改性磷石膏作水泥缓凝剂的研究

为将磷石膏应用于水泥缓凝剂,采用水洗等方式对磷石膏进行预处理。确定水洗磷石膏的最优用水量和水洗时间。对比研究天然石膏、原状磷石膏和改性磷石膏对硅酸盐水泥凝结时间和强度的影响。通过水化热、XRD和SEM分析改性磷石膏对硅酸盐水泥水化特性的影响机理。结果表明,磷石膏在液固比为4和水洗时间为25 min条件下水洗效果最佳;生石灰单掺以及生石灰和膨润土复掺对磷石膏中可溶性磷和可溶性氟表现出较好的固化效果;水洗改性后磷石膏可有效缩短水泥的凝结时间,提高早期强度,其中生石灰与膨润土按2∶1复掺水洗改性后磷石膏用于硅酸盐水泥,水泥初、终凝时间比使用原状磷石膏时缩短了50%和31%;改性磷石膏制备的水泥早期水化速率正常,水泥固结体结构致密,缺陷较少,早期强度高。

缓凝剂对碱激发胶凝材料凝结时间及流变性能影响的研究进展

碱激发胶凝材料具有制备能耗低、高强和耐久性好等特点,因其利废、节能、减碳而受到全球科技界和工业界的高度重视。但碱激发胶凝材料所用原材料来源广泛,品质波动较大,导致碱激发胶凝材料的性能变化差异较为明显,稳定性控制难度较高。其中对凝结时间的调控是当下亟待解决的问题,掺入缓凝剂是调控碱激发胶凝材料凝结时间的有效途径之一。本文总结了缓凝剂对碱激发胶凝材料凝结硬化及流变性能的影响,阐明了不同类型缓凝剂对碱激发胶凝材料的调凝机理(包覆、增黏和中和),并分析了其推广应用的可行性,以期为突破碱激发胶凝材料大规模工程应用的技术瓶颈提供理论基础和技术支持。

混凝土用新型缓凝剂的制备及其性能评价

为了有效延长混凝土的凝结时间,提高混凝土的长距离泵送性能,以烯醇基聚氧乙烯醚TPEG、甲基丙烯酸MAA和丙烯酸磷酸酯单体FM-1为主要原料,通过自由基聚合的方式制备出了一种适合混凝土用的新型缓凝剂GRE-1,并对其综合性能进行了评价。试验结果表明:新型缓凝剂GRE-1的掺入能够有效改善水泥浆的流动性能,延长水泥浆的凝结时间,当其质量浓度为0.5%时,可大幅提高水泥浆的流动度,并能使水泥浆的初凝时间和终凝时间延长一倍以上;GRE-1还能与水泥浆中的阳离子产生结合作用,有效降低滤液中阳离子的浓度;GRE-1的掺入能够大幅提升水泥砂浆试件的早期抗压强度和抗折强度,改善其力学性能;GRE-1在混凝土中的应用效果明显优于常用市售缓凝剂HT-1和HP-1。研究结果认为研制的新型缓凝剂GRE-1可以有效改善混凝土的工作性能,能够满足混凝土长距离泵送的使用需求。

高温条件下AMPS类缓凝剂缓凝作用效果分析

缓凝剂的选配是高温水泥浆体系设计最关键的因素之一。为了合理地优选和适用缓凝剂,选用AMPS-IA共聚缓凝剂与大连G级油井水泥作用,通过高温高压稠化仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪等对水泥稠化性能、水化硬化产物的物质组成和微观结构特征进行检测,对其适用性进行分析。结果表明:AMPS类缓凝剂作为高温缓凝剂具有良好的缓凝效果,稠化线形好且稠化时间长。但是重复实验评价缓凝剂稳定性过程中有一定概率出现缓凝剂失效,稠化曲线出现波动,造成水泥浆异常胶凝。产生胶凝的原因是缓凝剂聚合物分子对阳离子产生螯合-吸附作用,在物理搅拌作用下使得大量聚合物分子与水泥熟料成胶联状聚集在搅拌轴外部。

电解锰渣替代工业石膏用作水泥缓凝剂的试验研究

电解锰渣是电解锰加工行业中常见的一种工业固废,目前的处置方式主要为地下填埋或者露天堆存,其大量无序堆放带来了严重的环保问题。随着新环保法的实施,地方政府和电解锰加工企业面临的环保形势更加严峻,电解锰渣的合理处置成为地方经济社会发展所面临的重要核心问题。采用德国布鲁克元素分析仪等仪器设备对电解锰渣的特性进行了分析和研究,通过将电解锰渣与工业石膏搭配用作水泥缓凝剂,探索了在水泥生产过程中资源化利用电解锰渣的可行性,具有良好的环保效应和经济效益,对于电解锰渣的有效处置具有一定的参考价值。

不同缓凝剂对膏体充填料浆性能的影响研究

为解决矿山现阶段充填系统中料浆凝结时间过快而频发的堵管问题,选择硼砂、氯化钡、纳米氧化锌和蔗糖4种高效缓凝剂,探究不同掺量(0.5%、1%、1.5%、2%)缓凝剂对料浆流变性能、流动性能、凝结时间及力学性能的影响规律,并借助XRD和SEM手段阐述水化产物组成及微观结构演化。研究结果表明:料浆流变曲线符合Herschel-Bulkley模型,氯化钡、硼砂和蔗糖均可提升充填料浆的流动性能,但纳米氧化锌具有较大的比表面积,易吸附自由水而导致料浆流动性能变差;缓凝剂均对充填料浆表现出缓凝作用,且掺量越大,缓凝效果越显著,4种缓凝剂的缓凝效果的显著排序为氯化钡>硼砂>纳米氧化锌>蔗糖;当氯化钡掺量为2%时,与无缓凝剂对照组相比,料浆初凝时间增加了169.62%,终凝时间增加了140.71%;缓凝剂对充填体力学性能的损失机理在于结合胶凝体系的Ca~(2+)生成络合物包裹在活性材料表面,阻隔活性材料与水分子和碱性离子的接触,影响C-S-H凝胶的成核和发展,从而降低充填体力学性能;随着水化反应的持续进行,长针状钙矾石和层状C-S-H凝胶逐渐发育为短棒状和块状,水化产物间的包裹致密性支撑了充填体宏观力学性能。

环氧磷酸缓凝剂研发及抗220℃常规密度水泥浆综合性能

针对油井水泥常用缓凝剂在200℃以上稠化时间不稳定问题,笔者以官能团和聚合物功能结构为基础,对抗高温缓凝剂进行分子结构设计。以AMPS、SAS、NVP、AM和环氧丙基磷酸5种单体制备了一种五元抗高温缓凝剂NPAAS-1。采用红外光谱、热重分析以及核磁共振H谱对NPAAS-1进行表征。结果表明,缓凝剂NPAAS-1为预期产物,300℃时失重仅为22.30%。通过其性能评价可知,NPAAS-1在200℃以上具有很好的缓凝性能,且稠化时间与加量呈线性关系。在220℃下,缓凝剂加量为3.5%时,稠化时间为297 min;加量为4.5%时,稠化时间为530 min。可以实现对超高温环境下水泥水化速率的有效控制。

耐温纳米聚合物固井水泥缓凝剂的研制与评价

利用乙烯吡咯烷酮、马来酸酐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸以及烯丙基三乙氧基硅烷改性纳米二氧化硅进行共聚反应,研发出一种耐温纳米聚合物固井水泥缓凝剂NPDS11,并采用傅里叶红外光谱分析、热重分析、高温缓凝试验、固化后水泥石强度试验研究NPDS11的分子结构以及缓凝效果。结合共聚物分子结构特征分析其高温缓凝机理,并试验了其与地层流体的配伍性。研究结果表明,研发的耐温纳米聚合物固井水泥缓凝剂耐温可达190℃,且与其他化学助剂具有良好配伍性。

新型磷酸基缓凝剂的合成与性能评价

以缩水甘油、乙二胺为原料,经反应合成得到了一种新型的磷酸基缓凝剂(GEP),通过对反应条件的优化确定了最优的合成条件:乙二胺和缩水甘油摩尔比为1∶1.25,硫酸、亚磷酸、甲醛的摩尔量与体系内剩余胺基氢摩尔量之比为1∶1.1∶1.2∶1,反应温度为120℃、反应时长为10 h。与市售缓凝剂HEDP和EDTMPS进行了净浆中性能的对比分析、水化热及混凝土性能测试发现,样品符合国标要求,缓凝能力EDTMPS>GEP>HEDP,GEP样品水化热出峰靠后但放热量高,可能是造成其在净浆中初始流动性好,而缓凝效果稍差于EDTMPS的原因。

磷石膏作为缓凝剂用于水泥生产的实践

磷石膏作为缓凝剂用于水泥生产是当下磷石膏处置的主要手段之一,各水泥厂在使用过程中受到磷石膏改性、工艺配置、混合材种类、生产控制水平、环境气候等多种因素的影响,水泥性能将产生较大的差异。本文对磷石膏在使用过程中问题进行了分析,并对经验进行了总结。

YL型有机缓凝剂的制备及其应用

油气井漏失是钻井中常见的问题,解决这种问题最常见的方法是利用水泥进行封堵。然而,普通水泥自重大易导致堵漏失败,低密度水泥由此在堵漏中得到了快速推广。应用中认识到低密度水泥与缓凝剂的适配性尤为重要,缓凝剂会严重影响水泥性能。针对上述问题,制备了一种低密度水泥用缓凝剂。红外和热重结果表明,缓凝剂的制备达到了理想效果,抗温性能为450℃。高温高压稠化仪测试结果显示,在120℃、68 MPa条件下,0.4%缓凝剂的缓凝时间为225 min,具备良好的缓凝效果。通过使用六速粘度计、稠化仪和无侧限抗压仪,研究了缓凝剂对低密度水泥浆液常规性能的影响,实验结果证实,不同浓度的缓凝剂对水泥的流变性和抗压强度不产生显著影响,温度的升高会缩短水泥浆液的稠化时间。制备的缓凝剂与低密度水泥一同进行了现场应用,结果证明,该缓凝剂效果优异,满足现场施工需求,值得进一步推广。

一种固井用低敏感缓凝剂的合成研究

随着固井用缓凝剂的迅速发展,现场对高温缓凝剂的敏感性要求也愈来愈高。利用常见单体衣康酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸进行水溶液聚合,再复配以小分子有机磷酸盐,制备了一种低敏感缓凝剂R51L,并利用分析测试手段红外吸收光谱和热重分析对低敏感缓凝剂R51L进行了表征。低敏感缓凝剂R51L是一种中高温缓凝剂,适用于120~220℃的温度段,具有加量和温度敏感性低、过渡时间短、不影响下灰时间、与其他外加剂配伍性良好的特点。该低敏感缓凝剂的成功合成为今后油井水泥用缓凝剂功能化提供了更多借鉴性的思路。

糖是缓凝剂

在建筑工地上,大家常常会看到很多稠乎乎的物体——水泥。通常,一段时间后,这些水泥会变硬凝固。如果这时,往水泥上撒上白糖,你们猜猜会发生什么?告诉你们,白糖是水泥的“克星”。在没干的水泥上撒上白糖,水泥的硬化过程就会变缓。通常来说,白糖是由甘蔗和甜菜榨出的糖蜜制成的糖,主要成分是蔗糖。从分子结构来区分,蔗糖其实属于一种“二糖”。它可以作为混凝土缓凝剂,用来控制水泥的凝固时间。

脱硫石膏作水泥缓凝剂的若干问题分析

通过实验,分析了脱硫石膏作为水泥缓凝剂,可能存在的Cl^(-)、铵盐、半水亚硫酸钙含量超标和脱硫石膏脱水等导致的水泥品质的各种情况;提出了重点关注燃煤电厂脱硫工艺变化,做好原材料进厂有害成分含量检测,降低水泥入库温度,避免脱硫石膏库内脱水等应对措施,以保证水泥产品质量。

缓凝剂与减水剂保坍组分的协同效应试验研究

文章通过改变缓凝剂和减水剂中保坍组分的比例研究了缓凝剂与减水剂保坍组分的协同效应对混凝土性能的影响。通过对掺入不同组合减水剂的水泥净浆流变性能、混凝土工作性能、内部温升及力学性能进行测试。结果表明,通过白糖和葡钠复掺减水剂能够改善水泥净浆流变性能,增加水泥净浆保持能力;增加保坍组分和适当的缓凝组合使得混凝土保坍性能明显改善,混凝土黏度降低;加入缓凝剂和提高保坍组分比例均可有效降低混凝土内部温升,明显削低混凝土温峰;提高减水剂保坍组分比例或掺入缓凝剂均造成混凝土早期强度不同程度下降,而通过保坍组分和缓凝组分恰当的配伍可以降低对混凝土强度的不良影响。

缓凝剂对早强型超高性能混凝土性能的影响研究

在超高性能混凝土(UHPC)中掺加快硬水泥可制备早强型超高性能混凝土,由于快硬水泥的水化硬化速度极快,因此需要添加缓凝剂调控各项性能以满足施工时间要求。本文选用硼酸和酒石酸两种缓凝剂,分别研究了缓凝剂种类和掺量对早强型UHPC的凝结时间、工作性能和力学性能的影响。结果表明:缓凝剂的掺加可以有效延长早强型UHPC的初凝和终凝时间,改善UHPC工作性能,抑制扩展度经时损失,但会降低UHPC各龄期力学性能,其中,掺加0.20%硼酸时,UHPC的2 h抗压强度下降了45.84%,降低幅度最大;与酒石酸相比,相同掺量下硼酸对早强型UHPC胶凝体系的作用效果更加显著,掺量为0.10%时,硼酸组初凝时间相比酒石酸组增长了1.83倍。综合考虑,早强型UHPC中掺加0.12%的硼酸最为适宜,此时凝结时间、工作性能和力学性能均满足相应技术要求。

高温条件下缓凝剂对半柔性路面灌浆材料性能的影响研究

研究葡萄糖酸钠、硼酸和酒石酸3种缓凝剂对半柔性路面灌浆材料性能的影响。测试结果表明:20℃标准条件下,3种缓凝剂对浆液均有明显的缓凝效果,30min流动度得到改善,但酒石酸缓凝剂会造成浆液离析;35℃自然条件下,硼酸对浆液的缓凝效果较差,提高掺量反而出现负向影响;葡萄糖酸钠掺量为0.1%时,对浆液的缓凝效果最为明显,初凝时间延长1倍,同时提高了灌浆料的折压比,此时浆液兼具良好的高温缓凝效果和强度。

聚羧酸减水剂及复配缓凝剂在轨枕混凝土中的应用

聚羧酸减水剂具有减水率大、清洁化生产、性价比高等优点,其减水机理与萘系减水剂有很大不同。夏季生产时,将两种减水剂分别加入轨枕混凝土中,并根据实际情况复配一定比例缓凝剂,进行混凝土拌合性能、力学性能及静载试验,分析其对轨枕混凝土性能的影响。结果表明:聚羧酸减水剂相比于萘系减水剂,在减水率、和易性、经济性方面存在一定优势,可以应用到轨枕混凝土中。

温湿度耦合作用下不同缓凝剂对混凝土工作性能的试验分析

为更好的为混凝土施工和设计过程选择缓凝剂种类,研究在不同温湿度环境下缓凝剂种类(糖蜜和白糖)对混凝土工作性能(凝结时间、坍落度和抗压强度)的影响。通过试验得出:(1)当环境温湿度相同的情况下,随着白糖掺量和糖蜜掺量的增加混凝土终凝时间和坍落度也逐渐增加,但混凝土抗压强度随着掺量的变化出现先增加而后下降的趋势。(2)白糖在该类混凝土的最佳掺量为0.2%、糖蜜在该类混凝土的最佳掺量为0.3%,并且白糖对混凝土的缓凝效果和力学性能影响效果要高于糖蜜。(3)随着温湿度的变化,混凝土凝结时间和坍落度也会发生变化,即随着温度升高、湿度下降会缩短混凝土的凝结时间和降低混凝土的坍落度;但抗压强度不会随着环境温湿度的变化而出现明显的变化。

一种抗240℃超高温固井缓凝剂的研发与评价

随着我国油气资源勘探开发不断向深层挺进,深井、超深井面临着越来越高的温度、压力挑战。为了满足深层、超深层油气开发的需要,针对现有固井缓凝剂抗高温能力差(低于220℃)无法满足大于240℃超高温固井需求的技术难题,根据油井水泥水化产物吸附特点,通过优化分子结构设计,引入强吸附阳离子单体(CP-22)、不饱和羧酸等耐高温单体,制备出了一种新型四元超高温两性离子缓凝剂(HTRP),并通过红外光谱、高温高压稠化等方法对缓凝剂HTRP的分子结构和耐超高温性能进行了研究。研究结果表明:(1) HTRP耐超高温性能优异,在240℃超高温循环温度下水泥浆稠化时间达401 min,可有效延长油井水泥在超高温下的稠化时间;(2)在150~240℃对油井水泥浆调凝性能优异,对温度、加量不敏感,稠化时间线性可调,有利于深井、超深井水泥浆的安全泵送;(3)与其他固井水泥外加剂、不同地区产油井G级水泥配伍性好,对水泥石力学性能影响小,顶部强度发展迅速,可满足超高温井固井施工需求。结论认为,该缓凝剂有效地解决了超深井超高温缓凝剂的高温失效难题,为超高温聚合物类缓凝剂的分子结构设计及耐超高温性能提升提供了新思路,可为我国深层、超深层高温高压油气藏的勘探开发提供技术支持,具备良好的应用前景。