كثافة ملاط البنتونيت
1. تصنيف وأداء الملاط
1.1 التصنيف
البنتونيت، المعروف أيضًا باسم صخر البنتونيت، هو صخر طينيّ يحتوي على نسبة عالية من المونتموريلونيت، والذي غالبًا ما يحتوي على كميات صغيرة من الإليت والكاولينيت والزيوليت والفلسبار والكالسيت، وغيرها. يُصنف البنتونيت إلى ثلاثة أنواع: بنتونيت الصوديوم (تربة قلوية)، وبنتونيت الكالسيوم (تربة قلوية)، وتراب التبييض الطبيعي (تربة حمضية). ومن بين هذه الأنواع، يُصنف البنتونيت الكالسيوم إلى بنتونيت الكالسيوم والصوديوم، وبنتونيت الكالسيوم والمغنيسيوم.
1.2 الأداء
1) الخصائص الفيزيائية
يكون البنتونيت أبيض وأصفر فاتح في الطبيعة بينما يظهر أيضًا باللون الرمادي الفاتح والوردي الأخضر الفاتح والأحمر البني والأسود وما إلى ذلك. يختلف البنتونيت في صلابته بسبب خصائصه الفيزيائية.
2) التركيب الكيميائي
المكونات الكيميائية الرئيسية للبنتونيت هي ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) وأكسيد الألومنيوم (Al2O3) والماء (H2O). كما يحتوي البنتونيت على نسبة عالية من أكسيد الحديد وأكسيد المغنيسيوم، بالإضافة إلى الكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم بنسب مختلفة. يؤثر محتوى Na2O وCaO في البنتونيت على الخصائص الفيزيائية والكيميائية، وحتى على تقنية المعالجة.
3) الخصائص الفيزيائية والكيميائية
يتميز البنتونيت بخاصية امتصاص الرطوبة المثالية، أي التمدد بعد امتصاص الماء. يصل معدل التمدد الناتج عن امتصاص الماء إلى 30 ضعفًا. يمكن تشتيته في الماء لتكوين معلق غرواني لزج، ثيكسوتروبي، ومزلق. يصبح مطواعًا ولصقًا بعد خلطه مع الحطام الناعم كالماء أو الملاط أو الرمل. يمتص البنتونيت أنواعًا مختلفة من الغازات والسوائل والمواد العضوية، وتصل قدرته القصوى على الامتصاص إلى خمسة أضعاف وزنه. كما أن تراب التبييض الحمضي النشط على السطح قادر على امتصاص المواد الملونة.
تعتمد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للبنتونيت بشكل أساسي على نوع ومحتوى المونتموريلونيت الذي يحتويه. بشكل عام، يتميز البنتونيت الصوديومي بخصائص فيزيائية وكيميائية وأداء تكنولوجي متفوق على البنتونيت الكالسيوم أو المغنيسيومي.
2. القياس المستمر لطين البنتونيت
اللونمترمضمنbentأونيteس لأورyكثافةمترهو موقع على الانترنتجهاز قياس كثافة اللبتُستخدم بكثرة في العمليات الصناعية. تشير كثافة الملاط إلى نسبة وزن الملاط إلى وزن حجم محدد من الماء. يعتمد حجم كثافة الملاط المُقاسة في الموقع على الوزن الإجمالي للملاط وبقايا الحفر فيه. يجب أيضًا تضمين وزن المواد المضافة، إن وُجدت.
3. تطبيق الملاط في ظل ظروف جيولوجية مختلفة
من الصعب حفر ثقوب في طبقات الصنفرة والحصى والحصى الصغيرة والمناطق المتشققة لتحديد خصائص الترابط الأولية بين الجسيمات. يكمن سر المشكلة في زيادة قوة الترابط بين الجسيمات، حيث يستخدم الملاط كحاجز وقائي في هذه الطبقات.
3.1 تأثير كثافة الملاط على سرعة الحفر
تنخفض سرعة الحفر مع زيادة كثافة الملاط. تنخفض سرعة الحفر بشكل ملحوظ، خاصةً عندما تكون كثافة الملاط أكبر من 1.06-1.10 جم/سم³.3كلما زادت لزوجة الملاط، كلما انخفضت سرعة الحفر.
3.2 تأثير محتوى الرمل في الملاط على الحفر
يُشكل محتوى الحطام الصخري في الملاط مخاطر على الحفر، مما يؤدي إلى حفر آبار غير مُنقّاة بشكل صحيح، ومن ثمّ انسدادها. بالإضافة إلى ذلك، قد يُسبب ذلك إثارةً للشفط والضغط، مما يُؤدي إلى تسرب أو انهيار البئر. محتوى الرمل مرتفع، والرواسب في الحفرة سميكة، مما يُؤدي إلى انهيار جدار الحفرة بسبب الترطيب، ومن السهل أن يُسبب تساقط طبقة الملاط والتسبب في حوادث في الحفرة. في الوقت نفسه، يُسبب محتوى الرواسب المرتفع تآكلًا كبيرًا في الأنابيب، ومثقاب الحفر، وأكمام أسطوانة مضخة المياه، وقضبان المكبس، ويقصر عمرها الافتراضي. لذلك، لضمان توازن ضغط التكوين، يجب تقليل كثافة الملاط ومحتوى الرمل قدر الإمكان.
3.3 كثافة الملاط في التربة اللينة
في طبقات التربة الرخوة، إذا كانت كثافة الملاط منخفضة جدًا أو كانت سرعة الحفر عالية جدًا، فسيؤدي ذلك إلى انهيار الحفرة. يُفضل عادةً الحفاظ على كثافة الملاط عند 1.25 جم/سم³.3في طبقة التربة هذه.
4. صيغ الملاط الشائعة
هناك أنواع عديدة من الملاط في الهندسة، ولكن يمكن تصنيفها وفقًا لتركيبها الكيميائي إلى الأنواع التالية. طريقة التوزيع هي كما يلي:
4.1 ملاط Na-Cmc (كاربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم)
هذا الملاط هو أكثر ملاط تعزيز اللزوجة شيوعًا، ويلعب كلوريد الصوديوم (Na-CMC) دورًا في تعزيز اللزوجة وتقليل فقدان الماء. تتكون التركيبة من: 150-200 غرام من طين الملاط عالي الجودة، 1000 مل من الماء، 5-10 كجم من رماد الصودا، وحوالي 6 كجم من كلوريد الصوديوم (Na-CMC). خصائص الملاط هي: كثافة 1.07-1.1 جم/سم3، لزوجة 25-35 ثانية، فقدان ماء أقل من 12 مل/30 دقيقة، قيمة الرقم الهيدروجيني حوالي 9.5.
4.2 ملاط ملح الحديد والكروم-Na-Cmc
يتميز هذا الملاط بثباته وقدرته العالية على تعزيز اللزوجة، كما أن ملح الكروم والحديد يلعب دورًا في منع التكتل (التخفيف). التركيبة: 200 غرام من الطين، 1000 مل من الماء، إضافة حوالي 20% من محلول قلوي نقي بتركيز 50%، إضافة 0.5% من محلول ملح الكروم والحديد بتركيز 20%، و0.1% من كلوريد الصوديوم (Na-CMC). خصائص الملاط: كثافة 1.10 غ/سم3، لزوجة 25 ثانية، فقدان الماء 12 مل/30 دقيقة، درجة حموضة 9.
4.3 ملاط الليجنين سلفونات
يُشتقّ اللجنين سلفونات من سائل نفايات لب الكبريتيت، ويُستخدم عادةً مع عامل قلوي من الفحم لمعالجة مشكلة التخثر وفقدان الماء في الملاط الناتج عن زيادة اللزوجة. تتكون التركيبة من 100-200 كجم من الطين، و30-40 كجم من سائل نفايات لب الكبريتيت، و10-20 كجم من عامل قلوي من الفحم، و5-10 كجم من هيدروكسيد الصوديوم، و5-10 كجم من مزيل الرغوة، و900-1000 لتر من الماء لملاط سعة متر مكعب واحد. خصائص الملاط هي: كثافة 1.06-1.20 جم/سم3، لزوجة قمعية 18-40 ثانية، فقدان الماء 5-10 مل/30 دقيقة، ويمكن إضافة 0.1-0.3 كجم من كلوريد الصوديوم (Na-CMC) أثناء الحفر لتقليل فقدان الماء بشكل أكبر.
4.4 ملاط حمض الهيوميك
يستخدم ملاط حمض الهيوميك عامل قلوي من الفحم أو هيومات الصوديوم كمثبت. ويمكن استخدامه مع عوامل معالجة أخرى مثل كلوريد الصوديوم (Na-CMC). تتكون تركيبة تحضير ملاط حمض الهيوميك من إضافة 150-200 كجم من عامل قلوي من الفحم (بالوزن الجاف)، و3-5 كجم من ثاني أكسيد الكربون الصوديوم (Na2CO3)، و900-1000 لتر من الماء إلى متر مكعب واحد من الملاط. خصائص الملاط: الكثافة 1.03-1.20 جم/سم3، معدل فقدان الماء 4-10 مل/30 دقيقة، الرقم الهيدروجيني 9.
وقت النشر: ١٢ فبراير ٢٠٢٥
