способ укладки тампонажного слоя в котловане, огражденном шпунтом. Тампонажный бетон


Способ укладки тампонажного слоя в котловане, огражденном шпунтом

 

Изобретение относится к области строительства, и в частности к укладке тампонажного слоя в шпунтовом ограждении. Технический результат - улучшение качества тампонажного слоя и снижение количества бетона в тампонажном слое. Бункер с бетонолитной трубой и закрытым водонепроницаемым затвором загружают бетоном из бетоносмесителя, переносят бункер в шпунтовое ограждение в место, где необходимо произвести бетонирование, и устанавливают бетонолитную трубу затвором на грунт. После этого расфиксируют затвор. Приподнимают бункер с бетонолитной трубой на высоту 0,5-0,6 диаметра трубы и укладывают порцию бетонной смеси, равную объему бункера в нужном месте. После укладки порции бетонной смеси бункер с бетонолитной трубой извлекают, закрывают водонепроницаемый затвор и загружают бункер бетонной смесью, после чего процесс повторяется. 5 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в транспортном и гидротехническом строительстве, например при укладке тампонажного слоя из подводного бетона на строительстве опор мостов, фундаментов под маяки и т.д. в шпунтовом ограждении.

Известен способ укладки подводного бетона методом вертикального перемещения трубы (ВПТ), состоящий из опускания бетонолитной трубы, в нижней части которой установлен открывающийся и закрывающийся клапан, установки внутрь трубы пробки и подачи бетонной смеси в бетонолитную трубу. За счет регулирования степени открытия клапана бетонная смесь, следуя за пробкой, постепенно опускается вниз и через нижний конец трубы выпускается на поверхность подводного грунта. Для дальнейшего бетонирования необходимо приподнимать трубу и производить бетонирование по высоте /JP, 60-498, E 02 D 15/06, 1985/. Недостатком этого способа является то, что затвор расположен на некотором расстоянии от конца бетонолитной трубы и вода с грунтом попадает в бетонную смесь. Это приводит к неоднородности укладываемого бетона. Известен способ укладки подводного бетона в обсадных трубах с использованием бетонолитной трубы, имеющей водонепроницаемый затвор в нижней части. Способ заключается в следующем. Загружают бетоном бункер с бетонолитной трубой, конец которой герметично закрыт затвором, затем уплотняют бетонную смесь в бетонолитной трубе вибратором и открывают затвор. После чего опускают бетонолитную трубу до низа бетонируемой конструкции и приподнимают на высоту 10-15 см, включают вибратор и укладывают бетон. Последующим заполнением бетонной смесью бетонолитной трубы и с лидерным ее подъемом производят бетонирование методом вертикального подъема трубы /метод ВПТ/ /SU, 392208, E 02 D 15/07, 1971/. Недостатком такого способа ВПТ является то, что для достижения однородности укладываемой бетонной смеси необходимо постоянное расположение конца трубы в ранее уложенном бетоне. При бетонировании, например, набивных свай этот метод широко применяется. Но при бетонировании больших площадей требуется установка нескольких таких устройств для непрерывности тампонажного слоя. Но в этом случае точная дозировка бетонной смеси не гарантируется. Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ укладки тампонажного слоя, заключающийся в установке по верху шпунтового ограждения поперечного мостика с расположенными на нем несколькими бункерами с бетонолитными трубами, нижний конец которых перекрыт затвором. При открытых створках затвора производят бетонирование тампонажного слоя до достижения проектной отметки бетона под мостиком путем излива бетона из каждой трубы, причем ее нижний торец при этом размещен в изливаемом бетоне, после этого мостик перемонтируется на следующую полосу бетонирования /Костерин Э.В. Основания и фундаменты. М. Высшая школа, 1978, с. 124-126, рис. 5.13/. Недостатком этого способа является громоздкость конструкции, сложность получения ровной поверхности тампонажного слоя и необходимость применения бетона большой пластичности для захвата большой площади бетонирования, что снижает прочность укладываемого бетона. Техническим результатом предложения является снижение металлоемкости, возможной точной дозировки в любой точке площади бетонирования, увеличение прочности укладываемого бетона за счет увеличения жесткости бетонной смеси, исключение необходимости сдвижки ранее уложенного массива бетона. Кроме того, исключается необходимость непрерывности бетонирования, связанной с необязательностью заглубления бетонолитной трубы в ранее уложенный бетон. Технический результат достигается за счет того, что в способе укладки тампонажного слоя в котловане, огражденном шпунтом, включающем подводную укладку бетона на дно котлована отдельными участками путем установки на дне котлована загруженного бетоном бункера с прикрепленной к нему бетонолитной трубой, нижний конец которой перекрыт затвором со створками, подъем трубы с одновременным изливом из нее бетона при раскрытых створках затвора и с размещением при этом нижнего торца трубы в изливаемом бетоне, осуществляют на высоту, равную 0,5-0,6 ее диаметра, а излив бетона осуществляют в объеме, равном объему бункера, причем после излива бетона извлекают трубу из котлована при закрытых створках затвора, заполняют бункер бетоном и перемещают трубу на очередной участок бетонирования. Сущность поясняется чертежами, где изображено: на фиг.1 загрузка бетонолитной трубы при закрытом водонепроницаемом затворе, на фиг.2 - установка бетонолитной трубы в шпунтовом ограждении на грунт; на фиг.3 - подъем бетонолитной трубы на 0,5-0,6 ее диаметра и укладка порции бетонной смеси; на фиг. 4 укладка бетонной смеси на очередном участке котлована; на фиг.5 водонепроницаемый затвор. На плавучей опоре 1 установлен бетоносмеситель 2, который загружает бункер 3 с бетонолитной трубой 4, поднимаемый крюком крана 5. В бункере 3 проходит направляющая труба 6, в которой расположен трос 7, связанный через рычаг 8 и тяги 9 с установленными шарнирно створками 10 водонепроницаемого затвора 11. Трос 7 связан через блочок 12 с лебедкой 13, установленной на бункере 3. Способ осуществляется следующим образом. Бункер 3 с бетонолитной трубой 4 и закрытым водонепроницаемым затвором 11 загружают бетонной смесью из бетоносмесителя 2, установленного на плавучей опоре 1, затем краном переносят бункер 3 с бетонолитной трубой 4 в шпунтовое ограждение 14 в место, где необходимо произвести бетонирование, и устанавливают бетонолитную трубу 4 затвором 11 на грунт. После этого расфиксируют створки 10 затвора 11, стравив трос 7 лебедки 13. Крюком 5 крана приподнимают бункер 3 с бетонолитной трубой 4 на высоту 0,5-0,6 диаметра трубы и порция бетонной смеси, равная объему бункера 3, укладывается в ранее намеченном месте, вытесняя илистый грунт. Торец бетонолитной трубы в это время располагается в укладываемом бетоне. Экспериментально было выяснено, что при загрузке полностью бункера 3 объема 2,5-3,0 куб.м. для укладки бетонной смеси на грунт необходимо приподнять бетонолитную трубу 4 на 0,5-0,6 ее диаметра /диаметр бетонолитной трубы 300 мм/. После укладки бетонной смеси бункер 3 с бетонолитной трубой 4 извлекают из воды, закрывают створки 10 водонепроницаемого затвора 11, подтянув трос 7 лебедкой 13, и вновь загружают бункер 3 бетонной смесью. Бетонолитную трубу 4 подают уже к ранее уложенному бетонному слою и, проделав те же операции, укладывают новую порцию бетонной смеси с перекрытием на ранее уложенный бетон. Процесс повторяется до полной укладки тампонажного слоя в шпунтовом ограждении.

Формула изобретения

Способ укладки тампонажного слоя в котловане, огражденном шпунтом, включающий подводную укладку бетона на дно котлована отдельными участками путем установки на дне участка котлована загруженного бетоном бункера с прикрепленной к нему бетонолитной трубой, нижний конец которой перекрыт затвором со створками, подъем трубы с одновременным изливом из нее бетона при раскрытых створках затвора и с размещением при этом нижнего торца трубы в изливаемом бетоне, отличающийся тем, что подъем трубы осуществляют на высоту 0,5 0,6 ее диаметра, а излив бетона осуществляют в объеме, равном объему бункера, причем после излива бетона извлекают трубу из котлована при закрытых створках затвора, заполняют бункер бетоном и перемещают трубу на очередной участок бетонирования.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

www.findpatent.ru

Специальные тампонажные цементы |

Специальные тампонажные цементы

У цементов для «холодных» и «горячих» скважин при испытании по стандартной методике при хранении заметно снижались прочностные показатели. Был разработан способ устранения этих явлений путем введения в состав цемента при его помоле добавки триэтаноламина, что позволило создать специальный вид цемента.

Низкогигроскопичный тампонажный портландцемент является разновидностью тампонажного портландцемента и характеризуется тем, что не теряет прочности при длительном хранении. Такой портландцемент получают путем Совместного измельчения клинкера, гипса и 0,025—0,05 поверхностно-активной добавки триэтаноламина. В остальном он не отличается от тампонажного портландцемента и удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ним ГОСТом.

Белитокремнеземистый цемент (БКЦ) предназначен для цементирования высокотемпературных нефтяных и газовых скважин. Он разработан в НИИЦементе С. М. Рояком и А. М. Дмитриевым. Ими было установлено, что для получения прочного, газонепроницаемого и устойчивого цементного камня необходимо, чтобы он содержал преимущественно низкоосновные гидросиликаты кальция серии CSH(B). Качественный цемент для этих условий на основе портландцементпого клинкера получить нельзя.

БКЦ — безобжиговое гидравлическое вяжущее, получаемое путем совместного тонкого измельчения высушенного белитового компонента и кварцевого песка или тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Белнтовый компонент является отходом, получаемым при производстве глинозема из нефелиновых пород. Он должен содержать не менее 80% P-C2S. В составе белитового компонента может быть не более 2,5% щелочей, количество ангидрида серной кислоты не должно превышать 0,5%.

Состав цемента в зависимости от температуры в скважине может изменяться: содержание белитового компонента колеблется от 30 до 70%, а кварцевого песка соответственно от 70 до 30%. Можно вводить в цемент добавку измельченной бентонитовой глины. Тонкость помола цемента характеризуется удельной поверхностью 3500—5500 см2/г. При раздельном помоле кварцевого песка и белитового компонента удельная поверхность в зависимости от их соотношения в цементе должна составлять:

белитового компонента 3000—5000 см2/г

кварцевого песка2000—3000 см2,г

Растекаемость цементного теста с определенным количеством пресной воды, измеряемая с помощью прибора-конуса, должна быть не менее 180 мм. Сроки схватывания цементного теста должны составлять: начало — не ранее 1 ч 45 мин, конец — не позднее 10 ч.

Для ускорения схватывания БКЦ при цементировании скважин в интервале температур 363—403 К в цементный раствор вводят кальцинированную соду (ориентировочно 1—5%), количество которой уточняют пробными затворениями на месте применения. Если необходимо замедлить схватывание, то это может быть достигнуто введением с водой затворения добавки монохромата натрия, количество которого уточняется пробными затворениями на месте применения.

Этот цемент получают, смешивая молотый гранулированный доменный шлак и кварцевый песок определенной крупности С добавками некоторых веществ. Цемент успешно используют для цементирования нефтяных южных районов.

Солестойкие тампонажные портландцементы. Проблема повышения стойкости тампонажных цементов для службы в минерализованных пластовых водах наших нефтяных месторождений усложнялась тем, что воды эти содержат различное количество солей, сульфатов, хлоридов, сероводорода и др. и в подавляющей своей части вызывают коррозию, особенно, когда они начинают действовать на цемент в начале его твердения. Кроме того, невозможность извлечения и исследования цементного камня из скважин не позволила всесторонне изучать эти виды коррозии.

При изучении влияния добавок в цементе на его солестойкость было показано, что тонкоизмельченнын кварцевый песок при 348 К гидравлически активен и химически связывает в течение месяца (при определении по стандартной методике) гидроксид кальция в количестве до 160 мг СаО на 1 г песка. Это Свидетельствует о положительном его влиянии на цемент, так как повышается его солестойкость. Было установлено также, что низкоалюминатные тампонажные цементы, содержащие обычно около 55% C3S, будут иметь удовлетворительную стойкость при твердении в минерализованных пластовых водах, если вводить в их состав при помоле 20—35% кварцевого песка. Солестойкими также будут шлакопортландцемент с 35—50% шлака с пониженным количеством С3А в клинкере и Аl2O3 в шлаке, а также содержащий не более 20% активной минеральной добавки.

Портландцемент тампонажный песчанистый получают совместным тонким измельчением клинкера тампонажного портландцемента, кварцевого песка и гипса или тщательным смешением стандартного тампонажно-го цемента с предварительно измельченным кварцевым песком. Выпускается такой песчанистый портландцемент для тампонирования «холодных» и «горячих» скважин. Содержание кварцевого песка в тампо-нажном песчанистом портландцементе для «холодных» скважин должно составлять не менее 20%, для «горячих» — не более 50%.

Утяжеленный тампонажный портландцемент. Проводка скважин в сложных условиях при высоких пластовых давлениях осуществляется с помощью так называемых утяжеленных глинистых растворов. Плотность этих растворов достигает 2,0—2,25 г/см3. Для доброкачественного цементирования в таких условиях необходимо, чтобы плотность цементного раствора, применяемого для производства тампонажных работ, превышала плотность глинистого раствора, применявшегося при бурении скважины на 0,25—0,30 кг/м3. Цементные растворы с такой плотностью используют для того, чтобы обеспечить более полное вытеснение из затрубного пространства тяжелого глинистого раствора. Достаточная полнота и хорошее качество цементирования обеспечивают надежное крепление и изоляцию скважины от прорыва пластовых вод или других осложнений. В этих условиях рекомендуется использовать утяжеленный тампонажный портландцемент, получаемый путем совместного тонкого измельчения 50—60% цементного клинкера с добавкой гипса и не более 70% утяжеляющей добавки — железной руды в виде магнетита, гематита, тяжелого шпата со средней плотностью не менее 3,5 кг/м3. Возможно предварительное измельчение компонентов с последующим их смешиванием. Испытывают этот цемент с определенным количеством воды при стандартной растекаемости цементного теста. Предел прочности такого цемента при изгибе через 2 сут не менее 1,0 МПа для холодных и 2,0 МПа для горячих скважин.

Волокнистый тампонажный портландцемент. Как уже говорилось, при проходке скважин наблюдается иногда «уход» глинистого или цементного раствора. Разработаны специальные цементы, надежно закрывающие пути ухода глинистого или цементного раствора при капитальном ремонте скважин и предотвращающие поглощение тампонажного раствора трещиноватыми или дренированными пластами.

Волокнистые цементы представляют собой тщательно смешанный готовый тампонажный цемент с волокнистыми добавками (асбестом и некоторыми отходами производства текстильной, целлюлозной промышленности и пр.), вводимыми в количестве 2—3%. Наличие в цементе волокнистой добавки способствует быстрому образованию на стенках скважины сетчатых, каркасных пленок или тампонов по сечению трещин, вокруг которых накапливается и уплотняется цементный раствор, закрывающий все имеющиеся неплотности. В результате образуется плотная, хорошо скрепляющаяся с поверхностью цементная корка, надежно закрывающая мелкие трещины и другие дренажные каналы. Образующаяся волокнистая пленка препятствует также проникновению в пласт излишнего количества цемента.

Гельцемент — разновидность тампонажного цемента, получаемого путем совместного помола тампонажного портландцемента с добавкой 3—7% бентонитовой глины. Можно получать этот цемент путем смешения раздельно измельченныхкомпонентов. Технические условия на этот цемент разрабатываются. Гельцементный раствор обладает повышенной пластичностью и характеризуется большим углом естественного откоса, пониженным водоотделением, пониженной усадкой, что дает возможность регулировать плотность цементного раствора. Добавка бентонитовой глины в тампонажный портландцемент — эффективный способ улучшения ряда свойств цемента. Опыты показали, что эта добавка позволяет повысить трещиноустойчивость цемента при сохранении необходимой прочности на растяжение.

Бентонитовые глины добавляют в цементы не только для получения затвердевшего цементного камня, который не будет крошиться во время перфорации, но и для того, чтобы свести к минимуму осаждение твердых частиц, уменьшить водоотделение и повысить среднюю плотность затвердевшего цемента. Применение этих глин позволяет также значительно увеличить выход тампонажного раствора из данного количества цемента, поскольку бентонит позволяет добавлять больше воды в раствор. В скважинах, которым грозит «потеря циркуляции», т. е. уход глинистого раствора или цемента под действием гидростатического давления в пласты пород, гельцемент, дающий облегченный цементный раствор, имеет определенное преимущество перед обычным тяжелым цементным раствором. Часто совместно с бентонитовой глиной в состав цемента или раствора вводят до 0,5—0,75% СДБ для регулирования сроков схватывания раствора.

Облегченный тампонажный портландцемент. Во многих районах бурение нефтяных и газовых скважин ведется на глубину более 3500—4000 м. В связи с этим возникает необходимость поднимать цементный раствор за обсадными трубами на значительную высоту (более 2000 м). В этих условиях необходимы облегченные цементные растворы. Тампонажный облегченный портландцемент получают путем совместного помола тампонажного портландцементного клинкера, «облегчающей» добавки, и гипса или путем тщательного смешивания тех же материалов, но раздельно измельченных. Содержание клинкера в цементе должно быть не менее 30% по массе. Выпускается облегченный тампонажный портландцемент для «холодных» и «горячих» скважин.

Облегчающими служат активные минеральные добавки (пемза, диатомит, опока, трепел и др.). Кроме того, цемент на месте потребления смешивается с добавками глины, пористых неорганических материалов (перлита, керамзита), углеродистых материалов, гильсонита, нефтяного кокса и др. Эти добавки характеризуются меньшей плотностью и высокой водопотребностью, что вызывает необходимость повышать содержание воды в растворе и понижать его плотность до 1,5 г/см3.

Разработан песчанисто-трепельный портландцемент, позволяющий получать цементный раствор с плотностью 1,5—1,6 г/см3. Растекаемость цементной пульпы (теста) при подобранном количестве воды должна быть не менее 180 мм; коэффициент водоотделения теста не должен превышать 2,5%. Начало схватывания наступает в обычные сроки как у стандартизованных тампонажных портландцементов.

Расширяющийся тампонажный цемент для цементирования газовых скважин. При бурении, а также в процессе эксплуатации газовых скважин наблюдаются иногда затрубные прорывы газа, часто вызывающие образование открытых газовых фонтанов. Считают, что прорывы газа происходят через зазоры, образующиеся преимущественно на контакте цементного камня с обсадными трубами и стенками скважины в результате усадочных явлений, присущих портландцементным растворам.

Этот цемент получают путем применения в качестве расширяющегося компонента в цементе добавки до 15% активного (каустического) оксида магния, гидратация которого вызывает заметное увеличение объема цементного камня. В зависимости от дозировки оксида магния и тонкости помола цемент при твердении может расшириться до 0,1—2,0%. Большое значение имеет технология измельчения расширяющегося цемента, которое может осуществляться путем совместного или раздельного помола клинкера и оксида магния. При изготовлении цемента для цементированных холодных скважин может быть использован клинкер обыкновенного тампонажного цемента, а клинкер для цементирования горячих скважин должен содержать не более 6% трехкаль-цневого алюмината. Расширяющиеся тампонажные цементы характеризуются меньшими водоотделением, тепловыделением, контракцией и газопроницаемостью при несколько повышенной стойкости в агрессивных средах. Эти цементы успешно применяли для цементирования более десятка различных газовых и нефтяных скважин.

Предложен портландцемент с воздухововлекающими добавками, из которого получается менее хрупкий затвердевший раствор. Воздухоудерживающий цемент обладает также повышенной текучестью и лучше слепляется с породой. Во время схватывания цементного раствора из-за повышения его температуры происходит расширение и увеличение объема вовлеченного воздуха, что приводит к вдавливанию раствора в поры породы. Разработан также состав цементов для цементирования нефтяных скважин в солевых отложениях.

Кроме указанных специальных видов цемента, на одном из нефтяных месторождений применялась добавка до 15% глиноземистого либо гипсоглино-земистого цемента к тампонажному портландцементу. Цементный раствор быстро схватывался. Его использование позволило прекратить катастрофический уход глинистого раствора и надежно изолировать нефтеносные пласты от водоносных горизонтов.

По ГОСТ регламентированы свойства указанных основных видов цемента для холодных и горячих скважин и на их основе следующих разновидностей цементов, содержащих стандартизованные добавки:

1.Утяжеленный, состоящий не более чем из 70% любого материала со средней плотностью не менее 3,5-10 кг/м3.

2.Песчанистый, содержащий не менее 20 и не более 50% кварцевого песка.

3.Солестойкий, включающий гранулированного, доменного или электротермофосфорного шлака не менее 35 и не более 50% либо активных минеральных добавок не более 20% или кварцевого песка не менее 20 и не более 35%. Этот цемент должен содержать кроме минеральных добавок жидкое стекло не менее 1,0 и не более 2,5% в пересчете на сухое вещество.

4. Низкогигроскопичный с содержанием 0,025—0,05% триэтаноламина при соответствующем для там-понажного портландцемента количестве минеральных добавок.

Для цемента соответствующей разновидности установлены определенные сроки начала и конца схватывания; показатели предела прочности при изгибе 1,0— 2,7 МП а через 5 сут для цементов, предназначенных для «холодных» скважин, и 1,5—4,0 МПа — для цементов для «горячих» скважин через 1—2 сут.

В США выпускается семь классов (по их классификации) обычных и сульфатостойких тампонажных цементов. Значительное взимание уделяется также применению для этих целей обычных портландцементов с различными добавками, такими, как замедлители и ускорители схватывания и твердения, облегчители и утяжелители для регулирования плотности, органические добавки — латекс, пластические массы, смолы и др. Изготовляют нефтецементные растворы, затвердевающие при взаимодействии с водой в скважине и обладающие высокой газо- и водонепроницаемостью, цементы, затворяемые на водонефтяных эмульсиях и др.

Цементные растворы, содержащие жидкий латекс и поверхностно-активное вещество, отличаются высокими вяжущими свойствами при сцеплении с поверхностями, покрытыми нефтяным слоем. В затвердевшем состоянии они менее хрупки, чем обычные и обладают высокими упругопластическими свойствами, что крайне важно для предупреждения образования трещин при перфорации, и дают меньшую усадку.

В качестве замедлителей схватывания рекомендованы добавки декстрина, крахмала, ржаной муки, а также казеина. Применяется и небольшая добавка, состоящая из смеси борной кислоты, буры и гуммиарабика. Предложены также добавки винной кислоты, сахара, гексаметафосфата натрия, растворенных в едком натрии, гуминовои, галловой, лигниновои и других органических кислот. Считается целесообразным использование в качестве замедлителя натриевой соли карбоксиметиловой целлюлозы.

Для уменьшения водоотделения применяют, главным образом, добавки бентонитовой глины, а для уменьшения плотности цементного раствора — комбинированную добавку, состоящую из бентонита и перлита. Большое внимание уделяется пуццолановым тампонажным цементам, обладающим высокой солестойкостью, крайне необходимыми для качественной перфорации пластическими свойствами и высокой плотностью цементного камня. Применение повышенной добавки бентонитовых глин в цементы в количестве до 25% значительно улучшает специальные свойства цементных растворов.

midas-beton.ru

способ укладки тампонажного слоя в котловане, огражденном шпунтом - патент РФ 2064997

Изобретение относится к области строительства, и в частности к укладке тампонажного слоя в шпунтовом ограждении. Технический результат - улучшение качества тампонажного слоя и снижение количества бетона в тампонажном слое. Бункер с бетонолитной трубой и закрытым водонепроницаемым затвором загружают бетоном из бетоносмесителя, переносят бункер в шпунтовое ограждение в место, где необходимо произвести бетонирование, и устанавливают бетонолитную трубу затвором на грунт. После этого расфиксируют затвор. Приподнимают бункер с бетонолитной трубой на высоту 0,5-0,6 диаметра трубы и укладывают порцию бетонной смеси, равную объему бункера в нужном месте. После укладки порции бетонной смеси бункер с бетонолитной трубой извлекают, закрывают водонепроницаемый затвор и загружают бункер бетонной смесью, после чего процесс повторяется. 5 ил. Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в транспортном и гидротехническом строительстве, например при укладке тампонажного слоя из подводного бетона на строительстве опор мостов, фундаментов под маяки и т.д. в шпунтовом ограждении. Известен способ укладки подводного бетона методом вертикального перемещения трубы (ВПТ), состоящий из опускания бетонолитной трубы, в нижней части которой установлен открывающийся и закрывающийся клапан, установки внутрь трубы пробки и подачи бетонной смеси в бетонолитную трубу. За счет регулирования степени открытия клапана бетонная смесь, следуя за пробкой, постепенно опускается вниз и через нижний конец трубы выпускается на поверхность подводного грунта. Для дальнейшего бетонирования необходимо приподнимать трубу и производить бетонирование по высоте /JP, 60-498, E 02 D 15/06, 1985/. Недостатком этого способа является то, что затвор расположен на некотором расстоянии от конца бетонолитной трубы и вода с грунтом попадает в бетонную смесь. Это приводит к неоднородности укладываемого бетона. Известен способ укладки подводного бетона в обсадных трубах с использованием бетонолитной трубы, имеющей водонепроницаемый затвор в нижней части. Способ заключается в следующем. Загружают бетоном бункер с бетонолитной трубой, конец которой герметично закрыт затвором, затем уплотняют бетонную смесь в бетонолитной трубе вибратором и открывают затвор. После чего опускают бетонолитную трубу до низа бетонируемой конструкции и приподнимают на высоту 10-15 см, включают вибратор и укладывают бетон. Последующим заполнением бетонной смесью бетонолитной трубы и с лидерным ее подъемом производят бетонирование методом вертикального подъема трубы /метод ВПТ/ /SU, 392208, E 02 D 15/07, 1971/. Недостатком такого способа ВПТ является то, что для достижения однородности укладываемой бетонной смеси необходимо постоянное расположение конца трубы в ранее уложенном бетоне. При бетонировании, например, набивных свай этот метод широко применяется. Но при бетонировании больших площадей требуется установка нескольких таких устройств для непрерывности тампонажного слоя. Но в этом случае точная дозировка бетонной смеси не гарантируется. Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ укладки тампонажного слоя, заключающийся в установке по верху шпунтового ограждения поперечного мостика с расположенными на нем несколькими бункерами с бетонолитными трубами, нижний конец которых перекрыт затвором. При открытых створках затвора производят бетонирование тампонажного слоя до достижения проектной отметки бетона под мостиком путем излива бетона из каждой трубы, причем ее нижний торец при этом размещен в изливаемом бетоне, после этого мостик перемонтируется на следующую полосу бетонирования /Костерин Э.В. Основания и фундаменты. М. Высшая школа, 1978, с. 124-126, рис. 5.13/. Недостатком этого способа является громоздкость конструкции, сложность получения ровной поверхности тампонажного слоя и необходимость применения бетона большой пластичности для захвата большой площади бетонирования, что снижает прочность укладываемого бетона. Техническим результатом предложения является снижение металлоемкости, возможной точной дозировки в любой точке площади бетонирования, увеличение прочности укладываемого бетона за счет увеличения жесткости бетонной смеси, исключение необходимости сдвижки ранее уложенного массива бетона. Кроме того, исключается необходимость непрерывности бетонирования, связанной с необязательностью заглубления бетонолитной трубы в ранее уложенный бетон. Технический результат достигается за счет того, что в способе укладки тампонажного слоя в котловане, огражденном шпунтом, включающем подводную укладку бетона на дно котлована отдельными участками путем установки на дне котлована загруженного бетоном бункера с прикрепленной к нему бетонолитной трубой, нижний конец которой перекрыт затвором со створками, подъем трубы с одновременным изливом из нее бетона при раскрытых створках затвора и с размещением при этом нижнего торца трубы в изливаемом бетоне, осуществляют на высоту, равную 0,5-0,6 ее диаметра, а излив бетона осуществляют в объеме, равном объему бункера, причем после излива бетона извлекают трубу из котлована при закрытых створках затвора, заполняют бункер бетоном и перемещают трубу на очередной участок бетонирования. Сущность поясняется чертежами, где изображено: на фиг.1 загрузка бетонолитной трубы при закрытом водонепроницаемом затворе, на фиг.2 - установка бетонолитной трубы в шпунтовом ограждении на грунт; на фиг.3 - подъем бетонолитной трубы на 0,5-0,6 ее диаметра и укладка порции бетонной смеси; на фиг. 4 укладка бетонной смеси на очередном участке котлована; на фиг.5 водонепроницаемый затвор. На плавучей опоре 1 установлен бетоносмеситель 2, который загружает бункер 3 с бетонолитной трубой 4, поднимаемый крюком крана 5. В бункере 3 проходит направляющая труба 6, в которой расположен трос 7, связанный через рычаг 8 и тяги 9 с установленными шарнирно створками 10 водонепроницаемого затвора 11. Трос 7 связан через блочок 12 с лебедкой 13, установленной на бункере 3. Способ осуществляется следующим образом. Бункер 3 с бетонолитной трубой 4 и закрытым водонепроницаемым затвором 11 загружают бетонной смесью из бетоносмесителя 2, установленного на плавучей опоре 1, затем краном переносят бункер 3 с бетонолитной трубой 4 в шпунтовое ограждение 14 в место, где необходимо произвести бетонирование, и устанавливают бетонолитную трубу 4 затвором 11 на грунт. После этого расфиксируют створки 10 затвора 11, стравив трос 7 лебедки 13. Крюком 5 крана приподнимают бункер 3 с бетонолитной трубой 4 на высоту 0,5-0,6 диаметра трубы и порция бетонной смеси, равная объему бункера 3, укладывается в ранее намеченном месте, вытесняя илистый грунт. Торец бетонолитной трубы в это время располагается в укладываемом бетоне. Экспериментально было выяснено, что при загрузке полностью бункера 3 объема 2,5-3,0 куб.м. для укладки бетонной смеси на грунт необходимо приподнять бетонолитную трубу 4 на 0,5-0,6 ее диаметра /диаметр бетонолитной трубы 300 мм/. После укладки бетонной смеси бункер 3 с бетонолитной трубой 4 извлекают из воды, закрывают створки 10 водонепроницаемого затвора 11, подтянув трос 7 лебедкой 13, и вновь загружают бункер 3 бетонной смесью. Бетонолитную трубу 4 подают уже к ранее уложенному бетонному слою и, проделав те же операции, укладывают новую порцию бетонной смеси с перекрытием на ранее уложенный бетон. Процесс повторяется до полной укладки тампонажного слоя в шпунтовом ограждении.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ укладки тампонажного слоя в котловане, огражденном шпунтом, включающий подводную укладку бетона на дно котлована отдельными участками путем установки на дне участка котлована загруженного бетоном бункера с прикрепленной к нему бетонолитной трубой, нижний конец которой перекрыт затвором со створками, подъем трубы с одновременным изливом из нее бетона при раскрытых створках затвора и с размещением при этом нижнего торца трубы в изливаемом бетоне, отличающийся тем, что подъем трубы осуществляют на высоту 0,5 0,6 ее диаметра, а излив бетона осуществляют в объеме, равном объему бункера, причем после излива бетона извлекают трубу из котлована при закрытых створках затвора, заполняют бункер бетоном и перемещают трубу на очередной участок бетонирования.

www.freepatent.ru

Технология бетона, стр. №53

Тампонажные цементы

Одним из особых видов цемента, необходимых при производстве строительных работ, являются тампонажные цементы, имеющие разнообразные составы и свойства. Массовое использование там-понажных цементов связано с производством буровых работ, требующих цементации разбуриваемых пород.

Широкий объем бурения связан с выявлением залегания нефти, газа, других полезных ископаемых, определения водоносных горизонтов, пород, залегающих на разных глубинах. Особенности пробуривания толщ грунтов и горных пород (их глубина, сложение, наличие водоносных горизонтов, состав воды в них, температура в скважинах) вызывают необходимость изготовления цементов с различными свойствами. Так, при проходе скважин в трещиноватых породах применяют цемент с наполнителем — волокнистым асбестом, сокращающим расход цемента. Без такого наполнителя большое количество цемента уходит в породу по ее трещинам. Этот цемент назван волокнистым, в нем содержится около 3% асбестового волокна, добавляемого к цементу в мельницу в процессе помола.

К тампонажным цементам предъявляют следующие требования: стойкость цемента в конкретных условиях работы в скважинах; быстрое нарастание прочности до заданных величин и создание высокой герметичности скважин.

Для приготовления тампонажных растворов с минимальным количеством воды (примерно 40—45% воды) должна обеспечиваться стабильность цементного теста, его транспортабельность и устойчивая работа перекачивающих устройств; цементное тесто должно сохранять заданную текучесть на весь период работ, связанных с его приготовлением и перемещением к месту последующего твердения.

Так, для тампонирования «холодных» скважин, в которых температура ниже 40° С, применяют портландцемент с высоким содержанием минерала С3А и гипса; тонкомолотый портландцемент с высоким содержанием минерала C3S и гипса. Эти цементы обеспечивают нужную скорость схватывания раствора и быстрый рост прочности. Наличие в них повышенного количества гипса обеспечивает заданную пластичность раствора.

Для тампонирования «горячих» скважин, в которых температура выше 40° С, но не превышает 75° С, применяют портландцемент с замедленным схватыванием, что обеспечивает стабильность заданной пластичности растворов на период производства работ. Цементы, отвечающие указанным условиям, содержат минимальное количество минерала С3А (или совсем его не содержат), повышенное C2S и C4AF и относительно немного минерала C3S.

Если температура в скважинах выше 75° С, для замедления сроков загустевания растворов необходимо применять цементы с иной минералогической характеристикой. Для указанных условий были предложены вяжущие, представляющие смесь тонкоразмоло-тых доменных шлаков с песком и высушенным нефелиновым шламом и шлаком (или песком). Эти вяжущие названы цементами для сверхглубоких скважин.

При производстве тампонажных работ в нефтяных скважинах, выделяющих значительное количество газа, необходимо повысить плотность цемента, для этого в него вводят минеральные порошки с большей плотностью (до 40—60% гематита или барита). Эти цементы названы утяжеленными. Повышение плотности цемента связано с необходимостью ввести в скважины глинистый раствор повышенной плотности (2200—2300 кг/м3) —промыть скважины. Следовательно, для последующего введения в скважину цементного раствора важно не допустить смешения растворов (проникания глинистого раствора в цементный), чтобы не снизить расчетную прочность цементного камня.

Один из таких утяжеленных цементов разработан в Гипроцемен-те (К. Н. Зильберманом), в минерале C2S которого содержится а виде твердого раствора силикат бария 2BaO-Si02.

Повышение водостойкости такого цемента достигается введением в его состав гипса. Такой цемент назван гипсобариевым. Для тампонажных работ иногда применяют жаростойкие цементы, которые приготавливают на основе глиноземистых цементов с огнеупорными наполнителями заданной гранулометрии (например, магнезитом, шамотом). Такие цементы необходимы для тампонирования скважин, устраиваемых при подземной газификации углей (идея которой выдвинута в 1888 г. Д. И. Менделеевым). Тампонажные портландцемента (ГОСТ 1581—63) предназначены к использованию в холодных и горячих скважинах. В первом случае цемент испытывают после 2 сут. твердения при температуре 22±3° С, а во втором — при 75±3° С. Начало схватывания цемента для холодных скважин при указанной температуре и В/Ц=0,5 должно наступать не ранее чем через 2 ч, для горячих скважин — не ранее чем через 1 ч 45 мин. У образцов-балочек размером 40Х40Х X 160 мм из цементного теста с расплывом конуса не меньше 180 мм предел прочности через 2 сут. твердения в холодных скважинах должен быть не менее 27, в горячих — не менее 62 кГ/см2 (10-1 МПа).

В ГОСТе на тампонажный портландцемент указано, что он является разновидностью портландцемента. Поэтому кроме требований, типичных для портландцементов, в ГОСТе приведены специфические требования, например, к количеству ангидрида серной кислоты, окиси магния и др. Для холодных скважин допускается не более 15% активных минеральных добавок, для горячих содержание добавок в цементе зависит от их природы. Эти добавки должны быть только осадочного происхождения; их можно заменить гранулированным доменным шлаком в количестве, не превышающем 15%. Инертные добавки в обоих видах цемента не должны превышать 10%; для холодных скважин рекомендуется применять кварцевый песок и кристаллический известняк, для горячих — только кварцевый песок.

Страницы:

www.betontrans.ru

Состав бетона: цемент для бетона

Состав бетона: цемент для бетонаБетон часто используется при строительстве объектов самого разного назначения, поскольку он обладает целым рядом существенных преимуществ перед своими многочисленными аналогами. Чтобы обеспечить возможность создания данного типа материала, необходимо смешать три основных компонента. Сюда относятся: заполнители, вяжущий материал, а также вода. Дополнительно, следует сказать о таком типе составляющих, как добавки, поскольку они играют важную роль. Если рассматривать фактор стоимости всех компонентов, то цемент для бетона имеет наибольший показатель. Его необходимо использовать в достаточно большом количестве, что и формирует основную часть расходов. Следует сказать, что цемент для бетона в качестве вяжущего материала применяется наиболее часто, для чего есть целый ряд причин. В первую очередь, сюда относится разумная стоимость, относительно других вариантов, что достаточно важно.

Цемент представляет собой вяжущее вещество, как правило, гидравлического действия. При смешивании с водой и рядом других жидкостей он образует пластичную массу, затвердевающую в камневидное тело. Основным применением цемента является производство бетона. Присутствуют и другие варианты применения, но они не получили столь широкого использования.

Если рассматривать цемент для бетона, то он подразделяется на несколько категорий не только по своему назначению. Используется классификация по маркам, что подразумевает некоторые другие особенности использования материала. В любом случае, следует согласовывать действия с государственными стандартами. Это позволит обеспечить значительное количество преимуществ, поскольку такая смесь полностью использует потенциал. 

Виды цементов

Состав, изготовленный из силикатов кальция, называется портландцемент. Он получается в результате температурной обработки клинкера с последующим его помолом. В большинстве случаев в смесь уже входят специальные добавки, которые позволяют улучшить те или иные характеристики бетона. При долгом хранении часто происходит снижение прочности. Срок годности указывается на упаковке, что позволяет добиться некоторых преимуществ, в плане применения.

Портландцементы разделяют на несколько основных групп

  • Быстротвердеющие — основанные на трехкальциевых силикатах и алюминатах. Они характеризуются интенсивным ростом прочности в начальные периоды твердения. Это позволяет достаточно быстро смеси схватываться. Такой цемент для бетона применяется относительно часто.

  • Пластифицированные — продукт смешивания сульфитно-спиртовой барды к сухой смеси. Такая добавка позволяет снизить водоцементное отношение без изменения подвижности, кроме того, положительно влияет на расход цемента. Таким образом, обеспечивается компенсация несколько более высокой стоимости, осуществляемая за счёт экономии денежных средств.

  • Гидрофобные — продукт тонкого измельчения и смешивания портландцементного клинкера и гипса, в состав которого входит гидрофобизирующая добавка. Особенность этого вяжущего — низкая потребность в воде и высокая водонепроницаемость готовой смеси. Он может храниться долгое время даже при высоком уровне влажности, без потери своих свойств. Подобный цемент для бетона является важным в ряде случаев, поскольку позволяет использовать для хранения различные помещения, где другие типы материала не демонстрируют длительного периода содержания.

  • Сульфатостойкие цементы — необходимы для возведения зданий и сооружений, которые находятся в постоянном контакте с водой, содержащей набор агрессивных примесей. В процессе изготовления клинкер смешивают с трехкальциевым алюминатом, без добавления каких-либо специальных веществ. Из-за этого морозостойкость находится на низком уровне, но повышается устойчивость к воздействию солей серной кислоты. Скорость твердения такой смеси несколько меньше, чем у обычной.

  • Цветные цементы. Белый изготавливается из маложелезистого клинкера и обладает высокими характеристиками, что позволяет использовать его для изготовления декоративных элементов, колонн и при проведении отделочных работ. Цветной получают совместным помолом портландцементного клинкера с красящими пигментами: охрой, окисью хром или металлическим суриком.

Наряду с портландцементом широкое распространение получили шлаковые цементы. Так называют все смеси, которые изготавливаются методом совместного перемалывания гранулированных промышленных, чаще доменных, шлаков с рядом добавок-активаторов. Они обеспечивают преимущества в некоторых сферах, поскольку присутствует достаточно эффективный и долговечный тип составляющих.

Существуют несколько видов таких вяжущих:

  • Известково-шлаковый, с содержанием извести до 5% и селенита до 30%.

  • Сульфатно-шлаковый, в состав которого входят гипс или ангидрид — около 20%.

Тампонажные цементы предназначены для цементирования скважин на газовых и нефтяных месторождениях. В зависимости от диапазона рабочих температур такие смеси подразделяются на холодные и горячие. Пуццолановый цемент имеет большее время схватывания, но более прочен и не подвержен коррозийному разрушению. Он состоит из клинкера, гипса и 20-40% минеральной добавки. Основное назначение такой смеси — подземные и подводные сооружения.

Когда рассматривается использование такого материала, как цемент для бетона, следует позаботиться о том, чтобы были обеспечены необходимые условия хранения. Если произойдёт намокание, то эксплуатационные свойства резко уменьшатся. Это окажет весьма негативный эффект. Поскольку приведёт к изменению водоцементного отношения. Дополнительно, когда цемент для бетона впитывает в себя влагу, он изменяет свои параметры. Для защиты от подобного воздействия, принято использовать гидроизолирующие пакеты.

dombeton.ru


Смотрите также