Тампонажный цемент в строительстве: технические характеристики и маркировки с расшифровкой, классификация и область применения

Основой тампонажного является портландцемент, широко использующийся в разных странах строительный материал, для образования которого порошкообразно измельчают цементный клинкер, гипс, добавки. Главные составляющие – силикаты алит и белит.

Что такое тампонажный цемент

Используется тампонажный цемент в основном в нефтедобывающей и газодобывающей промышленности. Разведённый с водой (сухая смесь разводится с водой в пропорции 2 : 1) состав имеет однородную текучую консистенцию без частиц более крупных фракций.

Мелкий помол и однородная смесь позволяют закачивать её насосами на определённую глубину, необходимую для защиты нефтяных и газовых труб.

Некоторое время разведённые тампонажный цемент сохраняет свою текучесть, потом быстро затвердевает даже при наличии контакта с водой.

• Таким образом вокруг труб образуются своеобразные защитные оболочки, препятствующие механическому воздействию подземных вод, смещению пластов пород и т.д.
• Прочная защита из застывшего тампонажного цемента не крошится, сохраняет свою монолитную структуру на протяжении длительного времени.
• Однородная текучая консистенция позволяет закачивать на значительную глубину, снизить давление на трубы, обеспечивая длительную работоспособность установки.

В строительстве и для других целей тампонажный цемент не применяется. Исключением являются случаи создания фундамента в сложных условиях вечной мерзлоты или других, когда основой являются буровые сваи, закрепляемые тампонажным раствором.

Особенности и состав тампонажного цемента

При изготовлении тампонажного цемента к используемой основе (измельчённым клинкеру, гипсу с добавками) предъявляются особые требования:

1. чрезвычайно тонкий помол, исключающий крупные или неравномерные фракции самой основы и добавок;
2. клинкера должно быть до 80 %. Из них – около 50 % силиката алита. Одна из составляющих – трёхкальциевый алюминат. Этот компонент вызывает уменьшение прочности, снижение морозостойкости, поэтому должен присутствовать в минимальных количествах;
3. наличие гипса (3 – 5%);
4. добавки для обеспечения специфических свойств (триэтаноламина, гематита, шпальта, магнетита, кварцевого песка).

Раствор характеризуется небольшой растекаемостью (до 0,4 см); отделяется от воды и затвердевает, невзирая на контакт с жидкостью; затвердение происходит через два часа, после закачивания в скважину, что даёт время на её равномерное заполнение.

Окончательный период застывания раствора: для холодных скважин – 18 часов, для горячих – 8. Скорость застывания, прочность материала позволяют обеспечить быструю и качественную дальнейшую работу.

Виды тампонажного цемента

Основные – облегчённый и утяжелённый. Производят на одинаковой основе при помощи разных добавок, снижающих плотность раствора.

• Для облегчённого цемента используют трепел, алюмосиликаты, золу, диатомит. Наименее плотный раствор получают путём добавления алюмосиликатов, каолина. Такие растворы просты для закачивания.
• С высокой адгезией к поверхности, которую они окружают. Хорошо заполняются пустоты скважины. Используют при бурении на болотах, песчаных грунтах, глубоких (более 2000 м) скважин.
• Утяжелённый тампонажный цемент применяют для работы в высокотемпературных скважинах. Добавками являются специальные концентраты железной руды мельчайшего помола.
• В состав также входит пластификатор, улучшающий эластичность, текучесть бетона. Обычно это ацетально-спиртовый стабилизатор.

Используют гигроскопический цемент, в состав которого добавляют триэтаноламин – для улучшенного взаимодействия составляющих, также для регулирования скорости застывания бетона.

Песчанистый раствор облегчают кварцевым песком, гипсом. Для того, чтобы лучше защитить трубы от грунтовых вод, с большим количеством солей, применяют солестойкий цемент.

Особый защитный эффект возникает в связи с добавлением в смесь тонкодисперсионного кварцевого песка, исключающего деформации от температурных перепадов.

Специальные обозначения

Существуют специальные обозначения, позволяющие определить вид цемента, изучив его упаковку:

• I – так обозначают бездобавочный ПЦТ (портландцемент тампонажный);
• I-G – цемент, в котором отсутствуют добавки, но при его использовании нужно придерживаться определённых установленных требований: соотношение воды и цемента – 0, 44%;
• I-H – добавок нет, но соотношение воды и цемента должно быть 0,38;
• II – в составе имеются минеральные добавки;
• III – ПЦТ облегчённый (Об) и утяжелённый (Ут) со специальными добавками, изменяющими плотность раствора.

Классифицируются составы температурам, при которых их можно использовать:

• для условий с пониженной и нормальной температурой (15 — 50 градусов);
• умеренная (51 – 100);
• повышенная (101 – 150).

При сложных атмосферных явлениях – резких перепадов температуры, обильных осадков – имеет значение такое качество бетона как сульфатостойкость. Существует обычный бетон, сульфатостойкий (СС), высокосульфатостойкий (СС1), умеренный (СС2).

В нефтедобывающей промышленности используют облегчённые с инертными экологическими минеральными добавками, стекловолокном, позволяющие ускорить и улучшить добычу ценных природных ископаемых.

Маркировка на упаковках тампонажного цемента

Тампонажный цемент, ценный материал с различными, необходимыми в процессе использования характеристиками. Они указаны в ГОСТ 1581-96.

• Обязательно должна быть размещена аббревиатура ПЦТ.
• Далее указывается тип по наличию добавок (I, I-G, I-H, II, III).
• Если имеются, и цемент III, должна быть информация о том, облегчённый он (Об) или утяжелённый (Ут);
• Имеются ли гидрофобизирующие добавки (ГФ) или пластифицирующие (ПФ).
• Размещаются обозначения уровня сульфатостойкости.
• Важное условие – температура, при которой может быть использован ПЦТ.
• На упаковке указывается сам ГОСТ, которому соответствует данный вид цемента.

Маркировка достаточно полно характеризует цементную смесь, позволяя выбрать наиболее подходящую.

Как выбрать тампонажный цемент

Известно, что любое вещество максимально эффективно только в том случае, если используется по назначению. Что нужно учитывать для того, чтобы ПЦТ наилучшим образом выполнял свои функции?

Первоначальное значение имеют геологические пласты и их особенности: состав, структура, подвижность. Важно также количество, скорость перемещения грунтовых вод, уровень солей в них. Цемент также выбирают в зависимости от глубины скважины, её температуры.

Особо значимы характеристики сухой цементной смеси. Она должна быть свежей, хранящейся в специально созданных, постоянно поддерживаемых условиях. Это могут обеспечить крупные магазины, фирмы, занимающие продажей и доставкой качественных строительных материалов.

Правильно выбранный тампонажный цемент позволит повысить эффективность работы, избежать поломок установок, быстро справиться с поставленной задачей

Фото тампонажного цемента