Регулирование свойств цементных растворов

По мере роста глубины скважины требуется проводить цикл работ по укреплению стволового пути, включающий спуск обсадной колонны и тампонаж затрубного сектора. Потому что в качестве тампонажного промывочного раствора обычно (но не постоянно) используются рабочие воды, содержащие цемент, этот технологический прием получил дублирующее заглавие «цементирование скважины». Для предстоящей удачной эксплуатации скважины процесс укрепления стен цементированием и, а именно, свойство образующегося цементного камня, играет главную роль. Состав тампонажных промывочных растворов должен обеспечить:

• безпустотное, сплошное наполнение зоны меж обсадной колонной и стволовыми стенами забоя;
• расчетную величину адгезии как со стенами обсадных труб, так и со стволовой поверхностью скважины;
• изоляцию и разобщение продуктивных и проницаемых пластов;
• защиту затрубного места от проникания нефти и (либо) газонефтяной консистенции под действием лишнего пластового давления;
• укрепление обсадной колонны в толще разрабатываемой породы;
• антикоррозийную протекцию железных частей обсадной колонны от окислительного разрушения межпластовыми водами;
• частичную разгрузку буровой колонны от экстернального давления.

Ввиду того, что цементный гранит не подлежит подмене и должен обеспечить надежное функционирование скважины во всегда эксплуатации цементирование колонны нужно делать в серьезном согласовании с разработанными техническими регламентами, обеспечивая наличие и внедрение высококачественных тампонажных реагентов.

Цементирование колонны содержит в себе цикл работ по изготовлению промывочного тампонажного раствора и нагнетании его в скважину, в затрубный просвет. Во время проведения работ ведется неизменный контроль за параметрами промывочного тампонажного раствора и его соответствия технологическим чертам. Опосля проведения цементажа скважины, через время, требующееся для затвердевания раствора, проводится исследование свойства выполненных работ и, при согласовании цементного камня расчетным технологическим характеристикам, процесс цементирования объекта считается законченным.

Формирование почвенных растворов

Источниками почвенных растворов являются осадки, вода водоносных горизонтов и конденсационная влага.

В конденсационной воде содержится некое количество растворенных газов, в воде, поднимающейся по капиллярам от водоносных горизонтов, также катионы и анионы растворенных солей, а в атмосферной воде, не считая того, частички пыли и ила.

Доп источником почвенной воды являются поливные воды с растворенными в их минеральными компонентами и взвесями механических частей.

Попадая в почву, вода изменяет собственный состав, взаимодействуя с жесткой, газовой и водянистой фазами почв. Устанавливается сбалансированное состояние состава растворов, свойственное для всякого типа почв.

Концентрация, состав и характеристики почвенных растворов характеризуются динамичностью, потому что меняется их сезонное взаимодействие с жесткой, газовой и водянистой фазами почв, также в связи с колебаниями влажности почв.

Способы выделения почвенных растворов

Для исследования почвенных растворов их выделяют отпрессовыванием под давлением, центрифугированием (если земли переувлажненные) и замещением (вытеснением) иной жидкостью.

Внедрение для анализов аква вытяжек из земли и лизиметрических вод не дает настоящего представления о составе и свойствах почвенных растворов.

При изготовлении аква вытяжек происходит высочайшее разбавление жесткой фазы меж водянистой и жесткой фазами.

Лизиметрические же воды являются разбавленными почвенными смесями, потому что образуются при просачивании талых и дождевых вод в главном через трещинкы и большие поры почв в периоды их переувлажнения.

Лизиметрические воды собирают в особые приемники. Тем не наименее анализы аква вытяжек и лизиметрических вод обширно употребляют для свойства солевого состава почв, интенсивности выноса из почв разных частей и соединений в грунтовые воды.

Концентрация, состав и характеристики почвенных растворов

Концентрация почвенных растворов (по сухому остатку) в незасоленных почвах различных типов колеблется от 10-х толикой грамма до нескольких граммов на литр, а в засоленных почвах — от 10-ов до сотен граммов на литр.

Концентрация почвенных растворов неодинакова в различных генетических горизонтах, также зависимо от сезона года, при неполивном и поливном земледелии.

В почвенных смесях содержатся минеральные, органические и органо-минеральные вещества в ионной, молекулярной и коллоидной формах, также растворенные газы — кислород, диоксид углерода и др.

Важными катионами почвенных растворов являются Са 2+ , Mg 2+ , H + , K+, Na + , NH₄ + , Al 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ , a анионами – HCO₃ – , CO₃ 2– , NO₃ – , NO₂ – , SO₄ 2– , Cl – , Н₂РО₄ – , HPO₄ 2– , ОН – .

Для большинства почв характерен гидрокарбонатно-калыциевый состав почвенных растворов, т. е. в их преобладают ионы HCO₃ – и Са 2+ . В засоленных почвах содержатся в завышенных количествах Na + , Mg 2+ , CI – , SO₄ 2– , CO₃ 2– , в болотных почвах — Fe 2+ , а в смесях сильнокислых почв — Fe 3+ и А1 3+ .

Железо, алюминий и почти все микроэлементы находятся в почвенных смесях в главном в виде устойчивых комплексов с органическими субстанциями.

В почвенных смесях постоянно содержатся водорастворимые органические вещества различной природы (продукты разложения отмерших растительных и звериных организмов, продукты их жизнедеятельности, гумусовые вещества и др.); в гидроморф-ных, полугидроморфных и солонцовых почвах их количество больше.

Коллоидно-растворимые формы веществ представлены в почвенных смесях органическими, органо-минеральными и минеральными соединениями.

Для минеральных коллоидных форм свойственны золи кремниевых кислот, также гидроксидов железа и алюминия. В таблице 34 в качестве примера приведен средний состав неких компонент почвенных растворов дерново-подзолистых и дерново-карбонатной почв Среднего Предуралья.

Из таблицы 34 видно, что различные типы почв и их генетические горизонты, также целинные и пахотные земли 1-го и такого же типа имеют огромные различия по составу почвенных растворов.

34. Хим состав почвенных растворов (средние значения характеристик* за май-октябрь 1965-1966 гг.) (Дзюин, Ковриго, 1974)

Дерново-срсднсподзолистая среднесуглинистая почва

Преобладающими в этих почвах были ионы кальция, магния, калия и гидрокарбонатные, а в пахотных почвах, не считая того, нитратные ионы.

У наиболее злачных дерново-карбонатных почв общая концентрация почвенных растворов ниже, чем у пахотных дерново-подзолистых почв, также ниже общая титровальная кислотность, содержание Са 2+ и К + , хотя обменных кальция и калия больше.

В этом важную роль играют наиболее высочайшая катионная емкость поглощения дерново-карбонатных почв, насыщенность ППК кальцием и низкая возможная кислотность.

Направляет на себя внимание реакция почвенных растворов кислых дерново-подзолистых почв. Она близка к нейтральной вследствие вытеснения водородными ионами почвенных растворов обменно-поглощенных катионов оснований при развитии возможной кислотности.

Катионы же оснований, переходя в почвенный раствор, понижают его кислотность. Как следует, чем выше катионная емкость поглощения и степень насыщенности почв основаниями, тем благоприятнее для растений реакция почвенного раствора.

Это принципиально в физиологическом отношении, потому что конкретно при реакции, близкой к нейтральной, у большинства сельскохозяйственных культур происходит обычное усвоение корнями частей питания (Сабинин, 1955; Журбиц-кий, 1963).

Величина окислительно-восстановительного потенциала почвенных растворов пониженная (rН₂ большей частью 25-29 ед.) по сопоставлению с rН₂ почв в целом, как трехфазных систем (Ковриго, 1982).

Это также имеет принципиальное физиологическое значение в жизнедеятельности растений, потому что величины окислительно-восстановительного потенциала их клеточного сока тоже пониженные (Сердобольский, I960).

Из таблицы 34 видно, что в целинной дерново-подзолистой почве в отличие от пахотной меньше магния, калия и в особенности кальция, ниже общая концентрация растворов генетических горизонтов (исключая лесную подстилку А).

Это соединено как с наиболее низкой их био активностью, так и с неизменным удалением товаров выветривания и почвообразования из почвенного слоя в итоге промывного типа аква режима.

В лесных почвах процесс нитрификации подавлен, анион NO₃ – в малых количествах встречается лишь в смесях лесной подстилки.

При освоении целинных дерново-подзолистых почв под пашню в их поменялись направление и активность био действий, активировались процессы нитрификации, в почвенных смесях в достаточно огромных количествах стал содержаться нитратный азот.

Возросло количество кальция, магния и калия, потому что уменьшился вынос этих частей в связи с конфигурацией аква режима почв.

Расчет состава бетона

Способы определения удобоукладываемости бетона

Для определения смеси раствора и его технологических свойств, определяющих возможность заполнять опалубку и уплотняться в момент укладки, предложено несколько методов. Нас же в данной статье будет заинтересовывать подвижность растворов, и как измерить осадку конуса бетона.

Для определения подвижности консистенции существует несколько разных способов, один из их — это проверка конуса осадки бетона. Этот метод достаточно прост в выполнении, и не просит особых измерительных устройств.

Потому, если у вас в хозяйстве есть конус для определения подвижности бетона, обретенный либо сделанный своими руками, то данную функцию измерения вы сможете с легкостью провести по месту заливки бетона. Тем наиболее, что стоимость остального оборудования полностью применима для хоть какого застройщика.

Оборудование для выполнения измерений:

1. Конус для определения подвижности бетонной консистенции, сделанный из покрытого цинком железа (см. фото). Высота устройства 300 мм; поперечник нижней части равен 20 см, верхней — 10 см.

1. Загрузочная воронка, устанавливаемая в высшую часть конуса.
2. Площадка 700×700 мм, сбитая из досок и обшитая покрытой цинком сталью.
3. Металлической прут с округленным концом.
4. Две железные либо древесные линейки длиной 50–70 см.
5. Кельма.

Все измерения должны соответствовать ГОСТ — осадка бетонного конуса.

Проверка бетона конусом — {инструкция}:

1. Площадку и рабочую поверхность конуса увлажняют.
2. Конус ставят в середину площадки, и с помощью ног, через особые упоры, придавливают к основанию.
3. При помощи загрузочной воронки, в три шага, заполняют форму. Любой следующий слой, с помощью железного стержня, нужно уплотнять штыкованием не наименее 25 раз.
4. Дальше, воронку убирают с конуса, и вровень с верхним основанием срезают избытки раствора.
5. Потом, осторожно снимают форму и устанавливают рядом с образовавшимся конусом из бетонного раствора.
6. Опосля снятия формы начинается неспешная осадка конуса бетона.
7. На высшую часть устройства, параллельно площадке, укладывают одну из линеек, а вторую ставят вертикально, слегка опирая на конус из раствора. Как на этот момент конус раствора окажется ниже формы и есть значение подвижности консистенции (пересечение линеек).

Вышерассмотренные измерения проводят в два шага. Потом определяют среднее значение 2-ух результатов, которое и будет являться четким показателем удобоукладываемости бетона.

Удобоукладываемость бетонной консистенции

Количество воды затворения является главным фактором, определяющим удобоукладываемость бетонной консистенции. Вода затворения (В, кг/м3) распределяется меж цементным тестом (Вц) и заполнителем (Взап): В= Вц + Взап. Количество воды в цементном тесте определяют его реологические характеристики: предельное напряжение сдвига и вязкость, а как следует, и технические характеристики бетонной консистенции — подвижность и твердость.

Водопотребность заполнителя Взап является его принципиальной технологической чертой; она растет с повышением суммарной поверхности зернышек заполнителя и потому велика у маленьких песков.
Для обеспечения требуемой прочности бетона величина водоцементного дела обязана сохраняться неизменной, потому возрастание водопотребности вызывает перерасход цемента. При маленьких песках он добивается 15-25%, потому маленькие пески следует использовать опосля обогащения большим природным либо дробленым песком и с пластифицирующими добавками, снижающими водопотребность

Техническое решение: укрепление грунта

Инъектирование грунта проводят перед началом строительства, чтоб повысить твердость основания под объектом, прирастить плотность, уменьшить способность пропускать воду. В итоге обеспечивается сохранность строительной конструкции. Свойство укрепления грунта почти во всем зависит от подбора оборудования для инъекционных работ.

Какие грунты инъектируют

Перед строительством жилого либо промышленного объекта на местности проводят геологические изыскания. Если грунт слабенький либо подвижный, то его крепят, изменяя характеристики введением затвердевающих растворов. Почаще всего инъекционное вмешательство требуется, если грунты на участке проблемные для строительства:

• Подвижные. К данной группы относят песчаники и супеси, не содержащие вяжущих глинистых включений.
• Заболоченные и водонасыщенные земли, которые равномерно размываются водой.
• Раздробленные скальные породы с нарушенной структурой, не владеющие достаточной прочностью.
• С водоносными пластами, которые могут размывать твердые породы. В особенности принципиально предупредить размытие пластов при строительстве подземных сооружений.

Инъектирование грунтов проводят при строительстве наземных и подземных сооружений.

Главные методы инъектирования

Укрепить грунтовое основание можно различными методами. Отличия заключаются в выборе затвердевающего материала и технологии его ввода. Зависимо от состава материала выделяют типы инъектирования:

• Цементация. В пробуренную скважину вводится цементный раствор, который опосля застывания крепко связывает породу.
• Силикатизация предполагает ввод под землю силиката натрия, смешанного с кислотными либо щелочными отвердителями.
• Смолязация грунта. Для инъекции используют полимерные смолы, за ранее смешанными со слабокислотными отвердителями.

Укрепляющие материалы вводятся различными методами – обычным инъектированием либо струйными цементированием. Какой способ подступает лучше для решения задачки, спецы определяют на шаге проектирования опосля проведения инженерных и гидротехнических геоизысканий.

Составы инъекционных растворов

Составы для усиления грунтов инъектированием определяются ГОСТами. Нормативы разрешают применять смеси с минеральными и полимерными вяжущими:

• неоднозначные цементные консистенции:с добавлением глины (цементно-глинистые), песка (цементно-песчаные), полимерных добавок (цементно-полимерные), силикатов (цементно-силикатные),
• тонкодисперсионные смеси, в состав которых заходит высокомарочный цемент с силикатными добавками;
• на базе полимерных смол;
• силикатные.

Опосля выбора пригодного материала и определения его состава делается опытнейшая партия раствора, проводятся пробные тесты. Это делают для того, чтоб верно найти нужный для инъектирования размер раствора, узнать радиус деяния состава, поглядеть, какими качествами будет владеть грунт опосля его укрепления. Спецы рассчитывают наилучшее гидротехническое давление для нагнетания раствора при инъектировании, наглядно лицезреют расход состава на единицу размера грунта.

Индивидуальности составов

Цементация грунтов производится цементными смесями с минеральными вяжущими либо тонкодисперсионными с силикатными добавками. Способ цементации используют:

• для укрепления сыпучих песчаников с тонкодисперсным и пылевым составом;
• при наличии трещинок в скальных породах, которые нужно закрыть;
• в вариантах, когда полимерные затвердители запрещено применять законодательством в сфере экологии либо нормами СанПин.

Силикатные смеси употребляют в вариантах, когда не считая укрепления необходимо повысить водостойкость подземных пластов. Силикатные составы вводят в пористые грунты с высочайшим коэффициентом фильтрации (от 0,5 до 80 м/день). Время от времени силикаты используют для наполнения трещинок в скальных породах либо опосля цементации, чтоб добавочно повысить водоотталкивающие характеристики пласта.

При смолизации под землю вводят синтетические полимерные составы. Обычно это двухкомпонентные консистенции: в полимерные смолы добавляют особый кислотный отвердитель. Опосля кропотливого перемешивания смол с отвердителем приобретенный раствор вводят под землю. Смолами крепят бессвязные песочные грунты. Геополимерное инъектирование может ограничиваться необходимостью соблюдения экологического законодательства.

Для ликвидации вымывания пластов водой и их стабилизации, герметизации подземных сооружений время от времени для инъектирования употребляют вспененные полимерные составы – полиуретановые либо силикатные инъекционные смолы.

Геолого-инженерные изыскания и проектирование

Инъектирование производится на базе за ранее составленного проекта. Перед разработкой проекта проводят разведочное бурение, берут эталоны грунта, проводят лабораторные исследования:

• изучают геологическое строение участка;
• определяют состав подземных вод;
• анализируют физико-механические характеристики грунтовых образцов: плотность материала, пористость, коэффициент фильтрации воды, проницаемость, способность выдерживать гидротехническое давление.

На базе результатов геологических и гидрологических исследовательских работ спецы решают, какой цементирующий материал лучше применять для инъектирования грунта, определяют состав и количество рабочего раствора.

Размещение скважин

Точки бурения скважин на местности указывают в проекте. Скважины располагают таковым образом, чтоб опосля инъектирования цементирующего состава в землю получить сплошное затвердение основания. Поперечник скважины зависит от вида инъекционного оборудования и проектной глубины, на которую вводится раствор.

Методы погружения инъекторов

Способы ввода инъекторов в скважину для нагнетания раствора зависит от нрава грунта, глубины введения, наличия рядом окружающей стройки. Инъекторы могут забиваться, вдавливаться в землю либо просто вводится в пробуренные скважины. Для всякого вида работ употребляют определенное оборудование. Для ввода инъектора в мягенькие бессвязные земли употребляют перфорированные трубы.

Оборудование для инъектирования

На выбор оборудования влияют индивидуальности участка, метод вмешательства (инъектирование либо струйная цементация), состав и размер вводимого вещества, давление нагнетания. Для всякого вида работ подбирают определенный тип оборудования:

• Кондукторы употребляются для инъектирование в скальные породы, в каких есть трещинкы.
• Пакеры герметизируют скважины при нагнетании раствора и разрешают локализовать участок.
• Манжетные колонны представляют собой трубу из стали либо твердого пластика с отверстиями по всей длине, закрытыми резиновыми манжетами. Манжетные колонны используются для обработки бессвязных грунтов. С помощью их в одну скважину можно неоднократно вводить любые вещества вне зависимости от состава и размера. Инъекция тонкодисперсионными цементными составами производится лишь манжетными колоннами.
• Буровой став также употребляется для работы с бессвязными грунтами.
• Забивные инъекторы и инъекторы-тампоны используют для цементации, силикатизации либо полимеризации гравийных грунтовых пластов, пород, содержащие большие скальные осколки.

Подобрать подходящее по техническим чертам оборудование (насосы для подачи раствора, инъекторы и материал) для укрепления грунтов инъектированием поможет сотрудник нашей компании.

Индивидуальности выполнения работ

Инъектирование производится в определенной последовательности:

• На участке бурят скважины на проектную глубину. Точки ввода определены проектом.
• В скважину вводят манжетную колонну.
• По колонне подают раствор, который выходит в отверстия в манжете и заполняет зазор меж стенами скважинного отверстия и колонной.
• Опосля застывания и набора веществом прочности приступают к инъектированию.

Если раствор нагнетается в скважину пакером либо кондуктором, то инъектирование производится по всей глубине ниже места высадки кондуктора.

Инъекционные смеси для грунтов нагнетают насосами с регулируемым приводом. Если регулируемого привода нет, то на насос устанавливают регулятор, позволяющий плавненько поменять давление и скорость подачи раствора. На техническом уровне обоснованный выбор оборудованиядля инъектирование грунта, верно приготовленный состав, введение его с соблюдением технологий дозволит отменно укрепить грунт.

Оборудование, предлагаемое нашей компанией, обеспечит грунту проектную крепкость.

Sika® Mix Plus Добавка для штукатурных и кладочных растворов, заменяющая известь.

. долговечности раствора . Понижение проницаемости затвердевшего раствора . Обеспечение лёгкого перекачивания консистенции хоть какими насосами. Высочайшая удобообрабатываемость растворной консистенции. Высочайшая стабильность раствора к расслоению. Постоянные характеристики воздухововлечения в протяжении всего времени работы с веществом . Увеличение производительности .

Заключение

Тампонажные консистенции являются нужным расходным материалом при разработке и обустройстве скважин. Но неверное их внедрение совместно с положительными эффектами может повлечь и нехорошие последствия. А именно, ошибки при изготовлении тампонажного раствора в предстоящем могут обернуться обвалами породы и даже повреждением бурового оборудования. Потому вначале составляется проект промывки, состав которой кропотливо рассчитывается. В целом же нужно найти, каким будет размер сухих компонент, воды, полное количество консистенции, свойства цементировочных агрегатов и т. д.