Вяжущее

 

Использование: в промышленности строительных материалов при производстве вяжущих. Вяжущее содержит, мас.%- цемент91-97;технические модифицированные лигносульфонаты 2-4. поташ 1-5. При этом цемент включает, мас.%: сульфоалюминат кальция 26,11- 32,85; кальциевый силикосульфат 31.2- 36,04; алюмоферрит кальция 8.03-9,15; магнезиальный плеохроит 7,13-8.32; двухкальциевый силикат 1,2-3,67; сульфат кальция 6,7-9.34; СаО 1,03-3,30; МдО 5,15-9,89. Вяжущие готовят смешением цемента указанного состава с лигносульфонатами и поташем. Прочность при изгибе в возрасте 2 сут 32,8-39,0 кг/см2, водоцементное отношение 0,42-0,45 люминат кальция 16,75; алюмоферрит кальция 11,5. сульфат кальция 4,83. Недостатком указанного цемента является низкая гидравлическая активность при низких положительных температурах и неспособность к твердению в условиях отрицательных температур. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является вяжущее (2), включающее, мас.%: белитоалюминатный компонент 69- 83; сульфат кальция 12-16, лигнин 5-15. Недостатками известного состава являются низкая прочность вяжущего при изгибе и высокая водопотребность. Цель изобретения - повышение прочности вяжущего при изгибе и снижение водопотребности. Поставленная цель достигается тем, что вяжущее включающее цемент, содержащий двухкальциевый силикат и сульфат кальция и пластификатор, в качестве пластификатеС/ ) С vi Јь о ю о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4665537/ЗЗ (22) 01.02.89 (46) 23.07.92. бюл. и 27 . (71) белгородский технологический институт строительных материалов им. И.А, Гришманова (72) Ю,В.Васильченко и И,Г.Лугинина (56) Ах едо M,А. и рр, Фосфогипс, Исследование и применение. Ташкент: ФАН, 1980, с. 119-130.

Авторское свидетельство СССР

f4 816987, кл. С 04 В 7/36, 1981.

Изобретение относится к вяжущим веществам и может быть использовано для цементирования низкотемпературных скважин, Известен тампонажный цемент, содержащий, мас.g: белитоалюминатный компонент 78-82; сульфат кальция 18-22 (Толочкова М.Г. и др, Специальный тампонажный цемент для крепления скважин в условиях низких положительных и отрицательных температур. Труды Всесоюзного Совещания по химии и технологии цемента.

M., 1978), Недостатком известного цемента является высокая водопотребность и короткие сроки схватывания, вызывающие трудность управления загустеваемостью тампонаж. ных растворов.

Известен сульфоалюминатно-силикат ный (САС) цемент (1), включающий, мас. (,: кальциевый силикосульфат 66,92: сульфоа„„!ЖÄÄ 1749199 А1 (я)5 С 04 В 7/32

«l,. ):(» / IÉ (54) ВЯЖУЩЕЕ (5Z) Использование: в промышленности строительных материалов при производстве вяжущих. Вяжущее содержит, мас.$: цемент 91-97; технические модифицированные лигносульфонаты 2-4; поташ 1-5. При этом цемент включает, мас,g: сульфоалюминат кальция 26,1132,85; кальциевый силикосульфат 31.236,04; алюмоферрит кальция 8.03-9,15; магнезиальный плеохроит 7,13-8.32; двухкальциевый силикат 1,2-3,67; сульфат кальция 6,7-9.34; Са0 1,03-3,30; М90 5,15-9,89.

Вяжущие готовят смешением цемента указанного состава с лигносульфонатами и поташем, Прочность при изгибе в возрасте 2 сут 32,8-39,0 кг/см, водоцементное отношение 0,42-0,45. люминат кальция 16,75; алюмоферрит кальция 11,5. сульфат кальция 4,83.

Недостатком указанного цемента является низкая гидравлическая активность при низких положительных температурах и неспособность к твердению в условиях отрицательных температур.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к йредлагаемому является вяжущее (2), включающее, мас. : белитоалюминатный компонент 6983; сульфат кальция 12-16, лигнин 5-15.

Недостатками известного состава являются низкая прочность вяжущего прй изгибе и высокая водопотребность, Цель изобретения — повышение прочно- сти вяжущего при изгибе и снижение водопотребности.

Поставленная цель достигается тем, что вяжущее включающее цемент, содержащий двухкальциевый силикат и сульфат кальция и пластификатор, в качестве пластификато1749199

26,11-32,85

7,13-8,32

1,03-3,3

5,15-9,89

40

55 ра содержит технические модифицированные лигносульфонаты и дополнительно поташ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанный цемент 91-97 технические моди фицированные лигносульфонаты 2-4

Поташ 1-5, а цемент дополнительно содержит сульфоалюминат кальция, кальциевый силикосульфат, алюмоферрит кальция, магнезиальный плеохроит, оксиды кальция и магния при следующем соотношении компонентов, мас. :

Сульфат кальция 6,7-9,34

Сульфоалюминат кальция

Кальциевый силикосульфэт 31,2-36,04

Алюмоферрит кальция 8,03-9,15

Магнезиальный плеохроит

Оксид кальция

Оксид магния

Двухкальциевый сил икат Остальное

ПрисутСтвие сульфоалюмината кальция в составе вяжущего способствует при гидратации кристаллизации эттрингита, обеспечивающего высокую начальную прочность и расширение твердеющей композиции. Кроме того, сульфоалюминат кальция активизирует твердение сульфосиликата кальция, < бладающего слабыми гидравлическими свойствами. Гидратация глиноземсодержащих фэз вяжущего (элюмоферрит кальция и магчезиальный плеохроит) приводит к выделению гидроалюминатов кальция, взаимодействующих с сульфатом кальция с образованием дополнительного количества эттрингита, а оставшийся сульфат кальция переходит в двуводный гипс. Оксиды кальция и магния являются компонентами, обеспечивающими . дополнительное тепловыделение и расширение предложенного вяжущего.

Технические модифицированные лигносульфонаты, используемые в качестве пластифицирующей добавки, обеспечивают высокую растекаемость цементного теста при минимальных водоцементных отношениях и сроки схватывания, достаточные для гомогенизации и прокачивания тампонажного раствора. Поташ. являющийся противоморозной добавкой, интенсифицирует процесс твердения предложенного вяжущего при низких положительных температурах и предотвращает замерзание жидкой фазы при понижении температуры окружэ.ощей среды до нулевых и отрицательных значений, Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Иэ природных сырьевых материалов (известняка, лигнит-боксита, доломита, фосфогипса), взятых в количествах, приведенных в табл, 2, готовятся сырьевые смеси, которые измельчаются до остатка на сите

008 10-12 . Химический состав сырьевых компонентов приведен в табл. 1, После формования сырьевых шихт в брикеты диаметром 30 мм и высотой 20 мм производят обжиг в высокотемпературной силитовой печи при 1200 С с изотермической выдержкой 30 мин. Затем брикеты резко охлаждают на воздухе и размалывают до остатка на сите 008 5-8%. Количественное определение несвязанного оксида кальция производят зтилово-глицератным методом, сульфата кальция и оксида магния — no данным химического анализа. Содержание сульфоэлюмината кальция. алюмоферритэ кальция (OAF), магнеэиального плеохроита (CoA4MS). кальциевого силикосульфата и двухкальциевого силиката рассчитывают из количественных соотношений оксидов в соединениях при помощи рентгенофазового анализа. Поташ и технические модифицированные лигносульфонаты вводят с водой затворения. Из цементного теста формуют образцы-призмы размером 10х10х60 мм, которые сразу после затворения в формах и через 6 ч извлеченные из форм, помещаются в холодильную камеру с температурой 2 С.

В табл. 3 приведен химический состав сырьевых смесей и клинкеров.

В табл. 4 приведен расчетный минералогический состав клинкеров

После затворения-вяжущего водой происходит гидратация сульфоалюмината и алюмоферрита кальция, магнезиального плеохроита, оксидов кальция и магния, двухкальциевого силиката, сопровождающаяся тепловыделением и расширением цементного теста. Через сутки твердения при

2 .С цементное тесто имеет прочность при изгибе 25-28 кг/см . через 20 сут 45-50 кг/см .

Составы вяжущего и свойства при температуре твердения 2 С в срэвнейии с прототипом приведены в табл. 2, Как видно из табл, 5, увеличение в составе вяжущего цемента свыше 97% при уменьшении ЛСТМ и поташа ниже 2 и 1 соответственно приводит к повышенной водопотребности, коротким срокам схватывания и низким прочностным характеристикам тампонажного раствора вследствие преобладания в составе цемен1749199

30

Таблица 1

Таблица 2

/ та относительно гидравлически инертной составляющей — сульфосиликата кальция.

Уменьшение в составе вяжущего цемента ниже 91 / при увеличении ЛСТМ и поташа свыше 4 и 5 Д соответственно в значительной мере замедляет сроки схватывания цементного раствора, приводит к снижению прочностных характеристик последнего эа счет большой величины расширения, вызываемой повышенным содержанием оксидов магния и кальция и сульфата кальция.

Предлагаемый состав позволяет снизить водопотребность цементного раствора на 10-16 при одинаковой растекаемости по сравнению с известным составом (2), При этом расход пластификатора уменьшается в

2,2-3,75 раза. Цементный камень на основе предложенного вяжущего обладает на 2852, более высокими прочностными характеристиками при изгибе в двухсуточном возрасте по сравнению с известным.

Формула изобретения

Вяжущее для цементирования низкотемпературных скважин, включающее цемент, содержащий двухкальциевый силикат и сульфат кальция, и пластификатор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения,прочности при изгибе и снижения водопотребности, цемент дополнительно содержит сульфоалюминат кальция, кальциевый силикосульфат, алюмоферрит кальция, магнези5. альный плеохроит, оксиды кальция и магния, при следующем соотношении компонентов, мас. /:

Сульфат кальция 6,7-9,34

Сульфоал юминат кальция .. 26,11-32,85

Кальциевый силикосульфат 31,2-36,04

Алюмоферрит кальция 8,03-9,15

Магнезиальный

15 плеохроит 7,13-8,32

Оксид кальция 1,03-3,3

Оксид магния 5,15-9,89

Двухкальциевый силикат Остальное, 20 а вяжущее в качестве пластификатора содержит технические модифицированные лигносульфонаты и дополнительно поташ при следующим собт*ношении xîéïoíåíòîâ, мас.%:

25 . Укаэанный цемент 91-97

Технические модифицированные лигносульфонаты 2-4

Поташ 1-.5

1749199 лица3

Та 6 а

Г

А1,0, SiO<

Fe<0>

Са0

SO

Смеси и клинкер

n,ï.п.

14,92 2,01

22,28 3,00

14,79 2,00

22,12 2,99

»ве» ° »

Клинкер

3,38

33,03

0,20

30,33

9,51

Клинкер

14,60 1,98

21,85 2,96

13,85 1,90

Клинкер

Клинкер

14, 07

20,86 2,86 44,76 7,34

0 30

0,18 33,93

0,27

13)15 1,82

19,90 2,75

29,.75 5,50

45,03 8,32

9,30.

14,09

Клинкер б:

Клинкер

Клинкер

Клинкер

Клинкер

Клинкер

11, Клинкер блица4

Т а

»аа е ее а»ав а ° ааею Йев еюев В

Клинкер С,А+МБ

» а ве е»а

° а»еею

39 i 08

9,06 30,71

9,10 31,74

9,15 . 32,85

0,51 .:.4,57

650 079 484: 05

1.

5 б

8

9:

6,09

9;98. 9,43

7,88

7,55

7,45

7,26

7,68

7,13

8,32

7,33

7,75

37, 1.0

36,04

35,70

6,70 1,03 5,15 1,2

7 72 . 1,62 6,98 Т,0

8,40 2,30 7,96 3,5

8,70

30, 73

8,37

8,43

32, 05

29,97

28,6

8,45 : —. 2,57

8,88

2,8

33,01

33,27

33,0

31,20

8,87 . 2,75

8,68 3,21

9,34 3,30

8,09 26,85

8,03 26,91

8,17 26,11

7 91 25 86

8,02 25,75

9,49 3,0

9,60 3,44

9,89 :-3,67

29,36

28,41

10,26 4,50

10,56 5,69;

11,28 2,5

10,11 3,71 ю аа ю ю ю е ю В е ю Ч « а е.е

Прим е ч а н и е. Фосфорный ангидрид ввиду незначительного его содержания в клинкере в расчет не принят;

6,62

9,89

6,59

9,85

6,56

9,83

6,51

9,81

6,37

9,64

6,30

9,57

6,26

9 53

6;23

9,50

6,22

9,50

6,17

9,43

6,13

9,39

45,30 5,05, 14,2 0,28

30,31 3, 54 9,46 0,18 33,13

45,33 5,29 14,15 0,27

30,37 3,69 9,40 0,18 33,22

45,47 5,52 14,09. 0,28

2972 487.. 934 020 3361

12,68 1,79 39;56 6,07 9,26 0,18 34,16

19,26 2,72 44,90 9,22 14,06 0,27

12 38 .1 75 29 41 6 48 9 23 0 18 ; 34 31

18,85 2,66 44,77 9,86, 14,06 0,27

12,21 1,73 29,47 6,59 9,20 0,18 . 34,39

18,61 . 2,64 44,92 10,04 14,02 0,27

12,12 1,73 : 29,40 6,74 9,15 О, 18 34,45

18,49 2.,64 44,86 10,28 . 13,96 0,27

11 88 1 7 : 29 43 6 94 : 9 1" 0 20 .:.34 58.

l8,16 2,60 44,99 10,61 13,91 0,30

j1 66 1,68 29,47 7 13 9,04 О,:18 34,71

17,86 : 2,57 45,14 10,92 13,85 0,27 а е аа ае»«аа» «ааааа ав в»а»ва ааааа ° еаеаааав ааа«Ва а«а»

С@АР СэА Я C

1749199

Таблица 5

Состав Компоненты, мас.Ъ

8/Ц при

180 мм

Сроки схватывания, ч-мин

Предел прочности через 2 сут, кгlсм

Цемент ЛСТИ

Поташ

Начало Конец

Изгиб Сжатие

Известный

Белитоалюминатный компонет

Гипс Лигнин

2-03 25

82,5 12,5 5

0,5

112

Составитель 10. Васильченко

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор И, Муска

Редактор А. Зробок

Заказ 2562 Тираж Подписное

: ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгэрод, ул.Гагарина, 101

Предлагаемый

2

4

6

8

98,5

97,7

97,0

96,0

94,5

93,5

92,9

91,?

91,0

90,0

89,0

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

3,6

3,8

4,0

4,5

5,0

0,5.

0,8

1,0

1,5

2,5

3,0

3,5

4,5

5,0

5,5

6,0

0,48 0-23

0,46 0-.39

0,45 0-51

0 44 1-23

0„43 1-52

0,42 2-20

0,42 2-35

0,42 2-52

0,42 3-10, 0,41 3-56

0,41 4-27

0-30

0-56

1-05

2-02

2-35

3-00

3-09

3-21

4-10

5-03

5-50

23,0 102,0

26,0 105,0

35,0 110,0

34, 0 107,0

36,5 111,0

39,0 113,0

36,0 114,0

35,6 113,2

32,8 104,0

27,7 98,3

20,0 81,0