利用生活垃圾焚烧飞灰制备膨胀胶凝材料的试验研究

为实现生活垃圾焚烧飞灰在建材领域的大规模资源化利用,研究了飞灰掺量、水灰比以及外加剂对飞灰-水泥膨胀胶凝体系性能的影响,并对水化产物进行微观分析。结果表明:随着垃圾焚烧飞灰掺量的增加,飞灰-水泥料浆扩展度减小,凝结时间延长,抗压强度持续降低,膨胀率呈先增大后减小的趋势,且当飞灰掺量为60%时取得最大值;随着水灰比的增大,料浆扩展度、凝结时间及膨胀率均增加,水灰比取0.37~0.40较为合理。飞灰中的Al和氮化铝(AlN)与水反应生成气体导致胶凝材料产生膨胀,NaOH增加了溶液碱性,促使生成更多的气泡,提高了胶凝材料的膨胀性能;CaCl_(2)促进了飞灰-水泥胶凝体系的水化反应,生成“云朵”状C—S(A)—H凝胶,凝胶微孔隙中填充簇状水化氯铝酸钙晶体,使得固化体结构更加密实,固化体抗压强度得以提高,同时极大地减小了重金属浸出及二噁英浓度。

遇水快速膨胀胶凝堵漏技术在长宁页岩气区块的应用

长宁页岩气区块地表为喀斯特地貌,地下溶洞暗河发育,在表层钻进过程中地层出水严重且常发生失返性漏失。针对表层出水漏失难题,先后采用桥浆、高失水堵漏材料、水泥浆、智能凝胶等系列堵漏材料,但堵漏效果差且容易出现复漏。为此室内研发出一种遇水快速膨胀胶凝的堵漏材料,堵漏机理为"膨胀+交联+充填",堵漏材料遇到地层水后可以与其混合发生交联反应,同时发生膨胀反应,释放CO-_2气体促使堵漏材料快速膨胀数倍体积,形成不透水的无毒弹性胶状体;借助CO_2气体压力可将未固化的弹性胶状体进一步压入并充填漏层的孔隙,起到膨胀与弹性堵水的效果。通过配方优化形成遇水快速膨胀胶凝堵漏浆,性能评价表明,堵漏浆胶凝时间在15～70 min范围内可控,膨胀率为250%～350%,可以锁住3倍体积的蒸馏水和5倍体积水基钻井液;在CDL-Ⅱ型高温高压堵漏试验仪中对4～3 mm、5～4 mm模拟漏失通道承压分别达到3.8、1.7 MPa,复合桥浆堵漏后承压能力提高至6.25、5.2 MPa。现场应用一次性封堵出水漏层,提高承压能力5.8 MPa,解决表层出水漏失难题并保障了安全钻进。

养护温度对微膨胀复合胶凝材料性能的影响

研究了养护温度对微膨胀复合胶凝材料膨胀效能、强度、水化程度及微观构影响.果表明:标准养护条件下(20℃),晶状钙矾石基本都生长在孔缝中,对膨胀贡献较小,凝胶颗粒状钙矾石对膨胀贡献更大;提高养护温度(40℃)能够促进膨胀剂水化,但发展更快强度限制了膨胀发展,凝胶或微晶状钙矾石对孔隙填充使中等养护温度硬化胶凝材料浆体最为密实;更高养护温度时(60℃),硬化浆体内部生成了大量粗棒状钙矾石晶体,导致其在水化早期即产生过大膨胀,持续高温高湿环境使少量钙矾石发生分,致使后期限制膨胀率有所降低.适度膨胀对硬化浆体孔构是有益,能够使大孔明显减少,但过大膨胀会对孔构造成不利影响,大孔数量偏多.