硫酸亚铁对铝酸盐水泥浆体性能及水化产物的影响

铁相对水泥混凝土耐久性具有显著的积极作用,为拓宽铁相来源,本文研究了铁盐对铝酸盐水泥性能及水化产物的影响。通过将铝酸盐水泥和硫酸盐(二水石膏和硫酸亚铁)复合,使铝酸盐水泥水化生成以钙矾石为主的产物,在此基础上,研究了硫酸盐中硫酸亚铁比例对铝酸盐水泥浆体凝结时间、抗压强度以及体积稳定性的影响规律,并采用XRD和SEM分析水化产物类型以及微观形貌,阐明硫酸亚铁对水泥浆体性能的影响机理。结果表明:适量的硫酸盐可提升铝酸盐水泥浆体的抗压强度;硫酸亚铁对铝酸盐水泥表现出轻微的促凝作用,对膨胀率具有显著的抑制作用;硫酸亚铁对钙矾石的形成具有明显的抑制作用,适量的硫酸亚铁使得所生成的钙矾石尺寸较小,且分布均匀,有利于提升硬化浆体的抗压强度。

新型油井水泥用纳米基促凝早强剂

针对传统油井水泥促凝剂存在的腐蚀套管、增稠及早强作用较弱等问题,根据结构设计,通过溶液法合成了一种新型纳米基促凝早强剂A-1,并对其综合性能及作用机理进行了研究探讨。实验表明,该纳米基促凝早强剂在改善水泥浆流变的同时可显著缩短中低温下水泥浆的稠化时间,明显加快水泥石强度发展,稠化时间之比可达0.33,起强度时间可缩短50%,6 h抗压强度可达净浆的5倍以上,后期强度提高率仍可达29%。此外,该纳米基促凝早强剂还可明显缩短水泥浆静胶凝过渡时间,表现出良好的防窜作用。微观分析表明,该纳米基促凝早强剂可通过成核模板效应改变水泥石微观形貌,加速水泥石水化,使水泥石更加致密,从而改善水泥石力学性能。

改性组分对掺加无碱液体速凝剂水泥早期性能的影响

目的 研究掺入基于多元醇与铝盐的改性组分改善掺加无碱液体速凝剂后的水泥早期强度等性能。方法 控制速凝剂质量比不变,测试不同改性组分质量比的普通硅酸盐水泥的凝结时间和抗压强度,通过28 d、90 d抗压强度比验证强度变化规律,分析水化放热特点,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜探究并分析试样微观表征。结果 掺入改性组分后,水泥的凝结时间缩短,1 d的抗压强度提高,水化放热速率增大,并伴有大量针状钙矾石生成,当掺量为0.04%时效果最佳,此时的初凝时间为1.72 min,终凝时间为2.37 min, 1 d抗压强度达到了10.01 MPa。结论 改性组分有利于无碱液体速凝剂加快水泥水化放热速率,促进试样中针状钙矾石生成,有利于网络空间结构的搭建,很好地改善了水泥水化性能,提高了早期抗压强度。

早强剂的制备及评价

以AMPS(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)、二乙醇胺和硝酸钙为主要原料,利用正交试验设计的方法系统考察了早强剂的复配,以及早强剂对水泥浆性能的影响、水泥浆的稠化时间和其他外加剂的配伍性,并且通过XRD和SEM等手段表征了早强剂的结构,并对该早强剂的早强效果及抗压效果进行了检测。结果表明:掺有质量分数5%早强剂的水泥石在1、3和7d的抗压强度比原浆水泥石分别提高了15.2%、14.3%和16.7%,在抗高温性能方面也得到了较大提高。

复合铝酸盐液体速凝剂的制备与性能

以水泥化学、铝盐化学为基本原理,采用铝酸钠、硫酸铝、硅酸钠、稳定剂为主要原材料合成了一种液体速凝剂,探讨了合成过程中主要工艺参数对速凝剂性能的影响。测试了该速凝剂对水泥凝结时间、砂浆强度的影响以及与水泥的适应性等。试验结果表明,所制备的液体速凝剂具有良好的促凝性能和水泥适应性,砂浆的28 d抗压强度不降低。

油井水泥无氯促凝早强剂的研制与现场试验

传统的复合早强剂中通常含氯盐,不适用于AMPS类水泥浆体系,且水泥石高温下长期强度会出现衰退现象,同时对套管有腐蚀作用。针对这些问题,研发出一种复配的无氯促凝早强剂,以硫酸钠、铝酸钠、甲酸钙和氧化钙,按照质量比1∶1∶1∶1均匀混合而成。实验结果表明:该早强剂适用于PVA类和AMPS类水泥浆体系;可使油井水泥在30℃低温下,8 h强度达3.5 MPa,稠化时间缩短至80 min以内,初凝时间缩短至90 min以内,初终凝过渡时间缩短至10 min以内,有利于油气井的防窜。该早强剂在大港油田板37-15井?139.7 mm生产套管固井中得到成功应用,固井质量优质率达81.2%,合格率达93.5%。

纳米基复合增强剂的研究与性能评价

低密度水泥浆体系常面临水泥石强度低、顶部强度发展缓慢的问题,而常规促凝早强材料虽可增加水泥石强度,但多会明显缩短稠化时间,稠化时间和强度之间矛盾突出。针对该问题,通过引入表面改性的纳米材料,搭配高效激活材料,开发出了一种“弱促凝、高早强”型复合增强剂。针对不同低密度水泥浆体系,通过控制增强剂加量、温度、水灰比、密度等变量,对该剂进行了评价实验。结果表明,纳米基复合增强剂可在对稠化时间影响较小的前提下,大幅提高水泥石的抗压强度,其中低密度水泥石顶部强度提高率可达40%以上,在不同类型低密度水泥浆体系中均有提强效果,并在长庆油田进行了应用,效果良好。

四川长宁页岩气速凝水泥浆体系研究与应用

针对四川页岩气钻进过程中表层易发生失返性漏失,钻井液堵漏效果不佳的情况,研发了液体促凝早强剂ZQ-3、无色无毒液体分散剂ZF-A,形成速凝水泥浆体系。评价了2种外加剂混合液不同加量下速凝水泥浆的性能。实验结果表明,混合液使水泥浆具有良好的流变性能;能显著缩短水泥浆的稠化时间,30℃下混合物加量为3%时,速凝水泥浆与原浆稠化时间之比为0.43;同时显著提高了水泥石早期抗压强度,4 h抗压强度大于3.5 MPa,8 h抗压强度大于8 MPa,表现出优异的低温早强效果。该速凝水泥浆在四川长宁区块页岩气现场应用效果显著,候凝时间由原来的14 h缩短至4-8 h。现场应用7口井,施工24次,全部顺利施工,累计缩短候凝等待时间200 h以上。

铁铝酸盐水泥专用速凝剂的研究

本文通过试验较全面地研究了各种速凝剂对铁铝酸盐水泥的适应性,结果表明,仅JA速凝剂具有明显的促凝效果。在此基础上,又研究了不同水灰比条件下,JA速凝剂对铁铝酸盐水泥凝结时间的影响情况,同时探索了该速凝剂对铁铝酸盐水泥强度的影响规律。

道路桥梁用快硬聚合物修补砂浆的研制

通过研究石膏种类和掺量、水泥比例、早强剂种类、缓凝剂种类和掺量、胶粉掺量的影响,制备出可以同时满足凝结时间(初、终凝时间分别为60、70 min)、流动度(初始和30 min流动度分别为360、305 mm)和2 h抗压强度(23.1 MPa)要求的道路用快硬聚合物修补砂浆。

新型无碱无氟液体速凝剂的制备及性能研究

本研究针对目前液体速凝剂存在含碱量大、腐蚀性强,对混凝土后期强度影响大、含有氟化物对人体和环境危害极大等问题,制备一种新型无碱无氟液体速凝剂。聚合硫酸铝为主要速凝原料,采用四水平四因素的L16(44)正交试验,通过探究4种制备原材料对掺液体速凝剂水泥净浆凝结时间和胶砂早期和后期抗压强度的影响,确定新型无碱无氟液体速凝剂的最佳配比。试验结果表明,影响速凝剂凝结时间的主要原料为聚合硫酸铝;新型无碱无氟速凝剂的最佳配比,基于方差分析得出聚合硫酸铝含量57%,二乙醇胺6%,硫酸镁2%,乙二醇1%,再用水补足质量为100%制备出无氯无碱液体速凝剂,能使水泥在3min内初凝,8min内终凝,满足GB/T 35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》中的要求。

道路快速修补材料的应用研究与性能优化

试验就不同的胶凝材料体系下,硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、水玻璃及早强剂根据不同的掺配及掺量比例方案,进行凝结时间及强度发展情况的性能优选。形成了"70%硅酸盐水泥+30%硫铝酸盐水泥"道路快速修补材料的基准方案,在此基础上匹配应用复合缓凝增强剂,形成的道路快速修补混凝土具有较好的施工操作时间及优异的早期强度。