Добавки кольматирующие – Добавки для бетонов и растворов. Кольматирующие добавки

Добавки для бетонов и растворов. Кольматирующие добавки

Современное производство строительных материалов

Кольматирующие добавки — это вещества, способствующие заполнению пор в бетоне водонерастворимыми продуктами. По требованиям надежности они должны обеспечивать повышение марки бетона по водонепроницаемости на 2 ступени и более.

Основное назначение кольматирующих (уплотняющих) добавок связано с увеличением плотности бетона и раствора, что способствует повышению их долговечности, особенно в тех случаях, когда агрессивными факторами являются органические или неорганические жидкие или газообразные среды.

В качестве кольматирующих добавок для бетонов и строительных растворов используют тонкодисперсные минеральные вещества, обладающие гидравлической или пуццоланической активностью, а также водорастворимые добавки. Механизм действия активных минеральных добавок-наполнителей подробно изложен в разделе «Минеральные добавки».

Водорастворимыми кольматирующими добавками (добавками-уплотнителями) являются водорастворимые смолы и соли алюминия, железа и кальция, характеристики которых представлены ниже.

Диэтиленгликолевая смола ДЭГ-1. Однородная жидкость желтого цвета; плотность — 1,115 г/см3, молекулярная масса — 240…260. Содержание эпоксидных групп более 25 %, гидроксильных — 4,5 %. Рекомендуемая дозировка — 1,0…1,5 %.

Триэтиленгликолевая смола ТЭГ-1. Алифатическая эпоксидная смола в виде однородной жидкости желтого цвета плотностью 1,155 г/см3, молекулярная масса 300…320. Рекомендуемая дозировка — 1,0…1,5 %.

Полиаминная смола С-89. Прозрачная темная однородная жидкость с зеленоватым отливом. Концентрация смолы в водном растворе 29,45 %. Устойчива к разведению водой при соотношении 1:100. Не рекомендуется использовать сланцевый цемент. Рекомендуемая дозировка ~ 0,6..Л,5 %.

Битумная эмульсия (эмульбит) БЭ. Эмульсия 1 рода, состоящая из битума (50 %), добавки ЛСТ (5 %) и воды (45 %). Рекомендуемая дозировка — 5…10 % эмульсии от массы цемента.

Сульфат железа СЖ. Вещество желтого цвета в виде кристаллогидрата Fe2(SO4)3 · 9h3O, хорошо растворимое в воде. Дозировка добавки не должна превышать3%.

Хлорид железа ХЖ. Продукт состава FeCl3 • 6h3O, красно-коричневого цвета, хорошо растворимый в воде, сильно гигроскопичен. Количество добавки должно быть менее 3 % — для бетона неармированных конструкций, и менее 2 % — для бетона армированных конструкций.

Нитрат железа НЖ. Вещество бледно-фиолетового цвета состава Fe(NO3)3• 9Н2O. Продукт хорошо растворим в воде. Дозировка не должна превышать 3 %.

Нитрат кальция НК. Выпускается в виде кристаллов Са(NO3)2 или тетрагидрата Са(NO3)2 • 4h3O. Продукт бесцветный, хорошо растворим в воде. Дозировка не должна превышать 3 %.

Сульфат алюминия СА. Бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Производится в виде гидрата Al2(SO4)3 • 18h3O и в безводном виде: Кристаллогидрат легко выветривается при хранении на воздухе. Дозировка не должна превышать 3 %.

Уплотнители бетона — водорастворимые смолы ДЭГ-1, ТЭГ-1, С-89 улучшают однородность бетона и, смещая кривую распределения капилляров и пор в области меньших размеров, повышают деформативность и предельную растяжимость бетона, а также способствуют образованию в нем более плотной контактной зоны. Результатом такого действия является повышение долговечности бетонных и железобетонных изделий.

Добавки СЖ, ХЖ, НЖ, являясь добавками второго класса, т. е. вступающими в химические реакции с вяжущими материалами, ускоряют схватывание цемента и улучшают структурные характеристики и морозостойкость бетона. Это обусловлено тем, что в результате реакций, протекающих между ними и составляющими цемента и продуктами их гидратации, образуются трудно растворимые вещества, уплотняющие цементный камень.

Например, при введении СЖ (Fe2(SO4)3) в результате обменных реакций между химически активными алюминий — и железосодержащими фазами клинкерного цемента образуются трудно растворимые двойные соли-гидраты типа;

3CaO • Fe2O3 • 6h3O; 3CaO • Fe2O3 • 3CaSO4 • 31h3O; 3CaO • Al2O3 • Fe2O3 • 3CaSO4 • 31h3O.

В результате возникновения высокодисперсных эластичных труднорастворимых железосодержащих новообразований происходит кольматация пор цементного камня, что способствует повышению непроницаемости бетона, а, следовательно, и его долговечности.

Гипсовые вяжущие материалы, воздушные вяжущие материалы, получаемые на основе полуводного сульфата кальция либо безводного сульфата кальция (ангидритовые вяжущие). По условиям термической обработки, а также по скорости схватывания и твердения гипсовые вяжущие материалы делятся на 2 …

Материалы, предназначенные для предохранения конструкций и инженерных сооружений от действия воды, называют гидроизоляционными. В зависимости от применяемого вяжущего гидроизоляционные мате-риалы подразделяют на битумные, дегтевые и полимерные. По способу нанесения их …

Комплексные добавки, получаемые при объединении активных минеральных компонентов и органических модификаторов, называют органоминеральными добавками (ОМД). Использование органоминеральных добавок в бетонах произвело революцию в строительном производстве. Бетоны, в состав которых могут …

msd.com.ua

Кольматирующие добавки — Добавки, повышающие прочность

Кольматирующие добавки

Кольматирующие добавки – это вещества, способствующие заполнению пор в бетоне водонерастворимыми продуктами. По требованиям надежности они должны обеспечивать повышение марки бетона по водонепроницаемости на 2 ступени и более.

Основное назначение кольматирующих (уплотняющих) добавок связано с увеличением плотности бетона и раствора, что способствует повышению их долговечности, особенно в тех случаях, когда агрессивными факторами являются органические или неорганические жидкие или газообразные среды.

В качестве кольматирующих добавок для бетонов и строительных растворов используют тонкодисперсные минеральные вещества, обладающие гидравлической или пуццолани-ческой активностью, а также водорастворимые добавки. Механизм действия активных минеральных добавок-наполнителей подробно изложен в главе «Минеральные добавки».

Водорастворимыми кольматирующими добавками (добавками-уплотнителями) являются водорастворимые смолы и соли алюминия, железа и кальция, характеристики которых представлены ниже. – Диэтиленгликолевая смола ДЭГ-1. Однородная жидкость желтого цвета; плотность — 1,115 г/см3, молекулярная масса — 240…260. Содержание эпоксидных
групп более 25%, гидроксильных — 4,5%. Рекомендуемая дозировка – 1,0… 1,5%. Триэтиленгликолевая смола ТЭГ-1. Алифатическая эпоксидная смола в виде однородной жидкости желтого цвета плотностью 1,155 г/см3, молекулярная масса 300…320. Рекомендуемая дозировка — 1,0…1,5%. – Полиаминная смола С-89. Прозрачная темная однородная жидкость с зеленоватым отливом. Концентрация смолы в водном растворе 29,45%. Устойчива к

разведению водой при соотношении 1:100. Не рекомендуется использовать сланцевый цемент. Рекомендуемая дозировка – 0,6…1,5%. – Битумная эмульсия (эмульбит) БЭ. Эмульсия 1 рода, состоящая из битума (50%), добавки ЛСТ (5%) и воды (45%). Рекомендуемая дозировка — 5…10% эмульсии от массы цемента. – Сульфат железа СЖ. Вещество желтого цвета в виде кристаллогидрата /е2(504)3 • 9Н20, хорошо растворимое в воде. Дозировка добавки не должна превышать 3%. – Хлорид железа ХЖ. Продукт состава FeCl3 * 6ЩО, красно-коричневого цвета, хорошо растворимый в воде, сильно гигроскопичен. Количество добавки должно быть менее 3% — для бетона неармированных конструкций, и менее 2% — для бетона армированных конструкций. – Нитрат железа НЖ. Вещество бледно-фиолетового цвета состава Fe(N03)3 * 9НгО. Продукт хорошо растворим в воде. Дозировка не должна превышать 3%. – Нитрат кальция НК. Выпускается в виде кристаллов Ca(N03)2 или тетрагидрата Ca(N03)2 • 4h30. Продукт бесцветный, хорошо растворим в воде. Дозировка не должна превышать превышать 3%. – Сульфат алюминия СА. Бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Производится в виде гидрата Al2(S04)3 * 18 Н20 и в безводном виде. Кристаллогидрат легко выветривается при хранении на воздухе. Дозировка не должна превышать 3%.

Уплотнители бетона – водорастворимые смолы ДЭГ-1, ТЭГ-1, С-89 улучшают однородность бетона и, смещая кривую распределения капилляров и пор в области меньших размеров, повышают деформативность и предельную растяжимость бетона, а также способствуют образованию в нем более плотной контактной зоны. Результатом такого действия является повышение долговечности бетонных и железобетонных изделий.

Добавки СЖ, ХЖ, НЖ, являясь добавками второго класса, т. е. вступающими в химические реакции с вяжущими материалами, ускоряют схватывание цемента и улучшают структурные характеристики и морозостойкость бетона. Это обусловлено тем, что в результате реакций, протекающих между ними и составляющими цемента и продуктами их гидратации, образуются труднорастворимые вещества, уплотняющие цементный камень.

В результате возникновения высокодисперсных эластичных труднорастворимых железосодержащих новообразований происходит кольматация пор цементного камня, что способствует повышению непроницаемости бетона, а, следовательно, и его долговечности.

Читать далее:
Добавки, повышающие защитные свойства бетона
Газообразующие добавки (для тяжелых бетонов)
Воздухововлекающие добавки (для тяжелых бетонов)
Водоредуцирующие добавки
Добавки-регуляторы структуры и свойств бетона


stroy-server.ru

Добавки кольматирующие. Добавки для бетонов и растворов. Кольматирующие добавки

Кольматирующие добавки — Добавки, повышающие прочность

Современное производство строительных материалов

Кольматирующие добавки — это вещества, способствующие заполнению пор в бет

Кольматирующие добавки

Кольматирующие добавки – это вещества, способствующие заполнению пор в бетоне водонерастворимыми продуктами. По требованиям надежности они должны обеспечивать повышение марки бетона по водонепроницаемости на 2 ступени и более.

Основное назначение кольматирующих (уплотняющих) добавок связано с увеличением плотности бетона и раствора, что способствует повышению их долговечности, особенно в тех случаях, когда агрессивными факторами являются органические или неорганические жидкие или газообразные среды.

В качестве кольматирующих добавок для бетонов и строительных растворов используют тонкодисперсные минеральные вещества, обладающие гидравлической или пуццолани-ческой активностью, а также водорастворимые добавки. Механизм действия активных минеральных добавок-наполнителей подробно изложен в главе «Минеральные добавки».

Водорастворимыми кольматирующими добавками (добавками-уплотнителями) являются водорастворимые смолы и соли алюминия, железа и кальция, характеристики которых представлены ниже. – Диэтиленгликолевая смола ДЭГ-1. Однородная жидкость желтого цвета; плотность — 1,115 г/см3, молекулярная масса — 240…260. Содержание эпоксидныхгрупп более 25%, гидроксильных — 4,5%. Рекомендуемая дозировка – 1,0… 1,5%. Триэтиленгликолевая смола ТЭГ-1. Алифатическая эпоксидная смола в виде однородной жидкости желтого цвета плотностью 1,155 г/см3, молекулярная масса 300…320. Рекомендуемая дозировка — 1,0…1,5%. – Полиаминная смола С-89. Прозрачная темная однородная жидкость с зеленоватым отливом. Концентрация смолы в водном растворе 29,45%. Устойчива кразведению водой при соотношении 1:100. Не рекомендуется использовать сланцевый цемент. Рекомендуемая дозировка – 0,6…1,5%. – Битумная эмульсия (эмульбит) БЭ. Эмульсия 1 рода, состоящая из битума (50%), добавки ЛСТ (5%) и воды (45%). Рекомендуемая дозировка — 5…10% эмульсии от массы цемента. – Сульфат железа СЖ. Вещество желтого цвета в виде кристаллогидрата /е2(504)3 • 9Н20, хорошо растворимое в воде. Дозировка добавки не должна превышать 3%. – Хлорид железа ХЖ. Продукт состава FeCl3 * 6ЩО, красно-коричневого цвета, хорошо растворимый в воде, сильно гигроскопичен. Количество добавки должно быть менее 3% — для бетона неармированных конструкций, и менее 2% — для бетона армированных конструкций. – Нитрат железа НЖ. Вещество бледно-фиолетового цвета состава Fe(N03)3 * 9НгО. Продукт хорошо растворим в воде. Дозировка не должна превышать 3%. – Нитрат кальция НК. Выпускается в виде кристаллов Ca(N03)2 или тетрагидрата Ca(N03)2 • 4h40. Продукт бесцветный, хорошо растворим в воде. Дозировка не должна превышать превышать 3%. – Сульфат алюминия СА. Бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Производится в виде гидрата Al2(S04)3 * 18 Н20 и в безводном виде. Кристаллогидрат легко выветривается при хранении на воздухе. Дозировка не должна превышать 3%.

Уплотнители бетона – водорастворимые смолы ДЭГ-1, ТЭГ-1, С-89 улучшают однородность бетона и, смещая кривую распределения капилляров и пор в области меньших размеров, повышают деформативность и предельную растяжимость бетона, а также способствуют образованию в нем более плотной контактной зоны. Результатом такого действия является повышение долговечности бетонных и железобетонных изделий.

Добавки СЖ, ХЖ, НЖ, являясь добавками второго класса, т. е. вступающими в химические реакции с вяжущими материалами, ускоряют схватывание цемента и улучшают структурные характеристики и морозостойкость бетона. Это обусловлено тем, что в результате реакций, протекающих между ними и составляющими цемента и продуктами их гидратации, образуются труднорастворимые вещества, уплотняющие цементный камень.

В результате возникновения высокодисперсных эластичных труднорастворимых железосодержащих новообразований происходит кольматация пор цементного камня, что способствует повышению непроницаемости бетона, а, следовательно, и его долговечности.

Читать далее:Добавки, повышающие защитные свойства бетонаГазообразующие добавки (для тяжелых бетонов)Воздухововлекающие добавки (для тяжелых бетонов)Водоредуцирующие добавкиДобавки-регуляторы структуры и свойств бетона

sevparitet.ru

кольматирующие добавки — это… Что такое кольматирующие добавки?


кольматирующие добавки
Источник: «Дом: Строительная терминология», М.: Бук-пресс, 2006.

Строительный словарь.

  • колпачковая гайка
  • комбинированная фанера

Смотреть что такое «кольматирующие добавки» в других словарях:

  • Добавки кольматирующие для бетона — – вещества, способствующие заполнению пор в бетоне водонерастворимыми продуктами. [ГОСТ 24211 91] Рубрика термина: Добавки в бетон Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Добавки в бетон — Термины рубрики: Добавки в бетон Абиетат натрия Аэросил Гарантийный срок хранения добавки Добавка Добавка бактерицидная …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Добавки для бетона кольматирующие — Вещества, способствующие заполнению пор в бетоне водонерастворимыми продуктами …   Словарь строителя

  • Материалы пропиточные (импрегнирующие, кольматирующие составы) — – химически стойкие затвердевающие вещества, которыми пропитывают основной пористый материал (бетон, дерево) с целью повышения его химической стойкости, водонепроницаемости, прочности и долговечности. [Пантилеенко, В. Н. Строительные материалы… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Суперпластификатор — Суперпластификаторы  добавки для бетона и строительных растворов. Это органические и неорганические вещества или их смеси (комплексы), за счет введения которых в состав бетонов и бетонных смесей регулируются направленно и контролируемо… …   Википедия

  • Пропиточные материалы — (импрегнирующие, кольматирующие составы) – химически стойкие затвердевающие вещества, которыми пропитывают основной пористый материал (бетон, дерево) с целью повышения его химической стойкости, водонепроницаемости, прочности и долговечности.… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Строительные материалы — Термины рубрики: Строительные материалы Ceresit cx Conlit Nordic green plus Thermasheet Армоцемент или сталефибробетон композиционный Белая сажа …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

dic.academic.ru

К выбору состава кольматирующих добавок в поглощающих горизонтах

Известно, что поглощение буровых растворов — тяжелое осложнение процесса строительства скважины, приводящее к значительным затратам времени и материальных ресурсов, предупреждением которого занимаются как буровые предприятия, так и научные подразделения.

Рассмотрение вопроса по предупреждению поглощений на примере Пачгинской площади, расположенной на юге — востоке республики Коми. Она приурочена к Патраковской складчатости. Выделенная структура представляет собой антиклиналь. Разрез осложнен тектоническими нарушениями, что сразу определяет наличие слабых пластов с одной стороны, а с другой — аномалии пластовых давлений. Согласно геолого-геофизическим исследованиям кровля продуктивных пластов представлена солевыми отложениями, кроме того, в разрезе представлены терригенные и карбонатные отложения пермского возраста, при этом в основном глинисто-песчаные породы занимают более 50 %.

Из-за неучтенных проектировщиками геологических условий была сделана ошибка при расчете плотности, что потребовало утяжелить буровой раствор. При использовании плотности 1500 кг/м3 любые колебания приводили либо к поглощениям, либо к газопроявлениям.

В свою очередь, высокая плотность бурового раствора наряду со снижением площади кольцевого пространства по длине забойного двигателя приводит к значительным репрессиям на стенки скважины, представленные «слабыми» пластами, раскрытию естественных трещин (в карбонатах) и нарушению сплошности сланцевых пород, что, соответственно, интенсифицирует фильтрационные потери, на ликвидацию которых требуется проведение специальных работ. При этом поглощения в глинисто-песчаных породах были ликвидированы с использованием механической кольматации (карбонатный кольматант), что свидетельствует о незначительной «вторичной» проницаемости. В карбонатных породах, по-видимому, произошел гидроразрыв пласта, что привело не только к значительным потерям бурового раствора, но и потребовало использовать специальные мероприятия, успешность которых (кроме, возможно, цементного моста) сомнительна.

Во всех трех интервалах поглощений использовалась КНБК с ВЗД. При дальнейшем применении роторной КНБК поглощения прекратились. Это свидетельствует о том, что при прохождении интервалов «слабых» пластов роторными КНБК существенно понижается риск гидроразрыва пласта, тем самым предупреждая потери промывочной жидкости.

Еще одно мероприятие, повлекшее за собой потери бурового раствора — это запуск циркуляции. Структурные свойства бурового раствора имеют важное значение при включении насосов, особенно в потенциально поглощающих горизонтах. Запуск двух насосов одновременно создает гидроудар, что приводит к разрыву пласту и началу поглощения. Расхаживание и вращение колонны для разрушения структуры раствора, поочередный запуск насосов позволяют уменьшить пусковое давление, тем самым предотвращая осложнения.

В настоящее время для борьбы с поглощениями существует огромное количество способов, самым распространенным является использование наполнителей.

Для исследования фильтрации жидкости в пористую среду на кафедре бурения был сконструирован прибор. Для имитации пористой среды использовалась губка. Использование данного прибора позволяет наблюдать процесс проникновения жидкости в пористую среду, определить глубину кольматации, вычислить объем жидкости на входе и на выходе прибора, и на основе полученных результатов сделать выводы о влиянии состава и свойств промывочной жидкости на прохождение интервалов проницаемых пород.

Для простейшей демонстрации прохождения жидкости сквозь пористую среду были взяты пробы воды без наполнителя и с наполнителем. Анализ результатов исследований показал, что наполнитель, в данном случае МК — 40, изменяет в первую очередь глубину проникновения жидкости. При этом формируется зона кольматации, обеспечивающая снижение фильтрационных потерь. Полученные данные по фильтрации не противоречат известным раннее результатам, поэтому предлагаемая модель может использоваться для дальнейших экспериментальных работ.

Следующим этапом лабораторных экспериментов является оценочное сравнение кольматационного воздействия безглинистого и полимерглинистого раствора. Исходя из результатов эксперимента можно сделать вывод о том, что наличие коллоидной фазы уменьшает глубину проникновения жидкости и тем самым уменьшает объем поглощенного раствора. Образовавшаяся фильтрационная корка выступает в роли барьера на пути движения жидкости в пласт.

Наиболее простым способом для ликвидации (профилактики) поглощения является применение наполнителей и поэтому следующим исследованием было сравнение различного состава кольматирующих добавок. При использовании безглинистого раствора с наполнителями МК — 40 и Nut Shelles Fine получилась 100 % кольматация пористой модели, объем раствора на выходе равнялся 0. В остальных двух растворах в качестве кольматанта использовалась МК — 40 и слюда. По результатам опытов можно сделать вывод о том, что разнофракционный состав наполнителей дает более положительный результат, чем применение однотипной добавки. Если сравнивать растворы с МК — 40 и слюдой, то при использовании мраморной крошки глубина проникновения наполнителя больше, и тем самым закупоривание пор произошло наиболее эффективно. Это объясняется размером и формой частиц. Размер частиц МК — 40 меньше чем у слюды, а значит в зоне кольматации происходит более плотная укладка, что связано, в том числе, с формой частиц слюды — это пластинки, которые целесообразно применять в группе с другими типоразмерами наполнителей.

Необходимо отметить, что при использовании кольматантов может возникнуть две проблемы. Первая связана с несоразмерно большим размером, а вторая — наоборот, т. е. дисперсность твердой фазы такова, что она фильтруется вместе с жидкой фазой и не способна формировать кольматационный экран. Разнофракционный состав наполнителей помогает решить этот вопрос.

Использование понизителей водоотдачи оказывает влияние на интенсивность фильтрации в пласт. Для сравнения были взяты полимерглинистый раствор, безглинистый с МК — 40 и полимерглинистый с резиновой крошкой различной дисперсности, модифицированной в смазке. В качестве стабилизатора использован реагент Poly Pac UL. Сравнивая с предыдущими результатами можно отметить следующее: использование понизителей водоотдачи приводит к меньшим потерям промывочной жидкости за счет связывания свободной воды. Модифицированная резиновая крошка выступила в роли демфирующейся добавки. За счет своей деформации частиц она более плотно закупорила каналы пористой модели. По сравнению с МК — 40 мы наблюдаем меньшую глубину проникновения как кольматанта, так и самого раствора. При движении в пористой среде вязкость, начиная с некоторой скорости сдвига, сильно растет и во много раз превосходит начальную вязкость раствора. Полимерные растворы, наряду с эффектами вязкоупругости, проявляют при движении в пористой среде и аномалии, обусловленные их микрогетерогенностью и способностью сорбироваться в скелете пористой среды, изменяя ее гидравлическое сопротивление. Для сравнения взяли два полимерглинистых раствора с разной вязкостью. По результатам можно сказать следующее, что увеличение вязкости снижает глубину проникновения жидкости. Раствор, попадая в пористую среду, загустевает в каналах, создавая дополнительное препятствие на пути движения раствору, попадающему в поры. Сила такого сопротивления зависит от структурно-механических свойств раствора, размеров и формы каналов, а также от глубины проникновения раствора в пласт. Растворы полимеров при движении в пористой среде обладают способностью уменьшать приемистость породы в результате адсорбции и механического улавливания полимера породой. Во время бурения скважины № 1 Пачгинской площади наблюдалось поглощение бурового раствора плотностью 1500 кг/м3. Для сравнения взяли этот же раствор, только в первом случае без добавок кольматанта, а во втором добавили МК — 40. На первый взгляд, раствор с такой плотностью должен проходить через модель пористой среды быстрее, но как мы видим все получилось иначе. Дело в том, что утяжеление до плотности 1500 кг/м3 производилось баритом, который выступил в данном случае и в роли утяжелителя, и в роли кольматанта. При добавке МК — 40 глубина проникновения раствора уменьшилась, и как уже говорилось в предыдущих опытах, разнофракционный состав дает наиболее положительный результат.

Анализ промысловых и лабораторных исследований (рисунок 1.1) показал:

—        коллоидная фаза снижает интенсивность фильтрации в пласт. Фильтрационная корка выступает в роли барьера на пути движения жидкости в пласт;

—        сочетание МК — 40 и ореховой скорлупы, а также бентонита и модифицированной резиновой крошки создают прочный кольматационный экран. Разнофракционных состав наполнителей наиболее эффективно снижает фильтрационные потери;

—        увеличение вязкости снижает глубину проникновения, уменьшает объем поглощенного раствора. При увеличение вязкости на 21 сек снижается глубина проникновения жидкости на 11 мм. Чем меньше раскрытие трещин, тем большее значение приобретает пластическая вязкость. С увеличением раскрытия трещины возрастает роль динамического напряжения сдвига.

Рис. 1.1. Глубина проникновения жидкости в пористую среду: 1 — Вода; 2 — Вода + МК-40; 3 — Безглинистый; 4 — Полимерглинистый; 5 — Безглинистый + МК-40 + ореховая скорлупа; 6 — Полимерглинистый + МК-40; 7 — Полимерглинистый + слюда; 8 — Полимерглинистый + понизитель водоотдачи; 9 — Безглинистый + понизитель водоотдачи + МК-40; 10 — Полимерглинистый + понизитель водоотдачи + модифицированная резиновая крошка; 11 — Полимерглинистый с высокой вязкостью; 12 — Полимерглинистый с низкой вязкостью; 13 — Раствор плотностью 1500 кг/м3, утяжеленный баритом; 14 — Раствор плотностью 1500 кг/м3, утяжеленный баритом и МК-40

moluch.ru

Добавки для бетонов и растворов. Кольматирующие добавки | Станки для шлакоблоков

Кольматирующие добавки — это вещества, способствующие заполнению пор в бетоне водонерастворимыми продуктами. По требованиям надежности они должны обеспечивать повышение марки бетона по водонепроницаемости на 2 ступени и более.

Основное назначение кольматирующих (уплотняющих) добавок связано с увеличением плотности бетона и раствора, что способствует повышению их долговечности, особенно в тех случаях, когда агрессивными факторами являются органические или неорганические жидкие или газообразные среды.

В качестве кольматирующих добавок для бетонов и строительных растворов используют тонкодисперсные минеральные вещества, обладающие гидравлической или пуццоланической активностью, а также водорастворимые добавки. Механизм действия активных минеральных добавок-наполнителей подробно изложен в разделе «Минеральные добавки».

Водорастворимыми кольматирующими добавками (добавками-уплотнителями) являются водорастворимые смолы и соли алюминия, железа и кальция, характеристики которых представлены ниже.

Диэтиленгликолевая смола ДЭГ-1. Однородная жидкость желтого цвета; плотность — 1,115 г/см3, молекулярная масса — 240…260. Содержание эпоксидных групп более 25 %, гидроксильных — 4,5 %. Рекомендуемая дозировка — 1,0…1,5 %.

Триэтиленгликолевая смола ТЭГ-1. Алифатическая эпоксидная смола в виде однородной жидкости желтого цвета плотностью 1,155 г/см3, молекулярная масса 300…320. Рекомендуемая дозировка — 1,0…1,5 %.

Полиаминная смола С-89. Прозрачная темная однородная жидкость с зеленоватым отливом. Концентрация смолы в водном растворе 29,45 %. Устойчива к разведению водой при соотношении 1:100. Не рекомендуется использовать сланцевый цемент. Рекомендуемая дозировка ~ 0,6..Л,5 %.

Битумная эмульсия (эмульбит) БЭ. Эмульсия 1 рода, состоящая из битума (50 %), добавки ЛСТ (5 %) и воды (45 %). Рекомендуемая дозировка — 5…10 % эмульсии от массы цемента.

Сульфат железа СЖ. Вещество желтого цвета в виде кристаллогидрата Fe2(SO4)3 · 9h3O, хорошо растворимое в воде. Дозировка добавки не должна превышать3%.

Хлорид железа ХЖ. Продукт состава FeCl3 • 6h3O, красно-коричневого цвета, хорошо растворимый в воде, сильно гигроскопичен. Количество добавки должно быть менее 3 % — для бетона неармированных конструкций, и менее 2 % — для бетона армированных конструкций.

Нитрат железа НЖ. Вещество бледно-фиолетового цвета состава Fe(NO3)3• 9Н2O. Продукт хорошо растворим в воде. Дозировка не должна превышать 3 %.

Нитрат кальция НК. Выпускается в виде кристаллов Са(NO3)2 или тетрагидрата Са(NO3)2 • 4h3O. Продукт бесцветный, хорошо растворим в воде. Дозировка не должна превышать 3 %.

Сульфат алюминия СА. Бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Производится в виде гидрата Al2(SO4)3 • 18h3O и в безводном виде: Кристаллогидрат легко выветривается при хранении на воздухе. Дозировка не должна превышать 3 %.

Уплотнители бетона — водорастворимые смолы ДЭГ-1, ТЭГ-1, С-89 улучшают однородность бетона и, смещая кривую распределения капилляров и пор в области меньших размеров, повышают деформативность и предельную растяжимость бетона, а также способствуют образованию в нем более плотной контактной зоны. Результатом такого действия является повышение долговечности бетонных и железобетонных изделий.

Добавки СЖ, ХЖ, НЖ, являясь добавками второго класса, т. е. вступающими в химические реакции с вяжущими материалами, ускоряют схватывание цемента и улучшают структурные характеристики и морозостойкость бетона. Это обусловлено тем, что в результате реакций, протекающих между ними и составляющими цемента и продуктами их гидратации, образуются трудно растворимые вещества, уплотняющие цементный камень.

Например, при введении СЖ (Fe2(SO4)3) в результате обменных реакций между химически активными алюминий — и железосодержащими фазами клинкерного цемента образуются трудно растворимые двойные соли-гидраты типа;

3CaO • Fe2O3 • 6h3O; 3CaO • Fe2O3 • 3CaSO4 • 31h3O; 3CaO • Al2O3 • Fe2O3 • 3CaSO4 • 31h3O.

В результате возникновения высокодисперсных эластичных труднорастворимых железосодержащих новообразований происходит кольматация пор цементного камня, что способствует повышению непроницаемости бетона, а, следовательно, и его долговечности.

shlakoblok.com

Хохлов А.В. К выбору состава кольматирующих добавок в поглощающих горизонтах

Хохлов Александр Викторович
Ухтинский государственный технический университет

Библиографическая ссылка на статью:
Хохлов А.В. К выбору состава кольматирующих добавок в поглощающих горизонтах // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 7 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/07/35855 (дата обращения: 25.03.2019).

Известно, что поглощение буровых растворов — тяжелое осложнение процесса строительства скважины, приводящее к значительным затратам времени и материальных ресурсов, предупреждением которого занимаются как буровые предприятия, так и научные подразделения.

Рассмотрение вопроса по предупреждению поглощений на примере Пачгинской площади, расположенной на юге – востоке республики Коми. Она приурочена к Патраковской складчатости. Выделенная структура представляет собой антиклиналь. Разрез осложнен тектоническими нарушениями, что сразу определяет наличие слабых пластов с одной стороны, а с другой – аномалии пластовых давлений. Согласно геолого – геофизическим исследованиям кровля продуктивных пластов представлена солевыми отложениями, кроме того, в разрезе представлены терригенные и карбонатные отложения пермского возраста, при этом в основном глинисто-песчаные породы занимают более 50%.

Из-за неучтенных проектировщиками геологических условий была сделана ошибка при расчете плотности, что потребовало утяжелить буровой раствор. При использовании плотности 1500 кг/м3 любые колебания приводили либо к поглощениям, либо к газопроявлениям.

В свою очередь, высокая плотность бурового раствора наряду со снижением площади кольцевого пространства по длине забойного двигателя приводит к значительным репрессиям на стенки скважины, представленные «слабыми» пластами, раскрытию естественных трещин (в карбонатах) и нарушению сплошности сланцевых пород, что, соответственно, интенсифицирует фильтрационные потери, на ликвидацию которых требуется проведение специальных работ. При этом поглощения в глинисто-песчаных породах были ликвидированы с использованием механической кольматации (карбонатный кольматант), что свидетельствует о незначительной «вторичной» проницаемости. В карбонатных породах, по-видимому, произошел гидроразрыв пласта, что привело не только к значительным потерям бурового раствора, но и потребовало использовать специальные мероприятия, успешность которых (кроме, возможно, цементного моста) сомнительна.

Во всех трех интервалах поглощений использовалась КНБК с ВЗД. При дальнейшем применении роторной КНБК поглощения прекратились. Это свидетельствует о том, что при прохождении интервалов «слабых» пластов роторными КНБК существенно понижается риск гидроразрыва пласта, тем самым предупреждая потери промывочной жидкости.

Еще одно мероприятие, повлекшее за собой потери бурового раствора – это запуск циркуляции. Структурные свойства бурового раствора имеют важное значение при включении насосов, особенно в потенциально поглощающих горизонтах. Запуск двух насосов одновременно создает гидроудар, что приводит к разрыву пласту и началу поглощения. Расхаживание и вращение колонны для разрушения структуры раствора, поочередный запуск насосов позволяют уменьшить пусковое давление, тем самым предотвращая осложнения.

В настоящее время для борьбы с поглощениями существует огромное количество способов, самым распространенным является использование наполнителей.

Для исследования фильтрации жидкости в пористую среду на кафедре бурения был сконструирован прибор. Для имитации пористой среды использовалась губка. Использование данного прибора позволяет наблюдать процесс проникновения жидкости в пористую среду, определить глубину кольматации, вычислить объем жидкости на входе и на выходе прибора, и на основе полученных результатов сделать выводы о влиянии состава и свойств промывочной жидкости на прохождение интервалов проницаемых пород.

Для простейшей демонстрации прохождения жидкости сквозь пористую среду были взяты пробы воды без наполнителя и с наполнителем. Анализ результатов исследований показал, что наполнитель, в данном случае МК – 40, изменяет в первую очередь глубину проникновения жидкости. При этом формируется зона кольматации, обеспечивающая снижение фильтрационных потерь. Полученные данные по фильтрации не противоречат известным раннее результатам, поэтому предлагаемая модель может использоваться для дальнейших экспериментальных работ.

Следующим этапом лабораторных экспериментов является оценочное сравнение кольматационного воздействия безглинистого и полимерглинистого раствора. Исходя из результатов эксперимента можно сделать вывод о том, что наличие коллоидной фазы уменьшает глубину проникновения жидкости и тем самым уменьшает объем поглощенного раствора. Образовавшаяся фильтрационная корка выступает в роли барьера на пути движения жидкости в пласт.

Наиболее простым способом для ликвидации (профилактики) поглощения является применение наполнителей и поэтому следующим исследованием было сравнение различного состава кольматирующих добавок. При использовании безглинистого раствора с наполнителями МК – 40 и Nut Shelles Fine получилась 100% кольматация пористой модели, объем раствора на выходе равнялся 0. В остальных двух растворах в качестве кольматанта использовалась МК – 40 и слюда. По результатам опытов можно сделать вывод о том, что разнофракционный состав наполнителей дает более положительный результат, чем применение однотипной добавки. Если сравнивать растворы с МК – 40 и слюдой, то при использовании мраморной крошки глубина проникновения наполнителя больше, и тем самым закупоривание пор произошло наиболее эффективно. Это объясняется размером и формой частиц. Размер частиц МК – 40 меньше чем у слюды, а значит в зоне кольматации происходит более плотная укладка, что связано, в том числе, с формой частиц слюды – это пластинки, которые целесообразно применять в группе с другими типоразмерами наполнителей.

Необходимо отметить, что при использовании кольматантов может возникнуть две проблемы. Первая связана с несоразмерно большим размером, а вторая – наоборот, т. е. дисперсность твердой фазы такова, что она фильтруется вместе с жидкой фазой и не способна формировать кольматационный экран. Разнофракционный состав наполнителей помогает решить этот вопрос.

Использование понизителей водоотдачи оказывает влияние на интенсивность фильтрации в пласт. Для сравнения были взяты полимерглинистый раствор, безглинистый с МК – 40 и полимерглинистый с резиновой крошкой различной дисперсности, модифицированной в смазке. В качестве стабилизатора использован реагент Poly Pac UL. Сравнивая с предыдущими результатами можно отметить следующее: использование понизителей водоотдачи приводит к меньшим потерям промывочной жидкости за счет связывания свободной воды. Модифицированная резиновая крошка выступила в роли демфирующейся добавки. За счет своей деформации частиц она более плотно закупорила каналы пористой модели. По сравнению с МК – 40 мы наблюдаем меньшую глубину проникновения как кольматанта, так и самого раствора. При движении в пористой среде вязкость, начиная с некоторой скорости сдвига, сильно растет и во много раз превосходит начальную вязкость раствора. Полимерные растворы, наряду с эффектами вязкоупругости, проявляют при движении в пористой среде и аномалии, обусловленные их микрогетерогенностью и способностью сорбироваться в скелете пористой среды, изменяя ее гидравлическое сопротивление. Для сравнения взяли два полимерглинистых раствора с разной вязкостью. По результатам можно сказать следующее, что увеличение вязкости снижает глубину проникновения жидкости. Раствор, попадая в пористую среду, загустевает в каналах, создавая дополнительное препятствие на пути движения раствору, попадающему в поры. Сила такого сопротивления за­висит от структурно-механических свойств раствора, размеров и формы каналов, а также от глубины проникновения раствора в пласт. Растворы полимеров при движении в пористой среде обладают спо­собностью уменьшать приемистость породы в результате адсорбции и механического улавливания полимера породой. Во время бурения скважины №1 Пачгинской площади наблюдалось поглощение бурового раствора плотностью 1500 кг/м3. Для сравнения взяли этот же раствор, только в первом случае без добавок кольматанта, а во втором добавили МК – 40. На первый взгляд, раствор с такой плотностью должен проходить через модель пористой среды быстрее, но как мы видим все получилось иначе. Дело в том, что утяжеление до плотности 1500 кг/м3 производилось баритом, который выступил в данном случае и в роли утяжелителя, и в роли кольматанта. При добавке МК – 40 глубина проникновения раствора уменьшилась, и как уже говорилось в предыдущих опытах, разнофракционный состав дает наиболее положительный результат.

Анализ промысловых и лабораторных исследований (рисунок 1.1) показал:

— коллоидная фаза снижает интенсивность фильтрации в пласт. Фильтрационная корка выступает в роли барьера на пути движения жидкости в пласт;

— сочетание МК – 40 и ореховой скорлупы, а также бентонита и модифицированной резиновой крошки создают прочный кольматационный экран. Разнофракционных состав наполнителей наиболее эффективно снижает фильтрационные потери;

— увеличение вязкости снижает глубину проникновения, уменьшает объем поглощенного раствора. При увеличение вязкости на 21 сек снижается глубина проникновения жидкости на 11 мм. Чем меньше раскрытие трещин, тем большее значение приобретает пластическая вязкость. С увеличением раскрытия трещины возрастает роль динамического напряжения сдвига.

1 – Вода; 2 – Вода + МК-40; 3 – Безглинистый; 4 – Полимерглинистый; 5 – Безглинистый + МК-40 + ореховая скорлупа; 6 – Полимерглинистый + МК-40; 7 – Полимерглинистый + слюда; 8 – Полимерглинистый + понизитель водоотдачи;  9 – Безглинистый + понизитель водоотдачи + МК-40; 10 – Полимерглинистый + понизитель водоотдачи + модифицированная резиновая крошка; 11 – Полимерглинистый с высокой вязкостью; 12 – Полимерглинистый с низкой вязкостью; 13 – Раствор плотностью 1500 кг/м3, утяжеленный баритом; 14 – Раствор плотностью 1500 кг/м3, утяжеленный баритом и МК-40.

Рисунок 1.1 – Глубина проникновения жидкости в пористую среду



Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Александр Хохлов»

web.snauka.ru