АЭРИРУЕМЫЙ ЦЕМЕНТНЫЙ РАСТВОР Российский патент 1997 года по МПК C04B38/02 E21B33/138 

Изобретение относится к материалам, используемым в строительстве нефтяных и газовых скважин с аномально низким пластовым давлением и для конструкций из неавтоклавных ячеистых бетонов в монолитном и мелкоштучном строительстве.

Известна композиция для получения ячеистого бетона, содержащая алюминиевый порошок и олеиновую кислоту. Однако предложенная композиция не создает однородной, прочной структуры цементного камня, взрывоопасна (выделяется H₂), коррозионноактивна, дефицитна и дорогостояща.

Наиболее близкой к заявленному по технической сущности и достигаемым результатам является композиция для приготовления аэрированного тампонажного раствора, содержащая портландцемент, пенообразователь, воздух и воду, в качестве пенообразователя взяты ПАВ смесь неонола, оксиэтилированные моноалкилфенолы тримеров пропилена и отход производства олигомеров.

Данный преобразователь замедляет набор прочности цементного камня пониженной плотности, образует крупнопористую структуру камня, не- технологичен в применении.

Задачей изобретения является разработка аэрированных цементных растворов для получения цементного камня низкой плотности с высокими физико-химическими характеристиками и технологичностью.

Сущность изобретения заключается в том, что в аэрируемом цементном растворе, содержащем минеральное вяжущее, порообразователь, воздух и воду, в качестве порообразователя использован отход производства сульфонола при следующем соотношении компонентов, мас.

минеральное вяжущее 43 79
порообразователь отход производства сульфонола 0,05 0,5
воздух 0,01 0,1
вода остальное,
а сульфонол состоит из 59 62% смеси сухих солей: хлористого, сернокислого и углекислого натрия, 30 34% натриевой соли изомерных алкилсульфоновых кислот эмпирической формулы R-SO₂-ONa, влаги 2 3% углеводородов 1 1,50%
Данный реагент выпускается волгоградским ПО "Химпром" по ТУ N 6-00-5763450-86-89 в виде сухого белого порошка.

Составляющая часть реагента алкилсульфонат -получается методом окисления (только этот продукт из данного класса получают этим методом) (А.А. Абрамзон. Поверхностно-активные вещества. Справочник. Л. Химия, 1979, с.280 - алкилсульфонат натрия).

Известно использование сульфонола в качестве пенообразователя, однако данный ПАВ дает неустойчивую пену, получается камень с высокой плотностью.

В качестве вяжущего берется портландцемент любой марки и любого завода изготовителя. Наполнителем может быть песок или зола. Все компоненты смешиваются с водой, затем подается еще воздух с помощью компрессора (аэрируется раствор).

Технология приготовления цементного раствора представляет "ноу-хау". Особенности технологии приготовления обусловлены применением нового порообразователя и позволяют: упростить технологию приготовления, экономят цемент, реагент, время, не требуют специального оборудования. Это все в целом составляет экономический эффект.

Порообразователь вступает во взаимодействие с вяжущим с образованием двух процессов: воздухововлечения и газообразования. Воздухововлечение идет естественно за счет растворения пенообразователя и принудительной подачи за счет аэрирования. Газообразование за счет обменных реакций углекислых солей с образованием CO₂. Об этих реакциях свидетельствует изменение pH и образование осадка при взаимодействии фильтра, т.е. вяжущего с порообразователем. Причем объем выхода раствора по сравнению с прототипом увеличивается на 1/3 общего объема, что указывает на интенсивное пенообразование.

После аэрации цементный раствор исследуется на физико-механические показатели (табл. 1). Кратность и устойчивость предложенной композиции выше и в большем диапазоне (фиг.1). Прочностные характеристики определялись в соответствии с ГОСТ 254-85-89 "Бетоны ячеистые", СНип-2.0313-88 "Полы" и соответствующими ГОСТами на тампонажные растворы.

Прочность на изгиб определялась на приборе МИИ-100, на сжатие с помощью гидравлического пресса типа ПСУ-20.

Теплопроводность образцов ячеистого цементного камня в соответствии с ГОСТ 7076 при помощи прибора ИТА-1.

Однако основными показателями являются прочность, плотность и пористость ячеистого цементного камня.

Пример 1.

Берем 79 г портландцемента новороссийского завода "Пролетарий", вводим 0,5 г реагента -порообразователя и 30,4 г воды, размешиваем и аэрируем (воздух 0,1). Полученный раствор испытываем по ГОСТу. Плотность сухого цементного камня 800 кг/м³. Прочность камня на сжатие, полученного к 28-суточному твердению, 4,5/5,2 МПа. Поры подсчитывали на микроскопе 1 см²: крупных пор не более 20%
Пример 2.

Вяжущее цемент: песок в соотношении 5:1 66 г, соответственно 55 г и 11 г + 39,87 мл воды, 0,05 г порообразователя, аэрируем (воздух 0,08).

Плотность сухого цементного камня 800 кг/м³.

Прочность на сжатие 3,6/4,2 МПа.

Пример 3.

Вяжущее цементнозольная композиция в соотношении 3:1 43 г, соответственно 28,7 и 14,3 г золы + 56,4 г воды, 0,5 г порообразователя, аэрируем (воздух 0,1).

Прочность сухого цементного камня 400 кг/м³.

Прочность 4,5/6,0 МПа.

Количество крупных пор не более 30 У прототипа крупных пор более 50% прочность ниже почти в 2 раза.

Предложенная дозировка обеспечивает максимальное воздухововлечение естественного и нагнетательного воздуха, обеспечивает однородную тонкодисперсную структуру цементного камня, который соответствует марке Д 800 с улучшенными прочностными характеристиками.

Использование: изобретение относится к материалам, используемым в строительстве нефтяных и газовых скважин и для конструкций из неавтоклавных ячеистых бетонов в монолитном и мелкоштучном строительстве. Сущность изобретения: аэрируемый цементный раствор содержит минеральные вяжущие, пенообразователь, воздух и воду. При приготовлении цементного раствора идет одновременно два процесса образования пор: за счет естественного и принудительного воздухововлечения и за счет газообразователя в результате обменных реакций углекислых солей. Дозировка компонентов обеспечивает однородную тонкодисперсную ячеистую структуру цементного камня с улучшенными прочностными характеристиками. Особенности технологии приготовления обусловлены применением нового порообразователя: позволяют упростить технологию приготовления, экономить время и реагент, не требуют специального оборудования. 1 ил., 1 табл.

Аэрируемый цементный раствор, содержащий минеральное вяжущее, порообразователь, воздух и воду, отличающийся тем, что в качестве порообразователя он содержит отход производства сульфонола, состоящий, мас.

Сухая смесь хлористого, сернокислого и углекислого натрия 59 62
Натриевая соль изомерных алкилсульфоновых кислот 32 34
Углеводы 1 1,5
Влага 2 3
при следующем соотношении компонентов, мас.

Минеральное вяжущее 43 79
Порообразователь отход производства сульфонола 0,05 0,5
Воздух 0,01 0,1
Вода Остальноеа