5.2. Определение стойкости цементного камня к циклическому воздействию перемененных температур

Цементный камень представляет собой капиллярно-пористую структуру, по порам и капиллярам которого возможна миграция воды. Под действием отрицательной температуры вода, находящаяся в порах и капиллярах замерзает и образуется лед. Объем образовавшегося льда приблизительно на 10% больше объема воды. В результате этого в цементном камне возникают внутренние напряжения, за счет кристаллизационных давлений замерзшего льда, как на стенки пор, так и на не замерзшую воду. Когда величина этих давлений превысит прочность цементного камня на разрыв, в месте их возникновения будут наблюдаться деструктивные процессы, приводящие к образованию микротрещин. При последующих циклах замораживания - оттаивания число микродефектов структуры возрастает и, в конечном итоге, они приводят к разрушению цементного камня.

Средства контроля

- холодильная камера;

- Бетон-8УР, Бетон-12, -22;

- формы для цементных образцов размерами 40х40х160.

Порядок испытания:

• подготавливают формы для цементные образцов-балочек. п.4.7.1.

• приготавливают контрольные и опытные образцы-балочки;

• выдерживают последовательно при следующих температурах;

48ч. - +5С

48ч. - -5С

24ч. - +5С

48ч. - +20С 1 цикл

24ч. - +5С

48ч. - -5С

48ч. - +5С

Всего 288 часов – 12 суток.

Второй и последующие циклы включают выдерживание образцов цементного камня при следующих температурах:

48ч - 5С

24ч - +5С

28ч - +20°С

24ч - + 5°С 2-й цикл

48ч - - 5°С

24ч - 5С

Всего 216 часов - 9 суток.

- по истечении каждого температурного режима образцы цементного камня испытывают, определяя предел прочности при изгибе;

- всего проводят три цикла воздействия переменных температур на цементный камень;

- контрольные образцы готовят, выдерживают и испытывают при температуре +5°С.

Стойкость цементного камня к циклическому воздействию переменных температур характеризуют коэффициентом морозостойкости, представляющим собой отношение прочности на изгиб образцов, выдерживавшихся при переменных температурах, к прочности контрольных образцов.

Контрольные вопросы

1. Виды коррозии цементного камня.

2. Коррозия выщелачивания.

3. Коррозия под действием знакопеременных температур.

4. Определение стойкости цементного камня к циклическому воздействию перемененных температур.

5. Определение водостойкости и коррозионной стойкости цементного камня.

Задание

Определить водостойкость и коррозионную стойкость цементного камня следующего состава:

-ПЦТ-500, В/Ц-0.4

-ПЦТ-500, В/Ц-0.5

- ПЦТ-500, В/Ц-0.6

Сделать вывод о стойкости цементного камня в зависимости от водоцементного отношения.

Контрольные задания

Вариант № 1

1. Что такое тампонажный портландцемент? Получение.

2. Применить условные обозначения по ГОСТ 1581-96 к следующему тампонажному портландцементу:

- Портландцемент тампонажный бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении 0,38 высокой сульфатостойкости.

- Портландцемент тампонажный бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении 0,44 умеренной сульфатостойкости.

- Портландцемент тампонажный с минеральными добавками обычный для повышенных температур.

- Портландцемент тампонажный со специальными добавками облегченный плотностью 1620 для повышенных температур не гидрофобизированный.

3. Найти ошибки:

• ПЦТ I-G-СС-150 ГОСТ 1581-96.

• ПЦТ III- СС-100-Об 4 ГОСТ 1581-96

- ПЦТ II- ПЛ – 150 ГОСТ 1581-96

- ПЦТ III-Ут 4 - 150 ГОСТ 1581-96

- ПЦТ I-СС-120 ГОСТ 1581-96

• ПЦТ I-G-100 ГОСТ 1581-96

4. Как приготовить тампонажный раствор с В/Ц отношением 0,5 (Расписать методику приготовления)?

5. Чем отличается седиментационная водоотдача и водоотдача цементного раствора в пористую среду? (Механизм и направление фильтрационных потоков)

6. Расписать следующие тампонажные портландцементы согласно ГОСТ 1581-96:

ПЦТ I-СС-100 ГОСТ 1581-96

ПЦТ III Ут3 –100 ГОСТ 1581-96

7. Рассчитать количество компонентов в 1 м³ облегченного тампонажного раствора, плотностью 1,44 г/см³ и выхода раствора из 1 т цемента сухой смеси (цемент и микросферы). Микросферы – 25 %, В/Ц – 0,5.

Вариант № 2

1. Что такое минеральные вяжущие вещества? Их классификация.

2. Порядок приготовления цементного теста.

3. Определение консистенции и сроков загустевания цементного раствора.

4. Расписать следующие тампонажные портландцементы согласно ГОСТ 1581-96:

• ПЦТ I-G-СС-2 ГОСТ 1581-96

• ПЦТ III-Ут 1 - 150 ГОСТ 1581-96

• ПЦТ II-СС-50 ГОСТ 1581-96

• ПЦТ II –100 ПЛ ГОСТ 1581-96

• ПЦТ I-Н-СС-1 ГОСТ 1581-96

5. Недостатки ультразвукового способа определения предела прочности образцов тампонажного камня. Принцип замера прочности цементного камня на приборе МИИ 100.

6. Назвать и описать основные элементы конструкции прибора для определения скорости затвердевания цементного раствора. Определение сроков схватывания тампонажного раствора.

7. Рассчитать количество компонентов в 1 м³ облегченного тампонажного раствора, плотностью 1,35 г/см³ и выхода раствора из 1 т цемента сухой смеси (цемент и микросферы). Микросферы – 30 %, ОЭЦ-2%, В/Ц – 0,5

Вариант №3

1. Что такое тампонажные портландцементы? Их назначение и классификация.

2. По каким показателям судят о подвижности цементного раствора? Для чего определяется подвижность тампонажного раствора?

3. Подготовка форм и формирование образцов балочек для проведения испытаний по определению прочности образцов тампонажного камня. О чем свидетельствует низкая прочность цементного камня. Причины разрушения цементного камня при бурении и эксплуатации скважин.

4. Отметьте неправильное обозначение цемента по ГОСТ 1581-96

а) ПЦТ I-СС-I-100 ГОСТ 1581-96

б) ПЦТ I-G-СС-150 ГОСТ 1581-96

в) ПЦТ III-150- ПЛ ГОСТ 1581-96

г) ПЦТ I-G-СС-2 –140 ГОСТ 1581-96

5. Расписать следующие тампонажные портландцементы согласно ГОСТ 1581-96:

• ПЦТ II-150- ПЛ ГОСТ 1581-96

• ПЦТ III-Об 6-50 ГФ ГОСТ 1581-96

• ПЦТ III-Ут 0-50 - ПЛ ГОСТ 1581-96

6. Применить условные обозначения по ГОСТ 1581-96 к следующему тампонажному портландцементу:

- Портландцемент тампонажный со специальными добавками, облегченный плотностью 1,4 г/см³ сульфатостойкий, для умеренных температур, не гидрофобизированный.

- Портландцемент тампонажный бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении 0,38 умеренной сульфатостойкости.

- Портландцемент тампонажный с минеральными добавками обычный для низких температур.

- Портландцемент тампонажный со специальными добавками облегченный плотностью 1580 для повышенных температур гидрофобизированный.

7. Рассчитать количество компонентов в 1 м³ облегченного тампонажного раствора, плотностью 1,5 г/см³ и выхода раствора из 1 т цемента сухой смеси (цемент и микросферы). Микросферы – 15 %, В/Ц – 0,5.

Вариант №4

1. Производство портландцемента.

2. Преимущества ультразвукового способа контроля прочностных свойств цементного камня.

3. Классификация тампонажных портландцементов по сульфатостойкости ГОСТ 1581-96.

4. Найти ошибки:

- ПЦТ I-G-СС-150 ГОСТ 1581-96

• ПЦТ II-СС-1-50-Ут 3 ГОСТ 1581-96

• ПЦТ II-СС-2-50-Ут 6 ГОСТ 1581-96

• ПЦТ I-G-СС-2-120 ГОСТ 1581-96

5. Правила приемки тампонажных портландцементов. Документ о качестве тампонажного портландцемента.

6. Требования ГОСТ-1581-96 к физико-механическим показателям, характеризующим тампонажно-технические свойства цементов типа I. II. III.

7. Рассчитать количество компонентов в 1 м³ облегченного тампонажного раствора, плотностью 1,5 г/см³ и выхода раствора из 1 т цемента сухой смеси (цемент, микросферы, КМЦ, ССБ). Микросферы – 25 %, ССБ-0,2%, КМЦ –2%, В/Ц – 0,6.

Вариант №5

1. На чем основан метод измерения условной вязкости цементного раствора? Название величины условной вязкости цементного раствора, в чем выражается?

2. Средства контроля тампонажных портландцементов и требования к ним.

3. Назвать и описать основные элементы конструкции прибора для определения скорости затвердевания цементного раствора. Определение сроков схватывания (начало, конец).

4. Расписать следующие тампонажные портландцементы согласно ГОСТ 1581-96:

• ПЦТ II-150- ПЛ ГОСТ 1581-96

• ПЦТ III-Об 6-50 ГФ ГОСТ 1581-96

• ПЦТ II-СС-100-Ут 6 ГОСТ 1581-96

• ПЦТ I-G-СС-2 ГОСТ 1581-96

5. Отметьте неправильное обозначение цемента по ГОСТ 1581-96

а) ПЦТ II-CC-1-150- ПЛ ГОСТ 1581-96

в) ПЦТ II-СС-1-70-Ут 3 ГОСТ 1581-96

б) ПЦТ III-Ут 5 - 150 ГОСТ 1581-96

г) ПЦТ III- 50 Об 6- ГФ ГОСТ 1581-96

6. Перечислить негативные последствия высокого водоотделения тампонажного раствора. Методика определения водоотделения тампонажного раствора.

7. Рассчитать количество компонентов в 1 м³ облегченного тампонажного раствора, плотностью 1,5 г/см³ и выхода раствора из 1 т цемента сухой смеси (цемент, микросферы, КМЦ). Микросферы – 25 %, КМЦ –2%, В/Ц – 0,6.

Вариант №6

1. Классификация тампонажных портландцементов по вещественному составу (ГОСТ 1581-96).

2. Какой раствор считается седиментационно неустойчивым? Определение водоотделения тампонажных растворов.

3. Виды химической коррозии. Основная причина разрушения цементного камня под действием коррозионных агентов.

4. Укажите правильное обозначение портландцемента с минеральными добавками сульфатостойкий для низких и нормальных температур

а) ПЦТ III –СС-1-50 ГОСТ 1581-96

б) ПЦТ II-СС-2-100 ГОСТ 1581-96

в) ПЦТ II-СС-50 ГОСТ 1581-96

г) ПЦТ III-Ут 5 - 150 ГОСТ 1581-96

д) ПЦТ III- 50 Об 6- ГФ ГОСТ 1581-96

5. Последовательность условного обозначения цемента по ГОСТ 1581-96

6. Найти ошибки:

ПЦТ I – Об –СС-1-100 ГОСТ 1581-96

ПЦТ IG – Ут 0-150 ГФ ГОСТ 1581-96

ПЦТ II-CC-1-150- ПЛ ГОСТ 1581-96

ПЦТ II-СС-1-70-Ут 3 ГОСТ 1581-96

7. Рассчитать количество компонентов в 1 м³ облегченного тампонажного раствора, плотностью 1,55 г/см³ и выхода раствора из 1 т цемента сухой смеси (цемент, микросферы, КМЦ). Микросферы – 25 %, КМЦ – 2%, В/Ц – 0,6.

Вариант №7

1. Классификация тампонажных портландцементов по плотности согласно ГОСТ 1581-96.

2. Какие свойства цементного камня можно определить с помощью МИИ-100 и Бетон-12. Преимущества и недостатки в применении каждого из приборов.

3. По каким показателям судят о прокачиваемости тампонажного раствора? (Объяснить).

4. Как рассчитывается количество добавки к тампонажному портландцементу согласно ГОСТ 1581-96.

5. Какие ошибки могут быть допущены, при измерении плотности тампонажного раствора и как их избежать?

6. Применить условные обозначения по ГОСТ 1581-96 к тампонажному портландцементу:

- Портландцемент со специальными добавками, плотностью 1,5 г/см³ сульфатостойкий для высоких температур, не гидрофобизированный.

- Портландцемент тампонажный со специальными добавками, облегченный плотностью 1,4 г/см³ сульфатостойкий, для умеренных температур.

- Портландцемент тампонажный бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении 0,44 умеренной сульфатостойкости.

- Портландцемент тампонажный с минеральными добавками обычный для низких температур.

- Портландцемент тампонажный со специальными добавками облегченный плотностью 1580 для повышенных температур гидрофобизированный.

7. Рассчитать количество компонентов в 1 м³ облегченного тампонажного раствора, плотностью 1,6 г/см³ и выхода раствора из 1 т цемента сухой смеси (цемент, микросферы, КМЦ). Микросферы – 25 %, КМЦ – 2%, В/Ц – 0,55.

Вариант №8

1. Классификация тампонажных портландцементов по температуре применения согласно ГОСТ 1581-96.

2. Проверка правильности показания ареометра и плотномера.

3. Принцип замера сроков схватывания тампонажного раствора. Определение начала и конца схватывания.

4. Виды физической коррозии. Основная причина разрушения цементного камня под действием физической коррозии.

5. Применить обозначение ГОСТ 1581-96 для тампонажного портландцемента:

Тампонажный портландцемент со специальными добавками облегченный плотностью 1,55 г/см³, для умеренных температур гидрофобизированный.

Отметьте неправильное обозначение цемента по ГОСТ 1581-96

а) ПЦТ II-150- ПЛ ГОСТ 1581-96

б) ПЦТ III-Ут 1 150 ГОСТ 1581-96

в) ПЦТ I-G-СС-2 Ут 3 –50 ГОСТ 1581-96

г) ПЦТ I-G-СС-150-Ут ГОСТ 1581-96

6. Методика определения водоотдачи тампонажного раствора, прибор ВМ-6. Принцип замера параметра на этом приборе.

7. Рассчитать количество компонентов в 1 м³ облегченного тампонажного раствора, плотностью 1,6 г/см³ и выхода раствора из 1 т цемента сухой смеси (цемент, микросферы, КМЦ). Микросферы – 25 %, КМЦ – 2%, В/Ц – 0,55.