掺橡胶乳液和弹性粒子柔性油井水泥石的微结构

研究了80和130℃养护条件下掺入胶乳和弹性粒子对油井水泥石微结构的影响。利用X射线衍射分析了掺胶乳和弹性粒子柔性油井水泥石的水化产物,用扫描电子显微镜观测其微观形貌,用压汞法测试了硬化浆体的孔隙结构。结果表明:胶乳和弹性粒子的掺入没有影响油井水泥水化产物的种类;胶乳改变了硬化浆体的微观形貌,水化产物表面出现绒状物质结构,形成连续的薄膜,Ca(OH)_2晶体呈薄片松散分布;胶乳降低了水泥石的孔隙率,使孔径细化,弹性粒子则增大了水泥石的孔隙率,使孔径粗化。     

再水化作用对超高性能混凝土基体显微结构和水稳定性的影响EI北大核心CSCD

通过开展超高性能混凝土(UHPC)基体的再水化试验,测试了不同再水化时间水泥石的化学结合水量、试件膨胀率和抗压强度,基于Krstulovi?–Dabi?的水泥水化动力学和水泥水化微观信息,建立了再水化模型,同时结合微观形貌变化和孔结构变化,基于建立的模型,分析了再水化作用对其水稳定性的影响机理。结果表明:在低水灰比(0.15~0.30)范围内,水灰比越低,再水化结合水量在前期越大,后期反而越小;再水化过程中,试件膨胀率随水灰比的降低呈增大趋势;不同水灰比水泥石的抗压强度随再水化时间的增长呈增大和减小交替出现的趋势。根据再水化模型计算的水泥水化度模型预测结果和试验结果吻合良好,表明所建立的模型可以较准确地模拟UHPC基体的再水化过程。水灰比0.30水泥石较大的水泥水化速率导致其具有较高的抗压强度增长幅度。再水化前期,水泥水化速率快,再水化产物不断填补水泥石内部初始孔隙,后期水泥水化速率缓慢,再水化产物体积膨胀导致水泥石出现微裂缝,UHPC基体性能劣化。     

等离子改性岩沥青对油井水泥石的韧性化改造

针对油井水泥环易脆裂,抗冲击能力差的问题,系统研究了岩沥青对油井水泥石力学性能和微观结构的影响.采用低温等离子体技术对岩沥青颗粒进行表面亲水性处理,解决了岩沥青的憎水现象.通过红外光谱分析,等离子改性后的岩沥青中出现-COOH吸收峰.机械性能测试表明:岩沥青的加入提高了油井水泥石的抗拉强度和变形能力.观察水泥石的微观形貌发现,水泥水化产物与镶嵌于水泥水化产物中的改性岩沥青颗粒形成良好的胶结并构成了CRA水泥石的骨架.岩沥青的加入提高了CRA水泥石的粘弹性,其网络约束的作用使得裂缝间的摩擦力增大,消耗掉一部分外力功,对载荷起到缓冲作用,从而提高了水泥石的抗冲击性能和形变能力.     

二氧化碳腐蚀对油井水泥石抗压强度的影响

利用扫描电子显微镜、强度测试仪检测了不同条件下二氧化碳腐蚀油井水泥的产物、微观结构及抗压强度,研究了二氧化碳腐蚀油井水泥的机理及腐蚀对水泥强度的影响,分析和评价出了适合于大庆油田不同温度深井条件的水泥浆体系.结果表明:二氧化碳对油井水泥的腐蚀作用本质在于二氧化碳能够与水泥的水化产物发生化学作用,生成了各种不同晶体结构的CaCO3产物,使原有的水泥石微观结构遭到破坏,导致腐蚀后水泥石的强度下降;温度和二氧化碳分压增高;改善水泥石抗腐蚀能力应以有效改善水泥水化产物及微观结构为基础,添加抗腐蚀填充材料能有效改善水泥浆体系的抗腐蚀能力.     

减水剂对水泥水化产物微观形貌的影响

研究木素磺酸钙、改性木素磺酸钙、萘磺酸甲醛缩合物、氨基磺酸甲醛缩合物和三聚氰胺脲醛树脂5种减水剂对水泥水化产物微观形貌的影响.结果表明,掺木素磺酸钙的水泥石中生成较多短柱状钙矾石(AFt);掺改性木素磺酸钙的水泥石中短柱状和长柱状AFt交错生长;掺萘磺酸甲醛缩合物、氨基磺酸甲醛缩合物和三聚氰胺脲醛树脂可分别使水泥石中AFt呈长杆柱、波浪状和规则六方柱状生长.当水化龄期达到60 d时,0.8%木素磺酸钙、改性木素磺酸钙的水泥石中出现连通孔洞;掺0.8%萘磺酸甲醛缩合物和氨基磺酸甲醛缩合物造成水泥石中出现微裂缝;掺加0.4%三聚氰胺脲醛树脂和改性木素磺酸钙的水泥石结构致密.减水剂的分散性、引气性和缓凝性是其对水化产物微观形貌影响的主要原因.     

粉煤灰的微观形态及其在水泥水化中的特性

研究粉煤灰的形貌、微观结构、形成机理及水化界面特性。水化后期,粉煤灰颗粒表面层已完全与水泥水化产物发生二次反应,填充水泥石的孔隙空洞,使孔结构高度细化,强度逐渐提高。     

D型速凝剂对喷射混凝土微观结构和力学性能的影响

为了研究D型速凝剂对喷射混凝土微观结构的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和水泥稠凝测定仪等研究手段对喷射混凝土中主要胶凝材料的微观形貌、晶体结构及初凝时间等进行测试.研究结果表明,D型速凝剂的促凝效果良好,水化早期,D型速凝剂促使水泥石产生CaCO3晶体、AFt晶体和C-S-H凝胶等水化产物,水泥石结构密实,这使得喷射混凝土早期强度上升较快;水化中后期,水泥石收缩较大,出现微裂缝,结构较松散,这影响了喷射混凝土中后期强度.     

环氧树脂乳液对油井水泥石水化过程和力学性能的影响

本文研究了无固化剂的环氧树脂水泥石,在70℃条件下的水化硬化过程,水化产物和宏观力学性能.结果表明,没有固化剂,在碱性环境和高温条件下,环氧树脂难以完全固化.环氧树脂延缓了水泥的水化过程,不会改变水泥的水化产物.未固化的环氧树脂以膜的形式存在于水泥石中,填充内部孔隙.掺加环氧树脂可提高水泥石的轴心抗压强度,降低其弹性模量,从而改善其使用性能.     

短切纤维增强水泥基胶凝材料力学性能研究

为了改善油气井固井用硅酸盐水泥石的性能，通过测试水泥浆工程性能、水泥石力学性能及渗透性，结合SEM和XRD分析其微观结构及水化产物，探讨了两种纤维在增强水泥石力学性能方面的耐温耐久对比及作用机制。结果表明：1.0%的纤维对水泥浆工程性能促进效果最好；90℃下，玄武岩纤维耐温耐久性能较差，在水泥基体中被完全腐蚀，促进水泥水化产物及微裂缝的生成同时增强了水泥石强度，28 d后，水泥石抗压强度相比于空白样提高了16.71%；同龄期下，相比于空白样，耐碱玻璃纤维水泥石抗压强度降低了9.88%，抗折与抗拉强度分别提高了33.43%和23.17%，弹性模量降低了32.38%。表明耐碱玻璃纤维虽然一定程度上抑制了强度的发展，但其能够在水泥基体中稳定存在并能限制微裂缝的产生及扩展，拔出过程中消耗了大量能量，从而提高了水泥石的韧性。     

水灰比对水泥石结构形成与强度的影响

本文研究了不同水灰比水泥石的水化生成物、水化程度和水泥石的微观结构,从而探讨了水灰比对水泥石产生强度的影响因素。在固定条件下,水灰比的改变(0.26～0.60)未引起水泥水化生成物类型的变化。水泥的水化程度取决于初期水灰比值。在同一水灰比下,水泥石强度的发展是和水泥水化程度成比例即和所产生的水化物质的数量成比例的。但在不同水灰比下,水化程度不是决定强度的主要因素。不同水灰比、不同期令的水泥石,其强度除与胶一空比的数值有关外,还因原始水灰比不同,而受到微观结构的制约。因此,水泥石的力学性质并不完全依赖于水泥的化学组成,而在很大程度上取决于水泥石的物理结构。     

硫酸腐蚀后油井水泥石的性能及微观结构

研究了硫酸对油井水泥石强度及微观结构的影响。结果表明：水泥石被硫酸腐蚀后,强度明显下降,硬化浆体中100 nm以上有害孔的数量显著增多,水化产物变得疏松多孔,硬化水泥浆体的物相组成发生变化,有新的腐蚀产物CaSO4·2H2O生成;水泥石抵抗酸性介质腐蚀的能力不仅与其致密程度有关,还与其硬化浆体的矿物组成密切相关;不同水化产物抵抗腐蚀的能力不同,Ca（OH）2比C-S-H凝胶更容易受到酸性介质的腐蚀;C-S-H凝胶被腐蚀后产生的孔隙主要是细小孔隙,而Ca（OH）2被腐蚀后产生的孔隙主要是100 nm以上有害孔,降低硬化浆体中Ca（OH）2的含量是提高水泥石抗腐蚀性能的关键。     

高温条件下G级油井水泥原浆及加砂水泥的水化和硬化

利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了80～240℃温度范围内温度、硅砂对G级油井水泥水化硬化的影响,检测和分析了硬化体的水化产物、微观结构和强度,揭示了水化产物组成、微观结构及硬化体抗压强度的变化特点.结果表明:当养护温度超过110℃时,不添加硅砂的水泥原浆的主要水化产物由CSH(Ⅱ),C2SH2,C3S2H3转变为C2SH,硬化体微观结构由三维网络状结构转变为板快状或团块状结构,原浆水泥石抗压强度随温度升高而降低;在相对较高的温度条件下,添加硅砂的水泥主要水化产物则分别转变为C5S6H5,C6S6H(>150℃),C5S5A0.5H5.5,C3.2S2H0.8及其他类型的水化硅酸钙晶体,硬化体的微观结构相应地变为纤维网状、粗框架、短平行针状及团块状,在温度为100～150℃范围时,添加硅砂的水泥硬化体抗压强度随温度升高而增加,而在温度为150～240℃范围时.抗压强度随温度升高而降低.对于温度超过120℃的深井,合理的硅砂加量为30%～40%.     

The influence of water removal techniques on the composition and microstructure of hardened cement pastes

The removal of water from hardened cement paste for analysis or to arrest ongoing hydration has been reported to affect the composition of hydrated phases and microstructure. The effect that arresting the hydration of hardened cement paste by replacing the pore water with acetone before drying, and by removing the water by freeze, vacuum and oven drying has on the hardened cement paste has been investigated. Two pastes were studied, a cemented iron hydroxide floc where a high proportion of ordinary Portland cement (OPC) had been replaced by pulverised fuel ash, and a pure hydrated OPC. The results showed that none of the water removal techniques caused any major deterioration in the composition and microstructure of the hardened cement pastes studied, but the pores appeared better preserved after arresting hydration using acetone quenching. Freeze drying appeared to cause more cracking of the microstructure than the other water removal techniques.     

Study on the high‐temperature behavior and rehydration characteristics of hardened cement paste

The high‐temperature behavior and rehydration characteristics of the hardened cement paste and their mechanisms have been studied in this paper. X‐ray diffraction and thermogravimetry are used to establish the effect of elevated temperatures on the mineralogical changes that occurred in the hardened cement paste. The change of microstructure was characterized by scanning electron microscopy. The results showed that with the temperature increased, the compressive strength of hardened cement paste first increased and then decreased. According to micromeasurements, at 400°C, the porosity and average pore diameter of hardened cement paste increased slightly, while at 800°C, the porosity and average pore diameter of hardened cement paste increased sharply. When hardened cement paste was cured after exposing to 400°C, its pore structure and phase composition had no change, while when hardened cement paste was cured after exposing to 800°C, there are new hydration products, and its pore structure may be finer, but it cannot fully recover to the original state. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

硫酸盐侵蚀下硬化水泥浆体微结构演变及膨胀过程的数值模拟

根据硫酸盐侵蚀机理,利用改进的CEMHYD3D水化模型和随机概率方法,建立了硫酸盐侵蚀下硬化水泥浆体的微结构演变模型。在微观层次上,模拟了浆体孔溶液中硫酸根离子的自由扩散、随机碰撞和转化反应,分析了膨胀性侵蚀产物生长导致的微结构损伤和体积膨胀,计算了侵蚀过程中石膏和钙矾石的生成量及浆体的膨胀应变,并与已有试验结果对比分析验证了模型的合理性。在此基础上,数值模拟了硫酸盐侵蚀下不同水灰比水泥浆体的微结构演变及膨胀过程。结果表明：同一硫酸盐浓度下,硬化水泥浆体中氢氧化钙和含铝物相与孔隙的接触面积越小,浆体的膨胀应变越低;水灰比为0.25、0.30和0.35的硬化水泥浆体的孔隙填充程度分别达到9.09%、9.27%和9.41%时,浆体膨胀应变开始快速增大;硫酸盐侵蚀溶液浓度增大,浆体体积快速膨胀的时间提前。     

C-S-H及C-S-H脱水相对水泥石结构改性的研究

以C-S-H及C-S-H脱水相作水泥水化物沉淀中心的品种。从理论上阐明了它们是具有较大介电常数、较小物理化学不均匀系数、高分散度的晶种物质,故具有优先吸附的界面效应及优先沉淀的结晶中心作用,可缓和原始矿物表面的高浓度的屏蔽效应及界面的近程析晶,使水化物分布均匀、结构致密,从而提高水泥石强度。C-S-H及C-S-H脱水相两者中,尤以后者作用更显著。     

高温地热井水泥水化硬化的研究

研究了由不同配比的高抗硫Ｇ级水泥与石英砂粉组成的高温地热井水泥在不同水热条件下的强度性能及其水化硬化过程，阐明了高温下硬化浆体水化产物的组成，形态，再结晶和水泥石显微结构及孔径分布是制约水泥石强度行为的有重要因素，为进一步改善和提高我国地热井水泥产品质量和耐热性能提供了理论依据。     

粉煤灰水泥硬化浆体微结构的交流阻抗研究

采用交流阻抗方法对掺有粉煤灰的水泥硬化浆体的微结构及对不同龄期粉煤灰水泥硬化浆体的交流阻抗参数和硬化水泥浆体微结构的关系、抗压强度进行了研究,并与纯硅酸盐水泥体系进行了比较。结果表明,与纯硅酸盐水泥相比,粉煤灰水泥水化后期的水化程度较高,浆体总孔隙率较低。     

CoFeMgAl-LDHs/CNTs复合材料对水泥水化及微观结构的影响

通过进行水化热测试、非蒸发水含量测试、X射线衍射分析、扫描电镜分析、压汞测试及强度试验,研究了钴铁镁铝水滑石-碳纳米管复合材料(CoFeMgAl-LDHs/CNTs)对水泥水化过程、硬化水泥净浆孔结构及强度的影响。结果表明,CoFeMgAl- LDHs/CNTs复合材料通过成核作用显著提升了水泥3 d内的水化程度,从而显著提高了水泥净浆3 d内的抗压强度,3 d后强度提高效果逐渐减小,7 d后复合材料对硬化水泥浆体强度没有明显的提高作用。掺入CoFeMgAl-LDHs/CNTs复合材料的水泥净浆与空白净浆相比,胶凝孔和毛细孔含量明显增多,大孔含量有所降低,同时复合材料的桥联作用进一步优化了水泥净浆的微观结构,从而提高了水泥基体薄弱部位的应力承载能力。因此在同一龄期,复合材料掺入后硬化水泥净浆的强度有所增大。由于复合材料掺量的变化对孔径分布没有明显的影响,改变复合材料的掺量对同龄期硬化水泥净浆强度提升影响较小。     

环氧水泥砂浆的改性机理

通过对环氧改性水泥净浆的水化程度和砂浆的孔结构研究，借助于扫描电镜分析，探讨了聚合物对水泥砂浆的改性机理。聚合物的存在一方面延缓了水泥的水化速度，另一方面改善了硬化浆体的毛细孔结构，一部分聚合物在硬化浆体中形成不连续的薄膜。所以聚合物的改性作用是上述两方面的综合作用。