CN115057652A - 火山灰基复合协同调节剂及火山灰基水泥浆体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种火山灰基复合协同调节剂及火山灰基水泥浆体，所述调节剂的比表面积为460‑600m²/kg，按重量计，其包含以下组分：火山灰40‑60份、其它物料1‑30份、助磨剂2‑10份、活化剂1‑10份、分散剂1‑10份、悬浮剂1‑10份、流平剂1‑10份、增强剂3‑15份。其不仅价格低廉，而且无毒无害、对地下水及环境无污染，是一种性能优良、施工方便的环保型材料。用该调节剂配制的灌浆材料浆体悬浮性、流动性好、可将应用现场缝隙填满、充填密实、固化体不收缩，还可以达到完全封堵封孔，杜绝瓦斯泄漏的目的。

Description

火山灰基复合协同调节剂及火山灰基水泥浆体

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其涉及一种火山灰基复合协同调节剂及火山灰基水泥浆体。

背景技术

现有技术中，为保证安全，很多钻孔都需要使用水泥浆体对封孔进行密封，例如，煤矿中钻孔测定瓦斯压力的封孔需要保证其密封，才能杜绝瓦斯泄漏。

目前常使用普通水泥进行封孔，而普通水泥因其流动性差，因此常出现对封孔充填不密实、填不满现场缝隙、凝结慢、固化体易收缩的现象，导致封孔质量变差；还有一部分采用膨胀水泥，但是膨胀水泥价格高，也大大提高了封孔成本。

基于此，本发明提供了一种火山灰基复合协同调节剂及火山灰基水泥浆体，其不仅价格低廉，而且无毒无害，还可以达到完全封堵封孔，杜绝瓦斯泄漏的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种火山灰基复合协同调节剂及火山灰基水泥浆体。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一方面，提供了一种火山灰基复合协同调节剂，所述调节剂的比表面积为460-600m²/kg，按重量计，其包含以下组分：火山灰40-60份、其它物料1-30份、助磨剂2-10份、活化剂1-10份、分散剂1-10份、悬浮剂1-10份、流平剂1-10份、增强剂3-15份。

作为发明的一种实施方式，所述火山灰为火山喷发时喷出的细小颗粒、熔岩块、火山岩中任意一种或任意两种或两种以上的混合；

所述其它物料为粉煤灰、煤矸石、碳酸钙、铝酸盐水泥熟料中的任意一种或任意两种或两种以上的混合。

作为发明的一种实施方式，所述助磨剂为尿素、三异丙醇胺、六偏磷酸钠、磷脂、三乙基己基磷酸、焦磷酸钠中任意一种或任意两种或两种以上的混合；

所述活化剂为磷酸乙二胺、硬脂酸钠、硫酸按、蛋白质、磷酸丙二胺、氢氧化铁中任意一种或任意两种或两种以上的混合。

作为发明的一种实施方式，所述分散剂为三聚磷酸钠、乙二醇、木钙、聚丙二醇、甲基戊醇、脂肪酸乙二醇脂中任意一种或任意两种或两种以上的混合；

所述悬浮剂为气相二氧化硅、黄原酸脂、乙基黄原酸钾、硅酸铝镁、聚乙烯醚、甲壳素中任意一种或任意两种或两种以上的混合；

所述流平剂为环氧丙烷、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、丙三醇中任意一种或任意两种或两种以上的混合。

作为发明的一种实施方式，所述的增强剂为硅灰、硫酸铝、氧化铝、碳酸锂、三聚磷酸钾、羧甲基纤维素中任意一种或任意两种或两种以上的混合。

第二方面，提供了一种如第一方面所述的一种火山灰基复合协同调节剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)、将40-60份的火山灰、1-30份的其它物料和2-10份的助磨剂混合后，粉磨至表面积为420-560m²/kg得到混合粉体A；

(2)、将混合粉体A与1-10份的活化剂、1-10份的分散剂、1-10份的悬浮剂、1-10份的流平剂和3-15份的增强剂一起混合粉磨至比表面积为460-600m²/kg，得到所述火山灰基复合协同调节剂。

作为发明的一种实施方式，按重量计，其包含以下组分：火山灰基复合协同调节剂1-10份、水泥50-70份、辅助粉料29-49份和水混合均匀制备成火山灰基复合协同调节剂水泥浆体。

作为发明的一种实施方式，所述水泥为普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中任意一种或任意两种或两种以上的混合。

作为发明的一种实施方式，所述辅助粉料为膨润土粉、矿渣粉、钢渣粉、石英粉中任意一种或任意两种或两种以上的混合。

第三方面，提供了一种如第二方面所述的一种火山灰基复合协同调节剂水泥浆体的使用方法，所述方法包括：

(1)、按重量计，将1-10份的火山灰基复合协同调节剂、50-70份的水泥、29-49份的辅助粉料计量好为C粉料，

(2)、按重量计，将C粉料1份加水0.28-0.4份后，由制浆系统混合均匀制备成火山灰基水泥浆体，通过泥浆泵经注浆管路输送到井下注浆封堵地点。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明提供的火山灰基复合协同调节剂属环保型灌浆材料调节剂，材料本身无毒、无味、对地下水及环境无污染，是一种性能优良、施工方便的环保型材料。

另外，火山灰基复合协同调节剂与水泥、辅助物料粉料共同配合使用，制备的火山灰基复合协同调节剂水泥浆体，悬浮性与流动性好、因而其稳定性及可灌性高，可以将应用现场缝隙填满、充填密实、固化体不收缩，耐久性好，不老化，抗渗性能佳，可以改善固化体的致密性，达到完全封堵的目的，特别适用于煤矿中钻孔测定瓦斯压力的封孔，杜绝了瓦斯泄漏。

在使用时，由其组成的火山灰基水泥浆体可以将应用现场缝隙充填密实、填满，改善了固化体的致密性，达到完全封堵的目的，可以杜绝了瓦斯泄漏。

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，下面结合具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。

实施例1：

1、制备火山灰基复合协同调节剂

（1）按重量计，将40份的火山灰、30份的粉煤灰、0.5份的三异丙醇胺、0.5份的三乙基己基磷酸混合后，粉磨至表面积为450m²/kg得到混合粉体；

（2）将混合粉体与2份的蛋白质、2份的磷酸乙二胺、7份的三聚磷酸钠、2份的乙二醇、0.5份的气相二氧化硅、0.5份的黄原酸脂、2份的环氧丙烷、3份的聚乙烯醇、9份的氧化铝、1份的碳酸锂一起混合粉磨至比表面积为460m²/kg，得到火山灰基复合协同调节剂。

2、制备火山灰基复合协同调节剂水泥浆体

(1)、按重量计，将1份的火山灰基复合协同调节剂、70份的矿渣硅酸盐水泥、24份的钢渣粉、5份的膨润土粉计量好为D粉料，

(2)、按重量计，将D粉料1份加水0.28份后，由制浆系统混合均匀制备成火山灰基水泥浆体，测定浆体物理力学性能。

实施例2：

1、制备火山灰基复合协同调节剂

（1）按重量计，将60份的火山岩、5份的煤矸石、5份的碳酸钙、8份的六偏磷酸钠、2份的焦磷酸钠混合后，粉磨至表面积为420m²/kg得到混合粉体；

（2）将混合粉体与0.3份的磷酸丙二胺、0.7份的氢氧化铁、3份的甲基戊醇、2份的脂肪酸乙二醇脂、9份的硅酸铝镁、1份的甲壳素、0.8份的聚丙烯酸、0.2份的丙三醇、2份的三聚磷酸钾、1份的羧甲基纤维素一起混合粉磨至比表面积为480m²/kg，得到火山灰基复合协同调节剂。

2、制备火山灰基复合协同调节剂水泥浆体

(1)、按重量计，将10份的火山灰基复合协同调节剂、50份的粉煤灰硅酸盐水泥、10份的膨润土粉、30份的石英粉计量好为E粉料，

(2)、按重量计，将E粉料1份加水0.4份后，由制浆系统混合均匀制备成火山灰基水泥浆体，测定浆体物理力学性能。

实施例3：

1、制备火山灰基复合协同调节剂

（1）按重量计，将50份的熔岩块、4份的铝酸盐水泥熟料、4份的尿素和1份的磷脂混合后，粉磨至表面积为560m²/kg得到混合粉体；

（2）将混合粉体与4份的硬脂酸钠、6份的硫酸铵、0.6份的木钙、0.4份的聚丙二醇、3份的聚乙烯醚、2份的乙基黄原酸钾、6份的聚乙烯亚胺、4份的聚丙烯酸钠、12份的硅灰、3份的硫酸铝混合粉磨到比表面积为600m²/kg的粉体。

2、制备火山灰基复合协同调节剂水泥浆体

(1)、按重量计，将5份的火山灰基复合协同调节剂、46份的普通硅酸盐水泥、49份的矿渣粉计量好为F粉料，

(2)、按重量计，将F粉料1份加水0.35份后，由制浆系统混合均匀制备成火山灰基水泥浆体，测定浆体物理力学性能。

对比例1：

1、制备火山灰基复合协同调节剂

（1）按重量计，将50份的熔岩块、4份的铝酸盐水泥熟料、4份的尿素和1份的磷脂混合后，粉磨至表面积为560m²/kg得到混合粉体；

（2）将混合粉体与4份的硬脂酸钠、6份的硫酸铵、12份的硅灰、3份的硫酸铝混合粉磨到比表面积为600m²/kg的粉体。

2、制备火山灰基复合协同调节剂水泥浆体

(1)、按重量计，将5份的火山灰基复合协同调节剂、46份的普通硅酸盐水泥、49份的矿渣粉计量好为F1粉料，

(2)、按重量计，将F1粉料1份加水0.35份后，由制浆系统混合均匀制备成火山灰基水泥浆体，测定浆体物理力学性能。

对比例2：

1、制备火山灰基复合协同调节剂

（1）按重量计，将50份的熔岩块、4份的铝酸盐水泥熟料、4份的尿素和1份的磷脂混合后，粉磨至表面积为560m²/kg得到混合粉体；

（2）将混合粉体与4份的硬脂酸钠、6份的硫酸铵、3份的聚乙烯醚、2份的乙基黄原酸钾、12份的硅灰、3份的硫酸铝混合粉磨到比表面积为600m²/kg的粉体。

2、制备火山灰基复合协同调节剂水泥浆体

(1)、按重量计，将5份的火山灰基复合协同调节剂、46份的普通硅酸盐水泥、49份的矿渣粉计量好为F2粉料，

(2)、按重量计，将F2粉料1份加水0.35份后，由制浆系统混合均匀制备成火山灰基水泥浆体，测定浆体物理力学性能。

对比例3：

1、制备火山灰基复合协同调节剂

（1）按重量计，将50份的熔岩块、4份的铝酸盐水泥熟料、4份的尿素和1份的磷脂混合后，粉磨至表面积为560m²/kg得到混合粉体；

（2）将混合粉体与4份的硬脂酸钠、6份的硫酸铵、0.6份的木钙、0.4份的聚丙二醇、12份的硅灰、3份的硫酸铝混合粉磨到比表面积为600m²/kg的粉体。

2、制备火山灰基复合协同调节剂水泥浆体

(1)、按重量计，将5份的火山灰基复合协同调节剂、46份的普通硅酸盐水泥、49份的矿渣粉计量好为F3粉料，

(2)、按重量计，将F3粉料1份加水0.35份后，由制浆系统混合均匀制备成火山灰基水泥浆体，测定浆体物理力学性能。

对比例4：

1、制备火山灰基复合协同调节剂

按重量计，将50份的熔岩块、4份的铝酸盐水泥熟料、4份的尿素、1份的磷脂、4份的硬脂酸钠、6份的硫酸铵、0.6份的木钙、0.4份的聚丙二醇、3份的聚乙烯醚、2份的乙基黄原酸钾、6份的聚乙烯亚胺、4份的聚丙烯酸钠、12份的硅灰、3份的硫酸铝混合粉磨到比表面积为600m²/kg的粉体。

2、制备火山灰基复合协同调节剂水泥浆体

(1)、按重量计，将5份的火山灰基复合协同调节剂、46份的普通硅酸盐水泥、49份的矿渣粉计量好为F4粉料，

(2)、按重量计，将F4粉料1份加水0.35份后，由制浆系统混合均匀制备成火山灰基水泥浆体，测定浆体物理力学性能。

对比例5：

1、制备火山灰基复合协同调节剂

（1）按重量计，将50份的熔岩块、4份的铝酸盐水泥熟料、4份的尿素和1份的磷脂混合后，粉磨至表面积为560m²/kg得到混合粉体；

（2）将混合粉体与4份的硬脂酸钠、6份的硫酸铵、0.6份的木钙、0.4份的聚丙二醇、3份的聚乙烯醚、2份的乙基黄原酸钾、6份的聚乙烯亚胺、4份的聚丙烯酸钠、12份的硅灰、3份的硫酸铝混合粉磨到比表面积为600m²/kg的粉体。

2、制备火山灰基复合协同调节剂水泥浆体

(1)、按重量计，将5份的火山灰基复合协同调节剂、46份的普通硅酸盐水泥计量好为F5粉料；

(2)、按重量计，将F5粉料1份加水0.35份后，由制浆系统混合均匀制备成火山灰基水泥浆体，测定浆体物理力学性能。

效果例1：

分别由实施例1-实施例3得到的浆体的物理性能，流锥流动度、泌水率采用《GB/T50448-2015》检测，抗压强度采用《JC/T984-2011》检测，结果如表1所示：

由表1可知，本发明的火山灰基复合协同调节剂与水泥、辅助物料粉料共同配合使用，制备的火山灰基复合协同调节剂水泥浆体，悬浮性与流动性好，稳定性及可灌性高。因此，可以将应用现场缝隙填满、充填密实、固化体不收缩，耐久性好，不老化，抗渗性能佳，改善了固化体的致密性，达到完全封堵封孔的目的。

效果例2：

分别由对比例2-对比例5、以及实施例3得到浆体的物理性能对比如表2所示：

对比例1、对比例2、对比例3分别减少了不同种类的添加剂，虽然粉磨工艺不变，由于减少了不同种类的添加剂，使调节剂的复合协同作用降低了，与实施例3数据对比可以看出，泌水率增加了，各个龄期的强度都下降了。

对比例4把所有原料一起粉磨，与实施例3数据对比可以看出，泌水率增加了，各个龄期的强度都下降了。

对比例5在制备火山灰基复合协同调节剂水泥浆体时没有用辅助粉料，与实施例3数据对比可以看出，1d、3d的强度提高了，但28d的强度降低了。

Claims (10)

1.一种火山灰基复合协同调节剂，其特征在于，所述调节剂的比表面积为460-600m²/kg，按重量计，其包含以下组分：火山灰40-60份、其它物料1-30份、助磨剂2-10份、活化剂1-10份、分散剂1-10份、悬浮剂1-10份、流平剂1-10份、增强剂3-15份。

2.根据权利要求1所述的一种火山灰基复合协同调节剂，其特征在于，所述火山灰为火山喷发时喷出的细小颗粒、熔岩块、火山岩中任意一种或任意两种或两种以上的混合；

所述其它物料为粉煤灰、煤矸石、碳酸钙、铝酸盐水泥熟料中的任意一种或任意两种或两种以上的混合。

3.根据权利要求1所述的一种火山灰基复合协同调节剂，其特征在于，所述助磨剂为尿素、三异丙醇胺、六偏磷酸钠、磷脂、三乙基己基磷酸、焦磷酸钠中任意一种或任意两种或两种以上的混合；

所述活化剂为磷酸乙二胺、硬脂酸钠、硫酸按、蛋白质、磷酸丙二胺、氢氧化铁中任意一种或任意两种或两种以上的混合。

4.根据权利要求1所述的一种火山灰基复合协同调节剂，其特征在于，所述分散剂为三聚磷酸钠、乙二醇、木钙、聚丙二醇、甲基戊醇、脂肪酸乙二醇脂中任意一种或任意两种或两种以上的混合；

所述悬浮剂为气相二氧化硅、黄原酸脂、乙基黄原酸钾、硅酸铝镁、聚乙烯醚、甲壳素中任意一种或任意两种或两种以上的混合；

所述流平剂为环氧丙烷、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、丙三醇中任意一种或任意两种或两种以上的混合。

5.根据权利要求1所述的一种火山灰基复合协同调节剂，其特征在于，所述的增强剂为硅灰、硫酸铝、氧化铝、碳酸锂、三聚磷酸钾、羧甲基纤维素中任意一种或任意两种或两种以上的混合。

6.一种如权利要求1所述的一种火山灰基复合协同调节剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)、将40-60份的火山灰、1-30份的其它物料和2-10份的助磨剂混合后，粉磨至表面积为420-560m²/kg得到混合粉体A；

(2)、将混合粉体A与1-10份的活化剂、1-10份的分散剂、1-10份的悬浮剂、1-10份的流平剂和3-15份的增强剂一起混合粉磨至比表面积为460-600m²/kg，得到所述火山灰基复合协同调节剂。

7.一种火山灰基复合协同调节剂水泥浆体，其特征在于，按重量计，其包含以下组分：火山灰基复合协同调节剂1-10份、水泥50-70份、辅助粉料29-49份和水混合均匀制备成火山灰基复合协同调节剂水泥浆体。

8.根据权利要求7所述的一种火山灰基复合协同调节剂水泥浆体，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中任意一种或任意两种或两种以上的混合。

9.根据权利要求7所述的一种火山灰基复合协同调节剂水泥浆体，其特征在于，所述辅助粉料为膨润土粉、矿渣粉、钢渣粉、石英粉中任意一种或任意两种或两种以上的混合。

10.一种如权利要求7所述的一种火山灰基复合协同调节剂水泥浆体的使用方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)、按重量计，将1-10份的火山灰基复合协同调节剂、50-70份的水泥、29-49份的辅助粉料计量好为C粉料，

(2)、按重量计，将C粉料1份加水0.28-0.4份后，由制浆系统混合均匀制备成火山灰基水泥浆体，通过泥浆泵经注浆管路输送到井下注浆封堵地点。