聚丙烯纤维增韧固井水泥浆研究

对于小井眼固井来说,由于环空间隙小、水泥环薄,就要求水泥石具有良好的韧性,以承受射孔、油气层改造等工程作业的冲击力。本文研究了5种增韧剂对水泥石力学及水泥浆流变性的影响,优选出改性聚丙烯纤维XW-5增韧材料,当其掺量为1%以上时,能够有效提高水泥石韧性。对由改性聚丙烯纤维XW-5构建的密度为1.50、1.85和2.0g/cm3水泥浆性能进行的研究表明,该水泥浆的流变性、滤失量控制、浆体稳定性等均较好,且早期抗压强度高,稠化过渡时间短,具有很好的防漏效果,能够满足小井眼固井要求。

纤维对混凝土抗渗性能及硬化水泥浆体孔结构的影响

研究了纤维掺量0.9 kg/m3时,纤维素纤维UF500、聚丙烯纤维对混凝土抗渗性能的影响。试验结果表明:这两种纤维均可以明显改善混凝土的抗渗性,改善程度均在80%以上;且纤维素纤维UF500的改善效果较聚丙烯纤维高出16%。结合压汞法对纤维掺量0～0.3%(质量百分比)的各28 d硬化水泥浆体的孔结构进行了测试与分析,探讨纤维对硬化水泥浆体孔结构的影响。结果表明:相同纤维掺量下,UF500纤维对水泥浆体孔隙率、平均孔径以及孔径分布的改善效果都明显高于聚丙烯纤维;综合孔结构参数测试结果,试验掺量范围内纤维素纤维UF500的最佳掺量为0.23%,聚丙烯纤维以0.15%最佳。

PPFRCP灌浆材料的优化选型及工作性能研究

选取了3mm、6mm、9mm和12mm 4种长度的聚丙烯纤维,通过不同纤维掺量PPFRCP的静力和动力性能对比,优选出最佳纤维长度后,考察纤维体积掺量对PPFRCP工作性能指标的影响及其规律。结果表明,在固定纤维掺量的情况下,纤维长9mm时PPFRCP的早期抗压强度、抗折强度和冲击韧性均达到最大,且相对于普通水泥净浆的提高幅度十分显著。随着纤维掺量的增加,浆体的流动度增大、坍落直径降低,流动度、坍落直径与纤维掺量之间存在显著的线性相关性。研究结果还表明,仅采用规范中的流动度单一指标评价PPFRCP的工作性能并不可靠,应将其结合坍落直径进行综合评判。

PPFRCP板底注浆材料的断裂性能研究

文章通过三点弯曲切口梁试验,考察了纤维掺量对聚丙烯纤维增韧水泥浆（PPFRCP）荷载位移曲线、断裂韧度和断裂能的影响,并与普通水泥基注浆材料进行了对比。结果表明,聚丙烯纤维的掺入改变了水泥基注浆材料的破坏特征,赋予了注浆材料优良的阻裂增韧能力,裂后残余荷载、断裂韧度及断裂能均显著增强。聚丙烯纤维体积掺量为0.1%~0.4%时,PPFRCP的裂后残余荷载可达其峰值荷载的20%~40%左右,断裂韧度相对普通水泥基材料提高23%~31%,断裂能相对提高179%~459%。在满足注浆施工流动性要求的前提下,掺入高体积掺量聚丙烯纤维,更有利于增强PPFRCP注浆材料的阻裂能力和裂后工作韧性。