Remontoff23.ru

Про Ремонт
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Показатели свойств цементного камня

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Механическая прочность — цементный камень

Это часто является причиной значительного снижения механической прочности цементного камня в зонах повышенного содержания минеральных добавок. По этой причине происходят и межпластовые перетоки и преждевременное загустевание тампонажных растворов в процессе цементирования скважин. В результате неравнопрочности цементного камня в за-колон-ом пространстве нарушается целостность обсадных колонн. Недоброкачественная герметизация заколонного пространства приводит к газопроявлениям и открытым газовым выбросам. Таким образом, все существующие методы приготовления тампонажных смесей имеют ряд недостатков, которые отрицательно влияют на технологию цементирования и свойства цементного камня. [16]

Дальнейшее увеличение количества поваренной соли способствует снижению механической прочности цементного камня через 1 — 2 сут твердения. Рост структуры начинается быстро и приводит к образованию непрокачиваемых растворов через 1 5 — 2ч после затворения цемента. [17]

Дальнейшее увеличение количества поваренной соли способствует снижению механической прочности цементного камня через один — двое суток твердения. [18]

С указанные наполнители становятся активными материалами и повышают механическую прочность цементного камня . [20]

Применение облегчающих добавок в частности бентонита, снижало механическую прочность цементного камня , что во всех случаях несмотря на остальные положительные свойства, служит препятствием для использования облегченных тампонажных растворов. [21]

В определенных случаях может возникнуть вопрос о минимальной величине механической прочности цементного камня в затрубном пространстве, необходимой для предотвращения притока жидкостей или газа из других горизонтов к фильтру. Расчеты показывают, что для этой цели цементному камню достаточно иметь прочность на сдвиг, равную 0 55 МПа, и на сжатие — около 0 91 МПа, и что при наличии непроницаемой перемычки при незначительной механической прочности ее полностью исключается возможность поступления флюидов из посторонних горизонтов. [22]

Использование гематита в качестве утяжелителя цементных растворов значительно снижает механическую прочность цементного камня и увеличивает его проницаемость. При этом утяжеление раствора происходит слабо в евязи с большой удельной поверхностью гематита, потребляющего увеличенные дозы воды на смачивание зерен. [23]

Применение облегчающих добавок, в частности бентонита, снижало механическую прочность цементного камня , что во всех случаях, несмотря на остальные положительные свойства, служит препятствием для использования облегченных тампонажных растворов. [24]

К-4, гипан, КМЦ и др.), понижают механическую прочность цементного камня в гидротермальных условиях, а водорастворимые высокомолекулярные полимеры не способствуют повышению его прочности. [25]

По мнению авторов, основным фактором, влияющим на увеличение показателей механической прочности цементного камня , является возможность образования ближней коагуля-ционной структуры за счет преодоления частицами энергетического барьера, под воздействием ударных волн, возникающих в процессе электрогидравлическои обработки. [26]

Глинистые материалы и смеси их с водой практически во всех случаях способствуют снижению механической прочности цементного камня . Исключение составляют случаи введения в цементный раствор ( или цемент) небольших количеств порошкообразной глины, которая уменьшает водоцементное отношение. [28]

Следовательно, фазовый состав и структура продуктов гидратации СА оказывает большое влияние на механическую прочность цементного камня . [29]

При добавлении 5 — 25 % сополимера в цементный раствор снижается водопотребность и повышается механическая прочность цементного камня . Композиции на основе цемента и ди-винилстирольного латекса СКЗ-65ГП обладают высокой стойкостью к атмосферным осадкам. [30]

Читайте так же:
Производство цемента крупнейшие предприятия

ПРОГРАММА вступительного испытания в магистратуру
Направление подготовки:
08.04.01 Строительство

Форма проведения испытания – собеседование.

Собеседование включает ответы на три вопроса.

Вопросы к собеседованию

  1. Классификация вяжущих веществ по области применения и проявлению вяжущих свойств.
  2. Минералогический состав портландцементного клинкера. Влияние минералогического состава портландцемента на основные свойства цементного камня.
  3. Технические свойства портландцемента.
  4. Коррозия портландцементного камня. Виды коррозии. Способы защиты от коррозии.
  5. Активность цемента и её определение. Классы и марки цементов.
  6. Разновидности портландцемента (шлакопортландцемент, дорожный и сульфатостойкий портландцементы).
  7. Классификация бетонов. Виды бетонов, особенности их состава, структуры, свойств и технологии получения.
  8. Требования к заполнителям и их роль в бетоне.
  9. Состав, структура, свойства бетонной смеси.
  10. Состав, структура, свойства бетона. Основные физико-механические свойства бетона.
  11. Понятие о марках и классе бетона.
  12. Развитие структуры цементных бетонов в процессе их твердения.
  13. Формирование механических свойств бетонов через технологические факторы.
  14. Управление реологическими свойствами бетонной смеси.
  15. Воздухововлекающие и пластифицирующие ПАВ, механизм их действия. Технологическая и экономическая эффективность применения добавок.
  16. Стойкость бетона к внешним воздействиям. Марки бетона по морозостойкости F и водонепроницаемости W.
  17. Управление морозостойкостью, коррозионной стойкостью, проницаемостью и другими свойствами бетона.
  18. Зависимость прочности бетона от активности цемента и величины В/Ц.
  19. Интенсификация твердения бетонов. Управление процессами твердения.
  20. Сущность железобетона, роль арматуры, основные предпосылки совместной работы арматуры и бетона.
  21. Представления о классах и марках арматурной стали. Механические характеристики арматурной стали.
  22. Система технического контроля на предприятиях. Входной контроль, основные объекты и методы контроля.
  23. Пооперационный контроль, назначение и методы контроля.
  24. Цель и задачи отпускного контроля, объекты контроля.
  25. Стандартные методы испытаний (испытания образцов до разрушения), недостатки и пути их преодоления.
  26. Механические неразрушающие методы испытания прочности бетона, их классификация: принципы построения градуировочных зависимостей.
  27. Классификация теплоизоляционных материалов. Структура и важнейшие свойства ТИМ.
  28. Стеновые и отделочные материалы на основе местного и техногенного сырья и их технико-экономические показатели.
  29. Отделочные материалы для наружной и внутренней облицовки. Долговечность отделочных материалов и показатели её оценки.
  30. Зависимость теплопроводности материалов от их состава, структуры и состояния. Пути снижения теплопроводности материала.
  31. Основы формирования пористой структуры ячеистых бетонов.
  32. Назначение арматуры. Классификация арматурных сталей по технологии изготовления, механическим свойствам, форме поверхности.
  33. Арматурные сварные сетки и каркасы.
  34. Сцепление бетона с арматурой. Анкеровка арматуры. Коррозия арматуры и способы защиты.
  35. Сцепление бетона с арматурой.
  36. Стадии напряжённо-деформированного состояния при изгибе железобетонных элементов.
  37. Сущность и методы предварительного напряжения арматуры при производстве железобетонных изделий.
  38. Показатели качества бетона.
  39. Проектные классы бетона по прочности на сжатие В, осевое растяжение Вt , растяжение при изгибе Вtb.
  40. Основные технологические схемы производства сборного железобетона.
  41. Вибрационное уплотнение бетонных смесей: цель вибрации, основные параметры вибрационного уплотнения, классификация вибрационных способов уплотнения.
  42. Система технического контроля на предприятиях. Входной контроль, основные объекты и методы контроля.
  43. Классификация добавок в бетон и механизм их действия. Технологическая и экономическая эффективность применения добавок.
  44. Искусственные пористые заполнители, основные разновидности и перспективы развития производства.
  45. Разновидности портландцемента (шлакопортландцемент, дорожный и сульфатостойкий портландцементы).

Список литературы

  1. Баженов, Ю. М. Технология бетонов: учебник / Ю. М. Баженов. – Москва: АСВ, 2011. – 528 с.
  2. Трофимов, Б. Я. Технология сборных железобетонных изделий / Б. Я. Трофимов. – Краснодар: Лань, 2014. – 384 с.
  3. Каприелов, С. С. Новые модифицированные бетоны / С. С. Каприелов, А. В. Шейнфельд, Г. С. Кардумян. – Москва: Типография «Парадиз», 2010. – 258 с.
  4. Пухаренко, Ю. В. Железобетонные конструкции: справочник / Ю. В. Пухаренко, И. У. Аубакирова, М. П. Воронцов / Под ред. Ю. В. Пухаренко, Ю. М. Баженова. – Санкт-Петербург: Профессионал, 2013. – 1051 с.
  5. Чумаков, Л. Д. Технология заполнителей бетона. – Москва: АСВ, 2011. – 264 с.
  6. Дворкин, Л. И. Строительные минеральные вяжущие материалы / Л. И. Дворкин, О. Л. Дворкин. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва: Инфра-инженерия, 2011. – 544 с.
Читайте так же:
Компоненты для изготовления цемента

Свойства и особенности портландцемента

Портландцемент представляет собой вяжущее, необходимое для приготовления ряда бетонов (ячеистых, легких, тяжелых), высококачественных строительных и теплоизоляционных смесей. Технические условия применения и маркировка разных видов цемента регулируются ГОСТ 10178-85 и 31108-2003, эти же стандарты определяют их основные свойства. К ним относят: тонкость помола, марку, водопотребность, время схватывания и окончательного затвердевания, величину объемных деформаций. Изменение свойств зависит от содержимого портландцемента (сырья для клинкера и добавок), обжига и измельчения, срока хранения. Эти же факторы напрямую контролируют сферу применения и определение пропорций вяжущего, при покупке важно выбрать состав с нужной маркировкой.

Основные свойства и ГОСТ

Портландцемент изготавливается путем тонкого помола силикатного клинкера и гипса, доля минеральных составляющих достигает 97 %. Внешне он напоминает серо-зеленый порошок, качества искусственного камня он приобретает после контакта с водой и затвердевания. В зависимости от наличия активных минеральных веществ, различают бездобавочные составы (маркировка такого цемента по ГОСТ 10178-85 включает расширение Д0) или с полезными примесями (до 20 %, Д20, соответственно). Буквенные обозначения используются для указания разновидности сухой смеси: быстро- или нормальнотвердеющей, пластифицированной, сульфато- или влагостойкой. Также от минерального состава зависят такие качества портландцемента, как морозостойкость и противодействие коррозии.

Несмотря на разные обозначения марок цемента, ГОСТ 10178-85 и 31108 не противоречат, а дополняют друг друга, более современный стандарт содержит разделение на классы, согласно срокам твердения. Оба норматива регулируют такие свойства портландцемента:

  • Плотность: средняя (1000–1300 кг/м3) и истинная (1400–1700).
  • Тонкость помола, зависит от способа обработки клинкера и размера ячеек просеивающего сита. Чем ниже этот показатель, тем более высококачественным считается цемент.
  • Тепловыделение — свойство, характерное для всех групп портландцементов.
  • Сроки схватывания (начальные от 45 мин до 10 часов, окончательные — до 28 суток).
  • Равномерность изменения объема, данное свойство определяет величину набухания при затвердевании в воде или усадки — при контакте с воздухом.
  • Прочность или активность — показатель, от которого зависит основная маркировка цемента и его сфера применения.
  • Водопотребность, характеризующая необходимый объем воды для затворения портландцемента. Минимальное значение — 24 %, чем больше этот показатель, тем ниже будет прочность застывшего цементного раствора.

1. Тонкость помола.

Измельчение клинкерного камня с гипсом проходит на последней стадии изготовления портландцемента. Размер частиц определяет скорость гидратации (а значит — и такие свойства цемента, как прочность и сроки затвердевания). Это связано с увеличением суммарной площади поглощающего воду материала. Поэтому портландцементы тонкого помола считаются самыми высококачественными. Но есть и отрицательная сторона: помимо увеличения затрат на измельчение, оно влияет на сроки хранения вяжущего и скорость вступления в химическую реакцию с минеральными компонентами и водой (что не всегда хорошо). По этой причине размер зерен цемента тщательно контролируется.

Читайте так же:
Выгрузка цемента без пыли

Под этим параметром понимается необходимое количество воды в процентах от содержания вяжущего, для получения раствора с нормальной консистенцией (последняя регулируется ГОСТ 310.3-76). У портландцементов этот показатель самый низкий — 24–28 %, но на практике для затворения используется больше жидкости — от 40. От этого свойства зависит процесс гидратации: избыток приводит к излишней пористости искусственного камня и ухудшает его прочность, недостаток сказывается на удобоукладываемости и качестве замеса. Водопотребность напрямую связана с процентным содержанием алюминатов кальция (чем больше, тем лучше), косвенно — с тонкостью помола, и регулируется путем ввода активных пластифицирующих добавок.

Главный параметр цемента, определяющий его основную маркировку. Чем быстрее и тверже застынет цементный камень, тем качественнее считается вяжущее и универсальнее его сфера применения. Предел прочности на сжатие и изгиб у одной и той же марки изменяется, в зависимости от этапа гидратации. На 28 сутки портландцемент достигает указанного в марке значения (к примеру, для М400 — 40 МПа). Это свойство, как и предыдущие, зависит от состава и способа изготовления и является контролируемым. Прочность ухудшается по мере хранения даже в запакованном виде, указанная маркировка теряет силу уже через 2 месяца после выпуска.

Гидратация цемента сопровождается процессом выделения теплоты. Чистые ПЦ являются самыми экзотермическими, составы с помолами доменных шлаков имеют пониженное тепловыделение. Чем массивнее заливаемая конструкция, тем больше тепла отдает цемент, возможно повышение температуры до 50 °C и возникновение перепадов. Это не самое полезное свойство, нередко оно служит причиной образования трещин в бетоне. Как следствие, применение составов с интенсивным тепловыделением ограничено для массивных конструкций и ответственных объектов. Но этот показатель положительно сказывается на гидратации при ведении строительных работ в зимнее время.

Технические характеристики

Определяются стандартами ГОСТ 10178-85 и 31108-2003, граничные значения зависят от марки цемента. В целом, различают такие технические характеристики портландцемента, как: вещественный состав, удельный вес, плотность, предел прочности на сжатие и изгиб, скорость и время схватывания, активность при пропаривании. Практически все они связаны с процентным содержанием силикатов, гипсового камня и оксидов железа, алюминия, магния и более сложных минералов. Доля гипса строго ограничена строительными стандартами и не превышает 4 %, эта добавка регулирует скорость схватывания цемента.

Удельный вес и плотность материала являются условными показателями. Портландцемент имеет сыпучую структуру, между зернами всегда находится воздух. На эти характеристики также влияет маркировка, у видов с добавками плотность варьируется от 2900 до 3200 кг/м3, при этом средний удельный вес составляет 1200–1300. От степени уплотненности цемента зависят в первую очередь пропорции замешиваемого раствора, поэтому данная величина учитывается при покупке, наряду с прочностью.

Читайте так же:
Почему собака грызет цемент

Определение сроков схватывания проводится специальными приборами Вика. Без ввода ускоряющих добавок портландцемент начинает схватываться на второй час и через 4–6 переходит на следующую стадию затвердевания (гидратации). Окончательный набор прочности происходит через 28 суток. На этот показатель оказывает влияние не только состав, но и тонкость помола, выбранное соотношение В/Ц. Данная характеристика важна для определения времени нахождения бетона в опалубке, при необходимости быстрого проведения работ покупают быстрозатвердевающие составы на основе портландцемента (с буквенным обозначением БТЦ в маркировке).

Важно знать: при всех преимуществах применения (сокращении времени на бетонирование) эта группа уступает в прочности стандартным маркам, за исключением дорогостоящих строительных смесей с укрепляющими добавками.

Добыча нефти и газа

нефть, газ, добыча нефти, бурение, переработка нефти

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА И КАМНЯ

Свойства цементного раствора зависят от многих факторов, таких как химико-минеральный состав, качество и количество наполнителей, водоце-ментное отношение, количество и природа химических наполнителей, ре­жим перемешивания, температура, давление и др.

Основные свойства цементного раствора применительно к скважинам следующие: водосодержание, подвижность (растекаемость), плотность, по­казатель фильтрации, динамическое сопротивление сдвигу, структурная вязкость, седиментационная устойчивость, время загустевания, сроки схва­тывания и некоторые другие. К свойствам цементного камня следует отне­сти механическую прочность, проницаемость, объемные изменения, корро­зионную устойчивость в агрессивных средах и модуль упругости.

Свойства цементных растворов и камня могут быть изменены введе­нием наполнителей, активных добавок или обработкой химическими реа­гентами.

Водосодержание. Водосодержание характеризуется водоцементным отношением, т.е. отношением массы воды к массе твердого тампонажного материала. Для стандартных тампонажных портландцементов с удельной поверхностью 2500 — 3500 см2/г водоцементное отношение может колебать­ся в пределах от 0,5 до 0,6.

Растекаемость. Важное свойство цементного раствора — подвижность, которую в начальный момент после затворения определяют с помощью усеченного конуса АзНИИ путем отсчета среднего диаметра расплывшего­ся раствора в двух направлениях (наибольшее и наименьшее).

Плотность. Одна из важных характеристик цементного раствора — плотность. Она зависит от плотности сухих тампонажных материалов и жидкости затворения, а также от водоцементного отношения. Это практи­чески единственный показатель качества раствора, контролируемый в про­цессе его приготовления и транспортирования в скважину.

Для стандартного цементного раствора при В/Ц = 0,5 (в соответствии с требованиями ГОСТ 1581—85) его расчетная плотность составляет 1,81 — 1,85 ã/ñì3.

В промысловых условиях ее чаще всего определяют с помощью арео­метров АГ-1 и АГ-2 в каждой точке затворения независимо от наличия станции контроля цементирования СКЦ, которая обеспечивает автоматиче­скую регистрацию и запись средней плотности закачиваемого в скважину раствора. Непрерывный контроль плотности тампонажного раствора дости­гается применением радиоактивных плотномеров.

Показатель фильтрации. Под воздействием перепада давления в це­ментном растворе происходит процесс водоотделения, который называется фильтрацией. Скорость фильтрации в значительной мере зависит от при­нятого В/Ц: она обратно пропорциональна квадрату удельной поверхности цемента (тонкости помола), количеству наполнителя и вязкости жидкой фазы цементного раствора.

Вследствие высокой фильтрации цементный раствор становится вяз­ким, труднопрокачиваемым, сроки схватывания его ускоряются, в резуль­тате образования толстых цементных корок возможен прихват обсадной колонны во время ее расхаживания.

Читайте так же:
Замкнутая схема помола цемента

Фильтрация цементного раствора может быть определена с помощью специального прибора УВЦ, разработанного во ВНИИКАнефтегазе, или прибора ВМ-6, который применяется для измерения фильтрации бурового раствора при давлении 0,1 МПа (в этом случае говорят о предельной фильтрации за определенное время).

Седиментационная устойчивость. Под седиментационной устойчиво­стью подразумевают способность частиц тампонажного раствора оседать в жидкости затворения под действием сил тяжести. Этот параметр зависит

от разности плотностей твердой и жидкой фаз тампонажного раствора, микроструктуры порового пространства, вязкости жидкости затворения.

Вследствие сильно развитой межфазной поверхности тампонажные растворы агрегативно неустойчивы. О характере и степени седиментаци-онных перемещений в основной части столба тампонажного раствора с достаточной точностью можно судить по характеру и степени перемеще­ний верхнего уровня твердой составляющей раствора.

При цементировании обсадных колонн в газовых скважинах и сква­жинах с наличием зон АВПД появляется необходимость нормирования се-диментационной устойчивости тампонажных растворов, для повышения которой может быть рекомендован к использованию весь комплекс меро­приятий по снижению показателя фильтрации цементных растворов.

Загустевание. Спустя некоторое время после затворения и механиче­ского перемешивания начинает проявляться способность цементных рас­творов к структурообразованию, которое выражается последовательно в загустевании и схватывании растворов. Загустевание тампонажных раство­ров оценивают консистометром.

Существенно влияют на загустевание цементных растворов природа цемента, тонкость его помола, В/Ц, температура, давление и некоторые другие факторы.

Увеличить время загустевания тампонажных растворов можно, ис­пользуя замедлители процессов структурообразования, качество и количе­ство которых подбирают с учетом конкретных условий скважин (к числу замедлителей относятся ССБ, КМЦ, гипан НТФ, ОЭДФ, ВКК, хромпик и др.).

Сроки схватывания. Возможность применения тампонажных раство­ров в отечественной практике в большинстве случаев определяется срока­ми схватывания, которые зависят от химикоминерального состава цемента, его удельной поверхности, В/Ц, химических реагентов, вводимых в рас­твор, температуры, давления и других факторов.

При прочих равных условиях с повышением удельной поверхности цемента и уменьшением В/Ц сроки схватывания цементного раствора уменьшаются. На их уменьшение температура влияет более существенно, чем давление, а их совместное воздействие еще эффективнее.

Механическая прочность цементного камня. Прочность тампонажного камня характеризуется временным сопротивлением сжатию, растяжению или изгибу. Изготовленные определенной формы образцы цементного камня испытывают на прочность, причем определяют напряжение, соот­ветствующее разрушению образца.

Механическая прочность цементного камня зависит от многих факто­ров, основными из которых являются химико-минеральный состав цемента, В/Ц, удельная поверхность цемента, наличие наполнителей и химических добавок, условия твердения и др. Существенно влияют на прочность це­ментного камня также температура и давление.

Проницаемость цементного камня. Под проницаемостью цементного камня понимают его способность пропускать через себя жидкости или га­зы при определенном перепаде давления. Для обеспечения надежного раз­деления пластов цементный камень в затрубном пространстве должен иметь минимально возможную проницаемость для пластовых флюидов.

Проницаемость цементного камня изменяется в процессе его тверде­ния и существенно зависит от природы цемента и наполнителей, В/Ц, ус­ловий и времени твердения и т.д.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector