Механизм действия добавок ускорителей твердения цементных растворов.

В качестве ускорителей сроков схватывания применяют в большинстве случаев хлорид кальция СаС1₂ (2 — 3 % от массы цемента); для этих целей используют хлорид алюминия А1С1₃ (до 10 %) и небольшие дозировки хлорида натрия NaCl (до 2 — 3 %).

Реагенты-ускорители (как и реагенты-замедлители) предва­рительно растворяют в воде, после чего этой водой затворя­ют цемент. Полученный цементный раствор закачивают в скважину.

Реагенты-ускорители схватывания относятся к неоргани­ческим низкомолекулярным соединениям — электролитам. Это — хлориды натрия и кальция, каустик и кальцинирован­ная сода, жидкое стекло. Ускоряющий эффект также обеспе­чивают добавки хлорида алюминия, сернокислого глинозема, фтористого натрия, хлорида цинка.

Мало!!!!

 

53. Свойства цемента и методы определения.

К свойствам цемента относятся гранулометрический состав; удельная поверхность; плотность; насыпная плотность [3, 4, 7, 23, 24].

1. Гранулометрический состав – характеризует размер зерен цемента, который составляет 5-100 мкм. На практике он определяется путем просеивания пробы цемента через сита различного размера. Стандартом нормируется количество цемента, прошедшего через сито с размером ячейки 8 мкм (сито № 008). Через данное сито должно проходить не менее 88 % цемента. Фракционный состав обычных тампонажных портландцементов приведен в таблице 14.1.

 

Таблица 14.1 - Гранулометрический состав цемента

Размер частиц, мкм	<7	7-10	10-20	20-30	30-50	50-80	>80
Содержание частиц, % от массы пробы	20-40	10-15	10-20	10-20	10-20	5-15	5-10

Наибольшее влияние на свойства цемента оказывает содержание самой тонкой фракции размером менее 7 мкм. Частицы этой фракции имеют огромную суммарную поверхность, значительно большую, чем частицы всех остальных фракций, хотя ее содержание в цементе составляет 20-40 %.

2. Удельная поверхность (Sуд) характеризует тонкость помола цемента и выражает суммарную поверхность частиц цемента, содержащихся в 1 г или 1 кг цемента, и выражается в см²/г или м²/кг. Для портландцемента удельная поверхность составляет 250-400 м²/кг (2500-4000 см²/г). От удельной поверхности зависят все основные показатели цементного раствора и получаемого камня.

3. Плотность цемента (ρц) характеризует плотность зерен цемента, которая составляет 3000-3100 кг/м³. Знание плотности цемента необходимо для расчета плотности получаемых тампонажных растворов.

4. Насыпная плотность цемента (ρнас) характеризует насыпную (вместе с порами) плотность порошка цемента. Для тампонажного портландцемента она составляет 1400-1500 кг/м³. Для облегченных цементов она составляет 800-900 кг/м3. Эта величина используется при определении вместимости бункеров цементно-смесительных машин и расчете количества цементировочной техники.

 

Методы определения!!!

 

54. Свойства цементного раствора и методы определения.

Водоцементное отношение

Для большинства цементов, выпускаемых по ГОСТ В/Ц принимается 0,5. Если используются цементы, соответствующие стандарту американского нефтяного института, то для цемента класса G В/Ц=0,44; для класса H В/Ц=0,38. При входном контроле цемента все испытания проходят при одинаковом В/Ц, хотя для использования при цементировании цементы могут иметь другие водоцементные отношения, которые подбираются с получить конкретные свойства цементного раствора.

Растекаемость

Характеризует подвижность цементного раствора и в определенной степени показывает возможность его применения. Определяется с помощи конуса АзНИИ. Согласно ГОСТ, растекаемость цементного раствора при водоцементном отношении 0,5 должна быть не менее 20 см.

Растекаемость зависит от водоцементного отношения (прямо) и удельной поверхности цемента (обратно).

Прокачиваемость

Определяется с помощью консистометров и позволяет определить время подвижного состояния цементного раствора в процессе его течения. Консистометр состоит из стакана, в котором находится шток с лопаткой, причем шток подпружинен. Скорость вращения стакана подбирается таким образом, чтобы она моделировала поведение раствора при его движении в затрубном пространстве. По мере загустевания раствора угол закручивания штока увеличивается, что отражается на соответствующей диаграмме в условных единицах Бердена: Вс. Считается, что раствор может быть нормально закачан и продавлен в затрубное пространство, если его консистенция не превышает 30 единиц. За время прокачивания принимают время от момента затворения до того, как консистенция достигнет 30 Вс. Это время должно на 25% превышать время цементирования. В настоящее время используются атмосферные консистометры, позволяющие проводить испытания до 95 градусов и атмосферном давлении, а также высокотемпературные, позволяющие проводить испытания при температуре до 200С и давлении до 500 Мпа. Моделируя температурный режим и давление при закачке первой порции цементного раствора, можно полностью смоделировать поведение цементного раствора при цементировании.

Сроки схватывания

Определяются иглой Вика.

Влияние различных факторов на сроки схватывания цементного раствора

Если разбить процесс твердения цемента на различные стадии, а именно:

1.Растворение зерна цемента

2.Образование пересыщенного раствора

3.Образование продуктов твердения в виде кристаллов различной формы и размеров

4.Срастание кристаллов между собой и заполнение пространства между крупными кристаллами мелкими, и соответствующее упрочнение структуры,

То самой медленной стадией будет первая, которая описывается уравнением Аррениуса:

, где – скорость растворения

Где:k – константа скорости растворения

S – удельная поверхность

– степень пересыщения

Замедляя или ускоряя самую медленную стадию, можно замедлить или ускорить скорость всего процесса.