的提高，保证了在混凝土浇筑过程中，未被清除的岩屑悬浮泥浆中而不下沉。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。