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:
- чрезвычайно тонкий помол, исключающий крупные или неравномерные фракции самой основы и добавок;
- 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;
- наличие гипса (3 – 5%);
- 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