抗H_2S腐蚀外掺料在油井水泥中的研究

为改善油井水泥石抗H2S腐蚀能力,研究了外掺料FB和CB(铁族化合物)对油井水泥抗腐蚀性能的影响。通过对腐蚀前后水泥石抗压强度、渗透率、孔结构(MIP法)等性能的测试和水泥石样品的微观形貌及腐蚀产物成分分析,评价两种外掺料对油井水泥石的抗腐蚀性能的影响。结果表明:80℃下,H2S溶液腐蚀养护至28d,FB掺量为10%时,抗压强度达26.52MPa,比净浆水泥石提高35.6%,CB掺量为3%时,达29.86MPa,比净浆水泥石提高52.7%;FB和CB的掺入能有效降低水泥石有害孔(100nm)比例,且孔径分布趋于无害孔(50nm);FB和CB的掺量为10%时水泥石在7MPa驱替压力下的渗透率为零(原浆水泥石为0.96×10-3μm2)。FB和CB的掺入有利于水泥石抗H2S腐蚀能力的提高。     

常用外掺料对G级油井水泥体积稳定性及力学性能的影响*

针对G级油井水泥浆体体积收缩问题,对比研究了两种常用外掺料(矿渣和石英粉)对水泥浆体体积稳定性及力学性能的影响,并利用等温量热仪(ICC)、X射线衍射仪(XRD)、压汞仪(MIP)和扫描电镜(SEM)分别测试了两种外掺料对水泥水化放热速率,水泥水化产物、孔结构及水泥石微观形貌的影响。结果表明:80℃下水泥净浆体积收缩主要发生在水化早期,对应水泥石早期抗压强度、抗折强度增长迅速;掺入30%比表面积为340m2/kg的矿渣部分改善浆体体积收缩,150d线收缩率较净浆减小32%,早期抗压强度、抗折强度减小,后期强度增大并超过净浆;掺入30%比表面积为710m2/kg的石英粉加剧了浆体体积收缩,150d线收缩率较净浆增大40%,早期抗压强度、抗折强度远低于净浆及掺30%矿渣水泥。长期水养后部分超细SiO2参与反应,加之细颗粒的填充作用使其150d力学强度超过净浆及掺30%矿渣水泥,即水泥石力学强度不仅与外掺料活性有关,还与其粒径分布和养护龄期密切相关。     

石英砂细度和掺量对G级油井水泥浆体系性能的影响

通常G级油井水泥石在高温环境下(≥110℃)易出现强度倒缩,可加入SiO₂≥95%的石英砂作为高温强度衰退抑制剂。本文通过室内综合试验研究,测试了不同细度、掺量的石英砂对G级油井水泥石强度及浆体综合性能的影响,分析了水泥石的形貌结构和水化产物。结果表明：掺入30%～35%的石英砂(粒径80μm筛筛余10%～15%)可使其水泥石中高温水化产物的钙硅比降低至1.0,达到防止油井水泥石在高温下强度衰退的目的,但当温度由160℃升高至180℃时,水化产物雪硅钙石转化成硬硅钙石使其加砂油井水泥石强度降低,故可将160℃作为一个临界衰退点。以粒径80μm筛筛余10%～15%、掺量30%的加砂油井水泥为基准材料,与外加剂配伍设计了一套抗高温油井水泥浆体系配方,其水泥浆各项性能指标均能满足油田技术指标,可为后期抗高温水泥浆体系设计提供依据。     

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。     

不同替代率玻璃粉对混凝土性能的影响

废弃玻璃作为建筑废弃物对环境存在较大的危害,在混凝土中掺加玻璃粉,可以对废弃玻璃进行资源化有效利用,消解废弃玻璃对环境的污染。研究表明,混凝土中掺加玻璃粉,导致物料颗粒摩擦加大,玻璃粉替代率越高,混凝土工作性能越差,并且玻璃粉早期火山灰效应不明显,掺加玻璃粉将降低混凝土早期抗压强度,但随着龄期的增加,混凝土抗压强度增加。应用全生命周期评价方法分析表明,掺入适量的玻璃粉可以获得良好的环境效益与经济效益。     

废弃玻璃粉对ASR膨胀抑制作用机理研究

ASR膨胀是制约废弃玻璃在混凝土中运用的关键因素,也是废弃玻璃混凝土研究热点问题.通过ASTMC1260快速砂浆棒法研究废弃玻璃粉对ASR膨胀的抑制效果,对比不同掺量和不同粒径玻璃粉掺入混凝土时试件不同龄期膨胀率,分析玻璃粉掺量与粒径对ASR膨胀抑制的影响;采用扫描电子显微镜(SEM)对砂浆棒微观结构进行对比分析,探究玻璃粉对ASR膨胀抑制的作用机理.结果 表明:掺入玻璃粉对ASR膨胀有一定的抑制效果;玻璃粉掺量越大,对ASR膨胀的抑制效果越好,且持续时间越长;对比0～13 μm、13 ～ 38 μm、38～ 75 μm三组试验发现玻璃粉粒径改变对ASR膨胀影响弱于掺量改变的影响;玻璃粉对ASR膨胀抑制作用与玻璃粉在早期水化过程中更多地参与了火山灰反应有关.     

粉煤灰对水泥石冲击韧性的影响及机理

为了研究粉煤灰的参量对水泥基材料抗冲击性能的影响,实验了标准养护龄期分别为1 d、3 d及7 d水泥石在粉煤灰等量取代水泥量为0、12.5%、25%、40%和60%时的冲击韧性,结果表明:1 d和3 d龄期时,粉煤灰降低水泥石的冲击韧性;7 d龄期时,冲击韧性随着粉煤灰掺量的增加而提高;不掺粉煤灰时,水泥石的冲击韧性随着龄期增长而下降,掺粉煤灰时,各掺量下水泥石的冲击韧性均随着龄期增长显著增强。     

废玻璃粉作为辅助胶凝材料对砂浆性能影响及作用机理

作为辅助胶凝材料掺入混凝土是废弃玻璃回收利用的途径之一。研究废玻璃粉掺料对砂浆性能影响及作用机理,结果可为该类应用提供指导。本文研究0~0.075 mm、0.075~0.15 mm和0.15~0.3 mm这三组不同粒径废玻璃粉作为辅助胶凝材料对砂浆力学性能及碱硅酸反应(ASR)膨胀作用的影响。研究发现:掺入玻璃粉粒径为0~0.075 mm可将砂浆28 d抗压强度增加5%~15%,ASR膨胀率减小20.2%;掺入玻璃粉粒径为0.15~0.3 mm则使砂浆28 d抗压强度降低5%~8%,ASR膨胀率增加39.7%。采用热重分析、等离子电感耦合、扫描电镜及能谱分析试验对反应产物、孔溶液、微观结构及其元素分布进行检测。分析认为粒径粗的玻璃粉碱骨料活性强,易发生ASR,导致膨胀率增加;粒径细的火山灰活性强,发生火山灰反应生成了膨胀率低的低钙硅比水化硅酸钙凝胶,该产物不仅会吸收Na⁺、K⁺,从而减少用于发生ASR的反应物含量,而且更密实,有利于降低孔隙率,减少水的渗透,提高抗压强度并抵抗膨胀压。     

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.     

掺入废弃混凝土颗粒的水泥复合土力学特性研究

为了研究水泥复合土在建筑垃圾处理中发挥的作用,设计了不同废弃混凝土颗粒掺入比,不同的水泥掺入比,制作了掺入无筛分废弃混凝土颗粒的水泥复合土试件,进行了无侧限抗压强度试验,研究了不同龄期下水泥复合土的无侧限抗压强度变化规律,运用SPSS软件建立了无侧限抗压强度的多元线性回归分析模型.试验结果表明,废弃混凝土颗粒掺量存在适宜区间,适宜区间随着水泥掺量的增加而向数轴右侧移动;加入过低掺量的废弃混凝土颗粒会降低水泥复合土的抗压强度,随着废弃混凝土颗粒掺量增加,废弃混凝土颗粒形成骨架支撑,使抗压强度上升;当掺入废弃混凝土颗粒超过适量值后,抗压强度反而降低;水泥复合土强度后期增长潜力大,在28~60 d龄期区间可维持0.14 MPa/d的高速增长.其研究成果可为水泥土拓展新的应用方向,提供有效解决废弃混凝土堆放问题的新思路和研究数据.     

多源石墨固废制备电热板材配方试验研究

为了提高石墨固废利用率,本文以石墨开采废石为细骨料,添加球形石墨尾料以及不同质量分数的废石石粉进行电热板材配方试验,探究了石墨开采废石取代量、石粉掺量对电热板材性能的影响。结果表明：在100%(质量分数)使用石墨开采废石作为细骨料时,养护28 d的水泥板材抗折强度及抗压强度分别达到11.09 MPa和50.90 MPa,虽然略低于使用标准砂的水泥板材的强度指标,但是仍可满足相关要求,说明石墨开采废石可以作为细骨料使用;在废石石粉掺量为7%(质量分数)时,电热板材的抗折强度和抗压强度最高分别达到6.21 MPa和33.00 MPa,虽然强度有所降低,但是仍可满足低强度板材的要求;在球形石墨尾料掺量为9%(质量分数)时,电热板材体积电阻率为1.94Ω·m,发热温度为71℃,具有良好的电热效果。     

一元有机酸盐化三乙醇胺水泥助磨剂的研究

为了减少三乙醇胺的使用成本,提高其助磨和增强效果,用一元有机酸盐化三乙醇胺合成DOGA系列水泥助磨剂.通过分析水泥粉体的比表面积、筛余量、粒度分布以及水泥硬化浆体的抗压强度、TG-DSC,研究DOGA系列水泥助磨剂对水泥性能的影响.结果表明,以三乙醇胺为参比项,DOGA系列水泥助磨剂改善了助磨和增强效果,其中DOGA3的助磨和增强效果最好,在最佳掺量0.05%时,45 μm筛余降低21.1%、比表面积增加了21 m2/kg、3~32 μm增加了2.14%,3 d、28 d抗压强度分别提高了2.1 MPa、4.4 MPa.     

PA6/GF/SP三元复合材料的制备及其力学性能研究

以矿渣微粉（SP）和玻璃纤维（GF）为填料,经共混、挤出造粒、注射成型工序制备聚已内酰胺（PA6）/GF/SP三元复合材料,采用扫描电子显微镜观察断口形貌,通过检测复合材料试样的拉伸强度、冲击强度研究不同GF/SP配比比例以及SP的粒径对复合材料的力学性能影响。结果表明,当GF/SP配比填料总量定为30 %（质量分数,下同）,SP与GF比例为1∶3时,平均粒径为7 μm的SP有最好的增强效果,拉伸强度为96.8 MPa;当SP平均粒径为15 μm时,三元复合材料具有最佳的冲击强度,比纯PA6提高了32.4 %,达到8.31 kJ/m2。     

煤矸石对泡沫混凝土孔结构的影响

本文将粉磨之后的煤矸石替代部分水泥掺入到混凝土中,通过物理发泡工艺制备煤矸石泡沫混凝土。采用FiJi-imageJ图像分析技术等对泡沫混凝土的孔径分布、平均孔径、气孔直径等进行表征,分析了煤矸石改善泡沫混凝土成孔的原因以及煤矸石粉磨粒径对泡沫混凝土抗压强度的影响。结果表明:当掺入粒径为45 μm的煤矸石粉时,泡沫混凝土的强度随着掺量的增加逐步下降,而掺入粒径为15 μm的煤矸石粉时,强度则随掺量的增加呈先上升后下降的趋势;在调节孔结构方面,粒径为45 μm的煤矸石粉优于粒径为15 μm的煤矸石粉,并在50%(质量分数)掺量下达到最优效果。     

铁尾矿在蒸压养护过程中的物相变化

以铁矿尾矿替代河砂或者粉煤灰作为主要原料,铝粉作为发气剂,研究制备出了蒸压加气混凝土砌块.在铁矿尾矿、石灰、水泥和脱硫石膏的配合比(质量比)为60∶25∶10∶5时,加气混凝土砌块的强度最优,约为4.43 MPa,此时体积密度为513 kg/m',比强度为8.34 MPa.由X射线衍射测试分析可知,成品中主要的矿物成分...     

高石灰石掺量水泥专用助磨剂试验研究

通过试验室模块试验和小磨试验,研究了高石灰石掺量水泥专用助磨剂对水泥的增强和助磨效果。结果表明,高石灰石掺量水泥专用助磨剂在9个新型干法水泥厂10个水泥样品的模块试验中28d抗压强度平均增加7.3MPa;小磨试验水泥45μm筛余减少3.8%～6.0%,3～32μm颗粒含量增加3.11%,28d抗压强度增加5.7～6.8MPa。高石灰石掺量水泥专用助磨剂同时具有显著的后期强度增强作用和助磨作用。     

压蒸条件下花岗岩石粉对UHPC性能的影响

研究了在压蒸条件下花岗岩石粉取代石英粉掺量对超高性能混凝土力学性能(3d、180 d抗压/抗折强度)和微观结构(水化产物、C-S-H凝胶平均分子链长)的影响,并探明两者之间的关系.XRD、SEM-EDS、29Si NMR测试结果表明:3 d、180 d胶凝浆体水化产物主要为低钙硅比、本征强度较高的tobermorite晶体.随着花岗岩石粉取代率增加,混凝土抗压/抗折强度先增加后减小,当取代率为50％时,其180 d抗压强度≥190 MPa、抗折强度≥40MPa;且随着取代率的增加,C-S-H凝胶平均分子链长降低、Al[4]/Si增加;在相同取代率时,平均分子链长为180d＞3d,Al[4]/Si为180 d＜3 d.高温和高压条件下,C-S-H凝胶平均分子链长不是混凝土性能的单一影响因素,混凝土抗压强度与C-S-H凝胶平均分子链长不直接相关.     

玻璃粉粒度对复合胶凝材料性能的影响

用激光粒度分析仪测定不同细度的玻璃粉粒度分布,以灰色关联方法( GIA)和扫描电子显微镜( SEM)研究了玻璃粉粒度对复合胶凝材料性能的影响。研究结果表明,玻璃粉中10μm以下的颗粒关联性均为正,说明这些颗粒对复合胶凝材料强度发展有积极贡献,其中以5~10μm的关联度为最大;而?45μm的颗粒呈负关联,其火山灰活性没有得到充分发挥;玻璃粉经适当物理磨细(35 min)后,能更有效地分散到复合胶凝材料的孔隙中,使复合胶凝材料的结构更加密实,从而提高了复合胶凝材料的抗压强度。     

Performance of glass powder as a pozzolanic material in concrete: A field trial on concrete slabs

Earlier laboratory work by the authors indicated satisfactory performance of glass powder (GLP) in concrete as a pozzolanic material. The powder was manufactured from mixed colour waste packaging glass comprising soda-lime glass. In order to investigate the performance of GLP in concrete under field conditions, a field trial was conducted using a 40 MPa concrete mixture, incorporating various proportions of GLP (0%, 20%, and 30%) as cement replacement. Ten mixture formulations, some of which also included sand-size crushed glass aggregate particles, were used to cast ten concrete slabs (1.5 × 2.5 × 0.25 m). Cylinders and prisms were also manufactured from the same batches at the time of casting for the measurement of compressive and splitting tensile strength, flexural strength, shrinkage, expansion, ultrasonic pulse velocity, volume of permeable voids, and chloride permeability. Core samples were drilled from the slabs at various ages for the same tests (except tensile and flexural), as well as for microstructural examination. Results showed that strength gain was slower in GLP-bearing concrete up to 28 days, but at the age of 404 days all the mixtures exceeded the 40 MPa target and achieved about 55 MPa strength.Mixtures containing GLP also performed satisfactorily with respect to drying shrinkage and alkali reactivity, and there were indications that GLP reduces the chloride ion penetrability of the concrete, thereby reducing the risk of chloride induced corrosion of the steel reinforcement in concrete. The results demonstrated that GLP can be incorporated into 40 MPa concrete at dosage rates of 20-30% to replace cement without harmful effects. The use of GLP provides for considerable value-added utilisation of waste glass in concrete and significant reductions in the production of green house gases by the cement industry.     

粉体热压法制备As2Se3硫系玻璃研究

本研究尝试将As₂Se₃红外硫系透镜生产过程中产生的块体玻璃废料进行回收利用,首先将清洗后的块体玻璃废料球磨成粉体,然后采用粉体热压技术实现高光学质量As₂Se₃玻璃片的制备。研究了粉体粒度、热压参数对制备的As₂Se₃玻璃光学性能的影响,对比了粉体热压法和熔融淬冷法制备的As₂Se₃玻璃的性能,评估了通过粉体热压途径制备红外硫系玻璃的可行性。结果表明:随着球磨时间的延长,As₂Se₃玻璃粉体的平均颗粒尺寸逐渐减小,且颗粒尺寸的分布趋于更加均匀;使用平均颗粒尺寸为9.7 μm的粉体(球磨10 min),在压力为40 MPa、热压温度为250 ℃、热压时间为10 min的条件下获得的热压玻璃的致密度达到99.8%,其折射率与熔融淬冷法制备的玻璃的折射率接近(在10 μm波长的折射率差仅为0.003),在10 μm波长的透过率达61%(理论透过率为63.7%)。通过进一步提高玻璃粉体的纯度和尺寸均匀性,有望制备出与熔融淬冷法制备的玻璃性能相当的热压玻璃。