陜西油田專用鉆井劑水玻璃硅酸鈉
水玻璃是化學(xué)漿液中無機類的一種注漿材料。由于它的價格低廉，貨源較廣，適于各種工程的需要以及配制簡便等優(yōu)點，故目前仍然是一種大量使用的行之有效的化學(xué)漿液。我國所用的水玻璃漿液類型，除了有單一使用的外，大多使用的是水玻璃復(fù)合漿液，如水玻璃-氧化鈣、水玻璃-鋁酸鈉、水玻璃-水泥，水玻璃-稀磷酸等。
水玻璃是一種能溶于水的硅酸鹽。它是由不同比例的堿金屬和二氧化硅所組成。最常用的是硅酸鈉水玻璃Na2O·nSiO2，還有硅酸鉀K2O·nSiO2。通常把水玻璃組成中的二氧化硅和氧化鈉（或氧化鉀）的克分子摩爾數(shù)之比，稱為模數(shù)M。一般水玻璃的模數(shù)從1到4之間，模數(shù)為0.5的水玻璃（相當(dāng)于原硅酸鈉）沒有實用價值，而實用價值最大的水玻璃其M在2.0～3.5。模數(shù)是影響水玻璃的重要因素，水玻璃在水中溶解的難易程度隨模數(shù)而定，M為1時能溶于常溫水中；M加大，則只能溶于熱水中；當(dāng)M大于3，要在4×105Pa以上蒸氣中才能溶解。低模數(shù)的水玻璃晶體組分較多，粘結(jié)能力較差。模數(shù)高時，膠體組合相對增多，粘結(jié)能力也大。目前生產(chǎn)的水玻璃模數(shù)在1～3.6之間都有，一般生產(chǎn)的濃度品種有：35°B、40°B、45°B、56°波美度等。除液體水玻璃外，還有不同形狀（塊狀、粒狀、粉狀）的固體水玻璃。液體水玻璃呈青灰色或黃綠色，以無色透明為好。它與水可按任意比例混合成不同濃度（比重）的溶液。同模數(shù)的水玻璃溶液，其濃度越高，則比重越大，粘結(jié)力越強。常用的固體水玻璃模數(shù)為2.6～2.8，比重為1.36～1.50。其濃度常用波美比重計來測定，以波美度（Be）表示。工廠生產(chǎn)的水玻璃濃度為50～56波美度，而一般注漿則多采用35～40波美度，故使用時需加水稀釋。水玻璃的粘度與模數(shù)、濃度和溫度關(guān)系密切。通常粘度隨溫度降低，模數(shù)隨濃度的增加而加大。溫度為-2℃時，水玻璃會開始凍結(jié)。液體水玻璃吸收空氣中的CO2，形成無定形硅酸，并逐漸干燥而硬化。反應(yīng)式為：
Na2O·nSiO2+CO2+mH2O-→Na2CO3+nSiO2·mH2O
為加速水玻璃的硬化，常加入硅氟酸鈉Na2SiF6或氟化鈣，水玻璃中加入硅氟酸鈉會發(fā)生以下反應(yīng)，能促使硅酸凝膠加速析出：
2[Na2O·nSiO2]+Na2SiF6+mH2O-→6NaF+(2n+1)SiO2·mH2O
硅氟酸鈉的適當(dāng)加量為水玻璃重量的12%～15%，加量越多，凝結(jié)越快。
作為地基灌漿材料使用時，常將水玻璃溶液與氯化鈣溶液交替地灌入基礎(chǔ)中，其反應(yīng)式如下：
Na2O·nSiO2+CaCl2+mH2O-→nSiO2·(m-1)H2O+Ca(OH)2+2NaCl
反應(yīng)生成的硅膠起膠結(jié)作用，能包裹上粒并充填于孔隙中，而Ca(OH)2又與加入的CaCl2反應(yīng)生成氫氧化鈣，也起膠結(jié)與充填孔隙的作用，故既使基礎(chǔ)提高強度，又能增強其不透水性。
當(dāng)水玻璃與水泥水化時所析出的活性很強的氫氧化鈣作用時，可生成具有一定強度的硅酸鈣膠體，使水泥石的強度相應(yīng)增大，其反應(yīng)式為：
Na2O·nSiO2+Ca(OH)2-→CaO·nSiO2↓+2NaOH
因而將水玻璃加入水泥漿中，可使水泥漿急驟硬化，因而可用于堵水堵漏。
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