Цемент песок вода пропорции: Сколько нужно песка на ведро цемента? Расчет, таблица

Содержание

пропорции, как сделать и разводить

Как правильно разводить цемент?

У тех, кто сталкивался со строительно-ремонтными работами, хотя бы раз возникал вопрос, как правильно приготовить цемент, так как он является одним из наиболее распространенных основ, которая применяется в строительных и ремонтных работах. Нередко при замешивании раствора строители не соблюдают требуемые стандартами пропорции приготовления смеси, что сказывается на конечном результате: выполненное таким образом сооружение со временем приходит в негодность. В связи с этим ниже рассмотрена правильная техника разведения цемента, выполнив которую можно получить качественный раствор для будущей постройки.

Особенности

Цемент давно приобрел статус самого востребованного материала, который используется для строительства. С его помощью получают бетон, применяющийся для фундаментов будущих сооружений. Цементный состав является главным связующим для получения бетонной смеси.

Сам цемент является вяжущим минеральным порошком, который при соединении с водой становится тягучей массой сероватого цвета и через некоторое время затвердевает на открытом воздухе.

Изготавливается порошок при измельчении клинкера и дальнейшего добавления минеральных веществ и гипса. Загустевший цемент может быть подвержен неблагоприятному влиянию со стороны агрессивной среды и простой воды. Для улучшения характеристик в цементный состав добавляют гидроактивный материал, препятствующий проникновению солей. Устойчивость к коррозии повышается при добавлении в начальный состав сырья – специальной полимерной добавки, которая значительно снижает пористость и препятствует неблагоприятному физико-химическому воздействию на окружающую среду.

Всевозможные цементные составы впитывают различный объем воды. Зернистость материала имеет довольно высокую плотность, превышающую в три раза плотность воды. Вследствие этого при добавлении большого количества воды часть цемента не растворится, а окажется на поверхности приготовленного раствора. Поэтому материал осядет, а верхушка сооружения из полученного цементного раствора получится неустойчивой и растрескивающейся конструкцией.

Стоимость материала зависит от качества его помола: чем мельче составляющие цемента, тем больше человек за него заплатит. Это напрямую связано со скоростью схватывания: состав с мелким помолом затвердеет гораздо стремительнее, нежели цемент крупного помола.

Для определения зернового состава материал просеивается через сито с ячейками менее 80 мкм. При качественном цементном составе наибольшая часть смеси просеивается. Но при этом не стоит забывать, что ме

соотношение песка и цемента, как развести правильно

Изготовление цементного раствора

Для возведения стен из кирпича или цементных блоков в строительстве используется цементно-известковый, цементно-глиняный или цементный раствор. Выбор конкретного состава обусловлен видом конструкций и условиями их эксплуатации.

Если вы решились на строительство, вам обязательно понадобиться в процессе работы раствор цемента. Вода, песок и цемент – вот и все составляющие цементного раствора, однако не все так просто, как кажется на первый взгляд.

Раствор из цемента – наиболее простой, доступный и распространенный состав из одного вяжущего компонента (непосредственно цемента).

Его чаще всего используют для кладки фундамента или других элементов, если они подвержены интенсивным осадкам или располагаются ниже уровня грунтовых вод. В состав цементной смеси входят 3 основных компонента:

песок;
вода;
цемент.

Именно их пропорции формируют разные марки цементного состава с отличающимися показателями подвижности и прочности. Раствор из цемента может смешиваться непосредственно на объекте или же изготавливаться на заводе. Последний вариант предпочтительнее для больших объемов строительства. Чтобы самостоятельно приготовить смесь из цемента, вам понадобится:

емкость для смешивания,
строительный миксер (сгодится обычная дрель со специальной насадкой),
ведро (или другое приспособление для измерения).

Для качественного смешивания раствора используется строительный миксер, в качестве его можно использовать обычную электродрель, установив на нее специальную насадку.

Песок и цемент в растворе смешиваются в сухом виде. Желательно засыпать их в емкость слоями и небольшими партиями поочередно, но это не обязательное условие. Смесь тщательно перемешивается в сухом виде до полной однородности. Для приготовления особо стойких цементных составов компоненты следует дополнительно перетереть через сито. Только после этого добавляется вода, также небольшими порциями. Температура воды не должна быть слишком холодной или горячей, лучше остановиться на умеренной величине. Воды нужно совсем немного, чтобы раствор получился по консистенции не гуще сметаны. Смешивать его удобнее всего специальным строительным миксером или дрелью с соответствующей насадкой.

Использовать смесь нужно сразу же, в течение максимум часа, так как при длительном хранении без помешивания начинается необратимый процесс отвердевания мелких частиц, и раствор теряет прочность. Поэтому, если только у вас не работает целая бригада каменщиков, смешивать большое количество цемента нецелесообразно. Помимо времени, на качественные характеристики смеси влияет также погода: жара уменьшает срок годности цемента, а сырая и дождевая погода увеличивает.

Доля песка в цементном раствора

Весовое отношение количества цемента и песка в зависимости от марки цемента и марки растворов.

Пропорции для состава варьируются в зависимости от необходимой на выходе прочности и цели применения. Самый стандартный вариант соотношения цемент:песок составляет 1:3. Увеличение количества песка в пропорции соответствует повышению прочности. Однако такой состав отличается и крайней непластичностью. Он плохо наносится на поверхность, легко откалывается. Также на пропорции цементного раствора влияет и марка цемента. Для изготовления смеси марки М-100 из цемента марки М-400 нужно смешать последний и песок в пропорции 1:4. Для получения состава этой же марки из цемента М-500 песок берется в пропорции 1:5. То есть марка раствора = марка цемента/количество песка.

Выбор марки смеси зависит от марки строительных материалов. Так, для монолитной кладки подходит кирпич М-100 и раствор М-100. Для лицевой кладки из кирпича М-350 следует выбрать цементную смесь М-115 (компоненты смешиваются в пропорции 2:7). При возведении стен из различных блоков обычно используют цементный состав М-100.

Особое внимание следует обратить на дозировку воды, ведь при ее избытке состав получится жидким и непрочным после высыхания. Структура смеси должна быть строго однородной, без комков, чтобы избежать угрозы разрушения конструкций. Вода и песок, используемые для смеси, тоже должны быть максимально чистыми, без примесей и добавок. Иногда к раствору добавляются пластификаторы (специальные вещества для придания большей пластичности смеси) или красители (сажа или графит для придания контрастности швам кладки). Последними не стоит злоупотреблять, так как они снижают прочность цементного раствора.

Ввиду высоких связующих свойств и недорогой стоимости, цемент повсеместно используется в строительстве: при заливке фундамента, кирпичной кладке, для изготовления бетона и скрепления отдельных материалов. Несмотря на обилие нюансов, смешать цементный раствор самостоятельно совсем не сложно. Главное – это определиться с ключевыми параметрами, чтобы ваша конструкция была прочной и простояла максимально долго, без разрушений или трещин.

Соотношение песка и цемента и воды в растворе для фундамента

На выбор используемых пропорций бетона для фундамента влияет много факторов: параметры грунта, ожидаемые нагрузки, тип основания. Основу цементного раствора составляют цемент, песок, щебень или гравий и вода, его свойства напрямую зависят от качества и однородности перемешивания компонентов. Изменение регламентированных соотношений недопустимо, малейшие ошибки приводят к снижению прочности фундамента и, как следствие, риску разрушения несущих конструкций здания.

Оглавление:

Необходимая марка
Пропорции для приготовления раствора
Какие требования предъявляются к компонентам?
Описание процесса приготовления бетона

Выбор марки бетона

К главным критериям относят геологические условия участка (рельеф, уровень и парциальное давление грунтовых вод на элементы фундамента, климат, глубина промерзания), тип основания, наличие или отсутствие подвала, высотность здания и другие весовые нагрузки. Сдерживающим фактором является бюджет работ, использовать высококачественные сорта бетона для строительства легких построек на дачных участках экономически нецелесообразно. Рекомендуемый минимум составляет:

М400 – для домов свыше 3 этажей.
М200-М250 – для каркасных и щитовых строений.
М250-М300 – для построек из деревянного бруса.
М300 – для малоэтажных зданий из керамзитовых, газосиликатных или ячеистых блоков.
М350-М300 – при строительстве из кирпича или заливке несущих стен из монолитного бетона.

Указанные градации актуальны при возведении одно- или двухэтажных домов, при добавлении еще одного этажа целесообразно выбрать более высокую марку. Это же относится к готовым покупным растворам, особенно в случае приобретения его у непроверенного производителя. В целом, минимально допустимая прочность при бетонировании фундамента жилых домов на слабопучинистых грунтах составляет М200, при строительстве на менее устойчивых почвах она повышается.

Основные пропорции

При приготовлении растворов рабочей мерой является массовая или объемная доля вяжущего, к наиболее распространенным и удобным соотношениям относят 1:3:5 (цемент, песок, гравий, соответственно). Регламентированные пропорции в зависимости от требуемой прочности бетона составляют:

Итоговая марка раствора	Массовая доля, кг
Итоговая марка раствора	Цемент М400	Песок	Щебень или гравий
М100	1	4,6	7
М150		3,5	5,7
М200		2,8	4,8
М250		2,1	3,9
М300		1,9	3,7
М350		1,2	2,7
М400		1,1	2,5

На прочность бетона в первую очередь влияет соотношение песка и цемента, но помимо строгого контроля за долей сухих компонентов отслеживается количество вводимой воды. При использовании портландцемента пропорции В/Ц составляют:

Марка вяжущего	Марка прочности бетона
Марка вяжущего	150	200	250	300	400
М300	0,65	0,55	0,50	0,40
М400	0,75	0,63	0,56	0,50	0,40
М500	0,85	0,71	0,64	0,60	0,46
М600	0,95	0,75	0,68	0,63	0,50

При строительстве фундамента на сухих грунтах допускается введение извести или глины в цементный раствор, эти компоненты повышают его пластичность. Рекомендуемые пропорции при применении портландцемента М400 составляют:

Получаемая марка раствора	Доля цемента	Доля извести	Доля песка
М100	1	0,4	4,5
М150		0,2	3
М200		0,1	2,5

В частном строительстве определять отдельно массу всех засыпаемых ингредиентов неудобно, в качестве мерного инструмента обычно используется ведро. В этом случае все наполнители предварительно взвешиваются в сухом состоянии. Соотношение В/Ц во многом зависит от влажности песка, опытные застройщики вводят при замесе не более 80% от рекомендуемой доли воды и далее при необходимости (недостаточно пластичной консистенции) заливают ее порционно. Фибру, ПАД и другие пластификаторы добавляют в бетон в самом конце вместе с жидкостью, их доля обычно не превышает 75 г на 1 м3.

Требования к компонентам

Для приготовления цементного раствора для заливки фундамента используются:

Свежий портландцемент, в идеале дата выпуска не превышает 2 месяца к началу бетонирования. Рекомендуемая марка – М400 или М500.
Речной песок с размерами частиц в пределах 1,2-3,5 мм с примесями ила или глины не более 5%. Советуется проверить его чистоту (залить водой и отследить изменение цвета и осадка), просеять, при необходимости промыть и просушить.
Чистый щебень или гравий с размерами фракций от 1 до 8 см, с лещадностью в пределах 20%. При приготовлении бетона для фундамента используются отсевы твердых пород, известняк не подходит из-за низкой прочности.
Вода: водопроводная, без примесей и посторонних частиц.
Добавки: противоморозные, пластифицирующие, упрочняющая фибра. Ввод таких примесей осуществляется со строгим соблюдением пропорций.

Важно понять принцип: крупнофракционный наполнитель вводится в раствор не только с целью замены более дорогого вяжущего, именно он придает необходимую жесткость. Минимальный предел прочности на сжатие у гравия или гранитного отсева составляет 800 кгс/см2, при его отсутствии бетон просто не выдержит весовую нагрузку. Смесь для фундамента без щебня готовится разве что при возведении его из отдельных блоков или плит, иногда – для быстрой заливки свайных опор.

Рекомендуемые пропорции цемента и песка для кладочных растворов – 1:3 или 1:2. Первое соотношение считается универсальным, второе выбирается при строительстве фундаментов на неустойчивых грунтах. На практике это означает, что на одно ведро цемента с маркой не ниже М400 (М500 при повышенных нагрузка) берется 2 или 3 просеянного кварцевого песка и не более 0,8 частей воды. Правильно приготовленная смесь по консистенции напоминает зубную пасту, для увеличения удобоукладываемости на 1 м3 вводится 75-100 г пластификаторов (жидкого мыла или других ПАД).

Как сделать цементный раствор для фундамента?

Процесс начинается с подготовки компонентов и бетономешалки, наличие последней обязательно при замесе бетонов для подземных конструкций. Количество стройматериалов рассчитывается заранее согласно объему фундамента и приобретается с небольшим запасом. Крайне важно провести заливку в один день, при самостоятельном приготовлении раствора все составляющие промываются и просушиваются заранее. Далее они засыпаются ведрами в бетономешалку в следующей последовательности: часть воды → песок и цемент → сухие присадки и фибра (при необходимости) → крупнофракционный наполнитель → оставшаяся жидкость небольшими порциями. После засыпки нового ингредиента барабан включается на 2-3 минуты, не более чем через 15 минут проводится выгрузка готового раствора.

Существует проверенный временем способ подбора правильных пропорций, выбираемых при отсутствии данных о размерах щебня. В этом случае ведро заполняется крупнофракционным наполнителем, встряхивается несколько раз и полностью покрывается водой. Полученный объем воды соответствует необходимой доле песка в растворе. После чего в ведро засыпается песок, еще раз заливается водой для определения доли цемента. Но такой подход некоторые считают сложным и устаревшим, к более правильным относят стандартный способ перерасчета массовой доли в объемную и засыпания компонентов в бетономешалку.

Возведение основания любого типа напрямую связано с процессом бетонирования. И если технология приготовления раствора для фундамента (вручную или в бетономешалке), как правило, сложностей не вызывает, то выбор оптимального соотношение песка и цемента в нем нередко становится проблемой даже для профессионалов. Что следует учесть, на какие критерии ориентироваться, какими пропорциями оперировать – на все подобные вопросы ответы можно найти в данной статье.

Оглавление:

Нюансы подбора марки
Пропорции цементной смеси
Особенности компонентов

Не определившись, какую марку бетона для фундамента в результате требуется получить, разбираться с соотношением таких компонентов смеси, как песок и цемент, а также с долей наполнителя (гравия или щебня) абсолютно бессмысленно. Именно это в первую очередь и следует выяснить, чтобы составить правильную пропорцию.

Что учитывается:

Нагрузка на фундамент. Подразумевается этажность здания, материалы стен, кровли, «наполнение» дома (оборудование, личные вещи и тому подобное).
Гидрогеологические характеристики участка.
Особенности проекта (наличие или отсутствие цокольного этажа, величина заглубления фундамента).

Общие рекомендации

1. На проблемных грунтах для заливки основания под тяжелые строения (кирпич, ЖБИ) может применяться бетон м400 (в отдельных случаях – м500).

2. Даже если дом относительно легкий (древесина, пеноблоки), для фундамента марка ниже М100 не используется.

3. В малоэтажном строительстве для заливки ленты применяются, как правило, растворы от м200 до м350.

Более подробную информацию по особенностям бетонирования фундаментов, основных пропорциях смеси из песка и цемента, нюансах приготовления можно получить, обратившись к ГОСТ № 7473 от 2010 и СНиП № 2.03.01 от 1984 г. Но следует понимать, что все нюансы строительства ни один документ не учитывает.

Самостоятельно составлять смесь для бетонирования экономически целесообразнее, чем закупать готовый продукт. Да и удобнее, так как точно рассчитать необходимое количество м3 раствора вряд ли получится. Для фундамента традиционно применяется пропорция цемент – песок 1 к 3.

В частном секторе гораздо удобнее готовить смесь, отмеряя ингредиенты ведрами, а не м3. И хотя некоторых погрешностей не избежать, они не критичны. Для облегчения процесса целесообразно ориентироваться на типовые (усредненные) соотношения, показанные в таблице. Она не учитывает отдельные факторы, например, дату выпуска портландцемента, характеристики песка (чистоту, зернистость), но практика показывает, что выдерживание этих пропорций позволяет получить качественный цементный раствор.

Компоненты для бетона разных марок

Бетон (марка)	Портландцемент
Бетон (марка)	м400	м500
100	4,5 (77)	5,7 (88)
150	3,5 (64)	4,4 (72)
200	2,7 (55)	3,4 (62)
250	2,1 (44)	2,6 (51)
300	1,9 (40)	2,3 (46)

*Указана доля песка на 1 часть цемента, без учета наполнителя (щебня, гравия).

**Пропорции только для фундамента.

***В скобках – примерное количество бетона (в «л») из 1 ведра цемента.

Бетоны марок м400 (450), м500 и выше в частном секторе практически не используются. Главная причина – высокая цена м3 и как следствие, неоправданная себестоимость фундамента.

Как сделать раствор из цемента?

Примечание. Когда речь заходит о пропорциях бетона для фундамента, подразумевается, что присутствует наполнитель в виде щебня или гравия и различные добавки (пластификаторы, например). Это именно та масса, которая заливается в форму (опалубку) в процессе бетонирования. Далее речь пойдет о специфике составления смеси для фундамента без щебня (гравия), так как с этого начинается приготовление не только цементного раствора, но и иного на любом другом вяжущем.

1. Требования к компонентам.

Все пропорции, которые можно встретить в различных источниках, справедливы лишь для продукта «свежего». Речь идет не о сроке пригодности (он указан на таре), а о времени хранения вяжущего. Специалисты считают, что каждые 4-5 месяцев цемент утрачивает до ⅓ своих свойств. Следовательно, чтобы получить фундамент расчетной прочности, при использовании «старой» продукции нужно менять соотношение компонентов (цемент/песок) в сторону увеличения доли первого.

Самой лучшей разновидностью этого вяжущего для фундамента является портландцемент. Его характеристики (в первую очередь, водонепроницаемость, время отвердевания раствора, морозоустойчивость) выше, чем у аналогов, например, шлакопортландцемента.

Применительно к раствору для заливки фундамента средний размер гранул не должен быть более 3,5-4 мм. Где бы он ни был закуплен, перед использованием его нужно просеять. Наличие мелких фракций глины, остатков корешков растительности и тому подобных включений негативно отразится на качестве искусственного камня фундамента. До приготовления песок следует и просушить, иначе можно ошибиться в соотношении долей.

Она добавляется в приготовляемую для бетонирования смесь (песок + цемент + щебень) порционно, ведрами.

К теме статьи это напрямую не относится, но отметить следует. Повышать или понижать марку бетона (в определенных пределах) можно изменением не только соотношения песок-цемент, но и количества ведер воды. При этом учитываются характеристики щебня (размеры гранул и лещадность).

Вода берется обязательно чистая, причем не только в плане механического загрязнения. Для раствора на основе цемента имеет значение и ее химический состав. Значит, лучше не из водопровода, а их скважины (колодца).

2. Порядок приготовления.

После загрузки в емкость основных компонентов (песок + цемент) в требуемой пропорции вся масса хорошо перемешивается. Признак готовности – однородный цвет всей структуры. Если для бетонирования в качестве наполнителя используется щебень крупнофракционный, то готовить раствор нужно в бетономешалке. Вручную качественного замеса такой массы не сделать.

В зависимости от загруженного объема заливается 1-2 ведра воды. Она начинает впитываться в смесь и при постоянном перемешивании постепенно добавляется в емкость с расчетом, чтобы раствор достиг нужной консистенции.

В некоторых источниках приводятся рекомендуемые соотношения всех компонентов и воды. Еще раз стоит акцентировать внимание читателя – в каком бы количестве она ни бралась, заливать ее следует только порционно, ведрами.

Занимаясь строительством дома или беседки на дачном участке, каждый хозяин сталкивается с необходимостью закладки фундамента. Этот процесс сложный и ответственный, ведь нужно правильно подобрать материал и рассчитать соотношение компонентов. Поэтому перед началом работ следует тщательно изучить этапы строительства основания.

Благодаря невысокой себестоимости и исключительной долговечности наиболее популярным материалом для заливки фундамента считается бетон. В этой статье подробно рассмотрим тонкости работы с ним, чтобы даже начинающий мастер смог самостоятельно построить основание.

Состав готовят с учетом определенных пропорций из щебня (или гравия), песка и цемента. Какое соотношение составляющих требуется, зависит от результата, который необходимо получить. Щебень и песок служат наполнителями, цемент нужен как связка, скрепляющая компоненты в единый блок. Если образуется слишком большое количество полостей между песком и щебнем, то потребность в цементе возрастает. Чтобы свести их к минимуму, важно использовать щебень разных размеров: мелкие частицы заполнят полости между крупными, а песок – между мелкими.

Бетон затвердевает через месяц, но наиболее интенсивно этот процесс проходит в течение первой недели.

Виды бетона для заливки основания

Для приготовления раствора для фундамента подходит песок, размер частиц которого варьируется от 1,2 до 3,5 мм. Используют сыпучий материал без посторонних примесей. Допускается пятипроцентное содержание глины и ила, но это делает бетон менее прочным.

Определить качество состава поможет следующий эксперимент: насыпьте песок в емкость, разведите водой и тщательно взболтайте полученный раствор. Если вода останется чистой или немного потеряет прозрачность, значит, сырье высокого качества, а если сильно помутнеет – содержит примеси. Можно также оставить емкость постоять некоторое время. Если в итоге над песком появится осадок из глины, лучше не использовать такой сыпучий материал для строительства.

Тематический материал:

Пропорции бетона для фундамента в ведрах
Рецепт бетона для фундамента

В составе щебня тоже не должно быть примесей. Размер частиц составляет 1-8 см.

В строительной области различают следующие типы цемента:

Портландцемент (наиболее распространенный вариант, который используется при возведении разных сооружений).
Шлакопортландцемент (обладает высокой влагостойкостью и морозоустойчивостью, но медленнее затвердевает).
Пуццолановый портландцемент (применяется для возведения конструкций под водой и под землей благодаря исключительным влагостойким свойствам; в условиях воздушной среды дает сильную усадку и теряет прочность).
Быстротвердеющий цемент (застывает около 2 недель; работать с таким материалом необходимо без промедлений, так как он мгновенно схватывается, поэтому это не самый удачный вариант для начинающих строителей).

Таким образом, наиболее подходящим материалом для самостоятельной заливки монолитного фундамента дома или иной конструкции служит портландцемент.

Выделяют следующие марки цемента: … ПЦ 500, ПЦ 500 Д20, ПЦ 400 Д20, ПЦ 400 и пр. В соответствии с маркой меняется значение предела его прочности на сжатие, которое определяется для бетонного куба с гранями по 20 см и измеряется в кг/см2.

Готовим правильный раствор

Чтобы получить состав нужной вязкости, соблюдают определенные пропорции во время его приготовления. Соотношение равняется 1/3/5, где 1– цемент, 3 – песок, 5 – щебень.

Использование добавок позволит получить определенный вид цементного раствора: быстрозастывающий, гидрофобный, пуццолановый, цветной, сульфатостойкий, пластифицированный и т. д. В данном случае применяются разные марки от М 100 до М 600. Но чтобы получилась, например, смесь М 400, необязательно использовать цемент этой же марки.

Ниже приведена таблица соотношений, которая поможет в расчетах:

Если разводить цемент М 400 четырьмя ведрами воды в пропорции 1:4, то получится смесь М 100, а для приготовления раствора М 100 из М 500 добавляют пять ведер, то есть 1:5.

Чтобы приготовить бетон марки М 300 и М 400, вес компонентов должен превышать массу воды наполовину.

Если требуется получить 1 куб бетона (это V куба, каждая из сторон которого равна 1 м), то соотношение должно быть таким: полкуба песка, 0,8 щебня и наполнитель. Количество последнего зависит от целей, для которых требуется бетон. Учтите, что чем меньше раствор содержит цемента, тем более подвижным он получится. Важно знать, что на один куб нельзя закладывать цемента свыше 350 кг (это 7 мешков), увеличение нормы может спровоцировать разрушение.

Цена за куб цемента разная, чем выше марка, тем больше стоимость.

Гидроизоляция бетона, стен и полов

Плохо сделанный бетон нельзя сделать гидроизоляционным, к проникновению воды какими-либо добавками. Первым условием для гидроизоляции бетона является получение плотного бетона с хорошо подобранными непористыми заполнителями и с низким водоцементным соотношением (0,54 или менее), чтобы иметь минимум воздушных пустот. Обычно все бетоны пористые, и эти поры необходимо уменьшить, чтобы сделать бетон, насколько это возможно, непроницаемым для воды.

Подробное описание методов изготовления хорошего бетона. Часто бывает полезно использовать несколько завышенную долю штрафов. Небольшое увеличение содержания цемента по сравнению с тем, которое используется для обычного бетона, также является преимуществом, так как с большим количеством цемента требуется меньше воды для такой же удобоукладываемости. Для дальнейшей гидроизоляции можно использовать следующие методы.

(a) Бетонные и каменные поверхности можно сделать водонепроницаемыми путем нанесения трех чередующихся слоев квасцов и мыльного раствора.10 граммов квасцов растворяют в одном литре горячей воды, а 50 граммов мыла растворяют в одном литре горячей воды. Сначала наносится горячий раствор квасцов, который затем обрабатывается жесткой кистью, а затем — горячим мыльным раствором. Растворы наносятся с интервалом около 24 часов между очередными слоями.

Недавние эксперименты показали, что цементную штукатурку (даже 1: 6) можно сделать водонепроницаемой, смешав цементный раствор с 1-процентным мыльным раствором вместо обычной воды.В эксперименте использовалось мыло «Солнечный свет».

Мыльные растворы действуют как смазочные материалы, а также образуют нерастворимые наполнители в результате реакции с цементом и могут применяться, пока бетон еще зеленый.

Этими методами можно эффективно обработать стены от проникновения влаги.

(b) Добавление полностью гашеной (гашеной) белой извести в следующих пропорциях также сделает бетон водонепроницаемым. Известковая паста занимает примерно вдвое больше массы, чем паста, полученная с равным весом цемента, и поэтому очень эффективна при заполнении пустот; но смесь должна быть из плотного бетона.

Бетон 1: 2: 4 — 10% от массы сухого цемента

Бетон 1: 2,5: 5 —15% от веса сухого цемента

Добавление гашеной извести увеличивает удобоукладываемость, но, тем не менее, является примесью, и там, где прочность является основным соображением, следует предпочесть использование более высокого содержания цемента для повышения удобоукладываемости и достижения непроницаемости. (Некоторые эксперименты показали, что добавление небольшого количества гашеной извести немного увеличивает прочность бетона, но существуют противоречивые мнения по этому поводу.) Повышение удобоукладываемости позволяет немного снизить содержание воды, что, в свою очередь, снижает проницаемость.

Сделайте бетон богатым, чтобы иметь по крайней мере 15-20 процентов избытка цемента над песком и 20 процентов избытка раствора над грубым заполнителем. Смесь 1: 1,5: 3 с соотношением вода / цемент около 0,40 сделает бетон практически водонепроницаемым.

Штукатурка из цемента, гашеной извести и песка в пропорциях 1: 3: 10, толщиной 12 мм также сделает бетон водонепроницаемым.

(e) Опалубку следует удалить как можно скорее, а бетонную поверхность вытереть и вымыть. Смесь цемента и песка в пропорции 1: 1,5 с некоторым гидроизоляционным составом должна быть обработана в порах и по всей поверхности таким образом, чтобы на поверхности бетона не оставалось больше материала, чем необходимо для полного заполнения пор.

(d) Бетонные полы можно обрабатывать во время бетонирования с помощью. насыпать сухой цемент на поверхность и обработать стальным шпателем начальное схватывание бетона.

(e) Что касается поверхностного нанесения гидроизоляции, то метод зависит от качества бетона. Если поры очень маленькие, их может заполнить ил или мелкая глина. Вареное льняное масло, парафин или лак можно наносить кистью на поверхность, когда бетон хорошо затвердел и высох. Можно нанести два или три слоя, позволяя каждому высохнуть перед следующим нанесением. Один или два слоя битума или каменноугольной смолы делают поверхность непроницаемой для воды; бетон должен быть идеально сухим и непыльным; Для обеспечения сцепления следует нанести тонкий слой грунтовки (из битумного материала).Требуется от 50 до 60 литров на 10 кв.м битума.

(f) Битумные мастики обычно наносят на горизонтальные поверхности, а также на вертикальные поверхности. Их используют как в горячем, так и в холодном виде. (Асфальтовая облицовка имеет недостаток, заключающийся в том, что она изолирует пол от положительного воздействия насыщения, увеличивая, таким образом, тенденцию к образованию трещин, асфальт может в конечном итоге разрушиться из-за таких трещин и строительных швов).

(g) Запатентованные соединения, такие как Pudlo, Medusa, Ceresit или Ironite, используются в соответствии с инструкциями производителя, но не более 1.5 кг / 50 кг (один мешок) цемента.

Используемые инертные материалы включают мелкодисперсный мел, землю Фуллера и тальк, все из которых состоят из очень мелких частиц. Они помогают сделать бетон плотным, особенно если заполнитель не содержит мелких частиц.

(h) Обработка силикатом или содой.

(i) Один кг стиральной соды, растворенный в 30 литрах воды для замешивания, сделает цементный раствор водонепроницаемым.

Связанные теги:

гидроизоляция бетона — контроль паров влаги — ремонт бетона — бетонные основания — гидроизоляция бетона — варианты гидроизоляции — бетонная гидроизоляция — улучшение дома — крыша — конструкция — цемент — гидроизоляция — гидроизоляция — трещины на стыках — покрытие — добавка — обработка — герметики

Цементный раствор для пропорции, пропорции смеси песка —

перейти к содержанию

Для приготовления раствора сначала делается смесь цемента и песка, тщательно перемешивая их в сухом состоянии.
Постепенно добавляют воду и перемешивают лопатками. Соотношение цемента и песка, рекомендованное для
различных работ, показано в Таблице 2.1

Отверждение: Цемент постепенно набирает прочность по мере гидратации. Следовательно, необходимо следить за тем, чтобы раствор
был влажным до тех пор, пока не произойдет гидратация. Процесс обеспечения достаточной влажности для гидратации после укладки раствора / бетона
называется отверждением. Отверждение обеспечивается распылением воды. Обычно отверждение
начинается через 6–24 часа после нанесения раствора.Можно отметить, что в начальный период потребность в воде больше на
гидратации и постепенно снижается. Продолжительность отверждения — 28 дней.
Свойства цементного раствора: Ниже перечислены важные свойства цементного раствора:
1. Когда вода добавляется к сухой смеси цемента и песка, начинается гидратация цемента, и он
связывает частицы песка, а также окружающие поверхности кладки и бетон.
2. Смесь с содержанием более 1: 3 склонна к усадке.
3. Раствор правильного дозирования обеспечивает непроницаемую поверхность.
4. Более бедная смесь не способна закрыть пустоты в песке, поэтому оштукатуренная поверхность
пористая.
5. Прочность раствора зависит от соотношения цемента и песка. Прочность, полученная
с различным соотношением цемента и песка, показана в таблице 2.2.

Применение цементного раствора
Раствор
1. используется для связывания каменных блоков, таких как камень, кирпичи, цементные блоки.
2. Оштукатурить плиту и стены сделать непроницаемыми.
3. Для аккуратной отделки стен и бетонных работ.
4. для наложения швов в кладке.
5. для изготовления строительных блоков. №
6. в качестве наполнителя на ферроцементных заводах.
7. заполнить стыки и трещины в стенах. №
8. В качестве наполнителя в каменной кладке.

Сообщение навигации

Вверх

Бетонный калькулятор — цемент: песок: гравий: вода 2.5 Скачать APK для Android

Приложение (доступно на английском и русском языках) рассчитывает точные пропорции, объем и вес цемента, воды, песка и гравия для изготовления бетона с заданными характеристиками *:
— прочность на сжатие — классы В7,5..B30 или марка M100..M400
— Подвижность (плотность) бетонной смеси — P1..P5
— Морозостойкость — F50..F1000
— Водонепроницаемость — W2..W20
* классы и марки даны в соответствии с российскими стандартами
Пропорции могут быть рассчитаны для бетона на основе:
— Гравий и песок
— Только песок
— Готовая смесь песка и гравия (смесь S / G)
В расчете учитывается возможность использования водовосстанавливающих добавок.
Вы можете отправить результаты расчетов на вашу электронную почту.
При использовании приложения вам будет предложено указать характеристики цемента, песка и гравия. Базовые значения (марка цемента, пустое пространство между зернами гравия и песка) необходимо указывать — иначе точность расчета будет невысокой. Но вы можете оставить значения по умолчанию для других функций. Предлагается помощь, чтобы указать каждую функцию, в которой говорится, как узнать или вычислить требуемое значение.
Наконец, вы получите пропорции (например, 1: 0,5: 1,5: 3), литры и килограммы, необходимые для изготовления желаемого бетона.Вы можете пересчитать литры и килограммы, например, чтобы привести их к выбранному объему бетонной смеси.
Приложение также проверит, достижимы ли желаемые морозостойкость и водонепроницаемость при заданных параметрах компонентов. Он подскажет, какие дополнительные добавки (воздухововлекающие, гидроизоляционные, герметизирующие) следует ввести в бетонную смесь, если это необходимо.
Стоимость 1 м3 (1000 литров) бетона Вы можете узнать, также указав стоимость цемента, щебня и песка в вашем регионе.
ОТСУТСТВИЕ ГАРАНТИЙ И ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ПРОПОРЦИЙ БЕТОНА
В приложении используются алгоритмы расчета пропорции бетонных элементов, предложенные в книгах советских и российских бетонистов — Дворкина, Сизова, Изотова, Горчакова, Дэвидсона.
Эти алгоритмы являются теоретической основой только для первоначального выбора пропорций компонентов. После приготовления пробной смеси необходимо оценить подвижность (толщину) бетонной смеси. Если смесь получилась слишком жидкой — уменьшите количество цемента и воды на 5%. Если смесь слишком густая — увеличьте цемент и воду на 5%.
Приложение предлагает пропорции компонентов для желаемой твердости с надежностью 95% и коэффициентом вариации твердости 13,5%.Это означает большой запас прочности. Однако, чтобы убедиться в прочности, морозостойкости и водонепроницаемости, необходимо изготовить образцы бетона и испытать их в лаборатории. После этого при необходимости скорректируйте пропорции компонентов. Автор приложения не дает 100% гарантии и не несет ответственности за разницу между фактическими характеристиками конкретных конструкций и теми, которые указаны в приложении. Приложение должно использоваться только для поиска исходных пропорций.
АЛГОРИТМЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ПРОФИЛЕЙ
Расчет пропорций бетона делится на два действия. Во-первых, рассчитывается водоцементное соотношение, необходимое для получения желаемой прочности бетона. Во-вторых, водопотребность бетонной смеси и коэффициент заполнения пустого пространства между зернами гравия песком и цементным тестом определяется с учетом желаемого уровня подвижности смеси. Чем выше требуемая подвижность, тем больше объем песка, воды и цемента.
В случае бетона, приготовленного на основе песка (без щебня), определяется степень заполнения пустотного пространства между песчинками цементным тестом.
Расчет бетона, приготовленного на основе готовой песчано-гравийной смеси, объединяет оба этих алгоритма. Однако, поскольку приложение требует некоторых характеристик смеси S / G, расчет такого типа бетона является наименее точным. Поэтому в большинстве случаев не рекомендуется использовать смесь S / G.

Механические свойства и микроскопический механизм кораллового песчано-цементного раствора

В данной статье изучались удобоукладываемость и механические характеристики кораллового песчано-цементного раствора (сокращенно коралловый раствор) и модифицирующие эффекты минеральных добавок на коралловый раствор. .Результаты показали, что прочность кораллового раствора была ниже, чем у стандартного раствора, но прочность кораллового раствора была улучшена за счет компоновки с минеральной добавкой, что можно отнести к улучшению микроструктуры и переходной области межфазной границы. Сканирующая электронная микроскопия (SEM), энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDS), дифракция рентгеновских лучей (XRD) и инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) были использованы для изучения микроскопического механизма, влияющего на механические свойства, стабильность объема и гидратация раствора.Анализ показал, что эффект внутреннего отверждения кораллового песка улучшает механические свойства раствора и его способность противостоять усадке. Неровная поверхность кораллового песка образовывала сцепление в тесном сочетании с затвердевшим цементным раствором, что помогло улучшить объемную стабильность раствора. Ионы Ca ²⁺ и Mg ²⁺ из кораллового песка участвовали в реакции гидратации цемента, что способствовало образованию большего количества продуктов гидратации. Кроме того, заполнение микроагрегатов и пуццолановые эффекты летучей золы и шлака улучшили механические свойства кораллового раствора и устойчивость к диффузии хлорид-ионов.

1. Введение

Ресурсы песка и камня являются важным сырьем для строительства национальной инфраструктуры. В последние годы, с истощением естественного речного песка в Китае, заменитель природного песка привлек большое внимание академических и инженерных ученых. Добыча искусственного песка может до некоторой степени уменьшить нехватку природного речного песка, но большое количество энергии будет потребляться из-за измельчения искусственного песка [1, 2].Более того, разрушение горной структуры, загрязнение пылью и проблемы с селевыми потоками связаны с чрезмерной эксплуатацией искусственного песка [1, 3], а транспортировка по-прежнему затруднена для островов и прибрежных районов [4]. Поэтому, чтобы не допустить разрушения местной экологической среды, измельченные кости кораллов на островах используются для приготовления бетона вместо речного песка [5, 6]. Это имеет важное практическое значение для островного инженерного строительства.

После Второй мировой войны коралловый песок использовался во многих современных военных и гражданских морских строительных проектах [7–9].В Тихоокеанском регионе инженерия коралловых островов быстро развивалась. Благодаря удобству эксплуатации коралловый песок широко используется при строительстве островов, волноломов и аэропортов в прибрежных районах [10–12]. Коралловый раствор по сравнению со стандартным раствором имеет лучшую объемную стабильность. Коралловый песок имеет свойство непрерывно выделять кальцит в строительный раствор [13, 14]. Кальцит, заполненный межфазной переходной зоной кораллового раствора, помогает улучшить плотность раствора [15], что может улучшить механические свойства и устойчивость к усадке раствора.Летучая зола и шлак обладают хорошей пуццолановой активностью, эффектом наполнения и иммобилизирующим действием на хлорид-ионы. Таким образом, коралловый раствор, содержащий летучую золу и шлак, имеет лучшие механические свойства и устойчивость к проникновению хлоридов. Howdyshell et al. исследовали возможность использования кораллового песка для бетона и обнаружили, что коралловый песок имеет неровную поверхность и пористую структуру с высокой водопоглощающей способностью [16], что может повысить прочность бетона. Кроме того, по сравнению с обычным стандартным раствором, межфазная переходная зона кораллового раствора более компактна [17, 18].Однако из-за ненадежных источников кораллового песка и его нестабильного состава и градации экспериментальные результаты кораллового раствора сильно различаются, и параллельное сравнение между различными литературными отчетами также не имеет теоретической поддержки. Поэтому в данном документе был изучен строительный раствор, приготовленный из высококачественного кораллового песка со строгим контролем состава и гранулометрического состава, а его рабочие характеристики, механические характеристики, стабильность объема и микроскопические характеристики также сравнивались с характеристиками стандартного строительного раствора.В этой работе также исследовалось влияние минеральных примесей на свойства кораллового раствора. Полученные результаты могут служить теоретическим ориентиром для разработки подходящего состава кораллового раствора.

2. Эксперимент

2.1. Сырье

Обычный портландцемент (OPC) CEM I 42,5 с плотностью 3,13 г / см ³ и площадью 350 м ² / кг. Летучая зола (FA), используемая в строительном растворе, проходила через сито с размером ячеек 0,045 мм, вес остатков сита составлял 7.8%, потери от горения составили 2,3%, а коэффициент водопотребления составил 97%. Индекс активности, плотность и удельная поверхность шлака (SG), использованного в строительном растворе, составляли S95, 2,86 г / см ³ и 4200 см ² / г, соответственно. Химический состав вяжущих материалов приведен в Таблице 1. Коралловый песок был получен из измельченной коралловой кости с пористостью 41,3% [14]. Гранулометрический состав представлен в таблице 2. Модуль крупности используемого стандартного песка составлял 2,5 мм, а его максимальный диаметр составлял 5 мм.На рис. 1 показана морфология агрегатных частиц. Сжиженный поликарбоксилатный суперпластификатор типа SDS- (додецилсульфат натрия) с содержанием твердого вещества 10% был добавлен для уменьшения удельного объема воды.

_{9014 2} O

Химический анализ

SiO ₂

Al ₂ O ₃

Fe ₂ O14

Na ₂ O

TiO ₂

SO ₃

Потери зажигания

Цемент

21.99

5,92

3,26

58,64

1,98

0,74

0,27

0,4

2,6

3,5

1,49

	0,5	1,60	0,51	2,3
SG	29,89	16,20	0,41	35,53	10,96	0.36	0,45	1,27	3,32	0,37

90 Mes149 9014 9014 9014 (9014)

9014 9014								0,6	0,3	0,15	<0,15
Избыток (г)	0	48,5	1418,7	506,6	413,9	100.7	2,9
Вес остатка сетки (%)	0	1,95	56,95	20,33	16,61	4,04	0,12					58,9	79,23	95,84	99,88	100

2.2. Процедура испытания

2.2.1. Подготовка образца и испытание на текучесть

Пропорции смеси для раствора показаны в таблице 3, где соотношение вода-цемент составляло 0,4, а соотношение вяжущее-песок составляло 0,5. Связующие материалы и песок добавляли в смеситель по очереди и равномерно перемешивали. Затем воду добавляли постепенно, не более 2 мин. После добавления всей воды перемешивание продолжали в течение 2 мин. Затем смешанный раствор помещали в форму усеченного конуса в два слоя. Высота первого слоя в форме с усеченным конусом составляла около двух третей, а затем его прижимали от края к центру 15 раз утрамбовкой.Затем снова в форму помещали максимально возможное количество раствора и 10 раз прижимали утрамбовкой от края к центру. Ножом соскребли излишки раствора, и верх формы усеченного конуса сплющили. Форма была удалена, и прыжковый стол был запущен и вибрировал 25 раз. В соответствии с методом ISO «Методы испытаний цементов — определение прочности» в каждой группе было приготовлено по три образца. Затем образцы трех видов были отлиты в стальные формы размером 40 мм × 40 мм × 160 мм.Образцы строительного раствора были отверждены в течение указанного времени в стандартной среде отверждения, а затем были протестированы их механические свойства, стабильность объема и микроскопические свойства.

9014 901

CSS Примесь

9014


№	Цемент	Летучая зола	Шлак	Стандартный песок	Коралловый песок	Вода
			600	0	0	1200	0	270	5
CCS	600	0	0	0	1200	1200	420	90	90	0	1200	270	5

CSS: стандартный раствор; CCS: коралловый раствор; CFSCS: коралловый раствор с 15% летучей золы и 15% шлака.

Устройство для определения текучести использовалось для проверки характеристик текучести раствора. Расстояние колеблющейся части от стола составляло (10 ± 0,2) мм, форма усеченного конуса использовалась для определения текучести цементного раствора. Калибр верхнего горловины (70 ± 0,5) мм, нижнего горловины (100 ± 0,5) мм, высота (60 ± 0,5) мм. Экспериментальная частота колебаний составляла 1 Гц, период колебаний — 25 раз.

Для испытания FTIR образцы строительного раствора, отвержденные за определенное время, измельчали в агатовой ступке до тех пор, пока они не прошли через сито размером 200 меш.Затем 1-2 г порошка смешивали со 100-200 г бромида калия и непрерывно измельчали до однородного состояния. Наконец, прозрачные срезы получали прессованием под давлением 8000–15000 кг / см ² в течение 1 мин на масляном прессе. Для приготовления образцов SEM небольшие фрагменты, полученные из средней части образцов строительных растворов определенного возраста, выдерживали в растворе ацетона в течение 3 дней (сокращенно «d» на рисунках и таблицах ниже), а затем сушили при 80 ° C в течение 8 часов. . Образцы XRD готовили следующим образом: образцы извлекали через 28 дней и прекращали их гидратацию.Затем их сушили в печи в течение 4 ч при 60 ° C. В конце отбирали средние части образцов, измельчали в агатовой ступке и пропускали через сито размером 100 меш.

2.2.2. Определение содержания свободных и иммобилизованных хлорид-ионов в строительном растворе

Поскольку морская вода содержит большое количество хлорид-ионов, коралловый агрегат, используемый в строительстве, также содержит определенное количество хлорид-ионов. Для определения содержания хлорид-иона в строительном растворе сравнивали содержание свободных ионов хлора и иммобилизованных ионов хлора в коралловом и коралловом растворах FA-SG.Затвердевший коралловый раствор измельчали до тех пор, пока он не прошел через сито размером 100 меш. Затем шесть образцов кораллового раствора с одинаковым соотношением были разделены на одну группу, и вес каждого образца составил 30 г. Три образца каждой группы замачивали в дистиллированной воде на 24 часа и встряхивали несколько раз каждый час в течение 24 часов, чтобы хлорная соль в ступке полностью пропиталась. Остальные три группы замачивали в 0,5 моль / л растворе азотной кислоты и затем выдерживали при 105 ~ 110 ° C в течение 4 ~ 6 часов для полного растворения иммобилизованной соли хлора в ступке.Затем раствор фильтровали через коробку вакуумного фильтра. Фильтрат сохраняли, и pH фильтрата доводили до 7-8. Для титрования использовали раствор AgNO ₃ с заданной концентрацией, а раствор K ₂ CrO ₄ (5 мас.%) Использовали в качестве конечного цветового индикатора. По количеству расхода раствора AgNO ₃ рассчитывали содержание свободных ионов хлора ( M ₀) и общих хлорид-ионов ( M _t) в затвердевшем коралловом растворе.Затем скорость иммобилизации хлорид-иона ( л ) строительного раствора может быть рассчитана по следующей формуле:

2.2.3. Испытание на скорость расширения образцов строительного раствора

Образцы были отлиты в стальные формы размером 20 мм × 20 мм × 280 мм. Затем, в соответствии с методом JGJ / T70-2009 «Стандарт для метода испытаний строительного раствора с характеристиками», они были использованы для проверки изменения объема [19]. После отверждения в течение 24 часов исходная длина образцов L ₀ была измерена с помощью компаратора (мм).Затем образцы были помещены в стандартную среду отверждения, и их длина L _t (мм) измерялась через равные промежутки времени. Была рассчитана скорость изменения объема выборок в соответствующем возрасте и, наконец, рассчитан средний результат.

2.2.4. Исследование электрохимических свойств строительного раствора

Использовали три группы образцов строительного раствора размером 20 мм × 20 мм × 280 мм. Перед испытанием образцы помещали в стандартную среду для отверждения.Амплитуда синусоидального сигнала напряжения измерителя импеданса переменного тока составляет 5 мА, амплитуда переменного тока составляет 0,01 В, а диапазон частот измерения составляет 100 МГц – 10 кГц. Затем через 180 дней были отобраны образцы строительного раствора, которые сохранили поверхность сухой перед испытанием. Материалы на основе цемента можно рассматривать как состоящие из ряда соединенных отверстий, несвязанных отверстий и изоляторов (состоящих из агрегатов и продуктов гидратации геля). График Найквиста высокочастотных испытаний импеданса переменного тока показан на Рисунке 2 [20]. Точка пересечения на левой стороне полукруга со сплошной линией — сопротивление порового раствора, обозначенное R ₀ [21–23], а диаметр полукруга соответствует сопротивлению продуктов гидратации геля, обозначенному Р ₁.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Текучесть образцов раствора

Таблица 4 и рисунок 3 показывают, что коралловый раствор с летучей золой и шлаком (для краткости, коралловый раствор FA-SG) имел худшую текучесть, а текучесть кораллового раствора была хуже, чем у стандартного раствора. Это связано с тем, что в коралловом песке много измельченных костей и раковин кораллов, а их пористая структура может впитывать много воды, что снижает текучесть кораллового раствора. Кроме того, из-за большой удельной поверхности летучей золы и шлака большое количество воды дополнительно адсорбировалось, что привело к тому, что коралловый раствор FA-SG имел самую низкую текучесть.Плотность стандартного раствора и кораллового раствора была одинаковой, в то время как плотность кораллового раствора FA-SG была выше, чем у других образцов. Вероятно, это было связано с эффектом заполнения микроагрегатов летучей золой и частицами шлака.

CSS : стандартный раствор; CCS: коралловый раствор; CFSCS: коралловый раствор с 15% летучей золы и 15% шлака.


Образец строительного раствора	CSS	CCS	CFSCS

905 см после вибрации4 ± 0,1	21,6 ± 0,1	17,1 ± 0,3
Плотность (кг · м ^— ³)	2256,64	2258,33	2280,73

3.2. Анализ стабильности объема образцов строительных растворов

На рисунке 4 показана скорость изменения объема во времени для двух групп образцов строительных растворов.Скорость изменения громкости можно условно разделить на три этапа. Первым этапом был период объемного расширения раствора в течение 1 ~ 11 дней. Особенно в течение первых 7 дней объем обоих образцов раствора был очень очевиден. Кроме того, изменение объема кораллового раствора было более очевидным на этой стадии из-за дополнительной реакции гидратации Mg ²⁺ и SO ₄ ^2-, введенных из кораллового песка [24, 25]. Второй этап — это период объемной усадки раствора в течение 11 ~ 59 дней.На этом этапе объем раствора не увеличивался, а начал значительно сокращаться. Последним этапом был период стабильного объема раствора через 59 дней. Из рисунка 4 видно, что величина усадки кораллового раствора была ниже, чем у стандартного раствора, что указывает на то, что коралловый раствор превосходит стандартный раствор по стабильности объема. Это связано с тем, что неровная поверхность кораллового песка делает межфазную переходную зону между коралловым песком и затвердевшей цементной матрицей более компактной, что приводит к лучшей прочности поверхности раздела кораллового раствора по сравнению со стандартным раствором.Кроме того, коралловый песок, как своего рода пористый заполнитель, играет внутреннюю отверждающую роль, удерживая воду и выделяя воду во время стадии гидратации материалов на основе цемента. Это может поддерживать относительную влажность внутри раствора, обеспечивать постоянную гидратацию цемента и препятствовать усадке при высыхании. Более того, нестабильный CaCO ₃ в коралловом песке непрерывно выделялся наружу [13, 14] и осаждался в виде кальцита в переходной области границы раздела. Это помогло улучшить компактность поверхности раздела и ограничило усадку объема кораллового раствора на более поздней стадии.

3.3. Анализ электрохимического импеданса

Используя график Найквиста типа Рэндлза на рисунке 2, можно увидеть из рисунка 5, что среди трех значений сопротивления R ₀ порового раствора образцов строительного раствора коралловый раствор имел наименьшее значение. , затем стандартный раствор, и коралловый раствор FA-SG имел наибольшую ценность, что в основном было связано с многочисленными пористыми костями коралла и моллюсками в коралловом песке. В результате общий объем пор кораллового раствора был больше, чем у стандартного раствора.Кроме того, в поровый раствор строительного раствора было введено больше ионов Cl ^– и Mg ^2–, поскольку поры кораллового песка были связаны с сеткой пор матрицы строительного раствора. Следовательно, сопротивление порового раствора R ₀ кораллового раствора было значительно ниже, чем у стандартного раствора. Кроме того, заполнение микроагрегатов и пуццолановые эффекты летучей золы и шлака сделали раствор более плотным и ограничили миграцию порового раствора в растворе.В результате устойчивость к раствору пор R ₀ кораллового раствора FA-SG была наивысшей. Значение сопротивления R ₁ кораллового раствора FA-SG было значительно выше, чем у двух других видов растворов, возможно, потому, что мелкие частицы летучей золы и шлака способствовали гидратации цемента.

3.4. Проверка механических свойств строительного раствора

Как показано на Рисунке 6, прочность на сжатие и изгиб стандартного строительного раствора через 7 дней была самой высокой.Когда вместо обычного песка использовался коралловый песок, прочность раствора на изгиб и сжатие снизилась на 26,92% и 3,43% соответственно. После модификации минеральными добавками прочность на изгиб и сжатие кораллового раствора улучшилась, но все еще была ниже соответствующих значений стандартного раствора. Это было связано с эффектом наполнения летучей золой [26, 27], что сделало структуру раствора более плотной. Кроме того, пуццолановая реакция летучей золы и шлака потребляла большое количество Ca (OH) ₂ в межфазной переходной зоне раствора и генерировала больше геля C-S-H [28].Следовательно, прочность на изгиб и сжатие кораллового раствора FA-SG была выше, чем у кораллового раствора. Однако из-за медленной скорости пуццолановой реакции и большого количества сломанных костей кораллов, моллюсков и других компонентов, которые не влияли на прочность строительного раствора, прочность на изгиб и сжатие кораллового раствора FA-SG через 7 дней оставалась неизменной. ниже, чем у стандартного раствора. Через 28 дней прочность на сжатие кораллового раствора была все еще ниже, чем у стандартного раствора, но прочность на сжатие кораллового раствора FA-SG составляла 2.На 08% выше, чем у стандартного раствора. Это было связано с эффектом наполнения и непрерывной пуццолановой реакцией дополнительной минеральной примеси.

3.5. Обнаружение и анализ содержания хлорид-иона в строительном растворе

В этой статье высококачественный коралловый строительный раствор был получен путем добавления минеральной добавки для повышения сопротивления проникновению ионов хлора. Как показано в Таблице 5, сравнивали содержание хлорид-ионов в образцах коралловых растворов, пропитанных деионизированной водой (DI-W) и раствором азотной кислоты (H-S).Результаты показывают, что коралловый раствор FA-SG содержал меньше свободных ионов хлора. Известно, что ионы хлорида реагируют с сульфоалюминатом кальция, продуктом гидратации цементного минерального клинкера C3A, с образованием малорастворимого моноалюмината кальция (соли Фриделя). Тем не менее, было продемонстрировано, что иммобилизирующая способность хлорид-ионов обычного портландцементного раствора в основном зависит от содержания геля C-S-H в продукте гидратации и не связана с водоцементным соотношением и характеристиками заполнителя [29].Следовательно, для кораллового раствора FA-SG пуццолановая реакция минеральных добавок способствовала гидратации цемента с образованием большего количества геля C-S-H, что дополнительно улучшало способность раствора иммобилизовать ионы хлора. Кроме того, пористая структура летучей золы [30, 31] и ее внутреннее пространство, связанное с сеткой пор раствора, могут увеличивать физическую адсорбцию ионов хлора. Шлак содержит большое количество минералов Al ₂ O ₃, которые могут поглощать ионы хлора в строительном растворе с образованием соли Фриделя в процессе гидратации цемента.Скорость иммобилизации хлорид-иона ( л ) строительного раствора может быть рассчитана по формуле (1).

9014 0,0166


	CCS + DI-W	CCS + HS	CFSCS + DI-W	CFSCS + HS
0,0278	0,0142	0,027
Коэффициент отверждения ( L )	0.403		0,474

CCS: коралловый раствор; CFSCS: коралловый раствор с 15% летучей золы и 15% шлака; DI-W: деионизированная вода; H-S: раствор азотной кислоты.

3.6. Анализ SEM и EDS

Микроморфология строительного раствора показана на Рисунке 7. Матрица раствора вокруг частиц кораллового песка была выбрана в качестве области сканирования для SEM. EDS использовался для определения содержания элементов в переходной зоне границы раздела (ITZ) вблизи частиц песка и положения матрицы (CM) вдали от частиц песка.Подробные результаты EDS показаны на рисунках 8 и 9 и в таблицах 6 и 7.

CFSCS: коралловый раствор с 15% летучей золы и 15% шлака; ITZ: переходная зона интерфейса; CM: положение матрицы.


Элемент	CFSCS на 7 дней		CCS на 7 дней
Элемент	Масса ITZ %)	Вес СМ (%)	Вес ITZ (%)	Вес СМ (%)

Ca	26,12	27,51	2514,38
Класс	0.09	0,04	0,08	0,04
Mg	0,83	1,06	1,06	0,51


Элемент	CFSCS на 28 дней		CCS на 28 дней
Элемент	Вес ITZ (%)	Вес	Вес	% ITZ (%)	Масса CM (%)

Ca	27.63	33,36	35,18	34,69
Cl	0,08	0,05	0,07	0,06
Mg	901		9014 9014 901 901 901 0,5 901 9014 901 9014 901 901 901 9014 901

CCS: коралловый раствор; CFSCS: коралловый раствор с 15% летучей золы и 15% шлака; ITZ: переходная зона интерфейса; CM: положение матрицы.

Как показано на рисунке 7, структуры стандартного раствора и кораллового раствора через 7 дней были рыхлыми, в то время как структура кораллового раствора FA-SG была относительно плотнее.Продукты гидратации кораллового строительного раствора FA-SG и стандартного строительного раствора через 28 дней представляли собой плотные частицы геля. В образцах кораллового раствора FA-SG не было обнаружено Ca (OH) ₂ хлопьев, тогда как коралловый раствор содержал большое количество Ca (OH) ₂ хлопьев. Это связано с тем, что пуццолановая реакция потребляла много Ca (OH) ₂. Кроме того, основным химическим компонентом кораллового песка был CaCO ₃, существующий в виде микрокристаллического кальцита. Кроме того, коралловый песок имеет свойство непрерывно выделять карбонат кальция в коралловый раствор.Таким образом, на СЭМ-изображении коралловой ступки через 28 дней в межфазной переходной зоне появилось большое количество гексагональных кристаллов алмаза кальцита [14]. Эти кристаллы заполнили поры и трещины цементного теста и помогли улучшить плотность и прочность переходной зоны на границе раздела.

Результаты EDS-анализа в таблицах 6 и 7 показывают, что ионы хлора в коралловом растворе проникают с поверхности кораллового песка внутрь цементного геля. Результаты обоих образцов показали, что содержание хлоридов в коралловом растворе постепенно снижалось от переходной зоны на границе раздела (ITZ) рядом с частицами песка до положения матрицы (CM) вдали от частиц песка.Более того, согласно данным о содержании хлорид-ионов в дальних и ближних областях от частиц песка в коралловой ступке на 28 дней, скорость миграции хлорид-ионов в коралловой ступке FA-SG была ниже, чем в коралловой ступке. Это можно объяснить тем фактом, что эффект заполнения и иммобилизация ионов хлора летучей золы и шлака затрудняли миграцию ионов хлора в строительном растворе.

3,7. XRD-анализ

На рис. 10 показаны рентгенограммы трех групп образцов строительных растворов при разном времени отверждения.Основными минеральными фазами были C ₃ S, эттрингит, Ca (OH) ₂ и кварц. Из анализа XRD образцов строительного раствора через 7 дней видно, что значения пика Ca (OH) ₂ были почти такими же. Однако в трех образцах через 28 дней пик Ca (OH) ₂ коралловой ступки FA-SG был значительно ниже, чем у двух других образцов. Это произошло потому, что в результате пуццолановой реакции минеральных примесей израсходовалась часть Ca (OH) ₂. Эти данные также подтверждают результаты анализа SEM, показывающие, что включение минеральных примесей помогает абсорбировать Ca (OH) ₂ и способствует образованию гидратационного геля.Поскольку основным компонентом кораллового песка является карбонат кальция, содержание карбоната кальция в коралловом растворе намного выше, чем в стандартном песке.

3.8. Анализ FTIR

На рисунках 11 и 12 показаны характеристические инфракрасные спектры трех образцов через 7 дней и 28 дней. Пик при 3400 см ^-1 соответствует валентному колебанию связи О-Н в воде для гелевой кристаллизации C-S-H. Пик поглощения при ∼1458,1 см ⁻¹ был отнесен к изгибным колебаниям.Характерный пик поглощения кораллового раствора на ∼1458,1 см ^-1 был более очевидным, чем пик поглощения стандартного раствора, что было связано с большим количеством коралловых костей и моллюсков с высоким содержанием CaCO ₃. Полоса поглощения валентных колебаний геля C-S-H находилась на 1175-860 см, ^-1, а валентное колебание связи Si-O находилось на 970-984 см, ^-1. Две полосы при ∼460 см ⁻¹ и ∼523 см ⁻¹ соответствуют изгибному колебанию связи Si-O.Разница в относительной интенсивности пика поглощения при 871 см ^-1 указывает на то, что содержание геля C-S-H в коралловой ступке было выше, чем в стандартной ступке [32]. Это произошло потому, что ионы Ca ²⁺ и Mg ²⁺ из кораллового песка постоянно участвовали в реакции гидратации, генерируя больше продуктов гидратации [33, 34]. Разница в спектральных картинах в области отпечатков пальцев в основном была вызвана небольшим количеством органических веществ, таких как микроорганизмы, в коралловом песке.

PPT — Тестирование цемента Презентация PowerPoint, бесплатная загрузка

Тестирование цемента

Полевые испытания • Цвет • Физические свойства • Наличие комков • Прочность

Цвет • Цвет должен быть однородный • Типичный цвет цемента (серый цвет с легким зеленоватым оттенком) • Указывает на избыток извести или глины и степень обгорания. назад

Физические свойства • На ощупь становится гладкой при прикосновении или растирании между пальцами.• Если на ощупь шероховатость, указывает на примесь песка. • Если рука находится в мешке с цементом, рука кажется прохладной, а не теплой. • При погружении в воду он должен утонуть и не плавать. • Цементная паста кажется липкой. • Если она содержит глину и ил в качестве примеси, она дает землистый запах. назад

Наличие комков • На нем не должно быть твердых комков. • Это происходит из-за поглощения влаги из атмосферы. • Если пакет содержит комки, его следует выбросить. назад

Прочность • Испытание проводится тремя методами: • Изготавливаются брикеты из тощего или слабого раствора (75 мм x 25 мм x 12 мм).• Соотношение цемента и песка 1: 6. • Погружать в воду на 3 дня. • Если цемент хороший, его нелегко сломать и трудно преобразовать в порошок.

2. Подготавливают блок (25 x 25 x 200) и погружают в воду на 7 дней. • Затем он устанавливается на опоры на расстоянии 150 мм друг от друга и нагружается 340N. • Он не должен иметь признаков неисправности. 3. Густую пасту из цемента с водой наносят на толстое стекло и выдерживают в воде 24 часа. • Он должен застывать и не трескаться.

Лабораторные испытания цемента • Когда цемент рыхлый: • Образец отбирается как минимум в 12 точках отвала. • Когда цемент в мешках: • По крайней мере, из 12 различных пакетов или мешков.

Цель испытания • Определение физических и химических свойств • Регулирование различных стадий производства • Поведение цемента

Стандартные испытания • Химический состав • Тонкость помола • Прочность на сжатие • Прочность на растяжение • Консистенция • Время схватывания • Прочность

Химический состав • Отношение оксида алюминия к оксиду железа <0.66 • Коэффициент насыщения извести (LSF): • Отношение извести к Al2O3, Fe2O3 и SiO2 0,66> и <1,22 CaO - 0,7 so3 2,8 sio2 + 1,2 al2o3 + 0,65 fe2o3

Общие потери при возгорании не должны превышать 4% • Общее содержание серы <2,75% • Вес нерастворимого остатка <1,5% • Вес магнезии <5%

Тонкость помола • Ситовое испытание проводится со стандартным ситом BIS No. 9. • Отбирают 100 г и просеивают в течение 15 мин. • Остаток должен быть <10%. • При испытании на проницаемость на аппарате рассчитывается удельная поверхность; • Он не должен быть <2250 см2 / г • Он дает представление о однородности дисперсности

Прочность на сжатие • Готовится раствор из цемента и песка, 1: 3.• Добавляется вода, водоцементное соотношение 0,4: 1. • Помещается в формы и формирует кубики со сторонами 70,6 или 76 мм. • Требуемый цемент составляет 185 или 235 г • Уплотняется в вибромашине за 2 мин. • Формы помещаются во влажную кабину на 24 часа. • Образцы удаляются и помещаются в воду для отверждения.

Испытано в машине для испытания на сжатие через 3 и 7 дней. • Каждая сторона рассчитывается и берется среднее значение. • В течение 3 дней:> 115 кг / см2 или 11,5 Н / мм2 • в течение 7 дней:> 175 кг / см2 или 17.5 Н / мм2

Предел прочности при растяжении • Ранее использовался для косвенного указания прочности на сжатие • В настоящее время используется для испытания на быстрое твердение. • Порядок действий: • Строительный раствор готовится цемент (1): песок (3) • Добавляется вода 8% • Раствор помещается в формы для брикетов.

Формируется типичный брикет. • На его вершине образуется небольшая кучка. • Прибивают стандартным шпателем до появления воды на поверхности. • Аналогичная процедура повторяется для других сторон брикетов.• Подготовлено 12 стандартных брикетов. • Количество цемента может составлять 600 г на 12 брикетов.

Хранится в сырой кабине 24 часа. • Его осторожно вынимают из формы и погружают в чистую воду для отверждения. • Он проходит испытания на испытательной машине через 3 и 7 дней. • Нагрузка прикладывается со скоростью 35 кг / см2 • Поперечное сечение брикетов по крайней мере составляет 6,45 см2 • Предел прочности при растяжении = разрушающая нагрузка 6,45

Через 3 дня:> 20 кг / см2 • После 7 дней:> 25 кг / см2

Консистенция • Используется для определения процента воды, необходимого для приготовления цементных паст для других испытаний • Процедура: • Взять 300 г цемента, добавить 30% или 90 г воды • Перемешать вода и цемент на непористой поверхности.Следует произвести перемешивание.

Заполните форму аппарата Вика. • Интервал между добавлением воды и началом заполнения форм известен как время измерения.

PEH: Цементирование — PetroWiki

Добавки, используемые для изменения свойств цементных растворов для использования в приложениях для цементирования нефтяных скважин, делятся на следующие широкие категории: ускорители, замедлители схватывания, расширители, утяжелители, диспергенты, средства контроля водоотдачи, средства против потери циркуляции, прочность -редители ретрогрессии, контроль свободной воды / свободной жидкости, расширительные агенты и специальные добавки.

Спрос на новые присадки с особыми свойствами и настроенными характеристиками продолжает расти. Эти требования включают такие факторы, как диапазон плотности нанесения, температурная стабильность, экономичность, диапазон вязкости, особая функция, многофункциональность, скорость растворимости, синергизм с дополнительными добавками и устойчивость к изменчивости цемента.

Ускорители

Ускорители ускоряют или сокращают время реакции, необходимое для того, чтобы цементный раствор превратился в затвердевшую массу. В случае нефтесодержащих цементных растворов это указывает на уменьшение времени загустевания и / или увеличение скорости развития прочности на сжатие раствора.Ускорение особенно полезно в случаях, когда требуется цементный раствор с низкой плотностью (например, с высоким содержанием воды) или где встречаются низкотемпературные образования.

Хлорид кальция (CaCl ₂ ). Из хлоридных солей наиболее широко используется CaCl ₂, и в большинстве случаев он также является наиболее экономичным. Исключение составляют водорастворимые полимеры, такие как агенты, снижающие водоотдачу.Основные преимущества использования CaCl ₂ заключаются в значительном сокращении времени загустевания и в том, что независимо от концентрации он всегда действует как ускоритель. Нормальный диапазон использования CaCl ₂ составляет от 1 до 4% от веса цемента (BWOC). При концентрации BWOC выше 6% результаты станут непредсказуемыми и может произойти гелеобразование.

Хлорид натрия (NaCl). NaCl — вторая наиболее широко используемая хлоридная соль.Поваренная поваренная соль NaCl является наиболее универсальной из хлоридных солей. В зависимости от концентрации использования NaCl может действовать как ускоритель или замедлитель схватывания, а также как мягкий диспергатор при всех концентрациях. Некоторые дополнительные применения NaCl включают улучшение сцепления с трубой, стабилизацию реактивных пластов (например, сланцев и гумбо), улучшение сцепления с солевыми пластами, снижение проницаемости затвердевшего цемента, повышение долговечности затвердевшего цемента при контакте с пластами, содержащими соленую воду и увеличить плотность суспензии без использования диспергаторов или снижения содержания воды.Обычно NaCl действует как ускоритель при концентрациях от 1 до 10% от массы воды (BWOW), хотя наиболее часто используемая концентрация NaCl в качестве ускорителя составляет 3% BWOW.

Хлорид калия (KCl). Ускорение KCl аналогично ускорению NaCl. KCl имеет два преимущества по сравнению с другими ускорителями: его стабилизирующее действие на сланцы или активные глиносодержащие пласты и минимальное влияние на характеристики водоотводящих добавок. В качестве ускорителя можно использовать KCl в концентрациях до 5% BWOW; для стабилизации пласта эффективны концентрации 3% BWOW.

Силикат натрия (Na ₂ SiO ₃ ). Силикат натрия обычно считается химическим наполнителем, хотя он также действует как ускоритель. Эффективность зависит от концентрации и молекулярной массы. Низкомолекулярная форма может использоваться при концентрациях 1% BWOC или менее для ускорения получения суспензий нормальной плотности.Высокомолекулярная форма является эффективным ускорителем при концентрациях до 4% BWOC. Мета-силикат натрия также обеспечивает превосходный контроль потери циркуляции при использовании с цементом или рассолами CaCl ₂.

Морская вода. Морская вода — это встречающаяся в природе смесь хлоридных солей щелочных металлов, включая хлорид магния. Состав морской воды во всем мире сильно различается. Например, эквивалентное содержание хлоридной соли может варьироваться от 2,7 до 3,8% BWOW.

Гидроксиды щелочных металлов
[
Ca (OH) ₂ , NaOH ]
. Гидроксиды щелочных металлов обычно используются в пуццолановых цементах. Они ускоряют как пуццолановый, так и цементный компоненты, изменяя химический состав воды.

Монокальциевый алюминат (CaO • Al ₂ O ₃ = CA ).Алюминат кальция используется в качестве ускорителя в пуццолановых и гипсовых цементах.

Ретардеры

Обычно в скважинах используются цементы API класса A, C, G и H. Эти цементы, произведенные в соответствии с API Spec. 10A, ^[8], не имеют достаточно длительного срока службы жидкости (времени загустевания) для скважинных применений при BHCT выше 38 ° C (100 ° F). Чтобы продлить время загустевания сверх времени, полученного с чистым (цемент и вода без добавок или минералов) цементным раствором API-класса, требуются добавки, известные как замедлители схватывания.

Лигносульфонаты. Из химических соединений, которые были идентифицированы как замедлители схватывания, лигносульфонаты являются наиболее широко используемыми. Лигносульфонат — это соль сульфоната металла, полученная из лигнина, полученного при переработке древесных отходов. Обычными лигносульфонатами являются лигносульфонат кальция и натрия.

Три марки лигносульфоната доступны для замедления образования цементных растворов. Каждый сорт доступен в виде солей кальция / натрия или натрия. Три сорта фильтруются, очищаются и модифицируются.

Кальциевая или натриевая соль отфильтрованного сорта обычно используется при температуре 200 ° F BHCT или ниже при концентрации 0,6% BWOC или ниже. Его можно использовать при более высоких температурах, но обычно это ограничивается экономическими соображениями. Очищенный сорт представляет собой класс лигносульфонатов с пониженным содержанием сахара. Соль кальция / натрия обычно используется при BHCT 200 ° F или ниже и при концентрации 0,5% BWOC или меньше.

Модифицированный сорт представляет лигносульфонаты, которые были смешаны или прореагировали со вторым компонентом.Соединения, наиболее часто используемые в качестве компонентов смеси, представляют собой борную кислоту и гидроксикарбоновые кислоты или их соли. Смешанные материалы доступны в виде солей кальция или натрия. Модифицированные лигносульфонаты обычно используются при BHCT 200 ° F или выше. Они более эффективны, чем очищенный сорт, при температурах выше 250 ° F. Преимуществами, будь то смесь или прореагировавший продукт, являются их улучшенная высокотемпературная стабильность выше 300 ° F BHCT, повышенная диспергирующая активность и синергизм с добавками, снижающими водоотдачу.

Производные целлюлозы. Два полимера целлюлозы используются при цементировании скважин. Это гидроксиэтилцеллюлоза (HEC) и карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза (CMHEC). ГЭЦ обычно считают добавкой, снижающей водоотдачу. Хотя в качестве возможного варианта стоит отметить, что при BHCT 125 ° F или меньше время загустевания в пресноводной суспензии можно увеличить примерно на два часа. Традиционно единственной целлюлозой, которая считается замедлителем схватывания, является CMHEC.Это в значительной степени связано с тем, что он действует как замедлитель схватывания при температуре BHCT примерно до 230 ° F при тех же концентрациях, что и лигносульфонат кальция, но он также обеспечивает хороший контроль потери жидкости.

Гидроксикарбоновые кислоты. Гидроксикарбоновые кислоты хорошо известны своими антиоксидантными и связывающими свойствами, которые улучшают характеристики цементного раствора. Антиоксидантные свойства улучшают температурную стабильность растворимых соединений, таких как добавки, снижающие водоотдачу. Обычно используемые гидроксикарбоновые кислоты и их производные представляют собой лимонную кислоту, винную кислоту, глюконовую кислоту, глюкогептонат и глюконо-дельта-лактон.Обычно используемые гидроксикарбоновые кислоты обычно получают из сахаров природного происхождения.

Органофосфаты. Органофосфонаты, за некоторыми исключениями, являются наиболее мощными замедлителями схватывания, используемыми в цементе. Эти материалы не нашли широкого применения в цементировании скважин из-за необходимой низкой концентрации, сложности точных измерений и чувствительности к концентрации. Преимущество фосфорорганических замедлителей схватывания заключается в их эффективности в сверхвысокотемпературных скважинах (
>
450 ° F) или в приложениях, где требуется увеличенное время загустения до 24 часов или больше.

Синтетические замедлители схватывания. Термин «синтетический замедлитель схватывания» является неправильным в том смысле, что все ранее упомянутые замедлители схватывания фактически созданы человеком. Однако термин «синтетический замедлитель схватывания» применялся к семейству низкомолекулярных сополимеров. Эти замедлители схватывания основаны на тех же функциональных группах, что и обычные замедлители схватывания (например, сульфонат, карбоновая кислота или ароматическое соединение). Двумя распространенными синтетическими замедлителями схватывания являются сополимеры малеинового ангидрида и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (AMPS).

Неорганические соединения. Механизм замедления гидратации цемента неорганическими соединениями отличается от такового для ранее обсужденных замедлителей схватывания. Неорганические соединения, обычно используемые в качестве замедлителей схватывания цемента, включают бура (Na ₂ B ₄ O ₇ • 10H ₂) и другие бораты, такие как борная кислота (H ₃ BO ₃) и ее натрий соль и оксид цинка (ZnO).

Бораты обычно используются в качестве замедлителя схватывания для высокотемпературных замедлителей схватывания при BHCT 300 ° F (149 ° C) и выше.При более высоких температурах борат является менее мощным замедлителем схватывания, чем при более низких температурах; однако он оказывает синергетический эффект с другими замедлителями схватывания, такими как лигносульфонаты, благодаря чему комбинация обеспечивает лучшее замедление схватывания, чем любой из замедлителей по отдельности. ZnO является сильным замедлителем схватывания при использовании отдельно. Обычно он используется для замедления образования химически расширенных цементов.

Соль как замедлитель схватывания. Вода с содержанием солей более 20% BWOW оказывает замедляющее действие на цемент.Гелеобразование проявляется в профиле вязкости насыщенных солевых суспензий во время загустевания по внезапному увеличению единиц консистенции Бердена, которые затем выравниваются перед схватыванием. Насыщенные солевые растворы полезны для цементирования через соляные купола. Они также помогают защитить сланцевые секции от оседания и вспучивания во время цементирования, а также помогают предотвратить образование кольцевых перемычек и возможную потерю циркуляции. Насыщенные солевые цементы также диспергируются, а соль снижает эффективность добавок, снижающих водоотдачу.

Легкие добавки / наполнители

Чистые цементные растворы, приготовленные из цементов API классов A, C, G или H с использованием количества воды, рекомендованного в API Spec. 10A ^[8] будет иметь массу суспензии, превышающую 15 фунтов / галлон. Во многих частях мира обычны сильная потеря циркуляции и слабые пласты с низким градиентом трещиноватости. Эти ситуации требуют использования цементных систем низкой плотности, которые снижают гидростатическое давление столба жидкости во время укладки цемента.Следовательно, для снижения веса суспензии используются легкие добавки (также известные как наполнители). Можно использовать несколько различных типов материалов. К ним относятся физические наполнители (глины и органические вещества), пуццолановые наполнители, химические наполнители и газы.

Любой материал с удельным весом ниже, чем у цемента, будет действовать как наполнитель. Эти материалы, как правило, снижают плотность цементных растворов одним из трех способов. Пуццолановые и инертные органические материалы имеют более низкую плотность, чем цемент, и могут использоваться для частичной замены цемента, тем самым снижая плотность твердого материала в суспензии.В случае физических и химических наполнителей они не только имеют более низкую плотность, но также поглощают воду, что позволяет добавлять больше воды к суспензии без образования свободной жидкости или разделения частиц. Газы ведут себя по-разному, поскольку они используются для производства вспененного цемента, который имеет исключительно низкую плотность и приемлемую прочность на сжатие.

Во многих легких суспензиях обычно используется комбинация различных типов материалов. Например, пуццолановые и химические наполнители используются или могут использоваться с физическими наполнителями и / или газами.В конструкции пуццолановой суспензии почти всегда присутствует бентонит, а газы обычно содержат химический наполнитель для стабилизации пены. Легкие добавки также увеличивают выход суспензии и могут привести к получению экономичной суспензии.

Физические расширители. Это сыпучие материалы, которые действуют как расширители цемента, увеличивая потребность в воде или уменьшая средний удельный вес сухой смеси. В эту категорию попадают два основных класса материалов: глины и инертные органические материалы.Наиболее часто используемый глинистый материал — бентонит, хотя также используется аттапульгит. Обычно используемые инертные органические материалы — это перлит, гильсонит, молотый уголь и молотый каучук.

Бентонит (гель). Этот наполнитель представляет собой коллоидный глинистый минерал, состоящий преимущественно из монтмориллонита натрия.
[
NaAl ₂ (AlSi ₃ O ₁₀) • 2OH]
. Содержание монтмориллонита в бентоните является определяющим фактором его эффективности в качестве наполнителя; следовательно, это один из двух расширителей, на которые распространяется спецификация API.Бентонит может быть добавлен к цементу любого класса API и обычно используется в сочетании с другими наполнителями. Бентонит используется для предотвращения отделения твердых частиц, уменьшения количества свободной воды, уменьшения потерь жидкости и увеличения выхода суспензии.

Бентонит обычно используется при концентрациях от 1 до 16% BWOC. Он может быть смешан с цементом в сухом виде или предварительно гидратирован в воде для смешивания. При предварительной гидратации эффект предварительно гидратированного 1% BWOC приблизительно равен 3,5% BWOC в сухом виде, но предел текучести намного выше.Для достижения наилучших результатов предварительно гидратированную смесь бентонита и воды следует использовать для смешивания цементного раствора вскоре после завершения предварительной гидратации. Рекомендуется проводить лабораторные испытания для определения надлежащей концентрации геля и процедуры смешивания для предварительно гидратированного бентонита. Бентонит для цемента не должен заменять технический или «грязевой гель». Лигносульфонат обычно используется в качестве диспергатора и замедлителя схватывания в цементах с высоким содержанием геля для снижения вязкости суспензии.

Аттапульгит (солевой гель). Это более эффективный наполнитель, чем бентонит, в морской воде или суспензиях с высоким содержанием соли, но он не регулируется или не имеет спецификации. Аттапульгит, (Mg, Al) ₂ (OH / Si ₄ O ₁₀) • 12H ₂ O, состоит из скоплений волокнистых игл, которые требуют высокого усилия сдвига для диспергирования в воде. Он производит многие из тех же эффектов, что и бентонит, за исключением того, что он не снижает потери жидкости. Недостатком аттапульгита является то, что из-за сходства волокон с волокнами асбеста его использование запрещено в некоторых странах.Доступны гранулированные формы, которые могут быть разрешены в качестве замены.

Вспученный перлит. Расширенный перлит — это кремнистое вулканическое стекло, которое подвергается термообработке с образованием пористой частицы, содержащей увлеченный воздух. Это продукт с высокой плавучестью, который требует добавления от 2 до 6% бентонита BWOC для предотвращения отделения от шлама. Из-за его низкой прочности на раздавливание потребность в воде для перлитсодержащих суспензий должна быть увеличена, чтобы обеспечить сжимаемость суспензии в скважинных условиях.Потери объема также должны учитываться при расчете объема заполнения.

Гильсонит. Это асфальтовый материал или твердый углеводород, который встречается только в Юте и Колорадо. Это один из самых чистых битумов природного происхождения. Гильсонит можно использовать с плотностью суспензии всего 11 фунтов / галлон при нормальной концентрации от 5 до 25 фунтов / мешок (sk) цемента, и он закупорит поплавковое оборудование и перекрывает герметичные кольцевые зазоры. Низкая плотность гильсонита является результатом его низкой плотности (1.07 г / см ³). Поскольку гильсонит является органическим материалом, он обладает высокой плавучестью и будет всплывать из суспензии, если не будет ингибирован. Бентонит обычно добавляют в концентрации от 2 до 6% для предотвращения образования перемычек в стволе скважины.

Угольный щебень. Дробленый уголь используется для тех же целей, что и гильсонит (т. Е. Для уменьшения веса и снижения циркуляции). Он обычно используется при концентрациях до 50 фунтов / куб.м цемента. Его плотность немного выше (1,3 г / см ³), что требует небольшого увеличения содержания воды.Добавление бентонита для предотвращения расслоения обычно не требуется.

Шлифованная резина. Это недорогая альтернатива гильсониту, которую можно использовать в аналогичных целях. Плотность резиновой смеси немного выше (1,14 г / см ³). Физические свойства более изменчивы, чем у гильсонита, и зависят от источника материала. Одним из основных преимуществ измельченной резины является ее низкая стоимость. В настоящее время нет никаких проблем с окружающей средой при использовании резиновой смеси в цементной системе.

Пуццолановые расширители

Ряд пуццолановых материалов доступен для использования в производстве легких цементных растворов. Они могут быть как естественными, так и искусственными и включают зольную пыль, ДЭ, микрокремнезем, метакаолин и гранулированный доменный шлак. По сравнению с другими добавками, пуццолановые материалы обычно добавляют в больших объемах. Зола-унос, например, может быть смешана с цементом при соотношении золы-уноса к цементу в диапазоне от 20:80 до 80:20, исходя из веса «эквивалентного мешка» (то есть, когда мешок с золой-уносом имеет такое же абсолютный объем, как у мешка с цементом).Пуццолановые материалы имеют более низкий удельный вес, чем у цемента, и именно этот более низкий удельный вес дает пуццоланово-портландцементный раствор более низкой плотности, чем портландцементный раствор аналогичной консистенции. В зависимости от плотности пуццолановые цементы также имеют тенденцию давать затвердевший цемент, более устойчивый к воздействию пластовых вод.

Летучая зола. Зола-унос — безусловно, самый широко используемый из пуццолановых материалов. Согласно стандарту ASTM C618 , ^[9] существует два типа летучей золы: класс F и класс C; Класс N относится к натуральным пуццолановым материалам.Однако существует потребность в третьей категории, основанной на характеристиках летучей золы. Стандарт ASTM C618 , ^[9] классифицирует летучую золу на основе комбинированного процентного содержания SiO ₂
+
Al ₂ O ₃ +
Fe ₂ O ₃ —Класс F, имеющий минимум>
90% и класс C 50%. В действительности, существует гораздо большая взаимосвязь между содержанием CaO и характеристиками. Содержание CaO колеблется от 2 или 3% до 30% от массы летучей золы.«Настоящая» зола-унос класса F имеет содержание CaO менее 10%, тогда как «истинная» зола класса C имеет содержание CaO более 20%. Летучая зола с содержанием CaO от 10 до 20% ведет себя несколько иначе, чем у истинного класса F или класса C. Летучая зола обычно состоит из аморфных стекловидных частиц сферической формы.

Зола-унос ASTM класса F наиболее часто используется при цементировании нефтяных скважин. Именно на эту летучую золу распространяются спецификации API. Основными преимуществами золы-уноса класса F являются ее низкая стоимость и ее распространение во всем мире.Рабочие характеристики летучей золы класса F мало различаются от партии к партии из определенного источника. Однако различия между источниками могут быть значительными, поскольку состав может варьироваться от истинно низкого содержания CaO до 10–20% CaO. Это приводит к значительным отклонениям в эксплуатационных характеристиках, и по этой причине перед использованием необходимо тестировать различные источники летучей золы класса F. Также необходимо определить удельный вес. Некоторые электростанции производят летучую золу класса F с высоким содержанием углерода из-за плохого горения.Их следует избегать при цементировании нефтяных скважин, поскольку они могут вызвать серьезные проблемы гелеобразования. Использование летучей золы класса C в качестве наполнителя для цементирования скважин относительно ограничено. Частично это связано с ограниченной доступностью летучей золы класса C и значительной вариабельностью, которая существует не только между источниками, но и в значительной степени между партиями из данного источника.

Микросферы. Микросферы используются, когда требуется плотность суспензии от 8,5 до 11 фунтов / галлон.Это полые сферы, получаемые как побочный продукт на электростанциях или специально разработанные. Микросферы побочного продукта представляют собой полые стеклянные сферы из летучей золы. Обычно они присутствуют в летучей золе класса F, но обычно в небольших количествах. Однако они получаются в значительных количествах, когда избыточная летучая зола удаляется в отстойники. Полые сферы с низкой плотностью всплывают наверх и разделяются процессом флотации. Эти полые сферы состоят из алюмосиликатных стекол с высоким содержанием кремнезема, типичных для летучей золы, и обычно заполнены смесью дымовых газов, таких как CO ₂, NO _x и SO _x.Синтетические полые сферы изготавливаются из натриево-известково-боросиликатного стекла и имеют формулу, обеспечивающую высокое отношение прочности к массе — они обычно заполнены азотом. Синтезированные микросферы обеспечивают более однородный состав и демонстрируют лучшую устойчивость к механическому сдвигу и гидравлическому давлению. Основным недостатком большинства микросфер является их склонность к раздавливанию при смешивании и перекачивании, а также при воздействии гидростатического давления, превышающего средний предел прочности на раздавливание.Это может привести к увеличению плотности суспензии, увеличению вязкости суспензии, уменьшению объема суспензии и преждевременной дегидратации суспензии.

Однако эффект измельчения можно свести к минимуму за счет подходящего выбора микросфер. Эти эффекты можно спрогнозировать и учесть при расчетах конструкции шлама для получения шлама, имеющего требуемые характеристики для условий скважины. Легкие системы, включающие микросферы, могут обеспечить отличное развитие прочности и могут помочь контролировать потерю жидкости, осаждение и свободную воду.

Microsilica. Микрокремнезем, также известный как микрокремнезем, представляет собой мелкодисперсный диоксид кремния с большой площадью поверхности, который может быть получен в виде жидкости или порошка. В виде порошка он может быть в исходном состоянии, уплотнен или гранулирован. Насыпная плотность уплотненного микрокремнезема составляет от 400 до 500 кг / м ³. Microsilica обычно имеет удельный вес около 2,2.

Микрокремнезем состоит в основном из стекловидного кремнезема и имеет содержание SiO ₂ от 85 до 95%, что делает его значительно более чистым, чем другие пуццолановые материалы.Также считается, что частицы микрокремнезема придают суспензии полезные физические свойства. Считается, что из-за своей крупности они заполняют пустоты между более крупными частицами цемента, что приводит к образованию плотной твердой матрицы даже до того, как произойдет какая-либо химическая реакция между частицами цемента. Реологические свойства обычно улучшаются при добавлении микрокремнезема, потому что крошечные сферы могут действовать как очень маленькие шарикоподшипники и / или вытеснять часть воды, присутствующей между флокулированными зернами цемента, тем самым увеличивая количество доступной жидкости.Концентрация микрокремнезема может составлять от 3 до 30% BWOC, в зависимости от требуемой суспензии и свойств.

Физические и химические свойства микрокремнезема делают его очень полезным для множества применений, кроме как в качестве наполнителя. К ним относятся повышение прочности на сжатие для низкотемпературного легкого цемента, тиксотропные свойства для цементирования под давлением, потеря циркуляции, миграция газа и степень контроля водоотдачи.

Недостатком микрокремнезема является его стоимость.Первоначально рассматриваемый как отходы, с его увеличившимся использованием в строительной индустрии за последнее десятилетие, он стал больше специализированным химическим веществом. Кроме того, при колебаниях спроса и предложения возникает вопрос о наличии постоянного предложения хорошего источника продукта.

Диатомовая земля. DE представляет собой природный пуццолан, состоящий из скелетов микроорганизмов (диатомовых водорослей), отложившихся в пресной или морской воде.

Химические расширители

Некоторые материалы эффективны в качестве химических наполнителей.В общем, любой материал, который может предсказуемо ускорять и увеличивать концентрацию исходных продуктов гидратации, эффективен как химический наполнитель.

Силикат натрия. Это наиболее часто используемый химический наполнитель для цементных растворов. Силикат натрия в пять-шесть раз эффективнее бентонита при эквивалентной концентрации. В отличие от физических или пуццолановых наполнителей силикат натрия обладает высокой реакционной способностью по отношению к цементу.

Силикат натрия доступен как в сухом, так и в жидком виде, что делает его легко адаптируемым для применения на суше и на море.Твердая форма представляет собой метасиликат натрия (Na ₂ SiO ₃), и он обычно смешивается в сухом виде с цементом при концентрации от 1 до 3,5% BWOC при плотности от 14,2 до 11,5 фунт / галлон. Он не так эффективен, если растворяется непосредственно в воде для смешивания, если только CaCl ₂ не растворяется в воде первым. Если желательна жидкая система, лучше использовать жидкую форму. Жидкий силикат натрия обычно используется в морской воде с концентрацией от 0,1 до 0,8 галлона / ск цемента при плотности 14.От 2 до 11,5 фунт / галлон. Двумя основными преимуществами силикатов натрия в качестве наполнителей являются их высокий выход и низкая концентрация использования.

Гипс. Полугидратная форма сульфата кальция (CaSO ₄ • 0,5H ₂ O) обычно используется в качестве наполнителя. Обычно он используется при концентрациях 15% BWOC или менее для приготовления тиксотропных суспензий для использования в приложениях, где существуют серьезные проблемы потери циркуляции или где желательны свойства расширения для улучшения сцепления.Типичные составы суспензий для борьбы с потерей циркуляции, BHCT ≤ 125 ° F (52 ° C), содержат от 8 до 12% гипса BWOC с хорошими характеристиками расширения (от 0,2 до 0,4%). Для улучшенного склеивания, где требуется повышенное расширение (от 0,4 до 1%), используется NaCl (≥ 10% BWOW).