不同温度下偏高岭土对油井水泥抗压强度影响的研究

偏高岭土对水泥土强度影响的试验研究报告1. 研究目标本研究旨在探究偏高岭土对水泥土强度的影响，通过深入分析试验数据，揭示偏高岭土添加量与水泥土强度之间的关系，为工程实践提供参考依据。

2. 方法2.1 实验设计本次试验采用完全随机设计，将水泥、沙子、骨料和水按一定比例混合制备成水泥土基质。

在此基础上，分别添加不同比例的偏高岭土（0%、5%、10%、15%和20%），制备出不同含量的混凝土试样。

2.2 试验步骤1.将所需比例的水泥、沙子和骨料按质量比混合均匀；2.按设计配比加入适量的水，并充分搅拌，制备出基础水泥土；3.将不同比例的偏高岭土加入到基础水泥土中，并进行充分搅拌，制备出相应含量的混凝土试样；4.将混凝土试样倒入标准模具中，并用振动台震实；5.将试样养护7天后，进行强度测试。

2.3 强度测试采用标准压力机对试样进行压缩强度测试。

每个配比条件下，至少进行三次独立的试验，并取平均值作为最终结果。

3. 发现3.1 强度随偏高岭土含量变化的趋势通过对不同偏高岭土含量下水泥土强度的测试，得到了如下发现： - 当偏高岭土含量小于10%时，水泥土的强度随着偏高岭土含量的增加而略微增加； - 当偏高岭土含量大于10%时，水泥土的强度开始逐渐降低。

3.2 强度与偏高岭土粒径的关系进一步分析发现，偏高岭土粒径对水泥土强度也有一定影响： - 当添加细颗粒偏高岭土时（粒径小于0.075mm），水泥土的强度相较于添加粗颗粒偏高岭土（粒径大于0.075mm）更大。

3.3 结晶水含量与强度的关联此外，通过对试样的结晶水含量进行测试，发现结晶水含量与水泥土强度呈正相关关系： - 结晶水含量随着偏高岭土含量的增加而增加； - 结晶水含量与水泥土强度呈正相关关系。

4. 结论本次试验研究得出以下结论： 1. 偏高岭土在一定范围内（小于10%）对水泥土强度有促进作用，但过高的偏高岭土含量会降低水泥土的强度。

2. 细颗粒偏高岭土对水泥土强度的促进效果更好。

偏高岭土对水泥土强度影响的试验研究(一)
偏高岭土对水泥土强度影响的试验研究
1. 研究背景
•偏高岭土在工程领域的应用逐渐增多
•水泥土是一种常用的基础材料
•研究偏高岭土对水泥土强度的影响具有重要意义
2. 研究目的
•探究偏高岭土掺量对水泥土强度的影响
•分析不同掺量下水泥土的工程性能
3. 实验设计
•选取一定比例的偏高岭土掺入水泥土中
•设计不同掺量的实验组，并设置对照组
•进行压缩试验、抗弯试验和抗渗试验等
4. 实验结果与分析
•偏高岭土掺量对水泥土强度产生了一定影响
•随着偏高岭土掺量的增加，水泥土的抗压强度逐渐降低
•抗弯强度也受到一定程度的影响，但相对较小
•抗渗性能方面，偏高岭土的掺入可提高水泥土的抗渗性
5. 结论
•偏高岭土的掺入对水泥土的强度产生了明显的影响
•适量的偏高岭土掺入可以改善水泥土的抗渗性能
•在工程中需合理控制偏高岭土的掺量，以综合考虑强度和工程性能
6. 讨论与展望
•本研究为偏高岭土掺入水泥土的强度影响提供了一定的实验数据•可进一步研究其他参数对水泥土强度的影响
•探索优化水泥土配合比，提高工程性能
7. 参考文献
•[参考文献1]
•[参考文献2]
•[参考文献3]。

偏高岭土作为深水低温水泥浆增强剂的研究宋茂林，崔策，冯颖韬(中海油服油田化学研究院，河北 廊坊 065201)摘要：深水低温是深水固井面临的最直接的难题。

文章以偏高岭土为增强剂，探究了其在低温条件下对水泥浆强度的增强效果以及对水泥浆初终凝时间、流动度、体积变化率等性能的影响规律。

结果表明，在10 ℃条件下，G 级水泥中加入15%偏高岭土，24 h 抗压强度可提高71.9%，48 h 抗压强度可提高38.9%。

关键词：深水；固井；低温；偏高岭土；增强剂中图分类号：TU525文献标志码：A文章编号：1008-4800(2021)08-0089-03DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2021.08.044Study on Metakaolin as Reinforcing Agent for Deep Water Cryogenic Cement SlurrySONG Mao-lin , CUI Ce , FENG Ying-tao(Oilfield Chemistry R&D Institute, COSL, Langfang 065201, China)Abstract :Low temperature is one of the most immediate challenges facing deep water cementing.In this paper, metakaolin was used as a reinforcing agent to explore its effect on the strength of cement under low temperature conditions and its influence on the initial and final setting time, fluidity, volume change rate and other properties of cement slurry.The results showed that adding 15% metakaolin to grade G cement can increase the compressive strength of 71.9% in 24 hours and 38.9% in 48 hours under the condition of 10 ℃.Keywords :deep water; cementing; low temperature; metakaolin; reinforcing agent0 引言随着国家“海洋战略”的提出，我国加强了深水油气资源的勘探开发力度[1-2]。

偏高岭土改善混凝土体积稳定性的研究的开题报告
题目：偏高岭土改善混凝土体积稳定性的研究
一、研究背景和意义：
混凝土作为一种建筑材料，在建筑、道路和桥梁等领域得到广泛应用。

然而，混凝土在使用过程中面临的一个问题就是其体积稳定性不足，容易出现收缩、膨胀等问题。

这些问题影响了混凝土的使用寿命和性能，因此，研究如何提高混凝土的体积稳定性，具有非常重要的意义。

偏高岭土是一种天然的黏土矿物，其化学成分及物理性质有着独特
的优势。

研究表明，添加适量的偏高岭土可以显著改善混凝土的体积稳
定性，提高其耐久性和性能。

因此，研究偏高岭土的应用性能和机理，
对于混凝土的改良和发展具有重要意义。

二、研究内容和方法：
1. 研究偏高岭土在混凝土中的应用性能，并探究其对混凝土体积稳
定性的影响。

2. 借助实验室法，对混凝土进行力学性能测试、体积稳定性测试和
微观结构观察，以确定偏高岭土的最佳添加量和作用机理。

3. 基于实验结果，探索混凝土中偏高岭土的应用前景和推广价值。

三、预期结果和开展意义：
通过本研究，预计能够得到以下几个方面的结果：
1. 确定偏高岭土的最佳添加量和作用机理，为混凝土改良提供科学
依据。

2. 提高混凝土的体积稳定性和耐久性，促进建筑材料的发展。

3. 开拓偏高岭土在混凝土中的应用前景，为行业发展提供新的思路
和选择。

综上所述，偏高岭土改善混凝土体积稳定性的研究具有现实的应用价值和科学的研究意义，对于建筑产业的可持续发展和经济发展具有重要作用。

偏高岭土混合材水泥的水化研究丁铸　谢英　张德成　丁立波 刘祥勇　席易铭(山东建筑材料工业学院　济南市　250022 山东湖田石灰石矿水泥厂)摘　要 本文研究了偏高岭土煅烧温度及其掺量对水泥水化性能的影响,高岭土分别在700℃、800℃及900℃煅烧2小时,掺量分别为5%、10%及15%。

用热重—差热分析(TG-DTA)及扫描电子显微镜分析了水化产物。

结果表明最佳煅烧条件是800℃下处理2小时。

关键词 偏高岭土　混合材　水化产物1　引言高岭土用途广泛,是陶瓷、造纸、橡胶、搪瓷、油漆、塑料等工业及合成分子筛中的重要原料。

高岭土是层状结构的铝硅酸盐粘土矿物,在经过450-900℃脱水后,铝氧八面体群发生较大的调整,成为不稳定的铝氧八面体网络,构成偏高岭土。

其脱水反应式为AS22H2O 脱水AS2+2H2O↑,偏高岭土AS2中原子排列不规则,呈现热力学介稳状态,具有较强的火山灰性质。

在与氢氧化钙CH反应时生成的产物与硅酸盐水泥水化生成的胶凝物质结构相同(1),因而可用于水泥中作混合材使用。

当温度升高至950℃以上后,偏高岭土就会重结晶变为尖晶石,最后成为莫来石,此时则失去水化活性。

偏高岭土可改善水泥的性能。

如美国的Pyrament水泥中,由于使用了偏高岭土,使该水泥可全天候施工,特别适合于炎热天气及低温条件下抢修、修补工程。

在-20℃寒冷条件施工、养护时,强度也能快速增长,即使不用热力养护也可制备预制混凝土及预应力混凝土构件(2)。

根据Caldarone等人的研究(3),用高活性偏高岭土制备混凝土,可以大收稿日期幅度提高早期及后期强度。

当AS2掺量与硅灰相同时,其强度可以超过硅灰混凝土的强度;在与硅灰混凝土达到相同的流动度时,可节约高效减水剂用量25-35%。

最近有文献报导了利用AS2制备高性能混凝土的进展情况(4)。

由此看出,偏高岭土在胶凝材料中具有很广阔的应用前景。

本研究中将高岭土在不同温度下处理后,再以不同掺量加入水泥中,观察对水泥物理力学性能的影响,并与硅酸盐水泥、原状高岭土作混合材时的水化进行了比较,用TG-DTA、SEM、X RD进行了分析。

煅烧温度对高岭土的硬度和强度的影响研究高岭土是一种由硅酸盐矿物组成的天然黏土，其在建筑、陶瓷、冶金等多个领域中得到广泛应用。

在高岭土的加工过程中，煅烧温度是一个重要的参数，它对高岭土的硬度和强度有着显著的影响。

首先，我们来了解一下高岭土的硬度和强度的概念。

硬度是材料抵抗外部力量压入其表面的能力，通常用于评估材料的耐磨性和抗刮性。

强度则是材料抵抗断裂和变形的能力，是材料的一个关键机械性能参数。

煅烧温度会引起高岭土中矿物相的相变和结构变化，从而对其硬度和强度产生影响。

一般来说，高岭土经过煅烧后，其硬度和强度都会增加。

这是因为煅烧会使高岭土中的晶体结构重新排列，添加能量到高岭石晶格中，促使晶粒长大，颗粒之间的结合变得更加紧密，从而提高了硬度和强度。

然而，煅烧温度对高岭土硬度和强度的具体影响是复杂的，并且在一定范围内存在一个最佳的煅烧温度。

如果煅烧温度过低，高岭土的矿物相无法充分转变，晶粒之间的结合不够牢固，从而导致硬度和强度较低。

相反，如果煅烧温度过高，高岭土的矿物相可能发生过度烧结，晶粒变得过大，颗粒之间的结合过于紧密，这会导致硬度和强度的下降。

研究表明，高岭土的最佳煅烧温度通常在1000°C到1200°C之间。

在这个温度范围内，高岭土的矿物相会发生明显的相变，晶粒之间的结合达到最佳状态，使得高岭土的硬度和强度达到最高点。

如果煅烧温度超过这个范围，高岭土的硬度和强度可能会出现下降的趋势。

此外，除了煅烧温度，煅烧时间也是影响高岭土硬度和强度的重要因素。

适当增加煅烧时间可以促进高岭土中矿物晶粒的长大和结合力的增强。

然而，过长的煅烧时间可能会导致晶粒过大，从而使得高岭土的硬度和强度下降。

除了煅烧温度和煅烧时间，高岭土硬度和强度的影响还存在其他因素。

例如，高岭土的矿物组成、晶粒大小和形状，以及添加剂的类型和含量等都可能对其硬度和强度产生影响。

总之，煅烧温度对高岭土的硬度和强度有着显著的影响。

油井水泥石高温强度衰退的几点认识
油井水泥石是油田开发中的重要技术及材料，因此，研究高温强
度衰退的深入了解，对于降低井深技术能够实现正常开发、防止油井
出错和水井漏水等至关重要。

有关高温强度衰退的几点认识：首先，随着油井水泥石的温度升高，高温强度会基本稳定或慢慢
下降，超过一定的高温，强度基本就不再发生变化，然后开始显示出
较大的衰减。

其次，熔融硅铝硅酸盐玻璃化学会在一定的温度范围（900-1200℃）内，通过形成水解物和增加熔融材料量来导致水泥岩石强度
下降。

再次，但是，在相同的温度条件下，油井水泥石的强度衰减也与
其矿物组成有很大的关系，粘土型土壤中石英含量高，强度衰减相对
就小，例如，恒星型、芒硝型、辉石型以及石灰岩类中的石英含量较
高的水泥石，其强度衰减较小。

最后，对于高强度的油井水泥石而言，水泥活性物质的释放，特
别是一些原始熔融矿物质，会导致高温强度衰减显著加大，因此，在
高温环境下应尽量使用低活性水泥石，既可以减少水泥石的强度衰减，延长油井的使用年限，又可减少维修成本，优化经济效益。

总之，研究井下油井水泥石高温强度衰减有助于了解其内部结构，有效抵御因温度的变化而造成的强度衰减，提高油井的生产效率，优
化油井的结构设计，实现节能减排，保护技术环境，这对于保障油井
稳定运行、保证社会安全具有重要意义。

偏高岭土对橡胶混凝土抗压性能影响的试验研究与分析作者：张启航郝浩杰来源：《赤峰学院学报·自然科学版》2020年第09期摘要：采用0～19%的橡胶粉等体积替代细骨料制备橡胶混凝土，采用0～19%掺量的偏高岭土等质量替代混凝土中的水泥，制备掺偏高岭土橡胶混凝土。

测试混凝土28d单轴抗压强度，采用扫描电镜分析混凝土微观形貌。

结果表明：掺入0～19%的橡胶粉使混凝土抗压强度发生一定程度的下降，掺量越高，强度下降越显著;掺入偏高岭土可提升橡胶混凝土的抗压强度，改善混凝土微观结构，偏高岭土的最佳掺量为13%左右。

关键词：偏高岭土;橡胶混凝土;单轴抗压强度;微观结构中图分类号：TU528.41 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2020）09-0082-04随着交通运输行业的发展，我国轮胎年产量高达6亿多条，橡胶年消耗量500万吨左右，预计到2020年我国废旧轮胎将达到2000万吨[1，2]。

我国是一个橡胶资源匮乏的国家，废旧橡胶的再生利用对于节约资源、保护环境具有重要意义。

目前，许多学者开展了将橡胶粉作為混凝土细骨料的研究。

大量研究表明，混凝土中掺入橡胶可以改善其韧性，提高抗裂性能等，如闻洋和刘培培[3]的研究表明，将橡胶粉掺入混凝土可以有效提高混凝土的抗冲击性能，降低其脆性。

李赞成等[4]从折压比和韧性的评价指标得出，制备橡胶混凝土的最佳粒径为40目，掺量应当大于10L/m3。

然而，橡胶的掺入也会带来一些不良影响，如杨若冲等[5]研究发现，随橡胶粉掺量的增加，橡胶混凝土的密度、抗折、劈裂强度逐渐降低;Ayman Abdelmonem等[6]发现当混凝土中的橡胶以30%比例取代细骨料时，混凝土抗冲击性能提高了83%，但其抗拉、抗压、抗折性能都下降近50%。

因此，研究如何在保证橡胶混凝土良好韧性的同时，改善其抗压、抗拉等力学性能，具有重要意义。

方勇浩等[7]发现偏高岭土（metakaolin，简称MK）作为一种非常有效的火山灰材料，将其加入混凝土中，火山灰反应会填充内部孔隙，使水泥石中孔细化，并且会消耗大量Ca （OH）2，改善水泥浆体和集料界面，从而提高混凝土强度，抑制碱集料反应;刘红彬等[8]发现MK的掺入能提升混凝土的抗压、劈裂和弯折强度，当掺量在15%时各强度提升效果最佳;董伟等[9]研究表明MK对浮石轻骨料混凝土的抗压强度有很大提高，尤其对早期强度贡献比较大，当MK以10%质量替代水泥时性能最优;钱晓倩等[10]发现掺10～15%MK的高性能混凝土的轴拉强度有较为明显的提高;Nikhil Saboo等[11]发现MK可以显著降低混凝土孔隙率，且2%的MK可使孔隙率降低10%。

低温下油井水泥石孔结构与抗压强度的关系
在低温条件下，油井水泥石的孔结构与抗压强度之间存在一定的关系。

根据Powers理论模型，通过引入相对水化程度及选定油井水泥石的本征强度参数，结合Balshin方程和Schiller方程，建立了低温条件下油井水泥石孔结构和抗压强度的数学模型。

比较结果表明，Balshin方程的计算值与实验值
有着良好的线性关系，在水泥浆体的水化龄期小于90d时结果比较吻合，
而Schiller方程则不适用。

因此，在低温条件下，油井水泥石的孔结构与抗压强度之间存在一定的关系，需要通过实验和理论模型进行深入研究和分析。

海工水泥固井材料在井下环境中的耐高温性研究海工水泥固井材料是在石油勘探和开发中广泛应用的一种关键材料，它被用于固定井壁，并保证井筒的完整性和安全性。

在井下环境中，特别是在高温环境下，水泥固井材料的耐高温性成为了一项重要的研究内容。

井下环境的高温问题在石油勘探和开发中始终存在，如深层油气井、高温油藏等。

高温环境对于水泥固井材料的性能提出了挑战。

在高温下，水泥固井材料面临着多种问题，包括强度下降、收缩率增加、渗透性增大等。

首先，高温对水泥的力学性能产生了显著的影响。

研究显示，高温会导致水泥的强度和硬度下降。

这是因为高温会影响水泥中矿物胶凝材料的晶体结构，破坏其中的化学键，降低材料的强度。

此外，高温还会导致水泥中的矿物胶凝材料的收缩率增加，进一步影响其力学性能。

因此，在选择水泥固井材料时，其抗高温性能是一个重要的考虑因素。

其次，高温还会增加水泥固井材料的渗透性。

渗透性是指材料对流体渗透的能力，对于固井材料来说，渗透性的增加会导致井筒的泄漏和失效，进而影响油井的安全性。

研究发现，高温会改变水泥基材的孔隙结构，增加孔隙的连通性，使得渗透性增大。

因此，提高水泥固井材料的抗渗透性能也是一个必要的研究方向。

针对上述问题，研究人员已经提出了一些改善水泥固井材料抗高温性能的方法。

首先，可以通过改变水泥的配方来提高其抗高温性能。

例如，研究人员通过添加一些具有抗高温性能的添加剂，如硅酸盐水泥、硅酸盐水泥掺入剂等，来增强水泥的抗高温性能。

此外，还可以通过改变水泥的烧结温度和烧结时间来提高其抗高温性能。

研究表明，适当提高烧结温度和延长烧结时间可以增加水泥中矿物胶凝材料的晶体结构稳定性，提高水泥的抗高温性能。

然而，在实际应用中需要考虑到生产工艺和经济性的因素，因此需要在烧结温度和烧结时间之间进行平衡。

除了改变水泥配方和烧结条件外，还可以通过添加一些纤维材料来提高水泥固井材料的抗高温性能。

研究显示，添加适量的纤维材料可以改善水泥的力学性能，并减小水泥在高温下的收缩率。

不同温度养护下油井水泥硬化体抗疲劳性和徐变性能罗东辉;钟兴强;李占东;朱江林;何昱昌【摘要】本文针对油井水泥高温养护下的力学性能,尤其是徐变和疲劳性能展开了研究.油井水泥硬化体的抗折抗压性能受温度的影响大,随养护温度的升高其抗折抗压强度升高;油井水泥硬化体在温度为23℃、相对湿度为60(±5)％的环境中,120d 值为265×10-6m/m,之后趋于平缓,徐变度在90d为33×10-6/MPa,之后趋于平缓;在0.75的应力水平下其疲劳次数最大可达159703次,整体呈现低周疲劳性.【期刊名称】《广东建材》【年(卷),期】2019(035)009【总页数】5页(P5-8,81)【关键词】油井水泥;养护;徐变;疲劳性【作者】罗东辉;钟兴强;李占东;朱江林;何昱昌【作者单位】中海油服油田化学事业部湛江作业公司;中海油服油田化学事业部湛江作业公司;中海油服油田化学事业部湛江作业公司;华南理工大学;华南理工大学【正文语种】中文1 引言固井是开采油气过程中的重要作业。

油井水泥专用于油井、气井的固井工程，其主要作用使套管和周围岩层胶结固封，保护生产套管柱和封堵相邻的油、气、水层，从而封隔地层内的油、气、水层，防止各相相互串扰。

固井水泥浆在凝固后会在整口井的纵向上形成一个水力封隔系统，该系统必须在整个油气井寿命期间及报废之后都能够实现有效的层间封隔。

油井水泥的基本要求为：水泥浆在注井过程中要有一定的流动性和适合的密度；水泥浆注入井内后，应较快凝结，并在短期内达到相当的强度；硬化后的水泥浆应有良好的稳定性和抗渗性、抗蚀性[1]。

通常情况下，油井随深度增加温度逐渐升高[2]。

因此，油井水泥在温度梯度环境下硬化并获得力学强度。

保证在不同温度下硬化的油井水泥强度满足固井要求至关重要。

目前，油井水泥在不同温度养护下的力学强度已有报道。

王磊等人[3]研究发现80℃和130℃下水泥石产生的塑性变形分别为0.9773%和0.5649%，是常温下的2.26 倍和1.31 倍；林波等人[4]研究了在不同的养护温度及养护时间条件，水泥石弹性模量变化幅度不超过1.3318GPa，说明养护温度和养护时间对原浆水泥石的弹性模量总体上影响并不明显；陈若堂等人[5]研究发现在间歇性热冲击和连续性热冲击的条件下，抗高温水泥石的抗压强度、抗拉强度、抗劈裂能力和泊松比均较高，其弹性模量和内摩擦角均较低；汪汉花[6]研究表明水泥石的抗压强度发展将随温度和压力的升高而增加，但当压力超过20.7MPa 时，压力继续增加，对强度的发展影响却极小；武治强等人[7]研究发现在200～240℃时，水泥水化的主要产物水化硅酸二钙晶体生长比例增加，导致水泥力学性能降低。

偏高岭土对水泥土应力-应变特性影响分析
王林浩
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2016(016)013
【摘要】为了研究山西偏高岭土对水泥土应力-应变曲线的影响,采用无侧限抗压强度试验对不同偏高岭土掺量、不同龄期水泥土的应力-应变特征影响规律进行分析.试验结果表明:随着偏高岭土掺量的增加,水泥土峰值应力先增加后减小,当掺量为3％时,峰值应力达到最大;随着抗压强度的增加,极限应变总体呈减小趋势,变形模量呈线性增加.
【总页数】4页(P244-247)
【作者】王林浩
【作者单位】太原科技大学交通与物流学院,太原030024
【正文语种】中文
【中图分类】TU411.6
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4.高应力条件下循环球-偏应力耦合作用对饱和尾粉砂动力特性影响分析 [J], 刘俊新;袁槐岑;张超;张建新;刘育田;王光进
5.表面组装焊点内部应力—应变场的数值模拟(Ⅰ)——应力—应变场分布特征及其动态特性 [J], 马鑫;钱乙余;吉田综仁
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