7.4 Белито-кремнеземистый цемент (бкц)

Нестабильность свойств шлакопесчаных цементов связана

с разнообразием их минералогического состава. Шлаки — по­бочный продукт металлургических производств, их состав сильно колеблется в зависимости от вида металлургического сырья, состава шихты, особенностей технологического процесса.

Между тем известны малоактивные вяжущие вещества, имеющие менее сложный состав. К их числу относятся нефели­новые шла мы (отход производства глинозема из нефелиновых пород), которые состоят в основном из p-2CaO*Si02. Этот си­ликат кальция — один из компонентов портландцементного клинкера, он отличается медленным твердением при невысоких температурах и значительным ускорением твердения в гидро­термальных условиях.

С. М. Роя к и А. М. Дмитриев предложили использовать смесь нефелинового шлама с измельченным кварцем в каче­стве тампоиажного цемента, названного ими белито-кремнезе-мистым цементом (БКЦ). Последний содержит нефелиновый шлам и кварц в отношении от 3: 1 до 1:1. От шлако-песчаных цементов он отличается замедленным схватыванием при высо­ких температурах и замедленным начальным твердением. Так же как и для шлаковых цементов, для БКЦ характерна пони­женная седиментационная устойчивость водных суспензий.

Высокая термостойкость, стабильность состава и свойств, благоприятная реакция на химическую обработку делают БКЦ одним из лучших цементов для высокотемпературных скважин.

Аналог этого цемента выпускается цементной промышлен­ностью США на основе специального клинкера, силикатная часть которого представлена только p-2CaO*SiOs. Цемент от­носится к классу / и имеет марку HTS.

7.5 Известково-кремнеземистые цементы

При реакции гидроксида кальция (суспензия готовится, как правило, на основе гашеной извести — пушенки) с оксидом кремния образуются гидросиликаты кальция:

п Са (ОН),+SiO_a -f m Н_аО = я CaO • Si 0₂ • я? Н₂0.

Вид и состав гидросиликата зависят от степени основности (СО) исходной смеси Са(ОН)₂ и Si0₂ и температуры в соответ­ствии с диаграммой на рис. 28. Например, при СО= 1 и Т= = 150°С образуется тоберморит. При температурах ниже 40°С реакция синтеза гидросиликата из Са(ОН)₂ и Si0₂ идет очень медленно, даже если оксид кремния брать в высокоактивной форме в виде диатомита или силикагеля. Применение ускори­телей схватывания и твердения при этом неэффективно.

В температурном интервале 40—80 °С следует применять смеси гашеной извести-пушенки с диатомитом, трепелом или пылевидной золой каменных углей. При этом получаются седи- ментационноуетойчивые суспензии с высоким водосодержанием, быстротвердеющие, особенно при добавках фторидов натрия, кальция, алюминия, но нуждающиеся в замедлении схватыва­ния. Эффективными замедлителями являются соли винной, фос­форной и борной кислот.

Суспензии извести и кристаллического кремнезема доста­точно быстро затвердевают при температурах выше 120 °С, при этом без добавки замедлителя схватывания время сохранения прокачиваемости их незначительное.

При температурах выше 120 °С прочность цементного камня и известково-кремнеземистых тампонажных растворов посте­пенно снижается и повышается проницаемость вследствие пере­кристаллизации первоначально образовавшихся метастабиль- ных гидросиликатов кальция в термодинамически устойчивые гиллебрандит, ксонотлит, тоберморит или гиролит в зависимо­сти от степени основности исходной смеси. Поэтому наиболее благоприятная область применения этих материалов — от 40 до 120 °С в составе тампонажных растворов пониженной плот­ности.

При использовании известково-зольных смесей плотностью 1600—1700 кг/м³ при В/Т=0,55 0,6 прочность образующегося камня выше, чем камня из других тампонажных растворов та­кой плотности.