本发明涉及水泥浆制备技术领域，具体涉及一种高粘结强度水泥浆的制备方法。
背景技术：
水泥浆是固井中使用的工作液，水泥浆的功能是固井。固井作业是由套管向井壁与套管的环空注入水泥浆并让它上返至一定高度，水泥浆随后变成水泥石将井壁与套管固结起来。
固井可以达到下列目的：固定和保护套管：钻井过程中所下的套管，都必须通过固井作业将它固定起来。此外，套管外的水泥石可减少地层对套管的挤压，起保护套管的作用。保护高压油气层：当钻遇高压油气层时，易发生井喷事故，要提高钻井液密度以平衡地层压力，钻完高压油气层后，必须下套管固井，将高压油气层保护起来。封隔严重漏失层和其他复杂层：当钻遇严重漏失层时，可采取降低钻井液密度和加堵漏材料的方法钻井，钻完严重漏失层后，也必须下套管固井，将它封隔起来，使它不影响后面的钻井。当钻遇其他复杂层时，也可在钻完该层后用下套管固井的方法解决。
水泥浆由水、水泥、外加剂和外掺料组成。水泥浆的外加剂与外掺料是为了调节水泥浆性能，需在其中加入一些特殊物质，其加入量小于或等于水泥质量5%的物质成为外加剂；其加入量大于水泥质量5%的物质，则称为外掺料。
此外，水泥中还含有石膏、碱金属硫酸盐、氧化镁和氧化钙等。这些组成，对水泥中的水化速率和水泥固化后的性能，都有一定影响。
随着人们生活水平的提高，对道路设施也有一定的要求，然而现在大部分用的水泥浆都存在粘结强度低、脆性高、减水性差的缺陷。因此，发明一种高粘结强度的水泥浆对水泥浆制备技术领域具有积极意义。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题，针对目前纯水泥浆存在粘结强度低、脆性高、减水性差的缺陷，提供了一种高粘结强度水泥浆的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种高粘结强度水泥浆的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取稗草秸秆和水混合，倒入铁锅中煮沸处理，再将煮沸后的稗草秸秆取出，用液氮喷淋冷冻处理，再将冷冻后的稗草秸秆放入球磨机中，研磨后出料，得到稗草秸秆碎块，备用；
（2）称取葡萄用水冲洗后放入发酵罐中，用无菌棒将发酵罐中的葡萄捣碎，得到葡萄浆，再向发酵罐中加入酵母粉，密封发酵后，得到发酵产物；
（3）将上述发酵产物过滤，分离得到滤液，将滤液和备用的稗草秸秆碎块混合
后再次放入发酵罐中，继续密封发酵，发酵结束后过滤，分离得到滤渣；
（4）称取甘蔗榨汁，将得到的甘蔗汁和面粉以及氢氧化钙搅拌混合得到粘稠的浆料，在陶瓷缸底部均匀铺设一层上述所得滤渣，控制铺设厚度为2～4cm，再在滤渣层表面均匀平铺同样厚度的浆料，如此一层滤渣一层浆料的循环叠加，直至最终铺设厚度达到30～40cm，再沿陶瓷缸内壁向陶瓷缸中加入清水，直至将陶瓷缸中滤渣和浆料完全淹没，常温下密封放置；
（5）待上述密封放置结束后，取出陶瓷缸中的自制水泥增强纤维筋浆，按重量份数计，称取60～70份普通硅酸盐水泥、10～20份质量分数为10%的硅溶胶、10～20份自制水泥增强纤维筋浆和20～30份水混合后装入水泥搅拌机中，搅拌混合后出料，即得高粘结强度水泥浆。
步骤（1）中所述的稗草秸秆和水的质量比为1:10，煮沸处理时间为2～3h，液氮喷淋冷冻处理时间为2～3min，研磨时间为30～40min。
步骤（2）中所述的捣碎时间为15～20min，酵母粉的加入量为葡萄浆质量的1%，密封发酵的温度为26～28℃，密封发酵的时间为12～14天。
步骤（3）中所述的滤液和稗草秸秆碎块的质量比为5:1，密封发酵的温度为35～40℃，密封发酵15～20h。
步骤（4）中所述的常温下密封放置的天数为25～30天。
步骤（5）中所述的搅拌混合的转速为60～70r/min，搅拌混合的时间为5～10min。
本发明的有益效果是：
（1）本发明以农害杂草稗草作为原料，首先实现了废物利用，将稗草用水煮沸，经过热力作用提高稗草纤维的塑性，使其纤维间初步解离，接着通过液氮冷冻，利用冰劈作用进一步解离，配合球磨处理得到稗草纤维束，之后利用葡萄发酵得到富含氨基、羧基等活性基团和葡萄酒的发酵液，将发酵液和稗草纤维束共混发酵，利用葡萄酒对纤维束进行羟基化处理，并在微生物的作用下将活性基团引入到纤维束表面，提高纤维束表面羟基和活性基团数量，利用纤维束和后期加入的淀粉的多羟基特性，使水泥颗粒可以均匀分散吸附在两者表面，防止水泥团聚，减少单位用水量，达到提高水泥减水性的目的；
（2）本发明还将稗草纤维束和甘蔗汁、面粉混合发酵得到粘性极大的自制水泥增强纤维筋浆，再将自制水泥增强纤维筋浆和水泥、硅溶胶和水混合，得到具有可塑性和黏结性的水泥浆，通过自制水泥增强纤维筋浆表面丰富的活性基团和水泥颗粒表面的羟基产生氢键吸引和化学键合力，极大的提高了水泥浆的黏结强度，起到增粘强化的作用，并且纤维筋浆本身的韧性和机械性能极佳，水泥浆固化后整体性强，不易开裂，脆性得到改善，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
按质量比为1:10称取稗草秸秆和水混合，倒入铁锅中煮沸处理2～3h，再将煮沸后的稗草秸秆取出，用液氮喷淋冷冻处理2～3min，再将冷冻后的稗草秸秆放入球磨机中，研磨30～40min后出料，得到稗草秸秆碎块；称取葡萄用水冲洗1～2遍后放入发酵罐中，用无菌棒将发酵罐中的葡萄捣碎15～20min，得到葡萄浆，再向发酵罐中加入葡萄浆质量1%的酵母粉，在26～28℃下密封发酵12～14天后，得到发酵产物；将发酵产物过滤，分离得到滤液，将滤液和稗草秸秆碎块按质量比为5:1混合后再次放入发酵罐中，继续在35～40℃下密封发酵15～20h，发酵结束后过滤，分离得到滤渣；称取甘蔗榨汁，将得到的甘蔗汁和面粉以及氢氧化钙按质量比为5:1:1搅拌混合得到粘稠的浆料，在陶瓷缸底部均匀铺设一层上述所得滤渣，控制铺设厚度为2～4cm，再在滤渣层表面均匀平铺同样厚度的浆料，如此一层滤渣一层浆料的循环叠加，直至最终铺设厚度达到30～40cm，再沿陶瓷缸内壁向陶瓷缸中加入清水，直至将陶瓷缸中滤渣和浆料完全淹没，常温下密封放置25～30天；待密封放置结束后，取出陶瓷缸中的自制水泥增强纤维筋浆，按重量份数计，称取60～70份普通硅酸盐水泥、10～20份质量分数为10%的硅溶胶、10～20份自制水泥增强纤维筋浆和20～30份水混合后装入水泥搅拌机中，以60～70r/min的转速搅拌混合5～10min后出料，即得高粘结强度水泥浆。
实例1
按质量比为1:10称取稗草秸秆和水混合，倒入铁锅中煮沸处理2h，再将煮沸后的稗草秸秆取出，用液氮喷淋冷冻处理2min，再将冷冻后的稗草秸秆放入球磨机中，研磨30min后出料，得到稗草秸秆碎块；称取葡萄用水冲洗1遍后放入发酵罐中，用无菌棒将发酵罐中的葡萄捣碎15min，得到葡萄浆，再向发酵罐中加入葡萄浆质量1%的酵母粉，在26℃下密封发酵12天后，得到发酵产物；将发酵产物过滤，分离得到滤液，将滤液和稗草秸秆碎块按质量比为5:1混合后再次放入发酵罐中，继续在35℃下密封发酵15h，发酵结束后过滤，分离得到滤渣；称取甘蔗榨汁，将得到的甘蔗汁和面粉以及氢氧化钙按质量比为5:1:1搅拌混合得到粘稠的浆料，在陶瓷缸底部均匀铺设一层上述所得滤渣，控制铺设厚度为2cm，再在滤渣层表面均匀平铺同样厚度的浆料，如此一层滤渣一层浆料的循环叠加，直至最终铺设厚度达到30cm，再沿陶瓷缸内壁向陶瓷缸中加入清水，直至将陶瓷缸中滤渣和浆料完全淹没，常温下密封放置25天；待密封放置结束后，取出陶瓷缸中的自制水泥增强纤维筋浆，按重量份数计，称取60份普通硅酸盐水泥、10份质量分数为10%的硅溶胶、10份自制水泥增强纤维筋浆和20份水混合后装入水泥搅拌机中，以60r/min的转速搅拌混合5min后出料，即得高粘结强度水泥浆。
实例2
按质量比为1:10称取稗草秸秆和水混合，倒入铁锅中煮沸处理2.5h，再将煮沸后的稗草秸秆取出，用液氮喷淋冷冻处理2min，再将冷冻后的稗草秸秆放入球磨机中，研磨35min后出料，得到稗草秸秆碎块；称取葡萄用水冲洗1遍后放入发酵罐中，用无菌棒将发酵罐中的葡萄捣碎17min，得到葡萄浆，再向发酵罐中加入葡萄浆质量1%的酵母粉，在27℃下密封发酵13天后，得到发酵产物；将发酵产物过滤，分离得到滤液，将滤液和稗草秸秆碎块按质量比为5:1混合后再次放入发酵罐中，继续在37℃下密封发酵17h，发酵结束后过滤，分离得到滤渣；称取甘蔗榨汁，将得到的甘蔗汁和面粉以及氢氧化钙按质量比为5:1:1搅拌混合得到粘稠的浆料，在陶瓷缸底部均匀铺设一层上述所得滤渣，控制铺设厚度为3cm，再在滤渣层表面均匀平铺同样厚度的浆料，如此一层滤渣一层浆料的循环叠加，直至最终铺设厚度达到35cm，再沿陶瓷缸内壁向陶瓷缸中加入清水，直至将陶瓷缸中滤渣和浆料完全淹没，常温下密封放置27天；待密封放置结束后，取出陶瓷缸中的自制水泥增强纤维筋浆，按重量份数计，称取65份普通硅酸盐水泥、15份质量分数为10%的硅溶胶、15份自制水泥增强纤维筋浆和25份水混合后装入水泥搅拌机中，以65r/min的转速搅拌混合7min后出料，即得高粘结强度水泥浆。
实例3
按质量比为1:10称取稗草秸秆和水混合，倒入铁锅中煮沸处理3h，再将煮沸后的稗草秸秆取出，用液氮喷淋冷冻处理3min，再将冷冻后的稗草秸秆放入球磨机中，研磨40min后出料，得到稗草秸秆碎块；称取葡萄用水冲洗2遍后放入发酵罐中，用无菌棒将发酵罐中的葡萄捣碎20min，得到葡萄浆，再向发酵罐中加入葡萄浆质量1%的酵母粉，在28℃下密封发酵14天后，得到发酵产物；将发酵产物过滤，分离得到滤液，将滤液和稗草秸秆碎块按质量比为5:1混合后再次放入发酵罐中，继续在40℃下密封发酵20h，发酵结束后过滤，分离得到滤渣；称取甘蔗榨汁，将得到的甘蔗汁和面粉以及氢氧化钙按质量比为5:1:1搅拌混合得到粘稠的浆料，在陶瓷缸底部均匀铺设一层上述所得滤渣，控制铺设厚度为4cm，再在滤渣层表面均匀平铺同样厚度的浆料，如此一层滤渣一层浆料的循环叠加，直至最终铺设厚度达到40cm，再沿陶瓷缸内壁向陶瓷缸中加入清水，直至将陶瓷缸中滤渣和浆料完全淹没，常温下密封放置30天；待密封放置结束后，取出陶瓷缸中的自制水泥增强纤维筋浆，按重量份数计，称取70份普通硅酸盐水泥、20份质量分数为10%的硅溶胶、20份自制水泥增强纤维筋浆和30份水混合后装入水泥搅拌机中，以70r/min的转速搅拌混合10min后出料，即得高粘结强度水泥浆。
对比例以河北某公司生产的一种高粘结强度水泥浆作为对比例对本发明制得的一种高粘结强度水泥浆和对比例中的一种高粘结强度水泥浆进行性能检测，检测结果如表1所示：1、测试方法：
粘结强度测试采用粘结强度测试仪进行检测；
减水性测试方法：取等量的实例1～3和对比例中的水泥浆，准备等量的四分水，分别将水泥浆和水搅拌，观察水泥浆团聚情况，若无团聚情况，说明本水泥浆的减水性能好，若有团聚说明本水泥浆的减水性能不好；
脆性测试方法：准备等量的实例1～3和对比例中的水泥浆静置，待其干燥后，测量其抗压强度。
表1
注：粘结强度测试在温度为21摄氏度的环境下，静置4小时后。
根据表1中数据可知，本发明制得的本发明的高粘结强度水泥浆的粘结强度高，水泥浆无任何团聚现象，减水性能好，抗压强度高，脆性低，具有广阔的运用前景。