Тампонажный цемент для низкотемпературных скважин "аркцемент". Низкотемпературный цемент


Способ получения низкотемпературного цемента

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сею а Севетскин

Соцкакистическил

Респубики (ii) 941330 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 20. 08 ° 76 (21) 2397442/29 33 (51)М. Кл.

С 04 В 7/44 с присоединением заявки №вЂ”

1ееударотеаниый комитет

СССР ае делам изобретений н открытий (23)Приоритет (53j УДК. 666.97 (088.8) Опубликовано 07.07-82 ° Бюллетень №25

Дата опубликования описания 07.07.82 (72) Авторы изобретения

Б. И. Нудельман, В.П. Làðîâà и Г.Л. Тер,-,Аганов

/ ., с

Ташкентский научно-исследовательский и т роектный институт строительных материалов "НИИстромпроект" - "-=" (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО

ЦЕМЕНТА

Изобретение относится к производ. ству строительных материалов, преимущественно к получению цемента по ниэкотемпературной технологии.

Известен способ получения низкотемпературного цемента путем совместного помола компонентов с хлористым кальцием, обжига сырьевого материала, обессоливания, регенерации хлористого кальция и помола клинкера (11.

Однако данный способ характеризуется недостаточно активной регенерацией хлористого кальция вследствие малой поверхности контакта сырьевого материала с хлорсодержащими газами, а также недостаточным временем контакта.

Целью изобретения является интенсификация процесса регенерации и предотвращение загрязнения окружающей среды.

Цель достигается тем, что в зоне температур 200-700ОС отходящие газы подают под слой материала со скоростью 20-200 м/с, в количестве, обеспечивающем поверхность контакта материала с газовой фазой 20-100 м7м при времени контакта 0,5-3 с.

Кроме того, вынос материала осуществляют воздухом.

Сущность способа заключается в следующем. В обжиговое пространство вращающейся печи Ф 0,8 м при температуре материала 700 С вводят отходящие газы, содержащие 1,5 об.3 хлористого водорода. Газы дпя выдувания подают под слой материала с помощью специального устройства со скоростью порядка 70 м/с, что обеспечивает увеличение поверхности контакта с газовой фазой до 25 м /м .

Для сравнения проведены эксперименте ты без специального выноса материала.

Время контакта изменяют в пределах

1-3 с.

Результаты экспериментов приведены в табл. 1..

941330

Таблица 1

Время контакта, с

38,3

63,8

54,9

88,3

67,8

100,0 удельной поверхности, а также зависимость степени регенерации при этих значениях.

Таблица 2

В табл. 2 приведены как экстремальные, так и оптимальные значения температуры, времени контакта и

Время контак" та, с

39,3

20,0

ll 3

0,5

100

50,12

28,0

66,2

34,9

26,2

015

200

67,0

38,0

59,0

82,7

49,2

72,7

84,0

54 0

56,7

28,4

100,0

69,0

0,5

300

41,0

68,1

91,0

82,0

1 00, 0

53 0

67,0

100,0

400

67,3

74,0

82.7

98,8

65,0

96,6

100,0

80,8

lO0iO

Температура материала, оС

0,5

34,0

26,0

36,0

49,0

42,7

48,1

84,0

52,1

941330

Продолжение табл

Время контакта, с

Температура материала, ОС

l 1

50 100

69,0

75 0

38,0

0 5

500

84,1

99,1

53,1

97,7

66,9

100,0

100,0

81,4

78,0

74,1

44,0

600

0,5

87,3

100,0

100,0

55,0

99 1

70,2

88,0

100,0

80,9

56,0 l 00,0

700

0 5

96,0

65,7

100,0

90,1

100,0

48,2

42,1

34,2

1000

0 5

54,2

34,8

49,3

60,0

53,4

36,3

64,4

39,0

59,9

Ю

Предлагаемое изобретение позволяет полностью очистить газовую фазу от хлористого водорода в тепловом агрегате и вернуть в технологический цикл сырьевой компонент.

Использование изобретения позволяет сделать более экономичным производство цемента по низкотемпературной технологии. формула изобретения

1. Способ получения низкотемпературного цемента путем совместного

Степень регенизации, Ж

Удельная поверхность, м /и помола компонентов с хлористым каль цием, обжига сырьевого материала, обессоливания, регенерации хлористо.го кальция и помола клинкера, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса регенерации и предотвращения загрязнения окружающей среды, в зоне темпе,ратур 200-700ОС отходящие газы по дают под слой материала со скоростью

:20-200 м/с, в количестве, обеспечивающем поверхность контакта мате1. Авторское свидетельство СССР iN 326152, кл. С 04 В 7/44, 1965.

Составитель А. Кулабухова

ТехредN. Кастелевич Корректор H. немчик

Редактор H. Дылын

Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Заказ 4753/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 941330 риала с газовой фазой 20»100 мумЗ при времени контакта 0,5-3 с.

2. Способ по и, 1, о т л и ч а ю шийся тем, что вынос матеjp ana осуществляют воздухом.

Источники информации, принятые воюимание при экспертизе

    

www.findpatent.ru

Тампонажный цемент для низкотемпературных скважин "аркцемент"

 

Изобретение относится к газовой и нефтяной отраслям промышленности. Изобретение решает следующую техническую задачу: создание безусадочного тампонажного цемента для низкотемпературных скважин с регулируемыми сроками схватывания, обладающего повышенной прочностью при изгибе. Для решения этой задачи тампонажный цемент для низкотемпературных скважин, включающий портландцемент, пластификатор и противоморозную добавку, дополнительно содержит расширяющийся компонент, в качестве которого использован гипс и/или глиноземистый цемент, а в качестве противоморозной добавки - хлористая соль щелочного или щелочноземельного металла при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 48-80, указанный расширяющийся компонент 20-50, указанная противоморозная добавка 4-6, пластификатор 0,15-0,7% от массы тампонажного цемента. 3 з. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для цементирования нефтяных и газовых скважин, а также при разведочном бурении, преимущественно в арктической зоне.

Известен тампонажный цемент для цементирования низкотемпературных скважин, содержащий, мас.%: портландцемент 50-65, зола-унос - 20-32, сульфат натрия и/или кальция - 2-8, гидросил - 9-14 (см.RU, авторское свидетельство N 1802087, МКИ 5 E 21 B 33/138, 1993 г.). Недостатком вышеупомянутого аналога является низкая прочность, большое водоцементное соотношение, что приводит к замерзанию цементного камня т.е. такой состав может быть использован только при низких положительных температурах.

Известен также тампонажный цемент, предназначенный для низкотемпературных скважин, содержащий, вес.%: полугидрат сульфата кальция - 54,27, портландцемент - 36,21, мочевина - 7,16, двугидрат хлорида кальция - 0,39, продукт конденсации нафталинсульфоната натрия и формальдегида (см. US, патент N 4036659, НКИ 106-90, 1977 г.).

Недостатком данного аналога является то, что данную смесь необходимо готовить непосредственно перед применением из-за гигроскопичности двугидрата хлорида кальция, что не дает возможности получения стабильного продукта с требуемыми свойствами.

Наиболее близким из аналогов к данному изобретению является тампонажный цемент ("Пермафрост") для низкотемпературных скважин, содержащий 15-35 кг портландцемента, 0,1-3,5 кг противоморозной добавки, состоящей из хлористых солей одновалентного металла, гипс в соотношении с портландцементом 1:1 -3:1 и пластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида (см. US, патент N 3937282, НКИ 166/293, 1976 г.).

Недостатком этого аналога является то, что данная смесь обладает усадкой, что приводит к газопроявлению между обсадной трубой и цементным камнем.

При создании изобретения решалась следующая техническая задача: создание безусадочного тампонажного цемента для низкотемпературных скважин с регулируемыми сроками схватывания, обладающего повышенной прочностью при изгибе.

Решение указанной технической задачи обеспечивается тем, что тампонажный цемент для низкотемпературных скважин, включающий портландцемент, пластификатор и противоморозную добавку, дополнительно содержит расширяющийся компонент, в качестве которого использован гипс и/или глиноземистый цемент, а в качестве противоморозной добавки - хлористая соль щелочного или щелочноземельного металла, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 48-80 указанный расширяющийся компонент - 20-50 указанная противоморозная добавка - 4-6 пластификатор - 0,15-0,7% от массы тампонажного цемента Тампонажный цемент содержит в качестве гипса гипсовый камень, и/или ангидрит, и/или полугидрит сульфата кальция.

Кроме того, тампонажный цемент в качестве гипса содержит гипсосодержащие отходы промышленного производства.

Следует также отметить, что тампонажный цемент в качестве глиноземистого цемента может содержать металлуригические отходы производства на основе алюмината кальция.

Пример осуществления изобретения.

В качестве исходных компонентов для приготовления тампонажного цемента используют портландцемент марки "500" завода "Гигант", полуводный фосфогипс АО "Минудобрений" города Воскресенска, глиноземистый цемент марки "400" Пашийского металлургическо-цементного завода. В качестве пластификаторов могут использоваться ЛСТМ, С-3, Н-1 (конденсации сульфокислот с формальдегидом). Тампонажный цемент готовят совместным помолом исходных компонентов или смешением раздельно измельченных компонентов. Удельная поверхность тампонажного цемента составляет 300-350 м2/кг.

Результаты испытаний тампонажного цемента и его составы приведены в таблицах 1, 2.

Как следует из таблицы 2, тампонажный цемент по изобретению имеет регулируемые сроки схватывания за счет изменения содержания функциональных добавок и повышенную прочность при изгибе в раннем возрасте.

Растекаемость тампонажного раствора на указанном цементе находится в пределах 190 мм при В/Ц=0,37-0,39.

1. Тампонажный цемент для низкотемпературных скважин, включающий портландцемент, противоморозную добавку и пластификатор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит расширяющийся компонент, в качестве которого использован гипс и/или глиноземистый цемент, а в качестве противоморозной добавки - хлористая соль щелочного или щелочноземельного металла при следующем соотношении компонентов, мас.%: Портландцемент - 48 - 80 Указанный расширяющийся компонент - 20 - 50 Указанная противоморозная добавка - 4 - 6Пластификатор - 0,15 - 0,7% от массы тампонажного цемента2. Тампонажный цемент для низкотемпературных скважин по п.1. отличающийся тем, что он содержит в качестве гипса гипсовый камень, и/или ангидрид, и/или полугидрат сульфата кальция.

3. Тампонажный цемент для низкотемпературных скважин по п.1, отличающийся тем, что в качестве гипса он содержит гипсосодержащие отходы промышленного производства.

4. Тампонажный цемент для низкотемпературных скважин по п.1, отличающийся тем, что в качестве глиноземистого цемента он содержит металлургические отходы производства на основе алюмината кальция.

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru

Диссертация на тему «Низкотемпературный (ниже 1200°C) синтез портландцементного клинкера» автореферат по специальности ВАК 05.17.11 - Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов

1. Корнеев В.И. Физико-химические основы малоэнергоёмких технологий / В.И. Корнеев // Цемент. 1992. - №2. - С. 59-69.

2. Борисов И.Н. Энерго- и ресурсосбережение при обжиге цементного клинкера на основе комплексной интенсификации технологических процессов: автореф. дис. . доктора техн. наук. Белгород: БГТУ им.1. B.Г. Шухова, 2008. 42 с.

3. Пути развития новых способов обжига цементного клинкера // Техническая информация: Техника и экономика сухого способа производства цемента в СССР и за рубежом. Новые эффективные способы производства цемента. -М.: ВНИИЭСМ, 1971. С. 53-69.

4. Абрамсон И.Г. Радиационно-химический способ получения портландцементного клинкера / И.Г. Абрамсон, Б.В. Волконский,

5. C.И. Данюшевский // Цемент. 1976. - №9. - С. 6-7.

6. Сычев М.М. Развитие техники обжига и новые способы получения клинкера / М.М. Сычев, П.В. Зозуля, В.И. Гольцов // Цемент. 1976. - №3. - С. 14-16.

7. Кафаров В.В. Импульсная технология производства цемента / В.В Кафаров, М.А. Вердиян, И.В. Кравченко // Цемент. 1988. - №8. - С. 8-15.

8. Абрамсон И.Г. Радиационно-термичесий способ производства одна из возможных альтернативных технологий XXI века / И.Г. Абрамсон // Энергосберегающие технологии при производстве цемента. 2-е Научные чтения по цементу: сб. докл. - М., 2005. - С. 59-62.

9. Уфимцев В.М. Обжиг клинкера методом просасывания / В.М. Уфимцев, В.А. Пьячев // Цемент. 1989. - №1. - С. 18-19.

10. Егоров Г.Б. Исследование процессов клинкерообразования в потоках ускоренных электронов / Г.Б. Егоров, А.П. Воронин, В.Л. Ауслендер // Цемент.- 1982.- №1.- С. 14-16.

11. Ю.Бикбау М.Я. Получение клинкера с применением систем оптического нагрева / М.Я. Бикбау, P.A. Акрамов, Г.Ш. Шамузаффарова, Г.Я. Умаров // Цемент.- 1980.-№10.-С. 10-12.

12. П.Сычев М.М. Перспективные методы спекания портландцементного клинкера / М.М. Сычев, О.М. Флисюк, Д.Т. Митев // Цемент. 1988. - №4. -С. 11-12.

13. Хасимото И. Обжиг клинкера в псевдоожиженном слое новая технология / И. Хасимото, Т. Ватанабе // Цемент и его применение. - 1999. - № 4. - С. 1018.

14. Introducing the Scientific Design Fluid Bed Cement Process // Pit and Quarry. -1975.-№ l.-p. 96.

15. Установка для обжига клинкера во взвешенном состоянии с декарбонизацией сырьевой смеси // Реферативная информация: Цементная и асбестоцементная промышленность. М.: ВНИИЭСМ, 1975. - Вып. 12. -С. 26-29.

16. Hata S. Zementbrennen im Fließbett / S. Hata // Zement-Kalk-Gips. 1968. -№ 12.-S. 509-511.

17. Вальберг Г.С. Полный обжиг портландцементного клинкера в «кипящем» слое (в псевдожидком состоянии) / Г.С. Вальберг, C.JI. Левитова // Тр. Южгипроцемента. М.: Госстройиздат, 1962. - Сб. III. - С. 3-30.

18. Коган Н.П. Исследование процесса обжига клинкера во взвешенном состоянии / Н.П. Коган, Ф.И. Пирогова, A.B. Болтянский // Тр. Южгипроцемента. М.: Госстройиздат, 1962. - Сб. III. - С. 31-43.

19. Вальберг Г.С. Особенности обжига цементного клинкера в кипящем слое в реакторах горизонтального типа / Г.С. Вальберг, В.И. Дементьев, C.J1. Левитова // Тр. Института. М.: Издательство литературы по строительству, 1969.-Сб. XI.-С. 3-27.

20. Коган Н.П. Исследование процесса обжига пылевидного мергельного сырья во взвешенном состоянии в укрупнённой лабораторной циклонной печи / Н.П. Коган, М.П. Авербух, О.П. Мчедлов-Петросян // Тр. Института. М.: Стройиздат, 1967. - Сб. VIII. - С. 97-117.

21. Устройство для обжига, кальцинирования и спекания пылевидного или тонкозернистого материала во взвешенном состоянии // Техническаяинформация: Цементная и асбестоцементная промышленность. М.: ВНИИЭСМ, 1969. - Вып. 3. - С. 33-34.

22. Воробьев Х.С. Печь для обжига порошкообразных материалов / Х.С. Воробьев // Техническая информация: Сб. отечественных изобретений по цементной промышленности. М.: ВНИИЭСМ, 1966. - С. 5-7.

23. Разумов Б.К. Шахтная печь для обжига спекающихся материалов в кипящем слое / Б.К. Разумов // Техническая информация: Сб. отечественных изобретений по цементной промышленности. М.: ВНИИЭСМ, 1966. - С. 7-9.

24. Кузнецова Т.В. Развитие исследований специальных цементов / Т.В. Кузнецова // Цемент. 1986 - №9. - С. 15-18.

25. Витушкин А.П. Экономить топливно-энергетические ресурсы при производстве цемента / А.П. Витушкин // Цемент. 1988. - №2. - С. 8-9.

26. Кривобородов Ю.Р. Физико-химические свойства сульфатированных клинкеров / Ю.Р. Кривобородов, C.B. Самченко // Аналитический обзор: Цементная промышленность. М.: ВНИИЭСМ, 1991. - Вып. 2- 55 с.

27. Кузьменков М.И. Влияние состава глин на минералообразование и свойства сульфоалюминатной добавки / М.И. Кузьменков, A.A. Мечай, Т.С. Куницкая // Цемент и его применение. 1998. - №5-6. - С. 17-19.

28. Хлусов В.Б. Энергосберегающие технологии в цементной промышленности / В.Б. Хлусов // Цемент. 1989. - №2. - С. 5-7.

29. Никифоров Ю.В. К итогам VIII международного конгресса по химии цемента / Ю.В. Никифоров, Т.В. Кузнецова // Цемент. 1987. - №6. - С. 1-3.

30. Дмитриев A.M. Новые направления в развитии производства быстро- и особобыстротвердеющих цементов / A.M. Дмитриев // Цемент. 1979. - №6. -С. 8-9.

31. Кузнецова Т.В. Получение и исследование модифицированного алитосульфоалюминатного клинкера / Т.В. Кузнецова, Н.Г. Заалишвили // Цемент. 1991. - №5-6. - С. 39-43.

32. Гольдштейн Л.Я. Энергосбережение и повышение качества цемента при совместном размоле клинкеров различного состава / Л.Я. Гольдштейн // Цемент. 1999. - №5-6. - С. 27-30.

33. Барбанягрэ В.Д. Получение быстротвердеющего низкоосновного клинкера кратковременным высокотемпературным легированием / В.Д. Барбанягрэ, Т.Е. Головизнина // Цемент. 1999. - №5-6. - С. 23-26.

34. Соколова P.A. Исследование влияния степени насыщения белитовой фазы оксидом кальция на её свойства / P.A. Соколова // Цемент. 1994. - №3. - С. 46-47.

35. Альбац Б.С. Малоэнергоёмкий портландцемент из низкоосновной сырьевой смеси / Б.С. Альбац, А.Л. Шеин // Цемент и его применение. 1998. - №3. -С. 20-22.

36. Сычев М.М. Актуальные вопросы совершенствования производства цемента / М.М. Сычев // Цемент. 1984. - №1. - С. 11-12.

37. Судакас Л.Г. Промышленный выпуск низкоосновных клинкеров / Л.Г. Судакас, H.A. Соколова, А.К. Крапля // Экспресс-информация: Цементная промышленность. М.: ВНИИЭСМ, 1987. - Вып. 7. - 9-14 с.

38. Сычев М.М. Особенности спекания белитовых клинкеров повышенной активности / М.М. Сычев, P.A. Чимаев // Цемент. 1986. - №.2. - С. 17-18.

39. Шубин В.И. Активизация белитовой фазы / В.И. Шубин, Ю.Ф. Хныютн // Тр. Института. -М.: НИИцемент, 1983. Вып. 77. - С. 16-21.41,Овчаренко Г.И. Активный белитовый цемент / Г.И. Овчаренко // Цемент. -1987,-№4.-С. 16-18.

40. Бойкова А.И. Кинетика формирования клинкера и малоэнергоёмкое клинкерообразование / А.И. Бойкова, О.П. Мчедлов-Петросян // Цемент. -1987.-№6.-С. 11-12.

41. Головизнина Т.Е. Синтез быстротвердеющего низкоосновного клинкера кратковременным высокотемпературным легированием: автор, дис. . канд. техн. наук. Белгород: БГТУ им. В.Г.Шухова, 2000. - 17 с.

42. Нудельман Б.И. Низкотемпературная (солевая) технология производства цемента / Б.И. Нудельман // Цементная промышленность. М.: ВНИИЭСМ, 1980.-Вып. 8.-С. 13-14.

43. Нудельман Б.И. Топливоэнергоёмкость и свойства алинитового цемента / Б.И Нудельман // Цемент. 1997. - №1. - С. 18-22.

44. Бойкова А.И. Физико-химическое исследование алинитовых клинкеров / А.И. Бойкова, А.К. Есаян, P.A. Соколова // Цемент. 1981. - №6. - С. 13-15.

45. Preparation and hydration, study of alinite cement // Cement and concrete research. 1991.-Vol. 21.-№6.-P. 1129-1136.

46. Гадаев, А.Я. Состав и свойства жидкой фазы клинкера низкотемпературной технологии производства цемента / А.Я. Гадаев // Тр. Института. -М.: НИИЦемент, 1983. Вып.77. - С. 191-195.

47. Свенцицкий A.C. Строительно-технические свойства алинитовых цементов и бетонов / A.C. Свенцицкий, М.И. Бун, Х.Х. Сагдулаев // Цемент. 1980. -№11.-С. 2-5.

48. Бикбау М.Я. Нанотехнологии в производстве цемента / М.Я. Бикбау. М.: ОАО «Московский институт материаловедения и эффективных технологий», 2008. - 768 с.

49. Кинетика низкотемпературного клинкерообразования // Цементная промышленность: обзорная информация. М.: ВНИИЭСМ, 1985. - Вып. 2.-52 с.

50. Миронов С.А. Коррозия арматуры в бетоне с добавками солей / С.А. Миронов, Б.А. Крылов // Бетон и железобетон. 1955. - №8. - С. 71-74.

51. Симма И.Я. Обесхлоривание НТС-клинкера / И.Я. Симма, JI.M. Сосенко // Цементная промышленность. М.: ВНИИЭСМ, 1981. - Вып. 1. - С. 5-6.

52. Симма И.Я. Физическая структура клинкера низкотемпературного синтеза (НТС-клинкера) и его обессоливание / И.Я. Симма, И.Т. Уварова, Б.И. Нудельман // Тр. Института. М.: НИИцемент, 1983. - Вып. 77. - С. 102108.

53. Лугинина И.Г. Механизм действия минерализаторов и клинкерообразование цементной сырьевой смеси: Курс лекций / И.Г. Лугинина. Белгород: Ротапринт БТИСМ, 1978. - 74 с.

54. Ларионова З.М. Петрография цементов и бетонов / З.М. Ларионова, Б.Н. Виноградов. М.: Стройиздат, 1974. - 352 с.

55. Тейлор X. Химия цемента / X. Тейлор; пер. с англ. М.: Мир, 1996. - 560 с.

56. Торопов H.A. Химия цементов. М.: Промстройиздат, 1956. - 272 с.

57. Торопов H.A. Химия силикатов и окислов. Избранные тр. Л.: Изд-во «Наука», 1974. - 440 с.бО.Осокин А.П. Особенности структуры и свойств модифицированных цементов / А.П. Осокин, В.Г. Акимов, E.H. Потапова // Цемент. 1993. -№ 5-6. - С. 43-47.

58. Гатт В. Производство портландцемента из фосфатсодержащего сырья / В. Гатт // Пятый международный конгресс по химии цемента. М.: Стройиздат, 1973. - С. 46-47.

59. Белгород, 1989. Часть 5. Технология и повышение качества вяжущих и композиционных материалов - С. 67.

60. Бутт Ю.М. Катализ физико-химических процессов получения портландцементного клинкера / Ю.М. Бутт, В.В. Тимашев // Цемент. 1974. - № 9. - С. 7-11.

61. Танака М. Новое соединение Cai2Si4Oi9F2 в системе Ca0-Si02-CaF2 и роль CaF2 в процессе обжига цементного клинкера / М. Танака, Г. Судо, Ш. Акаива // Пятый международный конгресс по химии цемента. М.: Стройиздат, 1973. - С. 52-54.

62. Барбанягрэ В. Д. Особенности образования цементных минералов в неравновесных условиях и в присутствии примесных элементов / В.Д. Барбанягрэ // Вестник БелГТАСМ. Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 2001. -№ 1.-С. 21-28.

63. Громозова И.К. Особенности определения фтора в техногенных материалах / И.К. Громозова, М.Б.4 Сватовская // Цемент. 1994. - № 5-6. - С. 32-33.

64. Власова М.Т. Галогенсодержащие сверхбыстротвердеющие портландцементы / М.Т. Власова // Цемент. 1977. - № 4. - С. 13-15.

65. Лугинина И.Г. Влияние условий введения фторида кальция в сырьевую смесь на активность цемента / И.Г. Лугинина, A.B. Воробьев, Г.В. Орлова // Цемент.- 1979. -№ 10.-С. 15-17.

66. Лугинина И.Г. Цементы из некондиционного сырья / И.Г. Лугинина, В.М. Коновалов. Новочеркасск: Новочеркасский гос. техн. ун-т, 1994. - 233 с.

67. Интенсификация процессов обжига цементного клинкера / Под. ред. В.К. Хохлова. М.: Стройиздат, 1966. - 176 с.

68. Лугинина И.Г. Кафедра учебного института цементным заводам / И.Г. Лугинина // Цемент. - 1977. - № 2. - С. 9-10.

69. Гатт В. Фазовый состав портландцементного клинкера / В. Гатт, Р. Нерс // Шестой Международный конгресс по химии цемента. М.: Стройиздат, 1974.-С. 78-85.

70. Чаттерджи А.К. Стабильность трёхкальциевого алюмината в системе окись кальция-окись алюминия-плавиковый шпат / А.К. Чаттерджи // Шестой Международный конгресс по химии цемента. М.: Стройиздат, 1974. - С. 91-95.

71. Кузнецов Б.Б. Эффективность применения и перспективы использования минерализаторов в цементной промышленности / Б.Б. Кузнецов, B.C. Копилевич // Тр. Гипроцемента. М.: Стройиздат, 1970. - Вып. XXXVII. -С. 119-126.

72. Никифоров Ю.В. Интенсификация процессов спекания клинкера / Ю.В. Никифоров, М.Б. Сватовская // Цемент. 1983. - № 8. - С. 5-6.

73. Краснописцев С.И. Применение минерализаторов при обжиге клинкера. Контроль за состоянием корпуса печи, футеровки и обмазки / С.И. Краснописцев // ИнформЦемент. 2008. - № 3. - С. 70-71.

74. Волконский Б.В. Влияние фторсодержащих минерализаторов на процессы клинкерообразования / Б.В. Волконский, М.В. Коугия, М.С. Жмодикова // Цемент. 1971. -№ 9. -С. 13-15.

75. Сатарин В.И. Влияние фтористого кальция на предельное содержание окиси кальция в портландцементном клинкере и на его минералогический состав / В.И. Сатарин // Цемент. 1957. - № 3. - С. 11-16.

76. Гершман М.И. Исследование кремнефтористого натрия как минерализатора при обжиге цементных сырьевых смесей / М.И. Гершман, Н.В. Шахмагон // Цемент. 1959. - № 2. - С. 17-22.

77. Будников П.П. Влияние кремнефтористого натрия на вязкость клинкерной жидкой фазы / П.П. Будников, Н.В. Шахмагон, З.Б. Энтин // Цемент. 1964. - № 8. - С. 6-8.

78. Коновалов П.Ф. К вопросу о влиянии кремнефтористых соединений на клинкерообразование / П.Ф. Коновалов, Б.В. Волконский // Тр. Гипроцемента. Л.: Госстройиздат, 1960. - Вып. XXII. - С. 66-74.

79. Гольдштейн Л.Я. О влиянии некоторых добавок на характеристики плавкости портландцементных сырьевых смесей / Л.Я. Гольдштейн, B.C. Копилевич, А.П. Быкова // Тр. Гипроцемента. М.: Стройиздат, 1964. -Вып. XXIX. - С. 25-32.

80. Коновалов П.Ф. Влияние фтористого кальция на обжиг портландцементного клинкера / П.Ф. Коновалов, Р.Ф. Скуе // Цемент. 1949. - № 4. - С. 12-14.

81. Коновалов П.Ф. Применение искусственного фтористого кальция при обжиге портландцементного клинкера / П.Ф. Коновалов // Цемент. 1952. -№ 3. - С. 14-17.

82. Лугинина И.Г. Влияние фторида кальция на процессы обжига и активность цемента / И.Г. Лугинина, А.Н. Лугинин // Цемент. 1974. - № 2. - С. 15-16.

83. Использование минерализаторов и легирующих присадок при обжиге клинкера // Техническая информация: химизация процессов производства цемента. М.: ВНИИЭСМ, 1965. - С. 8-12.

84. Блонская В.М. Влияние минерализаторов на процесс клинкерообразования во вращающейся печи / В.М. Блонская, Л.Я. Лопатникова, В.Л. Панкратов // Цемент. 1969. - № 8. - С. 8-9.

85. Влияние минерализаторов на обжиг клинкера // Обзорная информация: цементная промышленность. М.: ВНИИЭСМ, 1981. - Вып. II. - С. 11-15.

86. Торопов H.A. О химизме действия щелочных галогенидов / H.A. Торопов, И.Г. Лугинина, А.Н. Лугинин // Цемент. 1968. - № 6. - С. 9-10.

87. Румянцев П.Ф. Процессы образования ЗСа0А1203 и 12Са0-7А1203 и влияние на них добавки CaF2 / П.Ф. Румянцев, А.И. Доманский // Тезисы докладов VII международной конференции: Высокотемпературная химия силикатов и оксидов. СПб., 1998.

88. Лугинина И.Г. Условия введения минерализаторов и свойства белого портландцемента / И.Г. Лугинина, A.B. Воробьев, Д.Т. Оруджева // Цемент. -1982.-№7.-С. 9-10.

89. Власова М.Т. Получение фторсодержащего клинкера для сверхбыстротвердеющего цемента / М.Т. Власова, Б.Э. Юдович, В.И. Жарко // Цемент. 1979. - № 3. - С. 9-11.

90. Гольдшмидт Э.М. О минералогическом составе белого клинкера, содержащего фтор / Э.М. Гольдшмидт, С.Л. Кругляк // Цемент. 1976. -№ 1.-С. 17-18.

91. Окороков С.Д. Особенности минералообразования при синтезе алюминатов кальция в присутствии фторсодержащих минерализаторов / С.Д. Окороков, Б.В. Волконский, Т.Н Яркина // Цемент. 1962. - № 4. - С. 7-9.

92. Полуэктов Н.С. Аналитическая химия лития / Н.С. Полуэктов, С.Б. Мешкова, E.H. Полуэктова-М.: Наука, 1975. 103 с.

93. Плющев В.Е. Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия / В.Е. Плющев, Б.Д. Степин М.: Изд-во «Химия», 1970. - 408 с.

94. Богомолов Б.Н. Влияние присутствующей в клинкере окиси лития на свойства цемента / Б.Н. Богомолов, Т.Я. Гальперина // Исследования по технологии цемента. Красноярск: СИБНИИЦЕМЕНТ, 1970. - Вып. 6. -С. 63-77.

95. Берецки А. Кинетика реакций в системе CaO-SiC^ в присутствии катализаторов / А. Берецки // Сборник переводов из иностранной периодической литературы. М.: 1962. - С. 11-18.

96. Влияние добавки LiCl на процессы гидратации глинозёмистого цемента // Техническая информация: цементная промышленность. М.: ВНИИЭСМ, 1965.-С. 33-37.

97. Diamond S. Unique response of LiN03 as an alkali-silica reaction-prevention admixture / S. Diamond // Cement and Concrete Research. Vol. 29. - 1999. - P. 1271-1275.

98. Ping Gu. Lithium salt-based additives for early strength-enhancement of ordinary Portland cement-high alumina cement paste / Gu Ping, J.J. Beaudoin // Journal of Materials Science Letters. Vol. 16. - 1997. - P. 696-698.

99. Линде Т.П. Экономическая оценка и перспективы использования минеральной базы лития: автореф. дис. . канд. техн. наук Москва, 2000.

100. Волегжанина И.С. Мировой рынок лития и его соединений / И.С Волегжанина // Маркетинг в России и за рубежом №5, 2006. URL: http://www.dis.ru/librarv/market/archive/2006/5/4498. (дата обращения: 05.11.2010).

101. Волконский Б.В. Минерализаторы в цементной промышленности / Б.В. Волконский, П.Ф. Коновалов, С.Д. Макашев М.: Стройиздат, 1964. -200 с.

102. Торопов H.A. Влияние фтористых солей на трёхкальциевый алюминат в области высоких температур / H.A. Торопов, Б.В. Волконский, В.И. Садков //Цемент.- 1955.-№4.-С. 12-13.

103. Журавлев В.Ф. О механизме действия минерализаторов при образовании силикатов кальция / В.Ф. Журавлев, C.JI. Вольфсон, М.М. Сычев // Цемент.- 1950. -№ 3. С. 3-8.

104. Физическая химия силикатов / Под. ред. A.A. Пащенко. М.: Высш. шк., 1986.-368 с.

105. Бутт Ю.М. Портландцемент / Ю.М. Бутт, В.В. Тимашев М.: Стройиздат, 1974.-328 с.

106. Бутт Ю.М. Влияние среды на фазовый состав и свойства гидратов системы Са0-А1203-Н20 / Ю.М. Бутт, В.М. Колбасов, Г.В. Топильский // Гидратация и твердение цементов: сб. тр. Челябинск: ОРГТЕХСТРОЙ, 1969. - С. 6786.

107. Бобров Б.С. Кинетика гидратации алюминатов кальция / Б.С. Бобров, Г.И. Залдат, A.A. Кондрашенков, М.Б. Эпельбаум // Гидратация и твердение цементов: сб. тр. Челябинск: ОРГТЕХСТРОЙ, 1969. - С. 86-103.

108. Таймасов Б.Т. Технология производства портландцемента / Б.Т. Таймасов.- Шымкент: Изд-во ЮКГУ, 2003. 297 с.

109. Волконский Б.В. Воздействие соединений фосфора, титана, марганца и хрома на процессы клинкерообразования и качество цемента / Б.В. Волконский, С.Д. Макашев, Н.П. Штейерт // Цемент. 1974. - № 6. - С. 17-19.

110. Сычев М.М. Распределение легирующих добавок по фазам и модифицирование микроструктуры клинкера / М.М. Сычев, Г.И. Копина, Г.В. Журбенко // Цемент. 1969. - № 4. - С. 3-4.

111. Сычев М.М. Влияние примесей сырья и легирующих добавок на вязкость жидкой фазы портландцементного клинкера / М.М. Сычев, П.В. Зозуля, М. Штефан, С.М. Иванцова // Цемент. 1966. - № 4. - С. 5-7.

112. Кузнецова Т.В. Теоретические основы клинкерообразования / Т.В. Кузнецова // Цемент. 1989. - № 2. - С. 11-12.

113. Палей A.M. Кремнефтористый натрий как минерализатор / A.M. Палей // Цемент. 1958. - № 4. - С. 23-24.

114. Горшков B.C. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ / B.C. Горшков, В.В. Тимашев, В.Г. Савельев. М.: Высшая школа, 1981. -335 с.

115. ГОСТ 5382-91. Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа. — М.: Изд. Стандартов, 1991. 58 с.

116. ГОСТ 310.2-76. Цементы. Методы определения тонкости помола. М.: Изд. Стандартов, 1976. - 3 с.

117. Инструкция по эксплуатации TegraPol-11/-15, TegraForce-1, TegraDoser-1.

118. Применение рентгенофлуоресцентного и рентгеноструктурного анализов в цементной промышленности // Цемент. 2003. - № 3. - С. 25-27.

119. Методы анализа: рентгеновская спектроскопия URL: http://www.eurolab.ru/rentgen spektrometriya (дата обращения: 06.04.2011).

120. Краткий анализ мирового рынка лития URL: http://www.metalreseaech.ru/page51 .html (дата обращения: 08.04.2011).

121. В поисках лития: битва за третий элемент URL: http://avtomatpro.metalmir.ru (дата обращения: 08.04.2011).

122. Мишин Д.А. Состав высокоосновных алюмоферритных фаз и процессы клинкерообразования в присутствии диоксидов титана и циркония: автореф. дис. . канд. техн. наук Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2005. - 17 с.

123. Balmer M.K. Preparation and phase transformations of dicalcium silicate-alcali fluoride complexes / M.K. Balmer, S.M. Silverman // Journal of the American Ceramic Society. Soc. 54 - 1971. - P. 98-101.

124. Бутт Ю.М. Портландцементный клинкер / Ю.М. Бутт, В.В. Тимашев М.: Стройиздат, 1967. - 304 с.

125. Бокий Г.Б. Кристаллохимия / Г.Б. Бокий М.: «Наука», 1971. - 400 с.

126. Михеев В.И. Рентгенометрический определитель минералов / В.И. Михеев М.: Госгеолтехиздат, 1957. - 868 с.

127. ASTM. Diffraction data cards and alphabetical and grounee numerical index of X-ray diffraction data. Philadelphia, 1946-1969-1977-1989.

128. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов / Л.И. Миркин М.: Физматгиз, 1961. - 863 с.

129. Уманский Я.С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопий / Я.С. Уманский, Ю.Л. Скаков, А.Н. Иванов, Л.Н. Расторгуев -М.: Металлургия, 1982. 632 с.

130. ГОСТ 310.3-76. Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объёма. М.: Изд. Стандартов, 1976. - 6 с.

131. Химия и технология редких и рассеянных элементов. Часть I / Под. ред. К.А. Большакова. М.: Высшая школа, 1976. - 368 с.

www.dissercat.com

тампонажный цемент для низкотемпературных скважин "аркцемент" - патент РФ 2144977

Изобретение относится к газовой и нефтяной отраслям промышленности. Изобретение решает следующую техническую задачу: создание безусадочного тампонажного цемента для низкотемпературных скважин с регулируемыми сроками схватывания, обладающего повышенной прочностью при изгибе. Для решения этой задачи тампонажный цемент для низкотемпературных скважин, включающий портландцемент, пластификатор и противоморозную добавку, дополнительно содержит расширяющийся компонент, в качестве которого использован гипс и/или глиноземистый цемент, а в качестве противоморозной добавки - хлористая соль щелочного или щелочноземельного металла при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 48-80, указанный расширяющийся компонент 20-50, указанная противоморозная добавка 4-6, пластификатор 0,15-0,7% от массы тампонажного цемента. 3 з. п. ф-лы, 2 табл. Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для цементирования нефтяных и газовых скважин, а также при разведочном бурении, преимущественно в арктической зоне. Известен тампонажный цемент для цементирования низкотемпературных скважин, содержащий, мас.%: портландцемент 50-65, зола-унос - 20-32, сульфат натрия и/или кальция - 2-8, гидросил - 9-14 (см.RU, авторское свидетельство N 1802087, МКИ 5 E 21 B 33/138, 1993 г.). Недостатком вышеупомянутого аналога является низкая прочность, большое водоцементное соотношение, что приводит к замерзанию цементного камня т.е. такой состав может быть использован только при низких положительных температурах. Известен также тампонажный цемент, предназначенный для низкотемпературных скважин, содержащий, вес.%: полугидрат сульфата кальция - 54,27, портландцемент - 36,21, мочевина - 7,16, двугидрат хлорида кальция - 0,39, продукт конденсации нафталинсульфоната натрия и формальдегида (см. US, патент N 4036659, НКИ 106-90, 1977 г.). Недостатком данного аналога является то, что данную смесь необходимо готовить непосредственно перед применением из-за гигроскопичности двугидрата хлорида кальция, что не дает возможности получения стабильного продукта с требуемыми свойствами. Наиболее близким из аналогов к данному изобретению является тампонажный цемент ("Пермафрост") для низкотемпературных скважин, содержащий 15-35 кг портландцемента, 0,1-3,5 кг противоморозной добавки, состоящей из хлористых солей одновалентного металла, гипс в соотношении с портландцементом 1:1 -3:1 и пластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида (см. US, патент N 3937282, НКИ 166/293, 1976 г.). Недостатком этого аналога является то, что данная смесь обладает усадкой, что приводит к газопроявлению между обсадной трубой и цементным камнем. При создании изобретения решалась следующая техническая задача: создание безусадочного тампонажного цемента для низкотемпературных скважин с регулируемыми сроками схватывания, обладающего повышенной прочностью при изгибе. Решение указанной технической задачи обеспечивается тем, что тампонажный цемент для низкотемпературных скважин, включающий портландцемент, пластификатор и противоморозную добавку, дополнительно содержит расширяющийся компонент, в качестве которого использован гипс и/или глиноземистый цемент, а в качестве противоморозной добавки - хлористая соль щелочного или щелочноземельного металла, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 48-80 указанный расширяющийся компонент - 20-50 указанная противоморозная добавка - 4-6 пластификатор - 0,15-0,7% от массы тампонажного цемента Тампонажный цемент содержит в качестве гипса гипсовый камень, и/или ангидрит, и/или полугидрит сульфата кальция. Кроме того, тампонажный цемент в качестве гипса содержит гипсосодержащие отходы промышленного производства. Следует также отметить, что тампонажный цемент в качестве глиноземистого цемента может содержать металлуригические отходы производства на основе алюмината кальция. Пример осуществления изобретения. В качестве исходных компонентов для приготовления тампонажного цемента используют портландцемент марки "500" завода "Гигант", полуводный фосфогипс АО "Минудобрений" города Воскресенска, глиноземистый цемент марки "400" Пашийского металлургическо-цементного завода. В качестве пластификаторов могут использоваться ЛСТМ, С-3, Н-1 (конденсации сульфокислот с формальдегидом). Тампонажный цемент готовят совместным помолом исходных компонентов или смешением раздельно измельченных компонентов. Удельная поверхность тампонажного цемента составляет 300-350 м2/кг. Результаты испытаний тампонажного цемента и его составы приведены в таблицах 1, 2. Как следует из таблицы 2, тампонажный цемент по изобретению имеет регулируемые сроки схватывания за счет изменения содержания функциональных добавок и повышенную прочность при изгибе в раннем возрасте. Растекаемость тампонажного раствора на указанном цементе находится в пределах 190 мм при В/Ц=0,37-0,39.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Тампонажный цемент для низкотемпературных скважин, включающий портландцемент, противоморозную добавку и пластификатор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит расширяющийся компонент, в качестве которого использован гипс и/или глиноземистый цемент, а в качестве противоморозной добавки - хлористая соль щелочного или щелочноземельного металла при следующем соотношении компонентов, мас.%: Портландцемент - 48 - 80 Указанный расширяющийся компонент - 20 - 50 Указанная противоморозная добавка - 4 - 6 Пластификатор - 0,15 - 0,7% от массы тампонажного цемента 2. Тампонажный цемент для низкотемпературных скважин по п.1. отличающийся тем, что он содержит в качестве гипса гипсовый камень, и/или ангидрид, и/или полугидрат сульфата кальция. 3. Тампонажный цемент для низкотемпературных скважин по п.1, отличающийся тем, что в качестве гипса он содержит гипсосодержащие отходы промышленного производства. 4. Тампонажный цемент для низкотемпературных скважин по п.1, отличающийся тем, что в качестве глиноземистого цемента он содержит металлургические отходы производства на основе алюмината кальция.

www.freepatent.ru

Температурные деформации цементного камня с добавками

Рис. 50. Линейная температурная деформация (1) и коэффициент расширения затвердевшего портландцемента с различными тонкомолотыми добавками: а—цемент с 25% огнеупорной глины; б—цемент с 25% кварца; в—цемент с 25% гранулированного доменного шлака; г—цемент с 25% трепела.

При повторном нагревании коэффициент линейного расширения портландцементного камня в интервале 200—900° составляет 8 х 10-6—12 х 10-6. Представляют также интерес определения потерь в весе, термического расширения и усадки цементного камня в зависимости от нагревания. Тонкомолотый гранулированный шлак в меньшей степени снижает усадку и потерю в весе цементного камня по сравнению с другими добавками. Это подчеркивает непосредственную связь явления усадки с процессом удаления воды.

Рис. 51. Потеря в весе и усадка цементного камня в зависимости от добавки тонкомолотого шамота и температуры нагрева при соотношении (в %) портландцемента и шамота для кривой: 1—100 : 0; 2—90 : 10; 3—70:30; 4—50:50; 5 — 30- : 70; 6—10 : 90.

Рис. 52. Усадка цементного камня в зависимости от добавки тонкомолотого кварца (а) и магнитогорского отвального доменного шлака (б) и температуры нагрева при соотношении (в %) портландцемента и добавки для кривой: 1 и 1' — 100 : 0; 2—90 : 10; 3 — 70 : 30; 4—50: 50; 5—30 : 70; 6—10 : 90. Для составов 1—6 усадка определена на дилатометре, а для 1' — на кубиках.

Рис. 53. Потеря в весе и усадка цементного камня в зависимости от добавки тонкомолотого гранулированного шлака и температуры нагрева при соотношении (в %) портландцемента и гранулированного шлака для кривой: 1—100 : 0; 2—90: : 10; 3—70:30: 4—50:50; 5—30:70: 6-10:90.

Гранулированный шлак при гидратации сначала присоединяет известь, а затем большое количество воды. Шлак сравнительно мало снижает усадку цементного камня и в этом его преимущество перед другими добавками. Следует отметить, что введение да;же больших количеств тонкомолотой добавки сравнительно мало снижает усадку цементного камня. Например, при введении тонкомолотого шамота или кварца в количестве 90% от смешанного вяжущего (т. е. такой цементный камень содержит только 10 % портландцемента) усадка составляет вое же 30—40% от усадки цементного камня без добавки, т. е. примерно 1 % при нагревании до 800°.

При температуре 800° проявляется вторая особенность гранулированного шлака — он вызывает резкое увеличение усадки цементного камня при повышении содержания в нем количества гранулированного шлака. Например, при содержании 50—70% тонкомолотого гранулированного шлака усадка такого цементного камня при температуре 800° примерно равна усадке цементного камня без добавок. Объясняется это тем, что гранулированный шлак при температура 750—800° приобретает пластичность и в таком состоянии не препятствует усадке цементного камня.

Таблица 26. Коэффициент термического линейного расширения цементного камня при повторных нагревах в зависимости от вида и количества тонкомолотой добавки.

Состав смешанного вяжущего, % по весу

Средний коэффициент расширения цементного камня при нагреве до температуры от 20 до 900° с тонкомолотой добавкой

портландцемент

тонкомолотая добавка

гранулированного или отвального доменного

шлака

кварца

шамота

золы- уноса

90

10

13,0

13,0

13,0

12,0

70

30

11,5

12,5

9.5

9,5

50

50

10,7

12,0

7,0

7,5

30

70

10,0

12,0

6,5

6,2

10

90

9,5

13,0

6,3

5,5

Примечания: 1. Средний коэффициент расширения чистого портландцементного камня составляет 13 х10-6. 2. Данные, приведенные в таблице, следует увеличить в 10-6 раз.

При добавке тонкомолотого отвального шлака, гранулированного шлака или кварца коэффициенты термического расширения цементного камня почти одинаковы. Добавка шамота и золы-уноса ведет к сравнительно резкому снижению коэффициента термического расширения цементного камня и при добавке 50% он снижается в большей степени, чем у цементного камня со шлаковым заполнителем.

При введении тонкомолотого кварца в количестве 50% и больше от веса смешанного вяжущего наблюдается скачкообразное расширение при температуре 575°. Другие добавки не вызывают неравномерного расширения цементного камня от нагрева.

Влияние различных видов тонкомолотых добавок на температурную усадку цементного камня при первом нагревании крайне различно (рис. 54). Чтобы действие микронаполнителя на температурную деформацию цементного камня сказалось достаточно сильно, его должно быть в смешанном вяжущем около 50% или даже несколько больше. При введении тонкомолотого кварца температурная усадка цементного камня (рис. 55) существенно уменьшается. При первом нагревании чистого цементного камня без добавок до 900° усадка равняется 1,97%; температурная усадка цементного камня с 0,33 части тонкомолотого кварца составляет уже 1,73%, а с 1,00 части тонкомолотого кварца— 1,05%, что почти в 2 раза меньше усадки чистого цементного камня. Увеличение количества тонкомолотого шамота по сравнению с 0,33 части по весу (см. рис. 55) не приводит к уменьшению усадки.

Рис 54. Влияние микронаполнителя на температурную деформацию цементного камня: а—тонкомолотого диабаза: 1 — портландцемент 85%+диабаз 15%; 2—портландцемент 70%+диабаз 30%; 3—портландцемент 55% + диабаз 45%; 4—портландцемент 40% + диабаз 60%; б—различных видов микронаполнителя: 1—портландцемент без добавки; 2—цемент 50% + хромит 50%; 3 — цемент 50%+ шамот 50%; 4—цемент 50% +цемянка 50%; 5—цемент 50%+кварц 50%.

Усадка затвердевшего цемента при введении лёсса (от 30 до 200% от веса портландцемента) значительно уменьшается. При содержании лёсса в смешанном вяжущем в количестве 150 и 200% от веса портландцемента цементный камень при нагревании его до 600—700° расширяется, а в температурном интервале 700—800° дает усадку. Таким образом, введение в портландцемент лёсса как микронаполнителя уменьшает усадку цементного камня при его нагревании до высокой температуры.

Рис. 55. Температурная деформация портландцементного камня: а — с кварцевым микронаполнителем: 1—цементный камень без микронаполнителя; 2—цемент 1,00 ч. + кварц 0,33 ч.; 3—цемент 1,00 ч.+кварц 0,67 ч.; 4—цемент 1,00 ч. + кварц 1,00 ч.; б—-с шамотным микронаполнителем: 1—цементный камень без микронаполнителя; 2—цемент 1,00 ч. + шамот 0,33 ч.; 3—цемент 1,00 ч. + шамот 0,67 ч.; 4—цемент 1,00 ч. + шамот 1,20 ч.

Рис. 56. Температурная деформация цементного камня с различными микронаполнителями: 1 — цементный камень без микронаполнителя; 2—цемент 50% + пемза 50%; 3 — цемент 50% + артикский туф 50%; 4—цемент 70% + пемза 30%; 5—цемент 70% + артикский туф 30%; б—цемент 70% + тедзамский туф 30%; 7—цемент 50% + тедзамский туф 50%

Следовательно, тонкомолотые добавки, обладающие большой усадкой при нагревании, нельзя вводить в портландцемент, применяемый для жароупорных растворов и бетонов.

Таблица 27. Огнеупорность портландцементного камня.

Состав цементного камня, % по весу

Огнеупорность, град.

40% портландцемента + 60% шамота

1350

36% портландцемента +53% хромомагнезита + 11 % шамота

1410

36% портландцемента + 53 % хромомагнезита + 11% шамота

1500

36 % портландцемента +53% талька + 11% шамота

1290

 

Таблица 28. Химический состав тонкомолотых добавок, %.

Наименование добавок

SiOa

А120з

Fe203

Сг,Оз

CaO

MgO

so3

П. п.п.

Сумма,

Магнезит "Экстра"

3,96

2,20

1,76

_

2,85

89,33

0,65

-

100,75

Кварц

93,86

2,37

1,21

0,63

0,79

0,18

0,70

99,74

Сарановский хромит

2,78

17,32

26,17

37,45

1,14

14,26

0,98

0,16

100,35

Кимперсайский хромит

2,85

8,38

16,61

53,94

0,84

14,60

0,20

1,74

99,16

Изделия из цементного камня с металлургическим магнезитом : грубого помола (фракции 0,08—0,2 мм) имеют температуру 40%-ной деформации примерно такую же, как и цементный камень без добавок, а образцы с магнезитом тонкого помола (фракции до 0,08 мм) значительно более высокую температуру, чем цементный камень. Так как огнеупорный материал может состоять из различных минералов, реагирующих между собой при высоких температурах с образованием легкоплавких эвтектик, то поверхность взаимодействия лих минералов или величина их зерен оказывает в ряде случаев большое влияние на результаты определения температуры размягчения и огнеупорности.

Изделия из мелкозернистых масс обладают, при прочих равных условиях, повышенной температурой размягчения под нагрузкой, объясняя это тем, что в мелкозернистой массе по сравнению с крупнозернистой внутреннее трение (вязкость) системы увеличивается. Кварце-глиняный огнеупор в зависимости от размеров зерен кварца дает при испытаниях совершенно различные показатели. Например, огнеупорность крупнозернистой смеси состава 50% глины и 50% кварца—1710°, а мелкозернистой—1640°.

Обусловливается это тем, что взаимодействие между крупнозернистым кварцем и глиноземистым материалом в первой смеси не завершается в такой полной степени, как в мелкозернистой. Повышение температуры конца деформации с уменьшением размера зерен магнезита объясняется тем, что при высоких температурах портландцементный расплав обволакивает тонкой пленкой зерна магнезита. Между твердыми частицами образуются мениски жидкой фазы и капиллярные силы, стягивающие твердые частицы, достигают значительной величины. Чем крупнее зерна магнезита, тем меньше их удельная поверхность, а толщина пленок расплава, обволакивающего зерна магнезита увеличивается. Отдельные мениски сливаются и заполняют поры расплавом. При этом величина капиллярных сил, стягивающих частицы твердой фазы, падает от нуля и температура 40%-ной деформации цементного камня резко снижается.

Температура начала размягчения (HP) не зависит от размера зерен магнезита вследствие того, что при этой температуре в цементном камне еще не образуется жидкой фазы. Введение в портландцементный камень магнезита, обладающего более высокой чем портландцемент температурой размягчения, вне зависимости от размера зерен магнезита приводит к повышению температуры начала размягчения портландцементного камня.

Товарный портландцемент с добавкой магнезита имеет те же температуры деформации, что и портландцементы, полученные из клинкера лабораторным помолом. При введении в цементный камень совместно с добавкой металлургического магнезита очень тонкого помола (фракции до 0,08 мм) даже небольших количеств тонкомолотого кварца (до 10% от веса цемента) резко снижается температура 40%-ной деформации затвердевшего цемента. Сарановский хромит хотя и снижает температуру 40%-ной деформации, но в значительно меньшей степени, чем кварц, а кимперсайский хромит практически ее не снижает. Марка портландцемента, применяемого для изготовления жароупорного бетона, должна быть не ниже «400», так как при средних температурах прочность цементного камня значительно снижается.

Тонкомолотый металлургический магнезит (проходит через сито № 0085—60%) следует вводить в портландцемент в количестве 2 вес. частей от веса цемента. Меньшее количество магнезита не обеспечивает достаточного повышения температуры размягчения цементного камня под нагрузкой, а большее — значительно снижает прочность затвердевшего цемента. В цементный камень следует также вводить тонкомолотую кимперсайскую хромитовую руду (проходит через сито № 0085—85%) в количестве 0,2—0,5 вес. частей от веса цемента. Меньшее количество хромита вводится в случае применения трехкомпонентной добавки (магнезито-хромито-кварцевой), а большее—случае применения двухкомпонентной добавки (магнезито-хромитовой).

Введение менее 0,2 вес. частей хромита приводит к разрушению цементного камня вследствие гашения свободной извести после ее нагревания до средних температур (800—1100°), так как при указанных температурах не обеспечивается связывание свободной окиси кальция портландцементного камня. В целях уменьшения огневой усадки цементного камня в портландцемент вводится 0,1—0,2 вес. частей тонкомолотого кварца (проходит через сито № 0085— 100 %). Чтобы предотвратить модификационный переход двухкальциевoгo силиката портландцементного камня с добавкой магнезита из β в γ форму в процессе охлаждения после нагревания при высоких температурах (1500— 1600°), в портландцемент необходимо вводить 1,2% (от веса цемента) фосфоритной муки в пересчете на фосфорный ангидрид. Меньшее количество этой муки не предотвращает переход двухкальциевого силиката из β- в γ -форму, а большее количество вызывает снижение прочности цементного камня. Температура деформации под нагрузкой 2 кг/см2 и огневая усадка после нагревания до 1400° цементного камня приведены в табл. 29.

Таблица 29. Температура деформации под нагрузкой 2 кг/см2 и огневая усадка цементного камня

Состав цементного камня, вес. части

Температура деформации под нагрузкой 2 кг/см2, град.

Огневая усадка после нагревания до 1400°, %

портландцемент

металлургический магнезит с крупностью зерен, мм

хромит

кварц

фосфорный ангидрид

до 0,08

0,08-

0,02

HP

4%

40%

1,00

2,00

0,30

0,20

0,01

1270

1400

1510

1,5

1,00

3,00

0,40

0,10

0,01

1200

1370

1600

3,5

Приведенные в таблице данные свидетельствуют о возможности получения жароупорного бетона на портландцементе с тонкомолотыми магнезита-хромитовыми добавками и с высокоогнеупорными заполнителями, пригодного в условиях службы до 1450—1500°. Оптимальным соотношением компонентов смешанного вяжущего (связки) является 1:0,25:1,75 по весу (портландцемент : тонкомолотый магнезит : тонкомолотый хромит). Огневая усадка при температуре 1400° такого цементного камня минимальна (около 1%), а температура размягчения не ниже, чем у вяжущего, состоящего из портландцемента и магнезита. Получение связки, обладающей сравнительно незначительной огневой усадкой, позволило исключить из состава вяжущего тонкомолотый кварц.

www.stroimt.ru


Смотрите также