不同养护制度下低热水泥超高性能混凝土力学性能研究

基于超高性能混凝土(UHPC)绿色化发展趋势及低热水泥(贝利特相为主)早期强度低的背景,对比研究了标准养护、蒸汽养护、蒸压养护条件下制备的低热水泥UHPC与硅酸盐水泥UHPC的强度及水化微结构。结果表明:低热水泥UHPC的拆模强度(标准养护)即1 d强度低于硅酸盐水泥UHPC,但在28 d和90 d时高于硅酸盐水泥UHPC。低热水泥UHPC热养护后即时力学强度发展明显提高,超过硅酸盐水泥UHPC。低热水泥UHPC浆体的C-S-H含量更高,CH含量更低,基体密实度更高,热养护后尤为明显。在蒸压养护90 d时,低热水泥UHPC的最高抗压强度为197.5MPa。

固相烧结法制备磷铝酸盐水泥的研究

通过固相烧结法制备磷铝酸盐水泥,通过原料配比设计对磷铝酸盐水泥的制备过程优化,并对生料、熟料化学成分进行分析。实验结果表明磷铝酸盐水泥制备烧成温度为1 250℃,原料配比为铝矾土28%、石灰石17%、磷灰石50%、磷石膏5%。XRD结果显示,熟料的矿物组成是铝酸钙(CA)、磷酸三钙(C3P)、磷铝酸钙(CA P)和少量玻璃相。磷铝酸盐水泥1d抗压强度可达18.65MPa,但是随着养护温度和养护龄期的增加而降低。

动态冲击下纤维素固井水泥石力学性能及增韧机理研究

为研究动载荷下纤维素固井水泥石抗冲击性能及内部纤维素增韧机理,采用杆径50mm的霍普金森杆(SHPB)对不同纤维素加量的油井水泥石进行动态加载,并利用高速摄影仪记录破裂形貌。通过动载荷下的应力-应变、韧性及总能量吸收图等研究纤维素固井水泥石的力学性能。利于扫描电镜SEM研究纤维素的微观增韧机理及纤维素对水泥基材料的增韧作用。结果表明,动载荷下,纤维素水泥石的强度、韧性及能量吸收能力在加量0.3%时最高。纤维素水泥石表面裂纹量少且曲折度并不明显,破裂程度较轻。纤维素的增韧机理为拔出机制、裂纹偏转,弯曲机制由于冲击速度太快,基体变硬而被抑制。

我国核电工程用水泥发展现状

通过中欧、中美标准代换,以及对CPR1000、EPR、AP1000三种机型水泥技术要求对比,我们发现:欧洲、美国的水泥标准已覆盖了核电站所有结构的环境工况,我国目前还没有一个适用核电站所有工况的水泥标准,很难指导水泥厂生产出适合核电站工程的水泥。针对核电工程混凝土具有体积大、温控严、抗裂性要求高等特点,开发出集早期和后期强度高、中低水化热、低干缩率等性能于一体的核电工程专用水泥及制订相应的技术规范,无论对核电国产化,还是我国特种水泥行业发展,都非常重要。

偏高岭土对核电水泥物理性能的影响

掺偏高岭土的水泥各龄期强度随掺量的增加而逐步提高，当掺量达N20％时，3d强度增长，而水泥28d强度降低。偏高岭土的适宜掺量为5％～15％。偏高岭土在配制高性能混凝土时较硅灰具有更优的工作性。偏高岭土的掺入对水泥抵抗Cl^-等侵蚀介质的侵蚀具有积极的作用。相同流动度下，掺入偏高岭土后，各龄期下的水泥胶砂干缩率略高于空白水泥。

页岩气井固井用玻璃纤维水泥石力学性能及增韧机理研究

通过添加不同体积比的玻璃纤维,研究玻璃纤维对页岩气井固井用水泥石(G级油井水泥配制)力学性能的影响及其机理。研究结果表明:掺入玻璃纤维的固井水泥石具有良好的韧性和力学形变能力,抗压强度和抗折强度比常规固井水泥石分别提高约2.8%和21.42%,而对水泥浆体其他性能影响甚微。玻璃纤维与油井水泥体系之间有良好的复合能力,玻璃纤维通过桥连和拔出的方式提高固井水泥石的韧性。

核电水泥生产质量控制的几点体会

本文结合我国核电工程建设对水泥特殊性能的要求,简单介绍核电水泥的生产质量控制的一些措施。

交变载荷下固井水泥环完整性研究

目前,我国页岩气的开发方式多采用水平井套管完井和大排量分段压裂工艺技术。通过分段压裂工艺,使水力主裂缝沟通储层天然裂缝及岩石层理,从而形成裂缝网络,实现储层有效改造。由此,大型压裂时水泥环密封完整性问题日渐突出。本文采用G级油井水泥和页岩气固井水泥,分别探究其在不同温度压力及循环载荷条件下的水泥环完整性,进而为交变载荷下固井水泥环的力学完整性提供技术支撑。

高强高贝利特硅酸盐水泥熟料矿相匹配研究

本文基于水泥工业节能减排的需求,通过高强高贝利特硅酸盐水泥熟料的低钙组成设计,针对硅酸盐水泥熟料中不同矿物具有的不同性能特点,制备出高强高贝利特硅酸盐水泥熟料,实现熟料CaO-SiO_2-Al_2O_3-Fe_2O_3多元体系的矿相组成优化匹配,达到实现低钙组成和高强度高性能的目的,降低水泥制备过程的碳排放和能源消耗。

新型油井水泥物相组成调控及力学性能研究

为了解决页岩气开采时固井水泥环产生破坏失效的问题,通过矿物组成计算和调整生料配比,采用岩相、XRD分析以及扫描电镜测试手段,开展油井水泥物相组成调控研究,探索不同矿物组成的水泥力学性能及相关水化产物。结果表明:所研制的新型油井水泥7 d抗压、抗折强度分别为45.3 MPa、8.9 MPa;28 d抗压、抗折强度分别为54.2 MPa、9.6 MPa;7 d弹性模量降至7.1 GPa,与G级油井水泥相比降低了14.4%,显示出更为优异的力学性能。通过微观分析得出新型油井水泥力学性能增强的机制是由于矿物组成的改变使其水化产物中产生了更多的C-S-H凝胶,同时铁相含量的提升也生成了更多富铁(铝)凝胶,水化产物之间形成紧密的桥联结构,整体结构更为密实。新型油井水泥抗压、抗折强度以及韧性都较G级油井水泥更为优异,对于页岩气安全、高效的开采具有重要参考价值。

浅析高强高贝利特硅酸盐水泥熟料生产关键技术

本文基于材料创新的角度,通过矿物组成优化设计,制备出高强高贝利特硅酸盐水泥熟料,提高贝利特硅酸盐水泥的早期强度,降低水泥制备过程的碳排放和能源消耗,并浅析生产关键技术。

深层页岩气固井水泥环力学完整性研究

维持正常的油气生产通道与延长油气井的运行寿命,必须保证井下固井水泥环的完整性。建立基于深层页岩气实际井下环境的地层围岩-水泥环-套管组合体模型,研究水泥石井下力学载荷状态及力学行为特征,形成适用于深层页岩气固井工艺的固井水泥基材料完整性评价方法。

水电站工程低碱普硅水泥的生产与质量控制

受客观条件限制,两河口水电站主体工程混凝土采用具有潜在碱活性的砂岩作为混凝土的人工骨料。为抑制碱骨料反应,两河口水电站用普硅水泥需满足低碱要求。四川省二郎山喇叭河水泥有限公司克服原燃材料困难,经过四次考核性生产的有效实施,最终确定使用高品位石灰石、铝土矿、砂岩和硫酸渣四组分配料。这种配料方式可大幅度降低因物料变化而带来的煅烧困难,熟料碱含量低、强度高。四次考核性生产为内部质量控制体系的建立创造了条件。

国内外中低热水泥国家标准对比

中低热水泥在保障国家大型水电工程建设和运行方面发挥了重要作用。本文从混合材种类和掺量、化学成分和矿物组成评价基准、化学组成指标和物性指标方面,对比了美国、日本、欧洲和我国现行中低热水泥标准相关内容,并分析了我国国家标准中相关内容的优势和不足,为下一步我国国家标准的修订提供参考。

GB/T 200—2017中修订内容介绍

现行GB 200—2003《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥》标准自2004年4月1日实施以来已经14年。该标准在指导中、低热水泥的生产、规范产品的质量控制、保障产品的性能稳定等方面起到了积极的作用。但也存在一些问题。最新修订后的GB/T 200—2017已经发布,并将于2018年11月1正式实施。本文针对此次标准修订的内容进行了详细阐述,以期帮助中、低热水泥相关生产企业和用户掌握GB/T 200修订的意义和内涵。

磷铝酸盐水泥水化及性能研究进展

“双碳”政策下,低碳胶凝材料体系的研究与开发刻不容缓。磷铝酸盐水泥是作为我国自主知识产权的新水泥品种,具有早强高强、低碱、低碳排放等特点。通过文献调研,着重介绍磷铝酸盐水泥的性质与研究的国内外背景,提出可以开发磷铝酸盐水泥-硅酸盐水泥的复合体系。

特种水泥单位产品能源消耗研究分析

GB 16780—2012 《水泥单位产品能源消耗限额》规定了通用硅酸盐水泥单位产品能源消耗限额要求,但不适用于特种水泥。本文通过调研中国特种水泥单位产品能源消耗水平,研究分析了生产不同品种特种水泥的能耗差别,提出制定特种水泥单位产品能源消耗标准,对于提升特种水泥生产工艺装备水平,促进特种水泥行业绿色健康发展具有重要的意义。

复杂深层与非常规油气固井关键材料体系及成套技术

项目依托国家、中国石油重大科技项目,以技术及方法的"创新性、实用性、经济性、安全性"为原则开展室内研究、现场试验与推广工作,形成复杂深层与非常规油气固井关键材料体系及成套技术,在国内外12个油田25个区块深层、非常规油气井规模应用,提高整体固井质量,保证井筒长期密封,奠定油气井长期安全运行基础.

深层页岩气固井水泥的研制及其性能研究

页岩气储层具有低孔隙度和低渗透率的特点,使用常规开采方式难度较大,目前油田上大多采用大型水力压裂技术对页岩气储层进行开采,此种开采方式下对水泥石的性能具有很高的要求,除了要求具有很好的强度外,还要求较高的弹塑性和韧性。为此,通过调整水泥生料配比,在室内研发了新型深层页岩气固井水泥,其韧性与常规G级水泥相比更为优异;同时结合外掺材料,优选了不同的水泥浆体系。结果表明其具有较好的力学性能表现,并通过探究其物相组成和显微形貌揭示其微观机理。

中国建材总院科技在行动——复杂地质固井水泥基材料的研究与应用

我国正处于实现“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴的中国梦的关键阶段,能源需求在很长时期内还将持续增长,石油与天然气勘探开发、生产、供应和安全直接关系着国家经济发展的命脉。