[发明专利]低温协同水化增效的低热早强水泥浆体系组成与应用

权利要求书

1.一种低温协同水化增效的低热早强水泥浆体系，其特征在于，按重量份计，包括如下的组分组成：油井水泥100份，低水化热活性胶凝材料70～100份，水化硅酸钙-聚羧酸醚纳米复合早强剂3.2～6.3份，低温激活剂1.8～5.4，降失水剂0.7～1.3份，分散剂0.3～0.6份，消泡剂0.2～1.0份，空心玻璃微珠15～20份，水60～92份；

所述的低温协同水化增效的低热早强水泥浆体系，其特征在于，所述的水化硅酸钙-聚羧酸醚纳米复合早强剂，以重量份计，其纳米复合早强剂的组分组成如下：聚羧酸高效减水剂8～12份，四水合硝酸钙8～12份，五水偏硅酸钠8～10份，氢氧化钠0.4～0.5份，蒸馏水62.5～75.6份，所述的水化硅酸钙-聚羧酸醚纳米复合早强剂用聚羧酸高效减水剂的聚醚单体为α-甲代烯丙基-ω-甲氧基或ω-羟基聚(乙二醇)、异戊二烯基氧基聚(乙二醇)醚的一种或两种混合；

所述的低温协同水化增效的低热早强水泥浆体系，其特征在于，所述的水化硅酸钙-聚羧酸醚纳米复合早强剂，制备过程如下：首先，将氢氧化钠在室温条件下配制成质量分数为20～30％的溶液，将聚羧酸高效减水剂在室温条件下配制成质量分数为7～8％的溶液，将四水合硝酸钙在80～90℃的水浴中配制成质量分数为35～45％的溶液，将五水偏硅酸钠在80～90℃的水浴中制成质量分数为18～23％的溶液，待药品完全溶解后，将配制好的硝酸钙溶液和硅酸钠溶液冷却至室温，然后，使用氢氧化钠溶液将聚羧酸高效减水剂溶液的pH值调整到8～10，将硝酸钙溶液和硅酸钠溶液匀速连续加入到聚羧酸高效减水剂溶液中，调整两种溶液的流速大小，保证两种溶液在相同的时间内同时加完，同步充入氮气驱替空气，在20℃的条件下，以200～300rpm的速度匀速搅拌，同时连续监测反应溶液的pH值，使用氢氧化钠溶液将反应溶液的pH值维持在11～13，当硝酸钙溶液和硅酸钠溶液加入完毕后，再将反应溶液在室温条件下搅拌24～36小时，最后根据所加物质的量，配制成质量浓度为25～30％的溶液，就可得到本发明使用的水化硅酸钙-聚羧酸醚纳米复合早强剂，相比于传统早强剂，本发明的水化硅酸钙-聚羧酸醚纳米复合早强剂能在低温条件下水泥水化早期大幅度提高水泥石抗压强度，且保证后期水泥石强度不衰退，具有更好的低温早强性能；

所述的低温协同水化增效的低热早强水泥浆体系，其特征在于，所述的低温早强剂是硫酸盐、碳酸盐、醇胺有机物按照质量比为1:1.3～1.7:0.2～0.5的配比组成的混合物溶于水，形成质量浓度为40～50％的溶液，所述的硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸铵中的一种，所述的碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种，所述的醇胺有机物为三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺中的一种；

所述的低温协同水化增效的低热早强水泥浆体系，其特征在于，所述的低水化热活性胶凝材料，按重量份计，包括如下的组分组成：粉煤灰30～60份，矿渣20～40份，超细膨胀珍珠岩3～12份，固态纳米二氧化硅5～25份；

所述的粉煤灰100质量份中化学组分组成为：二氧化硅54.4份，三氧化二铝24.2份，三氧化二铁5.8份，氧化钙5.6份，三氧化硫2.1份，粉煤灰粒径介于1～50μm，密度介于2.5～2.6g/cm³，所述的矿渣100质量份中化学组分组成为：氧化钙34.6份，二氧化硅32.8份，三氧化二铝10.6份，氧化镁10.2份，三氧化硫3.8份，矿渣粒径介于1～100μm，密度介于2.8～2.9g/cm³，所述的超细膨胀珍珠岩100质量份中化学组分组成为：二氧化硅72.3份，三氧化二铝12.1份，氧化钾3.8份，氧化钠3.6份，氧化钙1.2份，超细膨胀珍珠岩粒径介于1～74μm，密度介于2.2～2.4g/cm³，所述的固态纳米二氧化硅粒径介于10～60nm，密度介于0.50～1.50g/cm³，二氧化硅质量含量≥90％。