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由于中国国土面积大,东北、华北、西北地区常年冬期较长,需要掺加早强剂和早强减水剂来提高混凝土早期强度发展。华东、华南地区冬季气温降至10℃以下的施工中也常掺用早强剂和早强减水剂。混凝土构件生产中为尽早张拉钢筋、加快模板周转和台座利用率,早强型的外加剂更是普遍应用。据统计,目前我国每年使用的旱强剂和早强减水剂总量逾20万吨。
混凝土早强剂是外加剂发展历史中最早使用的外加剂品种之一。到目前为止,人们已先后开发除氯盐和硫酸盐以外的多种早强型外加剂,如亚硝酸盐,铬酸盐等,以及有机物早强剂,如三乙醇胺、甲酸钙、尿素等,并且在早强剂的基础上,生产应用多种复合型外加剂,如早强减水剂、早强防冻剂和早强型泵送剂等。这些种类的早强型外加剂都已经在实际工程中使用,在改善混凝土性能。提高施工效率和节约投资成本方面发挥了重要作用。
早强剂按照化学成分可分为无机盐类、有机物类、有机类和无机物复合的复合早强剂三类。
1)氯盐早强剂
氯盐早强剂的组成主要包括氯化钙、氯化钠、氯化铝等。合理掺加氯盐类早强剂,会对混凝土的早期强度发展有利。
氯盐类早强剂是应用历史最长、应用效果最显著的早强剂品种。不过氯盐类的早强剂只准在不配刚筋的素混凝土中掺加,对于钢筋混凝土,特别是颈应力钢筋混凝上,以及有金属预埋件的混凝土中,要慎重使用这类外加剂,限制Cl-含量的引入量,甚至要禁止使用。
2)硫酸盐早强剂
常用的硫酸盐早强剂为硫酸钠、硫酸钾和硫酸钙。掺硫酸盐早强剂的混凝土要注意预防泛碱和白华现象。硫酸盐的掺量应通过实验确定,以免引起碱集料反应破坏或硫酸盐过量产生的侵蚀破坏。
3)硝酸盐和亚硝酸盐早强制
硝酸盐和亚硝酸盐均对水泥水化过程起促进作用。这些盐类不仅能作为混凝土的早强剂组分,而且可以作为混凝土防冻剂组分使用。我国曾生产应用过以硝酸盐和亚硝酸盐为主的许多品种的早强剂或防冻剂,如亚硝酸钙一硝酸钙,硝酸钙一尿素、亚硝酸钙一硝酸钙一尿素、亚硝酸钙一硝酸钙一氯化钙,以及亚硝酸钙一硝酸钙一氯化钙一尿酸等。
亚硝酸钠的掺入还可以防止混凝土内部钢筋的锈蚀,其原因是可以促使钢筋表面形成致密的保护膜。所以氯盐早强剂或氯盐防冻剂中常复合有亚硝酸钠组分。
4)有机化合物早强剂
最常用的有机化合物早强剂为三乙醇胺。三乙醇胺是一种表面活性剂,掺入水泥棍凝土中,在水泥水化过程中起催化剂的作用,它能够加速C3A的水化和钙矾石的形成。三乙醇胺常与氯盐早强剂复合使用,早强效果更佳。常用的有机化合物早强剂还有甲酸钙、乙酸和乙酸盐等。
5)复合型早强剂和早强减水剂
通过对各种早强剂组分之间的复合,以及早强剂组分与减水剂组分之间的复合,可以收到比单一早强剂更好的改性效果,如:大幅度提高混凝土的早期强度发展速率;既能较好地提高混凝土的早期强度,又对混凝土后期强度发展带来好处;既具有一定减水作用,又能大幅度加速混凝土早期强度发展;既能起到良好的早强效果,又能避免有些早强组分引起混凝土内部钢筋锈蚀等。
油井水泥缓凝剂是一类应用普遍的油田化学品,它自身具备的性质、不同类型、品质问题、应用量多少,一般会对改进产品性质引起非常重要的作用。在油田勘探钻井过程中,油井水泥缓凝剂是关键的,油井水泥缓凝剂就如钻井...
油井水泥缓凝剂是一类应用普遍的油田化学品,它自身具备的性质、不同类型、品质问题、应用量多少,一般会对改进产品性质引起非常重要的作用。在油田勘探钻井过程中,油井水泥缓凝剂是关键的,油井水泥缓凝剂就如钻井...
缓凝剂种类很多,常用的主要有:木质素磺酸盐及其衍生物、低分子量纤维素及其衍生物、羟基羧酸(盐)、有机膦酸(盐)、硼酸(盐)、复合物等。近年来,国内外针对原有缓凝剂存在的缺陷进行了不断改进,也新开发了一...
复合型油井水泥早强剂LL的配伍性研究
在油气井固井作业中需要使用油井水泥外加剂来控制、改善水泥浆的流变性能和水泥的水化、凝结性能,提高水泥石的综合性能,保证固井质量。大量的实践表明,保证固井质量的关键之一是固井水泥浆的良好性能。而固井水泥浆的良好性能取决于水泥浆和水泥浆外加剂的性能。主要研究自制复合型油井水泥早强剂LL与实验室自制油井水泥缓凝剂MAM,分散剂FASA,降失水剂AS的配伍性规律。按照中国石油天然气行业标准SY/T5504.4-2008,SY/T5504.1-2005,SY/T5504.3-2008和SY/T5504.2-2005,测试水泥浆性能,最后进行早强水泥浆体系性能测试,通过配方1抚顺G级油井水泥+2.5%早强剂LL和配方2抚顺G级水泥+2.5%早强剂LL+1.0%缓凝剂MAM+0.5%分散剂FASA+1.0%降失水剂AS的水泥浆性能比较,结果表明,早强剂LL分别加入缓凝剂MAM,分散剂FASA,降失水剂AS后水泥浆性能均能达到相关行业标准,配伍性良好,并且早强水泥浆体系性能稳定,测得的稠化时间略有加长,初始稠度较低,抗压强度降低,能够满足固井的各项指标的要求。
油井水泥低温早强剂室内研究
针对低温条件下,水泥浆因水化速度慢,候凝时间长,极易造成油、气、水浸,导致固井质量差和目前油田低温浅层固井可供选择的早强剂种类少的具体情况,根据油井水泥水化及低温早强原理,选择对油井水泥具有低温早强作用的水溶性无氯化工原材料,通过实验优选出无机物A、B,有机盐C和有机酸D,研制出一种新型无氯水溶性低温早强剂ZC-2S,该早强剂对常规密度和低密度水泥浆均有显著的早强作用,且与多种常用油井水泥添加剂体系配伍性好,可用于低温浅层油气井固井水泥浆体系,尤其是无干混装置的油田。
本书重点讨论的内容如下:
(1)油井水泥外加剂作用机理。
(2)新型油井水泥外加剂分子设计思路。以AMPS、 AHPS系列共聚物为例来说明和讨论。
(3)外加剂之间的协同作用与相反作用。
(4)新型无公害、可生物降解的高分子材料油井水泥外加剂。
(5)纳米材料用于油井水泥早强剂及其作用机理的探讨。
(6)为便于对水泥外加剂作用机理的理解和研究以及新型外加剂的开发,在本书的第七章介绍了有关硅酸盐水泥水化动力学的近期理论研究进展,以供参考。