SH植物膠漿液性能參數(shù)試驗(yàn)研究

趙 強(qiáng) 楊二孟

(黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450003)

1 概述

植物膠遇水能形成高粘度的溶膠液，其粘度隨粉劑濃度增加而顯著增加。由于它的非離子性，植物膠液一般不受陰、陽離子的影響，不產(chǎn)生鹽析現(xiàn)象。水合后的植物膠可與硼砂、重鉻酸鹽等多種化學(xué)試劑發(fā)生交聯(lián)作用，形成具有一定粘彈性的非牛頓型水基凝膠。

2 研究思路

測試不同的攪拌速度、不同攪拌時(shí)間、不同濃度的添加劑對植物膠性能的影響，不同濃度的植物膠干粉含量性能實(shí)驗(yàn)和不同的攪拌容器對植物膠沖洗液性能的影響。

3 實(shí)驗(yàn)

1)實(shí)驗(yàn)器材。

a.實(shí)驗(yàn)儀器：電子天平(精度0.01 g)、密度計(jì)、攪拌儀、粘度測量儀(馬氏漏斗、蘇氏漏斗、六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì))、秒表、燒杯、量筒等。

b.實(shí)驗(yàn)材料：SH植物膠干粉、燒堿、水等。

2)實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：泥漿實(shí)驗(yàn)室。

3)實(shí)驗(yàn)思路。

實(shí)驗(yàn)共分為以下幾組：

a.測試不同的攪拌速度對植物膠性能的影響。在一定的攪拌時(shí)間下，分別測試200 r/min，300 r/min，400 r/min，500 r/min，600 r/min情況下植物膠溶液的性能，選出一個最佳轉(zhuǎn)速。

b.不同攪拌時(shí)間對植物膠性能的影響。一定的攪拌速度下，分別測試攪拌15 min，20 min，25 min，30 min時(shí)間下植物膠的性能，選出最佳攪拌時(shí)間。

c.不同濃度的添加劑對植物膠性能的影響。在濃度分別為4%，5%，6%，7%，8%，9%的燒堿含量植物膠性能的影響，對比得

到較為合適的添加劑濃度。

d.不同濃度的植物膠干粉含量性能實(shí)驗(yàn)。分別測試濃度為1%,2%,3%的植物膠干粉含量的沖洗液的性能。

e.不同的攪拌容器對植物膠沖洗液性能的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有器材，選取不同的容器，在其他條件相同的情況下，測試沖洗液的性能指標(biāo)。

4)實(shí)驗(yàn)記錄表。

5)實(shí)驗(yàn)過程。

植物膠沖洗液配方實(shí)驗(yàn)從2013年6月26日開始，至7月5日結(jié)束，從沖洗液配方、攪拌時(shí)間、攪拌速度、攪拌容器等不同參數(shù)方面共進(jìn)行了多組實(shí)驗(yàn)。

項(xiàng)目組使用的是蘇式漏斗(即標(biāo)準(zhǔn)漏斗)測量漏斗粘度，需要配置700 mL的沖洗液。實(shí)驗(yàn)具體步驟為：

a.用量筒稱量700 mL水倒入容器中；b.用電子天平稱量一定量的燒堿，倒入水中，并攪拌；c.用電子天平稱量一定量的植物膠干粉，一邊倒入裝有燒堿的水中，一邊攪拌，并記錄攪拌時(shí)間；d.達(dá)到攪拌時(shí)間后，停止攪拌。采用PH試紙、蘇氏漏斗、六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)等對沖洗液進(jìn)行性能測試，并記錄數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)如圖1,圖2所示。

6)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

a.植物膠干粉含量為2%,攪拌時(shí)間(15 min)和攪拌速度(300 r/min)相同的條件，燒堿含量不同的條件下，植物膠沖洗液的性能參數(shù)對比。具體漿液測試成果統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 2%SH植物膠、攪拌時(shí)間和攪拌速度相同、不同燒堿含量情況下性能參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表1，植物膠干粉含量為2%，攪拌速度和攪拌時(shí)間相同的情況下，燒堿含量越高，沖洗液性能越好。在燒堿含量為9%時(shí)，其性能最佳。

b.植物膠干粉含量為2%，燒堿含量(8%)和攪拌速度(300 r/min)相同的條件，攪拌時(shí)間不同的條件下，植物膠沖洗液的性能參數(shù)對比。具體漿液測試成果統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 2%SH植物膠、8%燒堿漿液、攪拌速度300 r/min時(shí)漿液性能參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表2，植物膠干粉含量為2%、燒堿含量為8%、攪拌速度為300 r/min的情況下，攪拌時(shí)間為15 min～20 min時(shí)，沖洗液性能較好。

c.植物膠干粉含量為2%，燒堿含量(8%)和攪拌速度(500 r/min)相同，攪拌時(shí)間不同的條件下，植物膠沖洗液的性能參數(shù)對比。具體漿液測試成果統(tǒng)計(jì)見表3。

表3 2%SH植物膠、8%燒堿漿液、攪拌速度500 r/min時(shí)漿液性能統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表3，植物膠干粉含量為2%、燒堿含量為8%、攪拌速度

為500 r/min，攪拌時(shí)間為10 min～15 min時(shí)，沖洗液性能較好。

d.植物膠干粉含量為2%，燒堿含量(8%)和攪拌時(shí)間(20 min)相同，攪拌速度不同的條件下，植物膠沖洗液的性能參數(shù)對比。

表4 2%SH植物膠、8%燒堿漿液、20 min攪拌時(shí)間、攪拌速度不同時(shí)的漿液性能統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表4，植物膠干粉含量為2%、燒堿含量為8%，攪拌時(shí)間相同(20 min)的情況下，攪拌速度越低，沖洗液性能越好。

e.漿液攪拌時(shí)間，攪拌速度，燒堿含量為8%，600 r/min攪拌速度的相同條件，植物膠干粉含量不同的條件下，植物膠沖洗液的性能參數(shù)對比。

表5 不同SH植物膠濃度的漿液性能統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表5，植物膠沖洗液攪拌時(shí)間、攪拌速度、燒堿含量(8%)、攪拌速度(600 r/min)相同的情況下，植物膠干粉含量在2%～3%時(shí)，性能較好。在植物膠干粉含量由2%增加到3%時(shí)，性能優(yōu)勢增加不是十分明顯。

通過對以上五組試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以看出植物膠沖洗液性能的變化趨勢：

1)在一定范圍內(nèi)，隨著添加劑燒堿含量的增加，性能變好；

2)在一定范圍內(nèi)，隨著干粉含量的增加，性能變好；

3)在一定范圍內(nèi)，隨著攪拌速度的提高，性能變差；

4)在一定范圍內(nèi)，隨著攪拌時(shí)間的增長，性能變差；

5)在一定范圍內(nèi)，與攪拌容器和攪拌頭的比例有關(guān)系。

根據(jù)分析結(jié)論，并綜合考慮現(xiàn)場應(yīng)用情況以及工作成本，確定植物膠沖洗液最佳配方為：植物膠干粉含量2%～3%，燒堿含量8%～9%，攪拌時(shí)間15 min～20 min，攪拌速度300 r/min～500 r/min。

4 成果運(yùn)用

通過洛陽市洛河大橋深厚覆蓋層的巖心鉆探和驗(yàn)證，均取得良好的使用效果。洛河大橋勘察在4號、5號孔出現(xiàn)嚴(yán)重的砂卵石泥漿漏失，經(jīng)過當(dāng)天堵漏，全部堵住，節(jié)約了很大成本。