Вяжущее

.Я 3 Т огический инстилов им. И.А,Гришьченко и И,Г.Лугинин ,А. и др, Фосфогипс,именение, Ташкент:0 слеФАН,тельство ССС7/36, 1981. н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБ ОПИС Р АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) белгородский технотут стрОительных материманова(56) Ахмедов Мдование и пр1980, с. 119-13 .Авторское.свидеВ 816987, кл, С 04 В Изобретение относится к вяжущим веществам и может быть использовано для цементирования низкотемпературных скважин,Известен тампонажный цемент, содержащий, мас.: белитоалюминатный компо- нент 78-82; сульфат кальция 18-22 (Толочкова М.Г, и др, Специальный тампонажный цемент для крепления скважин в условиях низких положительных и отрицательных температур, Труды Всесоюзного Совещания по химии и технологии цемента, М., 1978),Недостатком известного цемента является высокая водопотребность и короткие сроки схватывания, вызывающие трудность управления загустеваемостью тампонаж. ных растворов. вестен сульфоалюминатно-силикат- АС) цемент (1), включающий, мас.%: евый силикосульфат 66,92; сульфоа(51)5 С 04 В 7/32(57) Использование; в промышленности строительных материалов при производстве вяжущих. Вяжущее содержит, мас.7;: цемент 91-97; технические модифицированные лигносульфонаты 2-4; поташ 1-5. При этом цемент включает, мас,: сульфоалюминат кальция 26,11- 32,85; кальциевый силикосульфат 31,2- 36,04; алюмоферрит кальция 8.03-9,15; магнезиальный плеохроит 7,13-8,32; двух- кальциевый силикат 1,2-3,67; сульфат кальция 6,7-9.34; СаО 1,03-3,30; М 90 5,15-9,89, Вяжущие готовят смешением цемента указанного состава с лигносульфонатами и поташем, Прочность при изгибе в возрасте 2 сут 32,8-39,0 кг/см, водоцементное отношение 0,42-0,45. люминат кальция 16,75; алюмоферрит кальция 11,5. сульфат кальция 4,83.Недостатком указанного цемента является низкая гидравлическая активность при низких положительных температурах и неспособность к твердению в условиях отрицательных температур.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к йредлагаемому является вяжущее (2), включающее, мас,0/: белитоалюминатный компонент 69- 83; сульфат кальция 12-16, лигнин 5-15.Недостатками известного состава являются низкая прочность вяжущего прй изгибе и высокая водопотребность,Цель изобретения - повышение прочности вяжущего при изгибе и снижение водо- потребности,Поставленная цель достигается тем, что вяжущее включающее цемент, содержащий двухкальциевый силикат и сульфат кальция и пластификатор, д качестве пластификато10 15 20 25 30 26,11-32,85 7,13-8,321,03-3,35,15-9,89 35 40 50 55 ра содержит технические модифицированные лигносульфонаты и дополнительно поташ при следующем соотношениикомпонентов, мас,%:Указанный цемент 91-97Технические модифицированныелигносульфонаты 2-4Поташ 1-5,а цемент дополнительно содержит сульфоалюминат кальция, кальциевый силикосульфат, алюмоферрит кальция, магнезиальныйплеохроит, оксиды кальция и магния приследующем соотношении компонентов,мас.%:Сульфат кальция 6,7-9,34СульфоалюминаткальцияКальциевый силикосульфат 31,2-36,04Алюмоферриткальция 8,03-9,15МагнезиальныйплеохроитОксид кальцияОксид магнияДвухкальциевыйсиликат ОстальноеПрисутСтвие сульфоалюмината кальцияв составе вяжущего способствует при гидратации кристаллизации эттрингита, обеспечивающего высокую начальную прочность ирасширение твердеющей композиции. Кроме того, сульфоалюминат кальция активизирует твердение сульфосиликата кальция,( бладающего слабыми гидравлическимисвойствами. Гидратация глиноземсодержащих фаз вяжущего элюмоферрит кальция имагчезиальный плеохроит) приводит к выделению гидроалюминатов кальция, взаимодействующих с сульфатом кальция собразованием дополнительного количестваэттрингита, а оставшийся сульфат кальцияпереходит в двуводный гипс. Оксиды кальция и магния являются компонентами, обеспечивающими дополнительноетепловыделение и расширение предложенного вяжущего,Технические модифицированные лигносульфонаты, используемые в качестве пластифицирующей добавки, обеспечиваютвысокую растекаемость цементного тестапри минимальных водоцементных отношениях и сроки схватывания, достаточные длягомогенизации и прокачивания тампонажного раствора. Поташ. являющийся противоморозной добавкой, интенсифицируетпроцесс твердения предложенного вяжущего при низких положительных температурахи предотвращает замерзание жидкой фазы при понижении температуры окружэ,ощей среды до нулевых и отрицательных значений,Изобретение иллюстрируется следующими примерами.Иэ природных сырьевых материалов (известняка, лигнит-боксита, доломита, фосфогипса), взятых в количествах, приведенных в табл, 2, готовятся сырьевые смеси, которые измельчаются до остатка на сите 008 10-12%, Химический состав сырьевых компонентов приведен в табл, 1,После формования сырьевых шихт в брикеты диаметром 30 мм и высотой 20 мм производят обжиг в высокотемпературной сйлитовой печи при 1200 С с изотермической выдержкой 30 мин. Затем брикеты резко охлаждают на воздухе и размалывают до остатка на сите 008 5-8%. Количественное определение несвязанного оксида кальция производят зтилово-глицератным методом, сульфата кальция и оксида магния - по данным химического анализа. Содержание сульфоалюмината кальция, алюмоферритэ кальция САР), магнеэиального плеохроита (СбА 4 МЗ), кальциевого силикосульфата и двухкальциевого силиката рассчитывают из количественных соотношений оксидов в соединениях при помощи рентгенофазового анализа. Поташ и технические модифицированные лигносульфонаты вводят с водой затворения. Из цементного теста формуют образцы-призмы размером 10 х 10 х 60 мм, которые сразу после затворения в формах и через 6 ч извлеченные из форм, помещаются в холодильную камеру с температурой 2 С. В табл, 3 приведен химический составсырьевых смесей и клинкеров, В табл. 4 приведен расчетный минералогический состав клинкеров После затворения вяжущего водой происходит гидратэция сульфоэлюмината и алюмоферрита кальция, магнезиального плеохроита, оксидов кальция и магния,двухкальциевого силиката, сопровождающаяся тепловыделением и расширением цементного теста. Через сутки твердения при 2 С цементное тесто имеет прочность при изгибе 25-28 кг/см, через 20 сут 45-50 кг/см . Составы вяжущего и свойства при температуре твердения 2 С в срэвнейии с прототипом приведены в табл. 2,Как видно из табл, 5, увеличение в составе вяжущего цемента свыше 97% при уменьшении ЛСТМ и поташа ниже 2 и 1 соответственно приводит к повышенной водопотребности, коротким срокам схватывания и низким прочностным характеристикам тампонажного раствора вследствие преобладания в составе цемен/та относительно гидравлически инертной составляющей - сульфосиликата кальция.Уменьшение в составе вяжущего цемента ниже 91;4 при увеличении ЛСТМ и поташа свыше 4 и 5соответственно в значительной мере замедляет сроки схватывания цементного раствора, приводит к снижению прочностных характеристик последнего эа счет большой величины расширения, вызываемой повышенным содержанием оксидов магния и кальция и сульфата кальция,Предлагаемый состав позволяет снизить водопотребность цементного раствора на 10-16 при одинаковой растекаемости по сравнениюс известным составом (2), При этом расход пластификатора уменьшается в 2,2-3,75 раза. Цементный камень на основе предложенного вяжущего обладает на 28- 52 ф более высокими прочностными характеристиками при изгибе в двухсуточном возрасте по сравнению с известным. формула изобретенияВяжущее для цементирования низкотемпературных скважин, включающее цемент, содержащий двухкальциевый силикат и сульфат кальция, и пластификатор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения,прочности при изгибе и снижения водопотребности, цемент дополнительно содержитсульфоалюминат кальция, кальциевый силикосульфат, алюмоферрит кальция, магнези. альныйплеохроит, оксиды кальция имагния, при следующем соотношении компонентов, мас. ф/:Сульфат кальция 6,7-9,34Сульфоал юминаткальция 26,11-32,85Кальциевый силикосульфат 31,2-36,04Алюмоферрит кальция 8,03-9,15Магнезиальный15 плеохроит 7,13-8,32Оксид кальция 1,03-3,3Оксид магния 5,15-9,89Двухкальциевыйсиликат Остальное, 20 а вяжущее в качестве пластификатора содержит технические модифицированныелигносульфонаты и дополнительно поташпри следующим собтношении компонентов,мас %25 . Укаэанный цемент 91-97Технические модифицированные лигносульфонаты 2-4Поташ 1-.51749199 Таблицл 3т а а юв т т тВвтаю а иваа таеев втаю тееет тытаа е в в е е в Ф а В е юа а т А 1 гОР О п.п.п,Смеси и клинкер Ре О Мдо 8 О СаО т ааавиав аа таеюювюве в юа 16,62 14,92 2 30,33 3,38 9,51 0,20 33,03 Клинкер 9,89 22,28 3 45)30 5,05 , 4,2 0,28 . 2 : 6,59 14,79 2,00. . 30,31 3,54 9,46 0,18 33,13 Клинкер 9,85 22,12 2,99 45,33 5,29 14,15 0,27 36,56 14,601,98 30,37 3,69 9,40 0,1833,22 Клинкер 9,83 21,85 2,96 45,47 5,52 14,09 0,28 4 6,51 13,85 1,90 29,72 4,87 9)34 0,20 33,61 Клинкер 9,81 20,86 2,86 44 76 . 7,34 14, 07 0,30 5 6,37 3,5 1,82 г 9,755,5 о 9,3 о 0,18 33,93 Клинкер 9,64 19,90 2,75 45,03 8,32 14,09 0,27 б б,зо г,б 8 )79 39;56 б,о 7 9,26 о,8 34,6 Клинкер 9,57 19,26 2,72 44,90 9,22 14,06 0,27 7 6,26 12,38 1,75 29,41 6,48 9,23 0,18 ; 34,31 Клинкер 9,5318,85 2,66 44,77 9,86, 14,06 0,27 8 6;23 12,21 1,73 29,47 6,59 9,20 О, 18 34,39 Клинкер 9,50 18,61 2,64 44,92 10,04 14,02 0,27 9 б,гг 1 г,12 1,73 : 29,40 6,74 9,15 о, 18 34,45 Клинкер 9,50 18)49 2 ю,64 44,86 10,28 . 13,96 0,27 10 - 6,17 . 11,88 1,7 : 29,43 6,94 : 9,1" 0,20 - 34,5 В Клинкер 9,43 : 18,16 2)60 44,99 10)61 13,91 0,3011, ,: 6,3 1,66 1,68 29,47 7,13 9,04о,8 34,7 Клинкер 9,39 17,86 : 2,57 45,14 10,92 13,85 0,27,ооавею еюею авввата втеееаааааее Таблица 4 аваевЮав вавваеювававате аввеееа авваееаа вв Ввав ееее ееееа ватевава Клинкер С А+И 8 С 4 АР СА 8 С 8 Я С 8 СаО ИвО. С 85 г т е а ю а еа е юа ав а е в в т е т е а ю т в е в в в а е в т т е ев е а а вв е а а в е е в е е аа юв т е в и т т е а е в ее е в е аа в и е ае998 9 об Зо 71 39 о 8 6 о 9 о 5 457 г 9,43, 9,о . З 1,74 37,1 о 6,5 о о,79 4,84: о,5 3 7,88 9,5 . 32,85 Зб,о 4 6,70 1,оз 5,5 1,г7,55 8,70 30,73 35,70 7,72 1,62 6,98 ,0 5 . . 7,45 8,37 29,97 32,05 8402,307,96 3,5 б 7,26 8,43 28,6 ,. 33,01 8,45:. - 2,57 8,88 2,8 7 : . 7,68 . .8,09 26,85 33,27 8,872,759,49 3,0 87,13 8,03 26,91 33,0 8,68 3,21 9,60 . 3,44 9,32 . 8,17 26, 11 31,20 9,34 : 3,309,89 3,67 10 7,33 7,9125,86 29,36 11)28 2,5 10,26 4,50 11 . 7,75 . 8,02 25,75 . 28,41 10,11 3,71 10,56 5,69- е аа е е в в в а ев а) а е е е в а а аа в в а е ев е ав е аа е В В е в е а е в еаеа ваа в еееееееетеаваеввавваюП р и м е ч а н и е. Фосфорньй ангидрид ввиду незначительного его содержания в клинкере в расчет не принят;1749199 Таблица 5 Состав Компоненты, мас.Ъ 8/Цпри180 мм Сроки схвать вания, ч-мин Предел прочностичерез 2 сут,кг/см Цемент ЛСТИ Поташ Начало Конец Изгиб Сжатием Известный Белито- алюминатныйкомпо" нет Гипс Лигнин 2-03 25 82,5 12,5 5 0,5 12 Составитель 1 О, ВасильченкоТехред М.Моргентал Корректор И, Муска Редактор А. Зробок Заказ 2562 Тираж Подписное : ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгэрод, ул,Гагарина, 101 Предлагаемый1 2 3 4 5 б 7 8 91 О 11 98,5 97,7 97,0 96,0 94,5 93,5 92,9 91, 91,0 90,0 89,0 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 3,6 3,8 4,0 4,5 5,0 0,5, 0,8 1,0 1,5 2,5 3,0 3,5 4,5 5,0 5,5 6,0 0,48 0-23 0,46 0-.39 0,45 0-51 0,44 1-23 043 1-52 0,42 2-20 0,42 2-35 0.,42 2-52 0,42 3-10 , 0,41 3-56 0,41 4-27 0-30 0-56 1-05 2-02 2-35 3-00 3-09 3-21 4-10 5-03 5-50 . 23,0 102,0 26,0 105 О 35,0 110,0 34,0 107,0 36,5 111,0 39,0 113,0 36,0 114,0 35,6 13,2 32,8 104,0 27,7 98,3 20,0 81,0