一种纳米水泥浆的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是一种纳米水泥浆。
【背景技术】
[0002] 目前，水泥浆液一般结石体强度较高、耐久性较好、材料来源丰富、浆液配制方便、 操作简单、成本较低，但凝胶时间较长，扩散不易控制。化学浆材流动性好，浆液粘度低，凝 胶可控、抗渗性及耐久性能好，能注入到细微裂隙中，但是一般的化学浆液都具有毒性并且 价格昂贵，强度比较低。为了缩短水泥浆液的凝胶时间，多采用速凝剂对水泥浆液的凝胶时 间进行控制。目前常用速凝剂例如水玻璃，多为碱性或者弱碱性，加入速凝剂后，水泥浆液 的凝固时间可在数十秒至半小时可控。由于水泥速凝浆液凝固时间缩短，水泥结石初期强 度迅速提高，一般为普通浆液的数倍，但由于速凝剂碱性作用，水泥结石中后期强度下降明 显，后期强度平均只能达到普通浆液的一半左右。
[0003] 在大量水利或隧道等防渗加固工程中，经常会采用速凝剂材料加速水泥浆液的凝 固，控制其扩散范围。长期观测表明，加入碱性速凝剂后，虽然浆液的扩散范围和水泥结石 初期强度都有所改善，但是水泥结石中后期强度衰减幅度较大，严重时降幅超过40%，给水 利或隧道工程留下了巨大的安全隐患。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是：克服现有技术中的不足，提供一种致密性强、使用寿命长、配比 合理、成本低的纳米水泥浆。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
[0006] -种纳米水泥浆，所述纳米水泥浆的质量份组成如下：硅酸盐水泥40-60份、改性 纳米二氧化硅12-28份、纳米氧化镁10-18份、缓凝剂羟乙叉二膦酸0.08-0. 24份、消泡剂 磷酸三丁酯〇.8-1. 8份、烟灰4-12份、聚丙烯纤维0.8-2. 4份、玻璃纤维0.2-0. 8份、防气 窜剂4-8份、早强剂2-6份。
[0007] 进一步的，所述防气窜剂的质量份组成如下：丁苯乳胶6-10份、羧基丁苯乳胶 5-12份、AMPS-AM-AA聚合物0. 02-0. 08份、壬基酚聚氧乙烯醚4-8份、乙二醇2-8份、水 10-18份。
[0008] 进一步的，所述防气窜剂的质量份组成如下：丁苯乳胶8份、羧基丁苯乳胶6. 8份、 AMPS-AM-AA聚合物0. 05份、壬基酚聚氧乙烯醚6份、乙二醇5份、水15份。
[0009] 进一步的，所述早强剂选用液体二氧化硅、甲酸钙、三异丙醇胺中的一种或几种。
[0010] 更进一步的，所述早强剂选用液体二氧化硅。
[0011] 更进一步的，所述液体二氧化娃的粒径大小为20-40nm。
[0012] 进一步的，所述改性纳米二氧化硅采用以下方法制得：将氨水、乙醇和水混合得 到溶液A，将正硅酸乙酯与乙醇混合得到溶液B，再将溶液B快速加入溶液A中，磁力搅拌 1-1. 5min，然后密封反应I. 5-3h，离心用乙醇洗涤3次得到改性纳米二氧化硅。
[0013] 进一步的，所述氨水的浓度为28 %，所述溶液A中水、乙醇和水的体积比为 1:1. 5-1. 8:2. 7,所述B溶液中正硅酸乙酯与乙醇的体积比为1:8-12。
[0014] 更进一步的，所述溶液A中水、乙醇和水的体积比为1:1. 6:2. 7,所述B溶液中正硅 酸乙酯与乙醇的体积比为1:10。
[0015] 进一步的，所述纳米水泥浆的质量份组成如下：硅酸盐水泥50份、改性纳米二氧 化硅20份、纳米氧化镁14份、缓凝剂羟乙叉二膦酸0. 16份、消泡剂磷酸三丁酯1. 5份、烟 灰8份、聚丙烯纤维1. 6份、玻璃纤维0. 5份、防气窜剂6份、早强剂4份。
[0016] 采用本发明的技术方案的有益效果是：本发明的纳米水泥浆的稠化时间及凝结时 间能够满足深井挤水泥施工安全性要求；本发明提高了纳米水泥的穿透能力，实现对深部 地层的有效封堵。本发明将亲水基纳米材料引入水泥浆的制备过程中，利用纳米材料对水 泥浆液的改性作用，改善水泥浆液流变特性，提高了水泥浆液中后期强度。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
[0018] 实施例1
[0019] -种纳米水泥浆，所述纳米水泥浆的质量份组成如下：硅酸盐水泥40份、改性纳 米二氧化硅12份、纳米氧化镁10份、缓凝剂羟乙叉二膦酸0. 08份、消泡剂磷酸三丁酯0. 8 份、烟灰4份、聚丙烯纤维0. 8份、玻璃纤维0. 2份、防气窜剂4份、早强剂2份。
[0020] 其中，所述防气窜剂的质量份组成如下：丁苯乳胶6份、羧基丁苯乳胶5份、 AMPS-AM-AA聚合物0. 02份、壬基酚聚氧乙烯醚4份、乙二醇2份、水10份。
[0021] 其中，所述早强剂选用液体二氧化硅。
[0022] 其中，所述液体二氧化硅的粒径大小为20nm。
[0023] 其中，所述改性纳米二氧化硅采用以下方法制得：将氨水、乙醇和水混合得到溶液 A，将正硅酸乙酯与乙醇混合得到溶液B，再将溶液B快速加入溶液A中，磁力搅拌lmin，然 后密封反应I. 5h，离心用乙醇洗涤3次得到改性纳米二氧化硅。其中，所述氨水的浓度为 28%，所述溶液A中水、乙醇和水的体积比为1:1. 5:2. 7,所述B溶液中正硅酸乙酯与乙醇的 体积比为1:8。
[0024] 实施例2
[0025] -种纳米水泥浆，所述纳米水泥浆的质量份组成如下：硅酸盐水泥45份、改性纳 米二氧化硅15份、纳米氧化镁12份、缓凝剂羟乙叉二膦酸0. 12份、消泡剂磷酸三丁酯1. 2 份、烟灰6份、聚丙烯纤维1. 2份、玻璃纤维0. 4份、防气窜剂5份、早强剂3份。
[0026] 其中，所述防气窜剂的质量份组成如下：丁苯乳胶7份、羧基丁苯乳胶6份、 AMPS-AM-AA聚合物0. 03份、壬基酚聚氧乙烯醚5份、乙二醇3份、水12份。
[0027] 其中，所述早强剂选用液体二氧化硅和甲酸钙。
[0028] 其中，所述液体二氧化硅的粒径大小为30nm。
[0029] 其中，所述改性纳米二氧化硅采用以下方法制得：将氨水、乙醇和水混合得到溶液 A，将正硅酸乙酯与乙醇混合得到溶液B，再将溶液B快速加入溶液A中，磁力搅拌I. 2min， 然后密封反应I. 8h，离心用乙醇洗涤3次得到改性纳米二氧化硅。其中，所述氨水的浓度 为28 %，所述溶液A中水、乙醇和水的体积比为1:1. 6:2. 7,所述B溶液中正硅酸乙酯与乙 醇的体积比为1:9。
[0030] 实施例3
[0031] -种纳米水泥浆，所述纳米水泥浆的质量份组成如下：硅酸盐水泥50份、改性纳 米二氧化硅20份、纳米氧化镁14份、缓凝剂羟乙叉二膦酸0. 16份、消泡剂磷酸三丁酯1. 5 份、烟灰8份、聚丙烯纤维1. 6份、玻璃纤维0. 5份、防气窜剂6份、早强剂4份。
[0032] 其中，所述防气窜剂的质量份组成如下：丁苯乳胶8份、羧基丁苯乳胶6. 8份、 AMPS-AM-AA聚合物0. 05份、壬基酚聚氧乙烯醚6份、乙二醇5份、水15份。
[0033] 其中，所述早强剂选用液体二氧化硅。
[0034] 其中，所述液体二氧化硅的粒径大小为4