專利名稱：一種橋梁建筑用泥漿及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泥漿，屬于橋梁建筑用化學(xué)材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
泥漿是橋梁建筑領(lǐng)域鉆孔中常用的材料之一，如果泥漿的理化性能不符合施工要求，容易出現(xiàn)泥漿失效導(dǎo)致被鉆的孔洞塌方、卡鉆等問題，嚴(yán)重影響施工進度。隨著國內(nèi)橋梁建筑的不斷發(fā)展，各種新工藝新技術(shù)不斷出現(xiàn)，橋梁基礎(chǔ)樁基直徑也隨著設(shè)計理念的變化不斷變化。隨著樁基直徑的增加，樁基施工難度也逐漸增大。目前本領(lǐng)域已有的泥漿通常只能滿足超長超大直徑樁基鉆孔中泥漿成孔過程和清孔后短時間內(nèi)的護壁功能。在很多施工情況下，超大直徑樁基成孔后需要10-15天才能澆注混凝土，這種施工特點對此類條件下的鉆孔泥漿護壁性能和長時間無沉淀性能提出更高要求，鉆孔泥漿的配制必須滿足15天以上保護孔壁不出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象，且滿足孔底無明顯沉淀的要求。已有的泥漿在滿足此要求方面尚存在難以克服的缺陷，市場上已有的常規(guī)鉆孔泥漿均做不到15天內(nèi)保護孔壁不坍孔、無沉淀的要求，使得其應(yīng)用范圍受到很大限制。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，申請人通過大量實驗和工程實踐研究發(fā)明了一種用在橋梁建筑施工中的泥漿，所發(fā)明的泥漿尤其可以適用于超大直徑樁基鉆孔施工，能夠達到鉆孔泥漿長時間保護孔壁不出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象和長時間孔底無沉淀的目的。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:—種橋梁建筑用泥漿，包括下述成分:膨潤土、羧甲基纖維素、聚丙烯酰胺、純堿。在上述成分中，膨潤土是一種以蒙脫石為主的黏土，由于其獨特的礦物結(jié)構(gòu)和結(jié)晶化學(xué)性質(zhì)，膨潤土在水中的膨脹性、分散性、潤滑性、流變性等十分優(yōu)良，是一種優(yōu)異的鉆孔造漿材料，在泥漿中膨潤土水化、分散在水中以增加黏度和靜切力，與纖維素、聚丙烯酰胺等處理劑相吸附，形成致密泥皮，保護孔壁作用；羧甲基纖維素是纖維素的羧甲基團取代產(chǎn)物，具有黏合增稠劑、懸浮、穩(wěn)定等特點，水解后可提高泥漿黏度，降低失水率，具有增稠泥漿作用；聚丙烯酰胺為水溶性高分子聚合物，具有絮凝、黏合、降阻、增稠等特點，水解后具有清除劣質(zhì)鉆屑，保存膨潤土顆粒的功能，對鉆屑具有選擇絮凝功能，具有提高泥漿膠體能力和穩(wěn)定性的作用；純堿能夠提高泥漿PH值，促使膨潤土水化、分散成黏土小顆粒，增加水化膜厚度，提高泥漿的膠體率和穩(wěn)定性，降低失水量，具有泥漿增黏作用。本發(fā)明的泥漿，充分利用了泥漿中各組成成分的理化性能，通過配比使得各成分產(chǎn)生了顯著的協(xié)同效果，從而使得泥漿具有高黏度、低固相、不分散、長時間無沉淀的性能，在工程實踐中應(yīng)用具有良好效果。在本發(fā)明的進一步詳述和具體實施中，申請人公開了泥漿所用各種成分的優(yōu)選類型以及泥漿的理化參數(shù)，以便更好、更清楚的描述本發(fā)明，然而這種詳細描述并不構(gòu)成對本發(fā)明的特別限制，不依靠這些 特定的類型，而是采用其他通用成分，同樣屬于本發(fā)明的保護范圍。在本發(fā)明中，申請人以大量實驗得到各成分最優(yōu)的含量為，以質(zhì)量計:膨潤土摻入量8 10%，羧甲基纖維素摻入量0.1 0.2%，聚丙烯酰胺摻入量0.05 0.2%，純堿摻入量
0.1 0.5%，余量為水。在本發(fā)明中，所用的膨潤土由于蒙脫石層間水和層間可交換陽離子存在，按蒙脫石所含可交換陽離子種類、含量和結(jié)晶化學(xué)性質(zhì)等，可將膨潤土劃分為鈉基膨潤土(堿性土)、鈣基膨潤土(堿性土)和天然漂白土(酸性土)三種，在工業(yè)上所用的膨潤土具有多種規(guī)格，其密度通常在2-3g/cm3。綜合實用性及成本因素，優(yōu)選成本相對低廉的鈣基膨潤土，更優(yōu)選密度為2.5g/cm3的I丐基膨潤土。在本發(fā)明中，所述聚丙烯酰胺(PAM)，是一種白色粉末或半透明珠粒和薄片，密度為1.30-1.32g/cm3(23°C )，廣泛用作沉淀絮凝劑、油田注水增稠劑、鉆井泥漿處理劑、土壤改良劑、粘合劑、分散劑等，根據(jù)其離子類型劃分為陽離子型，陰離子型，非離子型，考慮到安全性、成本、助凝能力的綜合需要，本發(fā)明所用的聚丙烯酰胺為陰離子型聚丙烯酰胺，分子量為600萬-2500萬之間。在本發(fā)明中，泥漿在漿液狀態(tài)下的酸堿性會對其中所用各成分的性能產(chǎn)生影響，申請人通過大量實驗確定了本發(fā)明的泥漿在漿液狀態(tài)下最佳PH為8-10。相應(yīng)的，在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明公開了所述泥漿的制備方法，包括下述步驟:( I)在清水中根據(jù)用量加入純堿攪拌均勻呈溶液為堿性溶液；( 2)在步驟(I)的堿性溶液中加入膨潤土攪拌均勻，然后加入羧甲基纖維素攪拌均勻；(3)加入聚丙烯酰胺充分攪拌制得泥漿。在上述制備方法中，攪拌均勻所需的時間通常與攪拌所用的機械、攪拌速度等多種條件相關(guān)，無論采用何種攪拌方式，只要可以使各成分攪拌混合均勻即可用于本發(fā)明泥漿的制備。進一步的，在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明還公開了所述泥漿在樁基鉆孔施工中的應(yīng)用，尤其是在超長超大直徑樁基鉆孔施工中的應(yīng)用，本發(fā)明的泥漿用于樁基鉆孔施工時可以滿足15天內(nèi)保護孔壁不坍孔、無沉淀的要求，顯著優(yōu)于已有的泥漿(通常，市場上已有的泥漿只能滿足較短時間，約3 4天內(nèi)保護孔壁不坍孔、無沉淀，無法滿足超長超大直徑樁基鉆孔施工應(yīng)用)。
通過上述改進，本發(fā)明的泥漿與已有技術(shù)相比，不僅可以保證超長超大樁基護壁效能，達到長時間無沉淀目的，而且可以提高鉆孔效率，保證成孔質(zhì)量；本發(fā)明的泥漿具有多次重復(fù)使用的功能，具有優(yōu)質(zhì)、價廉、環(huán)保等特點，顯著降低了使用成本；本發(fā)明的泥漿產(chǎn)品組成簡單，制備方便，施工方法簡便易操作，便于推廣使用。
具體實施例方式在下述實施例中，給出了本發(fā)明的泥漿的若干具體實現(xiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，不采用下述的成分用量，而采用其它用量，同樣可以制備出本發(fā)明的泥漿。實施例1以下述用量制備本發(fā)明的泥漿:水1000kg，鈣基膨潤土 80kg，羧甲基纖維素(CMC)lkg，聚丙烯酰胺(PAM，分子量 1500 萬)1.2kg，純堿(Na2CO3) 2.4kg。泥漿拌制方法:首先在清水中按比例加入純堿攪拌均勻呈堿性液后加入膨潤土再次攪拌均勻，然后按相應(yīng)比例加入羧甲基纖維素攪拌均勻，最后加入聚丙烯酰胺充分攪拌I小時以上即完成新制優(yōu)質(zhì)泥漿的拌制，最后通過泥漿池循環(huán)至孔內(nèi)。實施例2以下述用量制備本發(fā)明的泥漿:水1000kg，鈣基膨潤土 100kg，羧甲基纖維素(CMC) 1.8kg，聚丙烯酰胺(PAM，分子量 2200 萬)0.7kg，純堿(Na2CO3) 4kg。泥漿拌制方法:首先在清水中按比例加入純堿攪拌均勻呈堿性液后加入膨潤土再次攪拌均勻，然后按相應(yīng)比例加入羧甲基纖維素攪拌均勻，最后加入聚丙烯酰胺充分攪拌I小時以上即完成新制優(yōu)質(zhì)泥漿的拌制，最后通過泥漿池循環(huán)至孔內(nèi)。實施例3以下述用量制備本發(fā)明的泥漿:水1000kg，鈣基膨潤土 90kg，羧甲基纖維素(CMC)
1.3kg，聚丙烯酰胺(PAM，分子量 900 萬)1.5kg，純堿(Na2C03) 1.5kg。泥漿拌制方法:首先在清水中按比例加入純堿攪拌均勻呈堿性液后加入膨潤土再次攪拌均勻，然后按相應(yīng)比例加入羧甲基纖維素攪拌均勻，最后加入聚丙烯酰胺充分攪拌I小時以上即完成新制優(yōu)質(zhì)泥漿的拌制，最后通過泥漿池循環(huán)至孔內(nèi)。對上述三個實施例制備的泥漿進行了測試，實驗結(jié)果顯示上述泥漿均滿足下述主要技術(shù)指標(biāo):·
相對密度1.05 1.10g/cm3,黏度18 25Pa.S，含砂率〈0.5%,膠體率>98%，失水量<20mL/min，泥皮厚<3mm/min，PH值8 10，滿足國家現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范關(guān)于鉆孔樁泥漿技術(shù)指標(biāo)要求。同時，申請人發(fā)現(xiàn)隨著聚丙烯酰胺分子量的增加，在保證滿足應(yīng)用性能的前提下，其用量逐漸降低，也就是說單位用量的聚丙烯酰胺的性能隨其分子量增加而改善，這為大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中降低原料成本提供了可行性。申請人:將上述三個實施例的泥漿在橋梁施工中進行了實驗，望東長江公路大橋科研試樁工程是采用“鉆沉法”施工的根式管樁基礎(chǔ)，試樁共2批次￠5.4m的樁基礎(chǔ)，該樁基礎(chǔ)地層分層情況為:淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、粉砂、細砂、強風(fēng)化巖、中風(fēng)化巖。分別將上述三個實施例的泥漿在望東長江公路大橋科研試樁工程中進行了測試，各實驗樁不但在樁基終孔清孔到封底混凝土澆注的15天內(nèi)保證了護壁功能和孔底無沉淀目標(biāo)，而且在連續(xù)對泥漿取樣靜止觀察試驗，發(fā)現(xiàn)三個實施例的泥漿30天以上仍具有良好的懸浮能力，并且無沉淀出現(xiàn)，證明該泥漿可達到30天無沉淀的功能。在后期試驗中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場施工將第一批次樁的鉆孔泥漿回收后全用于第二批次樁的鉆孔施工中，同樣可以保證了第二批次樁的成孔質(zhì)量和長時間護壁功能，顯示了本發(fā)明泥漿可重復(fù)利用，有效降低了使用成本。
權(quán)利要求
1.一種橋梁建筑用泥漿，其特征在于包括下述成分膨潤土、羧甲基纖維素、聚丙烯酰胺、純堿。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泥漿，其特征在于各成分含量為，以質(zhì)量計膨潤土摻入量.8 10%，羧甲基纖維素摻入量0. I 0. 2%，聚丙烯酰胺摻入量0. 05 0. 2%，純堿摻入量.0.I 0. 5%，余量為水。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泥漿，其特征在于所述膨潤土為鈣基膨潤土。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泥漿，其特征在于所述聚丙烯酰胺為陰離子型聚丙烯酰胺，分子量為600萬-2500萬之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泥漿，其特征在于所述泥漿在漿液狀態(tài)下PH值為8-10。
6.權(quán)利要求I所述泥漿的制備方法，其特征在于包括下述步驟(I)在清水中根據(jù)用量加入純堿攪拌均勻，溶液為堿性溶液；(2)在步驟(I)的堿性溶液中加入膨潤土攪拌均勻，然后加入羧甲基纖維素攪拌均勻；(3)加入聚丙烯酰胺充分攪拌制得泥漿。
7.權(quán)利要求I所述的泥漿在樁基鉆孔施工中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種橋梁建筑用泥漿，所公開的泥漿包括下述成分膨潤土、羧甲基纖維素、聚丙烯酰胺、純堿。進一步的本發(fā)明公開了所述泥漿的制備方法和其在樁基鉆孔施工中的應(yīng)用。申請人所進行的實驗表明本發(fā)明的泥漿是一種高粘度、低固相、不分散、穩(wěn)定性好的泥漿，在樁基鉆孔應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)長時間保護孔壁不出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象和長時間孔底無沉淀的效果。
文檔編號C09K8/14GK103254878SQ20131012857
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者廖順山, 劉振川, 楊衛(wèi)平, 張繼鳳, 肖向榮, 梁震, 黃遒, 劉通 申請人:中交路橋華南工程有限公司