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.     

高温后水泥基材料抗压强度与微观结构研究

为了探讨高温引起水泥基材料力学性能劣化的机理,通过强度、X射线衍射和扫描电镜观测试验,研究了高温对水泥基材料抗压强度和微观结构的影响.结果 表明:200℃时水泥砂浆抗压强度下降14.8％,400℃时强度有所恢复,600℃和800℃时,水泥砂浆抗压强度分别下降39.9％和72.3％.200 ℃时水泥浆体中钙矾石的衍射峰消失,高于400℃时Ca(OH)2开始脱水分解,高于600 ℃时CaCO3开始脱水分解;随着温度升高,水泥水化产物分解得到的CaO、C2S和C3S等逐渐增多.低于400℃时,水泥浆体微观形貌没有明显变化,超过400 ℃时,随着温度的升高,水泥浆体微观形态由致密的层状和絮凝状变为疏松多孔的片状和碎屑状.高温引起水泥水化产物脱水分解、孔隙增多是水泥基材料力学性能劣化的主要因素.     

高强度低密度水泥石的微观结构和力学性能

制备了未经紧密堆积设计的常规低密度水泥石和经过紧密堆积设计的高强度低密度水泥石,并对比了二者的力学性能.通过微观力学参数和微观结构,探索紧密堆积提高低密度水泥石力学性能的微观机理.结果表明,在相同的养护条件下,和常规低密度水泥石相比,紧密堆积设计后得到的高强度低密度水泥石不同龄期的抗压强度显著增强.纳米压痕结果表明,相比于常规低密度水泥石,高强度低密度水泥石含有更多的高密度C-S-H和超高密度C-S-H.SEM和MIP(压汞测试)结果显示,高强度低密度水泥石结构更为致密,外掺料和胶凝材料结合更好,平均孔径减小了33.8％,总孔隙率减小了7.28％.     

废弃玻璃粉末在超高性能水泥基材料中的应用

采用单一变量控制法,研究玻璃粉掺量、细度以及不同养护温度对超性能水泥基材料(UHPCBM)强度的影响,并采用扫描电镜(SEM)的微观测试手段来探究玻璃粉对硬化浆体水化产物微观形貌的影响。试验结果表明,玻璃粉可作为掺和料加入到UHPCBM中,并提高其性能和改善其微观结构;当玻璃粉掺量为10%,研磨1h,养护温度为80℃时,试件的强度最佳。     

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。     

废玻璃粉对泡沫混凝土性能和微观孔结构的影响及其价值工程分析

玻璃研磨成粉后的主要成分与粉煤灰相似,具备潜在的火山灰活性。为提高我国对废弃玻璃的循环利用率,将泡沫混凝土与废玻璃粉结合用于改善泡沫混凝土性能,减少水泥消耗量,提高废玻璃的循环利用率。本文研究了以废玻璃粉作为胶凝材料替代部分水泥,并探究废玻璃粉对泡沫混凝土抗压强度、干密度、干缩率、软化系数等的影响。结果表明：在替代胶凝材料总质量的0%～30%(质量分数,下同)时,废玻璃粉会提高泡沫混凝土的抗压强度;且在废玻璃粉掺量为20%时,泡沫混凝土28、56 d抗压强度达到最大值;而在120 d时,废玻璃粉掺量为30%的泡沫混凝土抗压强度达到最大值。废玻璃粉会降低泡沫混凝土的干缩值,且掺量越大,干缩值的降低程度越大,这有助于解决泡沫混凝土易开裂的问题。废玻璃粉能够明显提高泡沫混凝土的软化系数,便于其在潮湿或水下环境应用。此外,从微观孔结构的角度对废玻璃粉引起的泡沫混凝土力学及耐久性能的变化规律做出解释,最后对废玻璃粉引入泡沫混凝土后的价值进行分析,定量证明了废玻璃粉的环保性和经济性。     

用于3000—5000m固井的高温低密度油井水泥

试验研究表明，当水灰比０．８５～０．９５时，由适当配比的ＡＰＩＧ级（或Ｄ级）水泥、耐热组分石英砂粉、减轻组分碱土和高温缓凝剂ＣＲ－３混配制成的高温低密度油井水泥，不仅有较低的密度及稠度，而且还有足够长的耐温稠化时间与高的耐温强度和良好的流变学性能。是一项能满足华北油田井深３０００～５０００ｍ低压带油气井固井要求的低密度水泥的混配技术。     

微晶对油井水泥性能的影响

室内试验对比了掺入微晶的油井水泥和油井水泥原浆的常规性能、流变性、渗透率、水化热、水泥石强度及显微结构等.微晶水泥具有低成本、高性能的特点.微晶水泥石气体渗透率低于1×10-3μm2,水泥石的抗压强度最高可达60MPa.     

掺入废弃玻璃粉的水泥土力学性能的研究

在玻璃粉逐渐广泛应用于建筑材料的背景下,为了研究水泥土中添加废弃玻璃粉后其力学性能的变化,本试验以废弃玻璃粉掺量、养护天数、冻融循环次数为自变量,采用正试验的研究方法,研究了掺入废弃玻璃粉后水泥土的强度发展和抗冻性变化.研究结果表明,玻璃粉掺量越高,水泥土的后期强度增长率越大;随着养护龄期的增加,掺入玻璃粉的水泥土后期强度明显强于普通水泥土;冻融条件下随着玻璃粉掺量的增加,各玻璃粉掺量下水泥土的强度损失率有较大差异,当玻璃粉掺量为5％～15％时,水泥土的强度损失率最大;冻融循环次数越多,水泥土的强度损失越大;采用SPSS软件得到了水泥土抗压强度与废弃玻璃粉掺量、养护天数的关系方程:y =2.331 +0.016x1 +0.061x2,其中自变量x1和x2分别代表玻璃粉掺量和养护天数,y代表水泥土的强度.     

含玻璃粉超高性能混凝土力学性能及微观结构研究

玻璃粉(GP)是一种环保型的固废材料。为了有效节约资源和解决环境污染问题,本文利用GP制备了一种绿色超高性能混凝土(UHPC),研究了GP作为一种矿物掺合料对UHPC力学性能和微观结构的影响。研究结果表明:GP的掺入改善了UHPC的流动性,并且降低了UHPC早期力学性能,但对后期力学性能产生显著的增强作用。当GP掺量为20%(质量分数)时,UHPC试样28 d的抗压强度趋近于基准组,而90 d的抗压强度较基准组提高了13.2%。且UHPC试样(90 d)表现出最低的总孔隙率,与基准组试样相比降低了14.6%。同时高密度水化硅酸钙凝胶的含量增加了20%,从而使UHPC形成更加致密的微观结构。GP具有良好的微集料填充效应和火山灰效应。     

废旧轮胎橡胶粉对水泥胶砂力学性能的影响

本文研究了废旧橡胶粉的粒径(20目、80目、120目)、掺量(2％、4％、6％、8％、10％)对水泥砂浆抗压强度、抗折强度的影响,通过对3d、7d、14 d、21 d、28 d抗压强度、抗折强度的对比,结果显示:当橡胶粒径相同时,橡胶粉掺量与水泥砂浆的抗压强度、抗折强度成反比;在橡胶粉掺量相同的条件下,橡胶粉粒径越小,则抗压强度及抗折强度下降越大.     

高温碳化养护对干硬性水泥净浆强度及微观性能的影响

碳化养护可在加快水泥制品早期强度发展的同时固定二氧化碳,因此已引起国内外学者的广泛关注,然而,高温对碳化养护进程的影响却未见报道。本文选用5个温度(20 ℃、100 ℃、120 ℃、140 ℃、160 ℃)对干硬性水泥净浆进行碳化养护,探究了抗压强度随碳化温度的变化规律,并结合热重分析、X-射线衍射、红外光谱及扫描电镜等方法对碳化养护后样品的微观性能进行表征。结果表明:抗压强度及碳化程度随温度的升高表现出先增加后趋于平缓的趋势,碳化温度为140 ℃的试件相比碳化温度为20 ℃的试件抗压强度增长近4倍,表明高温碳化是加速养护的有效措施,适当的高温可以蒸发部分自由水,有利于碳化反应进行。此外,高温碳化养护生成了高聚合程度的无定形硅胶和三种不同晶型的碳酸钙(CaCO₃),其中文石和球霰石所占比例相比于常温碳化有所上升。     

废弃玻璃粉对活性粉末混凝土强度的影响

研究了玻璃粉作为矿物掺合料替代部分水泥配制活性粉末混凝土(RPC)的可行性.研究了玻璃粉掺量、细度以及养护温度对RPC强度的影响;采用数理统计分析方法进行数值处理,求得玻璃粉掺量、细度以及不同养护温度与RPC强度间的多元线性回归方程,分析三个因素的影响规律.试验结果表明:玻璃粉可作为掺合料加入RPC中并提高其强度;当玻璃粉掺量为10％、研磨1h、养护温度为80℃时试件的抗压强度最佳.     

掺废旧玻璃水泥砂浆的力学性能及工作性能研究

本文通过正交试验得出普通水泥砂浆的最佳原料配比,并在此基础上,使用不同比例的废旧玻璃取代天然砂来制备水泥砂浆,根据抗折、抗压、稠度、分层度试验和扫描电镜分析得出,当废旧玻璃的取代率为20％时,水泥砂浆的强度为普通水泥砂浆的109.6％,且工作性能好.     

重晶石粉对高铝水泥强度的影响

研究了重晶石粉作为混合材对高铝水泥强度的影响,并通过化学结合水含量测试及XRD分析探讨其水化作用机理。试验结果表明,适量的重晶石粉提高了高铝水泥的早期强度,抑制了高铝水泥后期强度的倒缩。重晶石粉促进了高铝水泥水化,并抑制水化产物CAH10和C2AH8向C3AH6转变。     

混杂纤维对活性粉末混凝土高温后抗压强度的影响

对混杂纤维活性粉末混凝土(RPC)不同温度等级作用并烧透(试件中心内置热电偶达到目标温度)后抗压强度进行了测试,研究了钢纤维和聚丙烯掺量对RPC抗压强度的影响.结果表明,RPC混凝土的抗压强度随着作用温度的升高总体呈下降趋势,钢纤维可以有效提高RPC混凝土抗压强度,而聚丙烯纤维可以改善RPC高温后性能和抑制爆裂,混杂纤维可优势互补.基于实验结果,给出了在钢纤维体积掺量2％,同时混掺聚丙烯体积掺量0、0.1％和0.2％下的RPC平均抗压强度与受火温度的关系式.     

养护温度对矿粉水泥石强度及细观结构影响研究

为研究不同养护温度下矿粉水泥石早期（28 d）强度及细观孔结构分布特征,设定水泥石的水灰比为0．24,以掺入不等量的矿粉为掺合料,分别将水泥试块在－3℃和20℃条件下养护28 d,测定水泥石的抗压强度,用孔结构分析仪对细观孔结构进行分析,并通过水泥石的孔隙结构计算水泥石的实际抗压强度,对比分析其规律。结果表明：矿粉掺量相同时,－3℃养护下水泥石较20℃养护下水泥石早期抗压强度明显降低,水泥石硬化后含气量变小,孔间距系数和气孔平均弦长增大,孔径粗化严重;随着矿粉掺量的增多,水泥石早期抗压强度呈下降趋势,水泥石硬化后含气量增大,孔间距系数和气孔平均弦长增大,其中－3℃养护下的水泥石孔间距系数、气孔平均弦长和早期抗压强度变化趋势较20℃养护下变化明显。     

硼砂对磷酸镁水泥抗压强度的影响研究

研究了磷酸二氢钾与重烧氧化镁的质量比(P/M)、水胶比对磷酸镁水泥(MPC)硬化性能的影响,并探讨了硼砂对磷酸镁水泥性能的影响.测试了磷酸镁水泥的抗压强度,并利用XRD和SEM分析了磷酸镁水泥的水化产物的物相组成和微观形貌.结果表明,磷酸镁水泥的抗压强度随P/M质量比的增加先增大后减小,当P/M=1∶3时达到最大值,此时产生的水化产物为结晶度很好的板状晶体;随着水胶比的增大,磷酸镁水泥的抗压强度先增大后减小,当其在0.12～0.14时达到最大值;随着硼砂掺量的增加,磷酸镁水泥各龄期的抗压强度先增大后减小,且随着龄期的增长抗压强度逐渐增大;加入硼砂后,磷酸镁水泥晶体呈现出裂纹和缺陷.     

生物质灰对水泥硬化浆体抗压强度影响的试验研究

对比研究了生物质灰与普通粉煤灰在粒度分布、颗粒形态、化学组成、活性指数等方面的不同,并开展了不同掺量生物质灰对水泥硬化浆体抗压强度的影响研究.结果表明:生物质灰颗粒形状不规则、平均粒径及粒径分布范围较大,具有特有的细长纤维状颗粒,且其活性组分Al2O3不足普通粉煤灰的三分之一;生物质灰的火山灰活性小于普通粉煤灰;相同掺量下,生物质灰-水泥复合胶砂各龄期的抗压强度均小于普通粉煤灰-水泥复合胶砂,生物质灰掺量越大,复合胶砂的强度相比纯水泥组下降程度越大;与普通粉煤灰相比,掺加生物质灰的硬化水泥浆体微观结构更为疏松多孔,特别是其特有的细长纤维状颗粒的存在.     

废弃混凝土磨细粉对水泥性能的影响

利用废弃混凝土制备全组分混凝土细粉,研究细粉对水泥标准稠度需水量、凝结时间、胶砂强度和化学结合水的影响,并采用XRD、TG-DSC等测试技术,研究其对水泥水化产物的影响.研究结果表明:细粉不影响水泥的标准稠度需水量,但缩短了水泥的凝结时间;低掺量下细粉对胶砂强度影响不大,但掺量超过10％时,胶砂强度随着掺量的增大不断降低;细粉的掺入虽然促进了浆体中水泥的水化,但却降低了浆体的总水化程度;细粉中的石灰石可以与水泥水化产物发生反应,生成单碳水化铝酸钙.