39. Минералогический состав портландцемента.

В клинкере хорошего портландцемента содержание минералов силикатов должно быть около 75%, а минералов – плавней около 25%.

Свойства портландцемента в значительной степени, определяются важнейшими минералами, к которым относятся белит, целит, алит и трехкальциевый алюминат. В зависимости от процентного содержания этих окислов изменяются и свойства тампонажных цементов. Активные свойства портландцемента определяются в основном химически связанной окисью кальция (СаO) c кремнезёмом, глинозёмом и оксидом железа.

Быстрее других гидратируется трехкальциевый алюминат, затем алит, потом феритная фаза и белит (3CaO·Al₂O₃, 3CaO · SiO₂, 4CaO · Al₂O₃ · Fe₂O₃ , 2CaO · SiO₂). Скорость гидратациии клинкерных минералов зависит от количественного соотношения гидратации цемента возрастает при увеличении температуры, давления и повышения водо -цементного отношения.

40. Роль оксидов в исходной сырьевой смеси.

41. Роль клинкерных минералов в цементе.

42. Быстрее других гидратируется трехкальциевый алюминат, затем алит, потом феритная фаза и белит (3CaO·Al₂O₃, 3CaO · SiO₂, 4CaO · Al₂O₃ · Fe₂O₃ , 2CaO · SiO₂). Скорость гидратациии клинкерных минералов зависит от количественного соотношения гидратации цемента возрастает при увеличении температуры, давления и повышения водо -цементного отношения.

43. Добавки, вводимые при помоле цемента и их роль.

44. Химия твердения цемента.

При твердении тампонажных растворов происходит физико-химическая контракция.

При гидратации цемента происходит перестройка кристаллических решеток исходных минералов клинкера. Это и обусловливает уменьшение общего объема системы цемент-вода при твердении гидравлических вяжущих веществ.

Величина контракции зависит от минералогического состава цемента, водоцементного отношения, температуры и давления. Отдельные соединения клинкера отличаются друг от друга по величине контракции.

Внешне контракция проявляется поглощением жидкости (или газа), находящейся в контакте с твердеющим цементным раствором.

Явление контракции имеет большое значение для формирования структуры цементного камня в затрубном пространстве.

Контракция цементного раствора и цементного камня в скважине способствует обезвоживанию глинистой корки на стенках скважин, что может явиться одной из причин газопроявлений и перетоков между пластами. Контракция цементного камня приводит к увеличению суммарной пористости затвердевшего цементного камня.

45. Твердение, как пространственный процесс.

46. Структура цементного камня

Цементный камень, образующийся при затвердевании тампо- нажных цементов, содержит твердую, жидкую и газообразную фазы. Твердая фаза, в свою очередь, содержит несколько мине­ралогически различных фаз: остатки негидратироваииых зерен портландцемента, продукты гидратации, частицы инертных или не вступивших в реакцию активных добавок, кристаллы солей, вве­денных с водой затворения и выкристаллизовавшихся из жидкой фазы. Жидкая фаза содержит воду с растворенными в ней веще­ствами. Возможно присутствие и второй жидкой фазы — эмульги­рованной в воде жидкости, например углеводородной.

Существуют тампонажные суспензии, в которых дисперсионной средой, является углеводородная жидкость с эмульгированной в ней водой.

Газообразная фаза представлена чаше всего вовлеченным при приготовлении суспензии воздухом; могут присутствовать также газы, попавшие в тампонажный раствор из земных недр или выде­лившиеся в ходе химических реакций, происходящих в самом там- понажном растворе.

На рис. V.5 показана схема микроструктуры цементного камня затвердевшего портландцемента. В ходе процесса гидратации час­тицы исходного портландцемента уменьшаются в размере, но дли­тельное время присутствуют в структуре цементного камня. Вокруг остатков негидратиро- ванных зерен, вблизи их по­верхности, располагаются тон­кодисперсные частицы новооб­разований характеризующие­ся минимальной растворимо­стью, — в основном гидроси­ликаты кальция. Они образу­ют вокруг остатков негидрати- рованных зерен оболочку «це­ментного геля».

На рис. V.6 приведен элек­тронно-микроскопический сни­мок микроструктуры цемент­ного камня при увеличении около 20000 раз. На нем отчет­ливо видны серая ватообраз- пая масса цементного геля, обволакив ающая частицы не- гидратнрованного цемента; светлые вытянутые кристаллы; промежуточные поры между ними и темные участки, пред­ставляющие собой капилляр­ные поры.

Из единицы объема зерен исходного цемента образуется 2—2,2 объема пористого геля, постепенно заполняющего межчастичное пространство. Пористость цементного геля составляет около 30 %. Массу геля и часть межчастичного пространства пронизывают бо­лее крупные игольчатые (или столбчатые) кристаллы гидросили­катов, а также фаз AFm и AF/. Между этими кристаллами распо­ложены промежуточные поры, размеры которых составляют (2н-6)-10~² мкм. Оставшееся незаполненным межзерновое прост­ранство образует связанную систему пор, называемых капилляр­ными. Их размеры могут достигать несколько микрометров и зави- 118