一种地下水监测井建井用止水材料及制备方法.pdf

一种地下水监测井建井用止水材料，为颗粒状，包括黄土、球粘土、膨润土、水泥，石英砂，按质量比，黄土:球粘土:膨润土:水泥:石英砂=1:0.05-0.10:0.07-0.14:0.004-0.007:0.005-0.008，密度为1.5-1.9g/cm3，膨胀容为2-4mL/g，2h吸水率为140-200%，在水中的平均下沉速度为14-17m/min，膨胀后渗透系数为4×10-7m/s-10×10-7m/s。本发明还公开了制备上述材料的方法。本发明的地下水监测井建井用止水材料具有止水效果好、环保和低成本的特点。

权利要求书
1.  一种地下水监测井建井用止水材料，为颗粒状，其成分和质量比 为：黄土:球粘土:膨润土:水泥:石英砂 =1:0.05-0.10:0.07-0.14:0.004-0.007:0.005-0.008；
密度为1.5-1.9g/cm3，膨胀容为2-4mL/g，2h吸水率为140-200%，在 水中的平均下沉速度为14-17m/min，膨胀后渗透系数为 4×10-7m/s-10×10-7m/s。

2.  根据权利要求1所述的地下水监测井建井用止水材料，其中，颗 粒的平均粒径为6.0-10mm。

3.  根据权利要求1所述的地下水监测井建井用止水材料，其中，黄 土的成分和质量比：SiO245-52%，Al2O38-15%，CaO7-10%，Fe2O34-5%， MgO2-3%，K2O2%，有机质组分1%；
球粘土的成分和质量比：氧化铝17-35%，氧化硅45-74%，氧化铁 0.5-1.6%，氧化钛0.6-1.4%，2微米以下颗粒70%以上；
膨润土为2:1型钙基膨润土，其蒙脱石含量为80-90%；
水泥为硅酸盐水泥；
石英砂中0.20-0.15mm粒级占质量比70%，0.15-0.09mm粒级占质量 比30%。

4.  制备地下水监测井建井用止水材料的方法：
1）黄土、球粘土和膨润土分别烘干或者自然风干至含水率为9-13%， 并研磨成粉状；
2）将粉状的黄土、球粘土、膨润土、水泥和石英砂按照质量比为 1:0.05-0.10:0.07-0.14:0.004-0.007:0.005-0.008均匀混合，洒水成润湿状；
3）将混合物挤出造粒，平均粒径为6-10mm，挤出速度为8-10r/min， 所得的颗粒自然晾干。

5.  根据权利要求4所述的方法，其中，造粒是通过挤出滚圆造粒机 进行造粒进行造粒。

6.  根据权利要求4所述的方法，其中，所得的颗粒在通风条件下自 然晾干。

说明书一种地下水监测井建井用止水材料及制备方法
技术领域
本发明属于地下水污染监测技术范畴，具体涉及一种地下水监测井建 井过程中用止水材料。
本发明还涉及制备上述地下水监测井建井用止水材料的方法。
背景技术
近年来我国地下水污染问题十分突出，引起了社会、民众的广泛关注 和国家环保管理部门的高度重视，开展地下水污染监测是我国地下水污染 防治工作的重要任务之一，地下水采样技术是地下水监测的核心，而建设 科学规范的地下水监测井，是保障地下水代表性样品采集、准确检测重要 前提条件。
监测井技术是地下水污染调查的基础,通过它可以确定地下水污染物 的成分、分布范围以及迁移路径等许多重要参数，目前，按照建井方式的 不同，地下水监测井分为：
（1）丛式监测井；
（2）巢式监测井；
（3）连续多通道监测井；
（4）Waterloo监测井；
（5）Westbay MP监测井。
为了防止各地层中的地下水发生窜层显现，所有的监测井建井过程中 均需要进行止水处理，有些可以实现分层监测的监测井在设置过程中还需 分层止水。目前，常用的地下水监测井止水材料是膨润土，在成井过程中， 由于膨润土的下沉速度小，膨胀速率快，常常出现其无法到达设计位置就 已经完全膨胀，无法下沉，导致成井失败，因此，需要针对地下水监测井 建井特点，研究开发适合的止水材料。监测井止水材料应具备：
（1）较高的密度，使其在水中具有较快的下沉速度；
（2）较小的膨胀速度，减少其下沉过程中浮力的增加，保障其下沉 速度；
（3）合适的膨胀容，大膨胀容的止水材料的膨胀会对管壁造成挤压， 造成井管变形或者弯曲，小膨胀容的止水材料，难以形成隔水层，丧失止 水能力；
（4）无污染，止水材料本身不给地下水环境造成二次污染。
因此，如何制备一种低成本、高密度以及合适膨胀容的环保止水材料 是地下水建井技术发展面临的技术难题。
发明内容
本发明目的在于提供一种地下水监测井建井用止水材料。
本发明的又一目的在于提供制备上述地下水监测井建井用止水材料 的方法。
为实现上述目的，本发明提供的地下水监测井建井用止水材料，为颗 粒状，其成分和质量比为：黄土:球粘土:膨润土:水泥:石英砂 =1:0.05-0.10:0.07-0.14:0.004-0.007:0.005-0.008；
密度为1.5-1.9g/cm3，膨胀容为2-4mL/g，2h吸水率为140-200%，在 水中的平均下沉速度为14-17m/min，膨胀后渗透系数为 4×10-7m/s-10×10-7m/s。
所述的地下水监测井建井用止水材料，其中，颗粒的平均粒径为 6.0-10mm。
所述的地下水监测井建井用止水材料，其中，黄土的成分和质量比： SiO245-52%，Al2O38-15%，CaO7-10%，Fe2O34-5%，MgO2-3%，K2O2%， 有机质组分1%；
球粘土的成分和质量比：氧化铝17-35%，氧化硅45-74%，氧化铁 0.5-1.6%，氧化钛0.6-1.4%，2微米以下颗粒70%以上；
膨润土为2:1型钙基膨润土，其蒙脱石含量为80-90%；
水泥为硅酸盐水泥；
石英砂中0.20-0.15mm粒级占质量比70%，0.15-0.09mm粒级占质量 比30%。
本发明提供的制备地下水监测井建井用止水材料的方法：
1）黄土、球粘土和膨润土分别烘干或者自然风干至含水率为9-13%， 并研磨成粉状；
2）将粉状的黄土、球粘土、膨润土、水泥和石英砂按照质量比为 1:0.05-0.10:0.07-0.14:0.004-0.007:0.005-0.008均匀混合，洒水成润湿状；
3）将混合物挤出造粒，平均粒径为6-10mm，挤出速度为8-10r/min， 所得的颗粒自然晾干。
所述的方法，其中，造粒是通过挤出滚圆造粒机进行造粒进行造粒。
所述的方法，其中，所得的颗粒在通风条件下自然晾干。
本发明的止水材料，可以显著增加止水用材料的沉降速度，使其能快 速下沉到设计的止水位置，并且在2-3h内可完成完全膨胀，并形成良好的 止水效果，渗透系数可达到10-7m/s，同时，本发明的止水材料为环保材料， 不会对地下水环境造成二次污染；由于本材料选用的原料主要为自然界广 泛存在的黄土，其他辅料的成本也相对较低，因此本止水材料的也具有低 成本的特点，进而可以降低监测井的建井成本。
具体实施方式
本发明提出了利用黄土、球粘土、膨润土、水泥和石英砂复合作用， 实现止水材料的低膨胀速率、高密度、合适的膨胀容的优良功能，有利于 保障止水材料快速到达设计的止水位置，并形成良好的止水效果，并具本 发明的止水材料有环保和低成本的特点。
本发明的止水材料为颗粒状，平均粒径为6.0-10mm；包括黄土、球 粘土、膨润土、水泥，石英砂，按质量比计：
黄土:球粘土:膨润土:水泥:石英砂
=1:0.05-0.10:0.07-0.14:0.004-0.007:0.005-0.008。
其中，黄土的化学成分：SiO2占45-52%，Al2O3占8-15%，CaO占7-10%， Fe2O3占4-5%，MgO占2-3%，K2O占2%左右，有机质组分约占1%左右； 球粘土的化学成分：氧化铝占17-35%，氧化硅占45-74%，氧化铁在0.5-1.6， 氧化钛0.6-1.4，2微米以下颗粒占70％以上；膨润土为2:1型钙基膨润土， 其蒙脱石含量在80-90%；水泥为普通硅酸盐水泥；石英砂的组成中 0.20-0.15mm粒级占70%，0.15-0.09mm粒级占30%。
其中的膨润土颗粒具有以下性能：密度：1.5-1.9g/cm3膨胀容2-4mL/g， 2h吸水率为140-200%。
本发明的制备止水材料的方法中含有黄土、球粘土、膨润土、水泥和 石英砂，其中黄土、球粘土和膨润土需分别烘干或者自然风干至含水率为 9-13%，并研磨成粉状，然后将粉状的黄土、球粘土、膨润土、水泥和石 英砂按照质量比为1:0.05-0.10:0.07-0.14:0.004-0.007:0.005-0.008充分均匀 混合，喷洒定量水，成润湿状即可，之后将混合物投入挤出滚圆造粒机进 行造粒，并设定挤出速度为10r/min。所得颗粒状氧缓释复合材料在通风 条件下自然晾干，其平均粒径为6-10mm。
实施例1
将若干黄土烘干，测量其含水率12%，研磨成粉状，球粘土和膨润土 做法同上，并保存待用。取1000g黄土粉末、60g球粘土、80g膨润土、 5g水泥和5g石英砂充分均匀混合，喷洒定量水，使混合物成润湿状，将 混合物投入挤出滚圆造粒机进行造粒，并设定挤出速度为10r/min，在通 风条件下自然放置24小时后，其粒径在6.0-10mm的颗粒占80%，即制成 地下水监测井建井用止水材料。
测定其密度为1.6g/cm3，膨胀容2.6mL/g，2h吸水率为160%，在水中 的平均下沉速度为15m/min，膨胀后渗透系数为4×10-7m/s。
实施例2
取保存待用的黄土粉末1000g、球粘土90g、膨润土130g、水泥7g 和石英砂6g充分均匀混合，喷洒定量水，使混合物成润湿状，将混合物 投入挤出滚圆造粒机进行造粒，并设定挤出速度为10r/min，在通风条件 下自然放置24小时后，其粒径在6.0-10mm的颗粒占90%，即制成地下水 监测井建井用止水材料。
测定其密度为1.8g/cm3，膨胀容3.5mL/g，2h吸水率为190%，在水中 的平均下沉速度为16m/min，膨胀后渗透系数为8×10-7m/s。