吸附性

吸附是所有固體物質(zhì)存在的自然現(xiàn)象。我們將某些分子聚集在膨潤(rùn)土表面的現(xiàn)象，稱為膨潤(rùn)土的吸附作用。這種吸附作用在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。如鉆井泥漿經(jīng)常利用膨潤(rùn)土礦物的吸附特性來(lái)調(diào)整不同使用目的的泥漿參數(shù)，如添加降濾失劑，就是通過(guò)高分子聚合物一端吸附在膨潤(rùn)土顆粒表面，另一端溶于水使膨潤(rùn)土顆粒和水分子之間產(chǎn)生了一種間接的聯(lián)系。形成了一種橋聯(lián)作用，減少了泥漿中的自由水，改變了泥漿的性能參數(shù)，達(dá)到降低濾失率的目的。

鈣鈉膨潤(rùn)土由天然基鈣鈉膨潤(rùn)土加工而成，是輕型鑄件普遍采用的型砂粘結(jié)劑。它以實(shí)用和鑄件清砂便捷而受用戶歡迎。和其他黏結(jié)劑相比，膨潤(rùn)土有一個(gè)重要的特點(diǎn)，就是它具有一定的耐熱能力。只要加熱溫度不太高，脫除了自由水的膨潤(rùn)土只要加水，仍能恢復(fù)粘能力。膨潤(rùn)土的粘結(jié)能力只有在加水以后才能表現(xiàn)出來(lái)。膨潤(rùn)土失去粘結(jié)能力，也與它的脫水有關(guān)。到目前為止，認(rèn)為膨潤(rùn)土中的水分有三種形態(tài)：一種水是自由水，即膨潤(rùn)土顆粒吸附的水，加熱到100℃以上，就可脫除自由水，脫除了自由水的膨潤(rùn)土，粘結(jié)能力不受影響；二種水是牢固結(jié)合水，110℃下長(zhǎng)時(shí)間加熱，膨潤(rùn)土可完全脫除自由水，但不會(huì)脫除牢固結(jié)合水。已完全脫除自由水的膨潤(rùn)土，再在較高的溫度（如200℃，300℃）下加熱仍會(huì)繼續(xù)減重，說(shuō)明仍有水分損失。膨潤(rùn)土經(jīng)這樣加熱脫水后，只要加水，能完全恢復(fù)粘結(jié)能力；三種水是晶格水，也有人稱之為結(jié)構(gòu)水。晶格水只有在相當(dāng)高的溫度下才能部分或全部脫除。膨潤(rùn)水的晶格水脫除以后，即喪失粘結(jié)能力，成為死粘土。不同的膨潤(rùn)土，喪失粘結(jié)能力的溫度不同。由差熱分析實(shí)驗(yàn)證明：一般來(lái)說(shuō)，天然鈉膨潤(rùn)土的失效溫度為638℃，鈣膨潤(rùn)土為316℃。人工活化的鈉膨潤(rùn)土，由于活化條件各異，失效溫度不一，但都低于天然鈉膨潤(rùn)土。

膨潤(rùn)土遇水有明顯的膨脹性能，與鹽酸溶液混勻后，膨脹后所占有的體積，稱為膨脹倍，以毫升/克樣表示。它與膠質(zhì)價(jià)一樣，與膨潤(rùn)土的屬型和蒙脫石的含量密切相關(guān)，同一屬型的膨潤(rùn)土。含蒙脫石愈多，膨脹倍愈高。所以，膨脹倍也是鑒定膨潤(rùn)土礦石屬型和估價(jià)膨潤(rùn)土質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)之一。

主要儀器與試劑：帶塞量筒(100毫升，直徑約25毫米) ；鹽酸溶液(1N)，取83毫升鹽酸加水稀釋至1000毫升，搖勻。

具體操作步驟：稱取1．000克試樣于加入30～40毫升水的100毫升帶塞量筒內(nèi)，再加水至75毫升刻度處；蓋緊塞子搖晃3分鐘，使試樣充分散開(kāi)與水混勻，在光亮處觀察，無(wú)明顯顆粒團(tuán)塊即可；打開(kāi)塞子，加入25毫升lN鹽酸溶液，再塞上塞子，搖晃1分鐘；將量筒放置于不受振動(dòng)的臺(tái)面上，靜置24小時(shí)，讀出沉淀物界面的刻度值，即為膨脹倍，以毫升/克樣表示。

膨潤(rùn)土的膨脹性能好，搖動(dòng)分散的程度對(duì)結(jié)果有明顯的影響。所以，在充分搖散的前提下，應(yīng)嚴(yán)格控制搖動(dòng)的時(shí)間；酸性膨潤(rùn)土的膨脹倍有的小于5毫升/克樣，而量筒無(wú)小于5毫升刻度，無(wú)法準(zhǔn)確讀數(shù)，則可以5毫升/克樣表示。

很多打樁工程都是用膨潤(rùn)土作為配置鉆井泥漿的主要材料之一，然后配置其他材料輔助泥漿的性能，完成橋梁、橋墩的打樁任務(wù)。那么打樁配置鉆井泥漿還有什么材料呢？它們有什么各自所起的作用呢？

打樁膨潤(rùn)土泥漿的相關(guān)材料與作用：

（1）膨潤(rùn)土：作為造漿的主要材料，起到泥漿護(hù)壁的作用，一般選用人工鈉基膨潤(rùn)土，而普通鈣基膨潤(rùn)土則需要改造處理后才可以用于造漿。該產(chǎn)品可用在油包水乳化泥漿中做油中可分散膠體，提高油包水乳化泥漿的粘度、切力，降低其濾失量，增強(qiáng)它的懸浮能力和穩(wěn)定性。

（2）火堿：調(diào)節(jié)鉆井泥漿的PH值，打樁工程現(xiàn)場(chǎng)的鉆井泥漿都是偏堿性的液體，加入火堿提高鉆井液粘性性能、減少鉆具腐蝕和防止鉆井泥漿的發(fā)酵問(wèn)題，平衡地表壓力。一般選擇包裝：每袋25kg。

（3）純堿：很常用的一種泥漿助劑，它添加到鉆井膨潤(rùn)土泥漿中起到降率矢的作用，同時(shí)泥漿的粘度和切力增大，此款產(chǎn)品不宜過(guò)多使用，否則會(huì)導(dǎo)致膨潤(rùn)土顆粒發(fā)生聚結(jié)。

（4）固體乳化劑：用于鉆井泥漿的混油作業(yè)和地層液體浸入的時(shí)候起到乳化劑的作用，一般很少用到此款產(chǎn)品。

（5）降粘降失水劑：此款產(chǎn)品可以減少鉆井泥漿的高溫以及高壓的失水，有效提高泥漿液體的泥餅質(zhì)量，泥皮薄，減少泥漿液體中的水分，從而提高泥漿液體性能。

（6）聚酰胺：它是高分子聚合物，遇水易溶解，溶解后出現(xiàn)透明度粘稠液體，在膨潤(rùn)土泥漿中可以提高絮凝度。

（7）聚合物降失水劑：起到抗高溫作用的產(chǎn)品，抗溫度可達(dá)1400C，處理的膨潤(rùn)土泥漿流變性好，在淡水泥漿中有降失水和提粘的作用，鹽水泥漿中降率矢和輕微的提粘效果。