1水泥水玻璃注浆的化学原理 水泥与水玻璃的主要化学反应为: Ca(OH)2+NaO・nSiO2+mH2O→Ca・nSiO2・ mH2O+NaOH (1)水泥本身的凝结和硬化主要是水泥水化析出凝 胶性的胶体物质所引起的,在硅酸三钙的水化过程中产生氢氧化钙: 3CaO・SiO2+nH2O=2CaO・SiO2・ (n-1)H2O+Ca(OH)2 (2)在混合液中水泥与水玻璃的反应快,水泥本身的水解化学反应要慢得多。根据这一原理做了水泥 水玻璃不同配比下的凝胶实验。实验结果见表1。实验中根据现场工程实际情况,采用了固定水灰比,只改变水玻璃浆液浓度及水泥浆液与水玻璃浆比例的方法。
2 实验结果及数据分析 根据表1中的数据做出不同水泥浆与水玻璃体积比下的凝胶曲线。 从图1及表1可以看出,水泥2水玻璃在不同浓
度(39～814Be′ )下的浆体初凝时间变化不是很大,从3s到91s变化;终凝时间从21s变化到19500s相差4个数量级,这个变化是非常大的。过长的终凝时间,注浆时跑浆漏浆是非常严重的,并且施工效果也不好,这说明:①过稀的水玻璃的浓度达不到加速水泥固结的目的;②水玻璃浓度的变化对水泥的初
凝速度影响不大;③在一定水玻璃浓度范围内,水泥的凝胶时间变化不大;④水泥凝胶时间的总趋势是随着水玻璃浓度变小而增大。 工程中的注浆体主要部分是人工充填的散体结构,如果终凝时间过长会造成材料浪费,并且达不到注浆的效果。但是散体注浆又要求一定的扩散半径,在玲珑金矿巷道加固工程要求扩散半径大于1m小于10m。所以注浆中既要保证扩散半径又要不能扩散太远,这就要求水泥浆的初凝和终凝之间有一段合适的时间差。
在图1中表现出不断变稀的水玻璃浓度下,水泥浆终凝的时间拐点后是直线增大的,因此太稀浓度水玻璃不是工程所需要的,因而没继续做更稀水玻璃浓度下的水泥凝胶实验。
从图2(a)中可以看出,水泥浆与水玻璃体积比为1∶1情况下,水泥浆的终凝曲线在一定范围内变 化较小,在浓度为9Be′时出现较大的拐点。初凝是 一条比较平直的曲线。同样,从图2(b)、 (c)可见,在水泥浆与水玻璃体积比分别为1∶0175和1∶0150情况下,在水玻璃浓度分别为11Be′和13Be′时终凝曲线出现变化较大的拐点,突然急剧上升,而初凝是一条较平直的曲线。从图2(d)可见,水泥浆的终凝是曲线呈U型变化,在水玻璃浓度为16Be′时出现较大
《水泥浆化学》 Jiuming Liao 重庆科技学院
2 1. 水泥浆：固井中使用的工作液。 2. 固井：由套管向井壁与套管的环空注入水泥浆并让其上返至一定高度，水泥浆随后变成水泥石将井壁与套管固结起来的工艺。 3. 表层套管：封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂地层；安装井口、悬挂和支撑后续各层套管。 4. 生产套管（油层套管）：用以保护生产层，提供油气生产通道。 5. 中间套管（技术套管）：用来封隔不同地层压力层系或易漏、易塌、易卡等井下复杂地层。 6. 水泥外加剂与外掺料：为了调节水泥浆性能，需在其中加入一些特殊物质，其加量小于或等于水泥质量5%的物质，称为外加剂；其加量大于水泥质量5%的物质，则称为外掺料。 7. 水泥：凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，统称为水泥。 8. 硅酸盐水泥：以硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。 9. 铝酸盐水泥：以铝矾土和石灰石为原料，经煅烧制得的以铝酸钙为主要成分、氧化铝含量约50%的熟料，再磨制成的水硬性胶凝材料。 10. 抗硫酸盐水泥：以硅酸钙为主的特定矿物组成的熟料加入适量石膏磨细制成的具有较高抗硫酸盐侵蚀性能的水泥。 11. 氟铝酸盐水泥：以矾土、石灰石、萤石（或再加石膏）经配料煅烧得以氟铝酸钙为主要矿物的熟料，在与石膏一起磨细而成的水泥称为快硬氟铝酸盐水泥。 12. 波特兰水泥：凡将石灰质物质与粘土物质或其它含氧化硅、氧化铝及氧化铁的物质均匀混合，在烧结温度下燃烧，并将所得的熟料粉磨，制得的产品称为波特兰水泥，即硅酸盐水泥。 13. 油井水泥：应用于各种钻井条件下进行固井、修井、挤注等作业的硅酸盐水泥(波特兰水泥)和非硅酸盐水泥，包括掺有各种外掺料或外加剂的改性水泥或特种水泥的油井
3 水泥体系。 14. 油井水泥浆：是由油井水泥、配浆水、外加剂或外掺料以一定比例配制而成。 15. 水泥浆的稠化：水与水泥混合后逐渐变稠的现象。 16. 水泥浆的稠度：用稠化仪经过测定一定转速的叶片在水泥浆中受到的阻力，单位为Bc(伯登)。 17. 水泥浆的稠化时间：水与水泥混合后稠度达到100Bc(伯登)所需要的时间，或指水泥浆在流动过程丧失流动的时间。 18. 凝固时间：水泥浆静止后的凝固时间，它分为初凝和终凝。 19. 初凝：水泥浆丧失流动开始的时间； 20. 终凝：水泥浆完全失去塑性，并开始具有一定强度的时间。 21. 抗压强度：抗压强度是指破坏水泥试样时单位面积所作用的压力。 22. 水泥的胶结强度：指水泥浆在环空中凝固后，水泥与地层、水泥与套管之间界面胶结的牢固程度。 23. 水泥的体积收缩性：硅酸盐水泥与水反应时，水泥与体系的总体积发生变化，其规律性的结论是水泥水化反应生成物的总体积减少，这种现象称为水泥水化后的“减缩”或称“体积收缩”。 24. 塑性粘度ηs：：塑性流体在层流条件下，剪切应力与剪切速率成直线关系时的斜率值，用PV表示，Pa.s，mPa.s。 25. 屈服值YP(即τ0)：：塑性流体在层流条件下，剪切应力与剪切速率成直线关系时的结构强度，用YP表示，Pa。 26. 结构粘度ηG：：塑性流体在一定剪切速率下，YP与D的比值。表示流体在流动时形成网架结构时强度。 27. 稠度系数K：表示流体粘稠的程度，其值的大小取决于固相含量和颗粒的分散度。 28. 水泥减阻剂：能降低水灰比和改善水泥浆流变性能的外加剂。
第四章 水泥
1水泥通常指水硬性无机胶凝材料。
2水泥按其所含主要熟料矿物名称可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等。
3硅酸盐水泥定义：由硅酸盐水泥熟料、0～5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。硅酸盐水泥又可分为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ和P型硅酸盐水泥代号P·Ⅱ。第二类水泥中的混合材料的含量不得超过水泥质量的5%.
4普通硅酸盐水泥的定义：由硅酸盐水泥熟料、6%～15%的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。，代号P·O。
5掺非活性混合材料的最大掺量不得超过水泥质量的10%。
6硅酸盐水泥生产可概括为“两磨一烧”。
7硅酸盐水泥熟料的矿物组成包括以及缩写符号：
化合物名称 氧化物名称 缩写符号 含量/%
硅酸三钙 3CaO·SiO2 C2S 44～62
硅酸二钙 2CaO·SiO2 C3S 18～30
铝酸三钙 3CaO·Al2O3 C3A 5～12
铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3 C4AF 10～18
8水泥的初凝定义：水泥用适量的水调和后，最初形成具有可塑性的浆体，随着时间的增长，失去可塑性（但尚无强度），这一过程称为初凝。 9水泥终凝的定义:开始具有强度时称为终凝。
10水泥凝结的定义:由初凝到终凝的过程。
11影响水泥凝结和硬化的因素：
①水泥凝结和硬化，水泥的矿物组成有关。
②还与水泥的细度、拌和水量、硬化环境（温度、湿度）和硬化时间。③混凝土工程在浇筑后2～3周的时间内，必须注意洒水养护。水泥石的强度随着硬化时间而增长，一般在3～7d内强度增长最快，在28d以内增长较快，在28d以后渐慢，但持续时间很长。
12水泥的主要技术性质①细度②标准稠度用水量③凝结时间④体积安定性⑤强度⑥水化热⑦密度与堆积密度。
13同样成分的水泥，颗粒越细，与水接触面积越大，水化反应越快，早期强度越高。
14标准稠度用水量与矿物组成、细度、混合材料的种类与掺量有关，一般在24%～30%之间。
第三章 蛋白质化学
一、填空题
1.氨基酸的等电点(pI)是指________________。
2.氨基酸在等电点时，主要以________________离子形式存在，在pH>pI的溶液中，大部分以________________离子形式存在，在pH
3.在生理条件下(pH7.0左右)，蛋白质分子中的________________侧链和________________侧链几乎完全带正电荷，但是________________侧链则带部分正电荷。
4.近年来的研究指出，肽也有构象。如脑啡肽是一个五肽，它有________________构象。但肽的构象易变，稳定性远不如蛋白质。
5.在糖蛋白中，糖可与蛋白质的________________、________________、________________或________________残基以O－糖苷键相连，或与________________残基以N-糖苷键相连。
6.蛋白质的最低自由能构象，常常通过________________残基之间形成的共价键而稳定。
7.一般来说，球状蛋白质的________________性氨基酸侧链位于分子内部，________________性氨基酸侧链位于分子表面。
8.DEAE-纤维素是一种________________交换剂，CM-纤维素是一种________________交换剂。
9.多聚L-谷氨酸的比旋光度随pH改变是因为________________，而L-谷氨酸的比旋光度随pH改变则是由于________________。
10.影响血红蛋白与氧结合的因素有________________、________________、________________和________________等。
11.许多钙结合蛋白都存在有________________图象，即它们的钙结合位点都由一个________________的结构单位构成。
