膨润土浆性能指标的确立和控制

1、钻孔灌注桩及防渗墙施工造孔壁泥浆技术要求目录一、造孔固壁泥浆施工技术基本要求：（一）、制浆材料（二）、新制泥浆配合比及性能指标（三）、泥浆拌制方法（四）、钻进中和清孔换浆的槽内泥浆性能指标和处理方法（五）、泥浆质量检测和控制要求（六）、其它二、造孔固壁泥浆性能特点（一）、泥浆的作用（二）、低固相优质固壁泥浆（三）、膨润土浆性能指标的确定和控制一、造孔固壁泥浆施工技术基本要求：采用旋挖钻机及进行钻孔灌注桩施工及采用抓斗建造防渗墙槽孔，由于钻 进速度的提高，钻具运动各排碴方式的变化，对泥浆的固壁和悬浮、输送等功能 提出了更高的要求。目前，国际上普通采用环保型超泥浆(Supermud)，和低固 相膨

2、润土泥浆固壁，现着重国内通用的膨润土泥浆固壁工艺，草拟本技术基本要 求，供施工人员参考。、制浆材料：膨润土该土应达到石油工业部部级标准钻井液用膨润土(SY-5060-85)所规定 的二级膨润土的指标。水水是泥浆的分散相，在泥浆中水的用量最大，应当对水的质量予以足够的 重视。水中的杂质或PH值不同，泥浆的性质也大不相同。在使用含有大量盐类 (Ca2+、Na+、Mg2+)的海水、河水，或性质不明的水时，应先进行化验。当水中的钙离子浓度达到100Rg/L以上时，膨润土就会聚集和沉降分离。 当水中的钠离子浓度达到500pg/L以上时，膨润土的湿胀性就会极度下降；达到 接近于海水的浓度(3400pg/L

3、)时，就要产生凝集。因此在配制泥浆时最好使用 钙离子浓度不超过100Rg/L，钠离子浓度不超过500pg/L和PH值为中性的水。 超出此范围就要考虑使用处理剂。分散剂工业用纯碱(Na2CO，可选用天津红三角牌工业纯碱，其质量指标见表1。表1工业纯碱质量指标总碱量 (%)氯化物 (%)Fe含量 (%)硫酸盐 (%)水不溶于物 (%)烧失量 (%8581068溶媒法絮凝剂选用聚丙烯酰胺，其功能是有选择性絮凝作用，对劣土絮凝，对膨润土护 胶，维持泥浆的低固相，同时能提高泥浆的流变性能，提高剪切稀释能力。防漏剂选用锯末作防漏剂，如有必要，可用碎核桃皮代替。新制泥浆配合比及性能指标：对于一般砂砾石层，可

4、用下表内的两种配合比制浆。而其它地层，可参照配比， 并根据试用情况加以调整。表3泥浆配合比地层配合比(%)膨润土纯碱CMC聚丙烯酰胺水一般680.3 0.50.05 0.10 0.05100漏失100.3 0.50.1 0.2100根据上述配比，泥浆应达到的性能指标如下表：表4膨润土泥浆性能指标地层性能指标比重漏斗粘 度(S)失水量 (ml/30min)泥皮 厚(mm)塑性粘 度 (cp)10分钟静 切力 (N/m2)动切力(N/ m2)PH值一般1.0425 30151.51524488.5 10.0漏 失1.0635 45152.020486158.5 10.0说明：1. 10分钟静切力亦

5、称胶凝强度，动切力亦称屈服值因使用膨润土制浆，新制泥浆的稳定性、胶体率和含砂量均能达到防 渗墙施工规范的要求，所以未提出指标，在拌制浆液时也不进行试验和 检测。塑性粘度与动切力之比值是衡量泥浆剪切稀释性能的重要指标。所以 在测得上述二者数值后，要计算其比值并进行分析。、泥浆拌制方法泥浆拌制应选用高效、低噪音的高速回转搅拌机。搅拌时间：高速搅拌机每槽搅浆时间控制在510分钟。应按规定的配合比配制泥浆，各种材料的加量误差不得大于5%。泥浆处理剂如纯碱、CMC和聚丙稀酰胺使用前宜配制成一定水溶液，以提高其效果。纯碱水溶液浓度为20%, CMC和聚丙稀酰胺水溶液均为1.5%拌制泥浆的加料顺序：先加水，

6、依次加膨润土、CMC(M)和Na2CO3,由于CMC(M)溶解会妨碍膨润土的 溶胀，所以要在膨润土之后投入新制膨润土浆需存放24小时，经充分水化溶胀后方能使用。储浆池内的泥浆应经常搅动，保持指标均一并避免沉淀或离析。、钻进中和清孔换浆的槽内泥浆性能指标和处理方法：在钻进过程中，槽内泥浆由于地层中土碴的混入、膨润土及泥浆处理剂的 消耗，泥浆性能浆逐渐恶化，以全影响到钻进速度和固壁效果，为此制定了 槽内泥浆的性能指标(对一般地层)的性能标准(见表5)：表5泥浆性能指标控制标准试验项目比重漏斗粘度(S)含砂量(%)失水量 (ml/30min )泥皮厚(mm)PH值指标1.1520 358307161

7、612滤失量(ml)151722动切力(Pa)1.5X塑性粘度湿度()101015湿筛分析200目筛余 (%)444在我国，优质的天然钠膨润土资源较少，价格也贵，故工程泥浆常采用二级 及三级膨润土，这种钙膨润土加入外加剂处理后，也能制成较好性能的泥浆，可 满足工程需要，成本较低。、膨润土浆性能指标的确立和控制泥浆比重适当的比重可维护槽孔壁的稳定性，有利于悬浮和携带岩屑，提高钻进工效。 但比重过大会降低纯钻工效，妨碍柔性材料置换，损坏墙体质量。比重太小则不 能保持槽孔壁的稳定，易发生坍塌。我们选用的泥浆比重为：新拌制浆液控制在 1.041.06。槽内泥浆比重应不大于1.15，否则应废弃，进行换浆

8、。泥浆粘度是泥浆性能的主要指标，塑性粘度是泥浆的内摩擦力，过大会降低钻进工效。 且泥皮厚，易引起粘钻、卡钻。故应加强除砂，清除泥浆中无用的固体颗粒。塑 性粘度常控制在815CP, 一般不超过20CP。结构粘度是动切力与剪切力速度之比 值，是表面特征不同的分散相颗粒相互间产生的作用力和形成网架结构而增加的 流动阻力，与动切力密切相关。施工现场常采用漏斗粘度计测量泥浆粘度，其控制值为：新制泥浆为2530s, 槽孔泥浆不小于20s。泥皮厚度与失水量土质好、颗粒细，则成片状，水化膜厚，能形成致密，透水性小的泥皮，泥 皮薄而有韧性，失水量也小。如可加入CMC和其它有机聚合物，可保护粘土颗粒， 提高水化膜

9、的厚度和泥皮的可压缩性，使失水量降低，泥皮变薄。新制泥浆控制指标：失水量15ml/30min，泥皮厚1.5mm；槽孔泥浆控制指 标为：失水量30ml/30min，泥皮厚3mm。PH 值泥浆的酸碱度（PH）值对泥浆性能有很大影响，当土颗粒带负电荷时，它必 须要在碱性条件下才能维持稳定，因此泥浆必须维持在碱性范围。新制泥浆PH 值一般控制在810。槽孔泥浆PH值不得超过11，如PH值过多，则泥浆会产生 分层现象，失去固壁作用，且腐蚀性大。静切力又叫凝胶强度，显示泥浆静止时内部颗粒之间引力的大小，是泥浆触变性大 小的标志，且随时间的增长而增大。对静切力的要求 泥浆不循环时能悬浮岩屑， 循环时能携带岩屑，且便于清除。静切力过高，开泵困难，易压裂地层造成漏失。 静切力一般控制在24Pa。动切力是泥浆体系内部颗粒之间和高分子化合物之间相互作用力，即泥浆流动时形 成结构的能力。动切力过低，则携带岩屑能力差，易造成孔底重复破碎，降低钻 进效率。动切力过高，地面净化岩屑效果差。一般要求动切力控制在48Pa，不 得高于1