保坍劑是能夠保持混凝土坍落度不快速損失的外加劑,保坍劑實質(zhì)上是緩凝劑,延緩水泥水化凝結(jié),達到保持坍落度的作用。
緩凝劑是一種調(diào)節(jié)稠化時間的化學外加劑。它能減緩水泥的水化速度,延長水泥漿由塑態(tài)到固態(tài)所需的時間,而對水泥石的后期強度無不利影響。
目前常用的緩凝劑主要有三類:堿性磷酸鹽、有機酸及其可溶鹽、以及蛋白質(zhì)類等。
主要有檸檬酸、檸檬酸鈉、酒石酸、酒石酸鉀、丙烯酸及丙烯酸鈉等,其緩凝效果按陽離子的類型排列順序為 H+>K+>Ca2+,其中研究最多、效果最好的屬于檸檬酸,檸檬酸及其鹽在摻量很小(0.1~0.3%)時即可達到較強的緩凝效果。
酒石酸(筒寫B(tài)K)在摻量為0.3~0.4%與降失水劑及其他外加劑,如磺化單寧、六偏磷酸等復合使用,即能使95℃中深井水泥在150℃~189℃下,有較長的稠化時間。酒石酸及其鹽類與硼酸和硼酸鹽等復合使用,可以在250℃~280℃下使用,對油井水泥有可靠的緩凝效果。
作用機理:則是一方面有機酸鈣沉淀于半水石膏粒子表面,另一方面是有機酸與 Ca2+離子形成環(huán)狀螯和物,阻礙半水石膏顆粒的進一步溶解與水化,從而達到緩凝作用。
主要有六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉等。
1.2.1作用機理
磷酸鹽類緩凝劑是在半水石膏粒子表面形成不溶性鈣鹽沉淀薄膜,阻礙半水石膏的進一步溶解,從而降低液相過飽和度,使凝結(jié)硬化受阻。
包括骨膠、胨等。
1.3.1 作用機理
在于吸附于二水石膏顆粒表面,阻止胚芽的形成,或者是形成了保護性膠體阻礙半水石膏的水化。
HEDP(羥基乙叉二膦酸)為油井水泥的高效緩凝劑。加入量對水泥漿的性能影響很大,需要嚴格控制。
木質(zhì)素鐵絡(luò)鹽(FCLS):加入量為0.5%,稠化時間短,靜態(tài)下緩凝效果好,動態(tài)下稠度大,不易泵送。HEDP:0.05%,初始稠度低,流動性好。流動指數(shù)隨加入量的增加,先增大后平穩(wěn)。FCLS也有同樣趨勢,但是沒有HEDP變化大。
(圖1. 水泥漿的流動指數(shù)與緩凝劑的加入量關(guān)系)
摻加HEDP的水泥漿隨溫度升高一直能保持低稠度,而摻加FELS的水泥漿在溫度超過50℃時,稠度迅速增大。由于井深每增加100米,井底溫度一般升高為2~3℃。因此,中深井底的溫度都較高。摻加HEDP的水泥漿在環(huán)形空間運行中可一直保持良好的流動性。而FELS可使水泥漿稠度很快變大,以致于難以泵送。
(圖2.摻入緩凝劑的水泥漿稠度與溫度的關(guān)系)
水泥吸附HEDP之后,表面電荷很低,電位不足使水泥顆粒彼此遠離。HEDP在水中先離解,以各種價態(tài)的陰離子形式存在。這些離子被吸附到水泥顆粒表面上就地與Ca+離子結(jié)合,成難溶性鈣的磷酸鹽的,并生成薄膜覆蓋在水泥顆粒表面,形成了包裹層,這就延緩甚至阻止了水泥顆粒的水化反應(yīng)口?;虮晃皆谒嗟木Ш松?,延緩了晶核生長,從而延緩了水泥的初期水化反應(yīng)。
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