Kts23.ru

АЗС оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

ПЛОТНОСТЬ ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА

ПЛОТНОСТЬ ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА

воды (иногда называемой плотностью чистого цементного раствора) можно установить следующим образом:

Если 100 кг цемента смешивают с 50 л воды, то плотность цементного раствора определяется из соотношения

где объем 100 кг цемента— (100/3140) м 3 ; масса 50 л воды— 1000 • 50 • 10 -3 кг; плотность цемента и воды—3140 и 100 кг/м 3 соответственно.

Большая плотность может быть получена путем уменьшения объема воды затворения или добавлением материалов с высокой плотностью. Низкая плотность раствора иногда требуется для уменьшения опасности поглощения, которое может быть вызвано избыточным гидростатическим давлением столба цементного раствора. Раствор низкой плотности готовят путем добавления добавок с малой плотностью. Цементный раствор без добавок называется чистым цементным раствором.

Для уменьшения и увеличения плотности цементного раствора существуют различные добавки.

Все облегчающие добавки приводят к снижению прочности схватившегося цемента по сравнению с чистым цементным раствором. Необходимо понимать, что основной реагент — понизи — тель плотности—

вода, а также другие материалы (бентонит и т. д.) помогают связать добавочное количество воды и тем самым облегчить раствор.

Применяют следующие облегчающие добавки.

Бентонитовая глина. Эту глину, имеющую плотность 2650 кг/м 3 , широко используют как добавку

для снижения плотности цементного раствора главным образом вследствие ее свойства связывать большое количество воды. Для цемента класса G плотность может быть снижена от 1890 до 1510 кг/м 3

путем добавления 12 % бентонитовой глины.

Диатомовая глина. Добавление этого материала также приводит к снижению плотности цементного раствора за счет увеличения количества связываемой воды. Диатомовые материалы характеризуются высокой площадью поверхности.

Гильсонит. Это легкий, инертный материал асфальтового типа, имеющий низкую плотность — 1070 кг/м 3 , который при смешивании с цементом снижает плотность смеси. Благодаря своим

закупоривающим свойствам этот материал также используется для борьбы с поглощением. Характерная особенность гильсонита—увеличивать объем, а не массу цементного раствора.

Пуццолан. Это кремнистый материал вулканического происхождения с плотностью 2500 кг/м 3 . При

смешивании этого материала с портландцементом в отношении 50:50 и добавлении 2 % бентонитовой глины получают цементный раствор с плотностью 1600 кг/м 3 . Пуццолан связывает больше воды, чем

цемент, таким образом снижая конечную плотность раствора. Это приводит к экономии затрат, так как пуццолан дешевле цемента. Пуццолан имеет преимущества — он может peal продать с гидроксидом кальция, создавая цементный камень, стойкий к выщелачиванию. Следует учитывать, что гид — роксид

кальция — основной продукт реакции между водой и компонентами цемента.

Утяжеляющие добавки

Утяжеляющие добавки бывают следующих видов: барит— имеет плотность 4250 кг/м 3 ; ильменит— оксид железа и титания плотностью 4600 кг/м 3 ;

гематит— имеет плотность 5020 кг/м 3 и обычно предпочтительнее ильменита из — за своей низкой

поглощающей способности и менее вредного влияния на другие свойства цементного раствора. Добавление гематита обеспечивает цементному камню высокую прочность на сжатие.

ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ЦЕМЕНТА

Прочность цемента определяется как прочность схватившегося цементного раствора на растяжение и сжатие. Прочность на сжатие—это наиболее широко используемый параметр для количественного определения прочности цемента. Цемент, имеющий прочность на сжатие 3,5 МПа, обычно считается применимым для большинства операций. Прочность на сжатие зависит от содержания воды в растворе и времени выдержки.

До спуска обсадной колонны образец предложенной цементной смеси смешивают с водой при лабораторных условиях, соответствующих ожидаемым скважинным температуре и давлению. Цементный раствор наливают в емкость соответствующего объема и оставляют для твердения на определенный период времени. Затем кубики схватившегося раствора разрушают в испытательной машине для определения прочности на сжатие образцов. За величину прочности на сжатие схватив —

шегося цемента принимают среднее значение прочности четырех или пяти образцов.

Прочность цемента можно также устанавливать способом разрыва кольца [4]. Цементное кольцо в измерительном приборе (рис. 11.2) нагружают аксиально через внутреннюю оболочку, имитирующую обсадную колонну, пока цементный камень не даст трещины. Отношение разрушающей нагрузки к площади поверхности между цементом и трубой дает значение прочности цементного кольца на разрыв

(касательные напряжения) [4]. Значение этого параметра повышается с увеличением прочности на сжатие или растяжение, но значительно уменьшается, если поверхность трубы смочена буровым рас —

Рис. 11.2. Прибор для определения прочности цемента способом разрыва кольца.

1 — обсадные трубы; 3 — цемент; 3 — контейнер

Несущая способность (Н) цементной оболочки (или разрушающая нагрузка) может быть определена из следующего уравнения:

где 5с—прочность на сжатие цементного камня, МПа; d — наружный диаметр

обсадной колонны, м; Н— высота цементного столба (кольца), м.

Пример 11.1. Определить высоту цементного столба, который необходимо поместить вокруг обсадной колонны длиной 2743 м и диаметром 244,5 мм, чтобы выдержать нагрузку 9,07 — Ю 6 Н.

Считаем, что прочность на сжатие цементного камня 3,515 МПа. Решение. По формуле (11.1) находим

Н — 9,07.10 в /(80250•3,515 — 0,2445) = 131 м.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА ОБСАДНЫХ КОЛОНН

При цементировании обсадных колонн используют следующее оборудование: колонные (направляющие) башмаки, обратные клапаны, муфты ступенчатого цементирования (дифференциальные клапаны), центраторы и скребки, цементировочные пробки.

Колонные башмаки предназначены для направления обсадной колонны по стволу скважины. Башмаки изготовлены в виде простой муфты—переводника. Башмаки могут содержать обратный клапан шарового или тарельчатого типа (с заслонкой).

Когда башмак содержит клапанный элемент, то его называют башмаком с обратным клапаном. Такой башмак предотвращает обратный переток цементного раствора в обсадную колонну после вытеснения его в кольцевое пространство.

Обратные клапаны обеспечивают движение потока в одном направлении и устанавливаются через одну — две обсадные трубы от башмака. Они выполняют следующие функции:

а) предотвращают самозаполнение обсадной колонны буровым раствором при спуске ее в скважину, тем самым обеспечивая «всплывание» колонны при ее движении вниз, что в конечном счете уменьшает нагрузку на вышку;

б) препятствуют обратному перетоку цементного раствора, вытесненного в кольцевое пространство, в обсадную колонну;

в) служат при необходимости посадочным местом для цементировочных пробок.

МУФТЫ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ (ИЛИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ КОЛОННЫ)

Муфты ступенчатого цементирования (МСЦ) используют при цементировании обсадных колонн большой длины, чтобы предотвратить воздействие избыточного гидростатического давления на слабые пласты. Муфты МСЦ изготовляют из стали той же марки, что и обсадную колонну. Муфта МСЦ снабжена двумя втулками: верхней и нижней, которые удерживаются внутри нее срезными шпильками. В корпусе муфты выполнены боковые сквозные отверстия. Первоначально отверстия закрыты и открываются за счет продавливания нижней втулки вниз с помощью пробки. Отверстия закрываются вновь пуском пробки, которая продавливает верхнюю втулку в соответствующее положение.

СКРЕБКИ И ЦЕНТРАТОРЫ

Одна из основных функций бурового раствора—предотвратить проникновение пластовых флюидов в скважину путем формирования глинистой корки на стенках. Однако глинистая корка препятствует контакту цементного раствора со стенкой скважины, что ухудшает качество цементирования. Скребки используют для удаления корки бурового раствора путем ее механического разрушения вращением или возвратно — поступательным движением скребка на обсадной колонне. Скребки устанавливают на

наружной поверхности обсадной колонны, их число зависит от скважинных условий.

Практический опыт показал, что вытеснение бурового раствора можно значительно улучшить, если центрировать обсадную колонну. Если последняя не отцентрирована в скважине, то цементный раствор не вытесняет буровой раствор по всей площади кольца, а оставляет застойные зоны бурового рас —

Рис. 11.3. Типичная схема расстановки центраторов и скребков на обсадной колонне:

/ — стоп — кольцо; 2 — центратор; 3 — скребок

Рис. 11.4. Цементировочная пробка [1]:

Читайте так же:
Песчано цементная кровля braas

а — нижняя с резиновой диафрагмой; б — верхняя с алюминиевым сердечником

твора. Центратор представляет собой устройство, центрирующее обсадную колонну в скважине, способствуя таким образом образованию более равномерной цементной оболочки вокруг колонны. Центраторы наиболее эффективны в интервалах ствола скважины, диаметр которых близок к номинальному, и обычно устанавливаются против продуктивных горизонтов. Центраторы производят различных размеров, соответствующих разным размерам скважины и обеспечивающих достаточный зазор для прокачивания флюидов.

Необходимое число центраторов определятся в зависимости от искривления скважины, длин и количества интервалов установки [5]. Там, где качественная

изоляция особенно важна, применяют специальные схемы расстановки на обсадной колонне скребков, центраторов, стоп — колец (рис. 11.3).

При этом типичное расстояние между двумя соседними сторными кольцами составляет 762 мм.

СТОПОРНЫЕ КОЛЬЦА (ИЛИ МУФТЫ)

Стопорные кольца устанавливают на обсадной трубе для ограничения движения скребка или центратора при вращении или расхаживании обсадной колонны.

Цементировочные пробки применяют для ограничения загрязнения цементного раствора буровым и разделяют цементный раствор снизу и сверху при движении по обсадной колонне. Пробки изготовляются литыми из алюминия или из резины и легко разбуриваются [I]. Корпус пробки имеет ребристую форму, чтобы удалять с внутренней поверхности обсадной колонны пленку бурового или цементного раствора. Пробки делятся на нижние и верхние.

Нижние пробки (рис. 11.4, а) перемещаются по обсадной колонне перед цементным раствором и удаляют буровой раствор из внутреннего пространства колонны. Нижняя пробка имеет полый центральный сердечник, закрытый диафрагмой, и пускается с устья до закачивания цементного раствора. Первой порцией цементного раствора нижняя пробка продавливается до посадки на обратный клапан или стоп — кольцо, которые установлены в соединении обсадных труб. Посадка пробки отмечается на

поверхности ростом давления нагнетания. Последующий рост давления приведет к разрыву диафрагмы в нижней пробке, позволяя прокачивать цементный раствор через пробку и далее в кольцевое пространство.

Когда полный объем цементного раствора закачан в обсадную колонну, пускается верхняя пробка (рис. 11.4, б) путем ее установки в колонну или освобождением из цементировочной головки за счет отвинчивания соединительных фланцев. Верхняя пробка разделяет цементный и буровой растворы и

удаляет цементный раствор из внутреннего пространства обсадной колонны.

Когда полный объем цементного раствора вытеснен в кольцевое пространство, верхняя пробка доходит до обратного клапана и садится на нижнюю пробку. В этот момент отмечается рост давления нагнетания. Затем давление над пробкой снижается до среднего и до нуля в случае, если нет перетока цементного раствора из кольцевого пространства. Если переток имеет место, то давление поддерживается внутри колонны до того, как цемент будет иметь прочность приблизительно 3,5 МПа.

Положение нижней и верхней пробок в момент посадки показано на рис. 11.5.

Рис. 11 5 Положение пробок в момент посадки [1] / — разрыв диафрагмы, 2,3 — верхняя и нижняя пробки, 4 — обратный клапан

Рис 11.6. Стадии перемешивания бурового и цементного растворов

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА

Загрязнение или смешение цементного раствора с буровым оказывает негативное влияние на время схватывания цемента, что в свою очередь ведет к ухудшению свойств схватившегося цемента Обычно загрязнение ведет к уменьшению прочности, а в крайнем случае к образованию непрокачиваемой смеси.

Загрязнение обычно происходит, когда цементный раствор контактирует с буровым при вытеснении последнего в кольцевом пространстве за обсадной колонной. Вследствие разных физических свойств бурового и цементного растворов поверхность раздела между двумя жидкостями нестабильна и изменяется во времени. Как показано на рис. 11. 6, малые объемы цементного раствора 2 отделяются от края основного потока и смешиваются с буровым раствором 2

Степень смешения цементного раствора с буровым в значительной мере зависит от центрирования обсадной колонны в стволе скважины, типа потока и разности плотностей. При эксцентричном расположении обсадной колонны в скважине цементный раствор при вытеснении бурового движется по более широкому участку кольца, в котором сопротивление потоку минимально. В этом случае в кольцевом пространстве могут остаться застойные зоны бурового раствора и впоследствии может возникнуть сообщение между пластами

При большой эксцентричности расположения колонны вращение более эффективно для уменьшения загрязнения цементного раствора, тогда как расхаживание более подходит для хорошо отцентрированной колонны. Расхаживание особенно эффективно, когда перед цементным раствором закачивается водная буферная жидкость.

Загрязнение цементного раствора буровым может быть значительно снижено, если между ними закачивать буферную жидкость. В качестве буферной жидкости наиболее широко применяют воду вследствие малой вязкости, что позволяет создавать турбулентный поток при значительно меньших давлениях нагнетания по сравнению с более вязкими жидкостями Вода также имеет низкую плотность, что помогает ей образовывать каналы в буровом растворе при закачивании, а также разрушать структуру бурового раствора за счет турбулентности потока С водой смешивают реагенты разжижители для снижения вязкости и диспергирования бурового раствора, что способствует более эффективному вытеснению последнего из скважины

Пример 11.2. В скважину диаметром 215,9 мм спущена обсадная колонна диаметром 177,8 мм на глубину 3048 м Плотность бурового раствора pm=1600 K R ‘ U 3 , воды рв==1000 кг/м 3 . Рассчитать объем

буферной жидкости для закачивания перед цементным раствором, чтобы снизить гидростатическое давление в кольцевом пространстве на 2,1 МПа

Решение Уменьшение гидростатического давления равно

Максимальное уменьшение гидростатического давления в кольцевом пространстве возникает, когда весь объем воды заполняет кольцевое пространство площадью

Объем 1 м кольцевого пространства составляет 1,178 -10 -2 м 3 , поэтому требуемый объем воды

Насыпная плотность цемента: таблица истинной массы цементного раствора

Такая характеристика, как плотность цемента, представляет собой достаточно информативную информацию о данном строительном материале, которая позволяет оценить надежность будущего раствора, а также его прочность.

Разница между данным показателем в разных видах цемента может значительно различаться, что требует от строителей правильного выбора материала и соответствующих расчетов. В первую очередь плотность цемента влияет на составления пропорций приготовления строительных смесей для возведения зданий и сооружений.

Характеристика цемента, его химическая формула

Такой строительный материал, как цемент, материаловеды относят к искусственным неорганическим вяжущим веществам. С жидкими материалами он способен образовывать массу, обладающую пластичностью, способностью затвердевать и набирать форму камнеподобного тела.

Чаще всего цемент используют для приготовления бетона и различных растворов для осуществления строительства. Существует достаточно много различных видов данного материала, отличающихся своими характеристиками, применением, а также физическими и эксплуатационными свойствами.

Характеристика

Формула цемента является достаточно сложной, так как химия этого вещества многокомпонентная и непростая. В большинстве случаев материал состоит из следующих веществ:

  • CaO (оксид кальция) – 67 процентов;
  • SiO2 (диоксид кремния) – 22 процента;
  • Al2O3 (оксид алюминия) – 5 процентов;
  • Fe2O3 (оксид железа) – 3 процента;
  • другие компоненты – 3 процента.

Исходя из списка компонентов, можно сделать вывод, что химическая формула цемента является большой и достаточно запутанной. Благодаря такому составу, материал отличается достаточно многими полезными качествами.

Их оценить позволяют определенные характеристики, к самым важных из которых специалисты относят следующие:

  • насыпная плотность цемента;
  • удельная плотность цемента;
  • прочностные показатели;
  • время схватывания и затвердения;
  • удельный вес;
  • устойчивость к низким температурам;
  • тонкость помола;
  • расход материала;
  • стойкость к коррозии и т.д.

Вышеперечисленные характеристики материала являются достаточно важными. Они в зависимости от условий могут немного меняться, что требует тщательного подхода к осуществлению расчетов. Первые два показателя существенно могут повлиять на определение количества цемента, необходимого для возведения определенных объектов.

В целом плотность вяжущегося вещества находится в пределах от 3000 до 3200 килограмм на метр кубический. Но это лишь среднестатистические данные, которые могут отличаться в зависимости от множества факторов.

Читайте так же:
Твердение цемента во времени

Насыпная и удельная

Насыпная плотность – это особая характеристика любых сыпучих материалов, в том числе и сухого цемента. Определяться данный показатель может в различных единицах измерения, но чаще всего строители и материаловеды его представляют в килограммах на метр кубический (кг/м3).

Удельная плотность цемента представляет собой показатель, характеризующий отношения веса материала к занимаемому им объему. Единицы измерения при этом остаются такими же, как и при насыпной плотность – кг/м3.

Альтернативным названием этого показателя является удельный вес вещества. Эта характеристика цемента может отличаться в зависимости от множества факторов, но приблизительные значения для каждого вида материала в нормальном состоянии строители и материаловеды определили.

В целом насыпная и удельная плотность цемента известная для разных групп данного материала:

  • глиноземистого класса;

Глиноземистый

  • портландцементов;

Портландцемент

  • шлакового класса;

Шлакового класса

  • пуцолланового класса.

Глиноземистый цемент относится к быстродействующим гидравлическим вяжущих веществам. Смесь для данного материала подбирают специальную, так как она должна быть богатой глиноземом. Кроме этого компонента, в данном цементе присутствует и достаточное количество разных примесей.

Они позволяют увеличить некоторые показатели и эксплуатационные свойства материала. На данный момент существует несколько видов данного цемента: ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60. В первую очередь их отличие состоит в том, что они затвердевают за разное количество времени.

Их насыпная плотность примерно находится в пределах от 950 до 1150 килограмм на кубический метр. Истинная (то есть удельная) плотность данного вида материала в два раза больше: от 3000 до 3100 килограмм на кубический метр.

Портландцемент также относится к гидравлическим вяжущим веществам. Он изготовляется посредством совместного помола нескольких компонентов. К ним относится клинкер, гипс и различные добавки.

Среди химических соединений в данном материале существенно преобладают силикаты кальция, количество которых достигает 80 процентов в зависимости от производителя. Именно этот вид цемента чаще всего применяют на строительстве в разных частях света.

Связанно это с его прекрасными характеристиками и эксплуатационными свойствами. Насыпная плотность данного цемента марок М400 и М500 составляет от 1100 до 1300 кг/м3.

М 500

Что касается удельного показателя, то он несколько больше, нежели глиноземистых материалов: от 3100 до 3200 кг/м3.

Плотность цемента М200 несколько ниже предоставленных данных, так как он обладает меньшим количеством различных добавок и примесей. Соответственно и сфера применения такого материала более ограничена, так как данный показатель влияет на множество свойств и качеств цемента.

М 200

Шлаковые цементы отличаются тем, что их добавки представляют собой активные минеральные вещества в виде доменных гранулированных шлаков. Из-за того, что данные компоненты материала обладают способностью самостоятельно твердеть, вяжущее вещество такого вида получается качественнее, нежели его пуцоллановые аналоги.

Цемент представляет собой сыпучее вещество, которое очень распространено в различных типах строительства и ремонта. Тут узнаете, из чего он состоит.

В настоящее время весьма популярной считается силиконовая штукатурка, которая применяется для отделки фасада зданий. Здесь все о ее различных видах и характеристиках.

Сухая стяжка пола предназначена не только для выравнивания пола, но так же сделать его и крепким. Перейдя по ссылке ознакомитесь с ее характеристиками.

К тому же производство таких цементов – это корректная утилизация продуктов доменных печей, которые используются при выплавке чугуна из руд. Данные виды материала существуют трех марок: М300, М400 и М500. Они обладают индивидуальными характеристиками и особенностями применения.

Насыпная плотность цемента М300, М400 и М500 находится в пределах от 1100 до 1250 килограмм на метр кубический. Это показатель, касающийся сульфатно-шлакового материала, несколько ниже: от 1000 до 1200 килограмм на метр кубический.

Удельная плотность шлакопортландцемента – 2900-3000 килограмм на метр кубический, тогда как сульфатно-шлакового вещества – 2800-2900 килограмм на метр кубический.

Пуцоллановые цементы начали производить достаточно давно. Эти материалы являются одними из самых древних вяжущих веществ, так как впервые вещество вулканической породы – пуцоллану, применили еще в Древней Риме. Отличается такой материал повышенными антикоррозийными свойствами.

Удельная плотность пуцолланового цемента в рыхлом состоянии находится в пределах от 800 до 1000 килограмм на кубический метр. Если данный материал уплотнить, то данный показатель немного повыситься – до 1200-1600 килограмм на кубический метр.

Что касается удельного веса пуцолланового вяжущего вещества, то он не превышает показателей от 2700 до 2900 килограмм на метр кубический.

Подробнее о том, как определить плотность цемента смотрите на видео:

Факторы плотности

Насыпная плотность цемента существенно отличается от истинной тем, что она является величиной, умеющей меняться. Находится она чаще всего в пределах от 1100 до 1600 килограмм на один метр кубический.

Существует определенный перечень различных факторов, которые могут повлиять на материал, изменив насыпную плотность цемента.

К ним относятся:

  1. Марка материала. Считается, что любой цемент более низкой марки имеют соответственно более низкую плотность. Именно поэтому данный показатель у материала М200 будет ниже, нежели в М400.
  2. На данный фактор важно обращать внимание, так как марка цемента – это практически первое, на что обращает человек внимание, осуществляя покупку данного товара.
  3. Технология производства. В зависимости от того, каким образом изготовлялся цемент, у него могут быть различные фракции, отличающиеся прежде всего диаметром частиц. Это в свою очередь значительно влияет на то, какие воздушные пространства будут между ними.
  4. Если частицы цемента значительные в свои размерах, то пустоты также будут немаленькими. Чем мельче помол, тем меньше воздушного пространства останется в готовом материале.

Технология производства

  1. Химический состав. Если в состав материала добавить определенные пластификаторы, добавки, глинозем или другие элементы, его насыпная плотность может немного поменяться. Связанно это с тем, что размер этих компонентов отличается от размера частиц самого цемента.
  2. В итоге они могут, как увеличить воздушное пространство, так и занять его, будучи достаточно маленькими.

Химический состав

  1. Условия хранения. В некоторых средах материал может достаточно быстро набирать или же терять свои технические характеристики. Например, цемент, находящийся в силосе, длительное время может совершенно не менять показателей плотность в отличие от материала, расположенного на открытом пространстве.
  2. Влага может вытеснять пространство между пустотами, делая цемент более тяжелым и уплотненным. Если транспортировка цемента была неаккуратной, чаще всего его показатели плотности увеличиваются. Чем больше было ушибов на дороге, тем более высокой будет плотность материала.
  3. Дата производства. Если цемент был изготовлен сравнительно недавно, в нем остается небольшое количество статического заряда, который существенно может увеличивать воздушное пространство между частицами материала.
  4. Из этого следует, что, чем дольше времени прошло после даты производства, тем более высокой будет плотность.

Плотность сухого цемента меняется от всех вышеперечисленных факторов, поэтому очень важно на них обращать внимание, производя расчеты, или же осуществляя поиск ответа на то, почему существуют отличия между указанными производителем параметрами материала и реальными данными.

Расчет и определение

Определение насыпной плотности цемента – это достаточно простой процесс, который не требует больших расчет или сложных механизмов измерения данного показателя. Для этого понадобится все три вещи:

  • воронка, через которое может проходить материал;
  • мерный цилиндр, позволяющий измерить объем цемента;
  • весы, предназначенные для выяснения массы исследуемого вещества.

Мерный цилиндр не нужно подбирать больших объемов. Достаточно обычной литровой емкости с мерной линейкой на ее стенках. Использую воронку, в цилиндр следует насыпать определенное количество цемента. После этого необходимо разровнять поверхность материала в емкости и убрать излишки, если таковы имеются.

Массу исследуемого цемента следует взвесить, предварительно перед этим также узнав массу самого мерного цилиндра. При это запрещается утрамбовывать материала или же встряхивать его.

Плотность цемента после получения всех данных исследования можно определить, использую простую формулу:

Читайте так же:
Цемент нормы расхода для приготовления бетона

В данной формуле M2 подразумевает общий вес мерного цилиндра и цемента, который был в нем насыпан. Вместо М1 следует вставить массу самой емкости. V – это объем насыпанного в цилиндр материала, который соответствует показателю, взятому из мерной линейки. Масса измеряется только в килограммах, объем – в метрах кубических.

Плотность цемента по ГОСТ определяют следующим образом: PH=M/V, где М – это навеска цемента в граммах, а V – объем жидкости, вытесненной цементов в сантиметрах кубических. По своей сути этот метод практически не отличается от вышеописанного, являясь его аналогом.

Таким образом можно определить плотность с точностью до 0,01 грамма на кубический сантиметр. Для более корректного измерения исследование проводят два раза, в результат записывая их среднестатистическое значение.

Знать насыпную плотность цемента необходимо из-за различных причин. К ним относится необходимость осуществления расчетов для компонентов бетона.

Благодаря знаниям характеристик материала, можно определить, какое его количество необходимо добавить в бетономешалку.

Заключение

Плотность цемента значительно влияет на эксплуатационные характеристики материала, поэтому очень важно ее рассчитывать перед строительством. Для этого следует понимать, в чем заключаются различия, как истинных, так и насыпных показателей материала, и каким образом необходимо их определять.

В таком случае, если все будет сделано максимально корректно, сооружение или здание будет построено правильно на долгие десятилетия или столетия.

БУРЕНИЕ. Методы измерения плотности бурового и цементного растворов

Методы измерения плотности бурового и цементного растворов
В ходе проведения работ по бурению скважин состав и, как следствие, технические характеристики буровых растворов могут претерпевать значительные изменения. При этом в качестве причины могут выступать целенаправленные действия со стороны буровой бригады – а именно, введение в состав раствора добавок и химических реагентов с целью обеспечить наиболее подходящие параметры раствора для текущих условий бурения. Кроме того, состав раствора может меняться под воздействием среды в скважине, а потому для поддержания его исходных характеристик необходим мониторинг показателей используемой жидкости.

К наиболее важным параметрам, характеризующим буровой раствор, относится плотность. От нее зависят давление на пласты, образующие стенки скважины, перенос энергии от насоса к забойному двигателю — турбобуру, размыв породы на забое. Поэтому к измерению плотности бурового раствора в технологическом процессе бурения предъявляются жесткие требования. Согласно нормам, погрешность в изме-рении плотности не должна превышать 0,02 г/см 3 . Диапазон ее измерения составляет 0,8 — 2,64 г/см 3 .

Плотность бурового раствора — это отношение массы к объему, единица изме-рения – г/см 3 ; кг/м 3 . Плотность определяют при помощи пикномеров и весов рычажных плотномеров, а на буровой — специальными ареометрами АГ-ЗПП.

Пикнометрический метод определения плотности жидкости основан на взвеши-вании жидкости, занимающей в пикнометре известный объем, найденный весовым способом. Основные преимущества данного метода сводятся к следующему:

— высокая точность измерений, обусловленная тем, что взвешивают на высокоточных весах общего назначения без каких-либо дополнительных устройств, неизбежно уменьшающих чувствительность весов;

— малая площадь свободной поверхности жидкости в пикнометре, что практически исключает испарение жидкости и поглощение влаги из воздуха;

— пригодность для работы как с летучими, так и с весьма вязкими жидкостями;

— использование небольшого количества жидкости (1- 100 см 3 );

— раздельное проведение операций термостатирования жидкости в пикнометре и последующего взвешивания.

При точных измерениях, когда вполне оправданы некоторая трудоемкость и необходимость соблюдения ряда предосторожностей, пикнометрическому методу отдают предпочтение.

Ч ем больше вместимость пикнометра, тем меньше погрешность взвешивания; однако одновременно увеличивается ошибка, связанная с неравномерностью температуры во всей массе жидкости. Наилучшие результаты получают с пикнометрами вместимостью 25-100 см 3 .

Сущность метода заключается в определении массы цементного теста, помещенного в пикнометр с известным объемом, при определенной температуре. Пикнометр П-1 изготовлен из нержавеющей стали и состоит из стакана, который закрывается пробкой.

Сначала определяют массу чистого сухого пикнометра с погрешностью до 0.01 г. По окончании перемешивания пикнометр заполняют цементным раствором и закрывают пробкой, при этом цементный раствор должен заполнить канал в пробке пикнометра. Избыток раствора, выступивший из отверстия в пробке, удаляют влажной тканью.

Рычажные весы-плотномер ВРП-1.

Предназначены для измерения плотности буровых и тампонажных растворов.

Принцип работы рычажных весов ВРП-1М основан на уравновешивании моментов левой и правой сторон подвижной части весов относительно опоры. Основные технические характеристики: диапазон измерения, г/см ³- от 0,8 до 2,6; погрешность измерения, г/см³- от ± 0,01.

ВРП-1 (рис. 1) состоят из: стойки 8; подвижной части, в которую входит рычаг 6, жестко скрепленный с мерным стаканом 1; крышки 2 призм 4 и 5, укрепленных на рычаге 5; подушки 3, соединяющей подвижную часть весов со стойкой; двух измерительных шкал — верхней и нижней, замеры по верхней шкале осуществляются путем установки весов на правую призму и перемещения подвижного груза 7, замеры по нижней шкале — путем установки весов на левую призму и перемещения подвижного груза.

Порядок работы: — залить раствор в мерный стакан до верхней кромки и зак-рыть крышкой; — удалить излишки раствора, вытекшие через специальное отверстие; — установить подвижную часть на правую призму стойки; — передвигая вправо или влево подвижный груз, установить рычаг в положение равновесия и прочесть показания плотности раствора по верхней шкале; — если плотность раствора окажется большей, чем предел измерения по верхней шкале, то подвижную часть весов необходимо переставить на левую призму и провести измерение по нижней шкале; — после замера снять крышку, вылить раствор из стакана, промыть мерный стакан и крышку водой, протереть их насухо.

Измерение плотности бурового раствора с помощью ареометров .

Рисунок 1. Ареометр

Ареометр типа АГ-ЗПП состоит из мерного стакана 2, поплавка 3 со стержнем 4 и съемного грузика 1.

Прибор поставляется в комплекте с ведерком для воды 5, в которое он погружается, крышка 7 ведерка служит пробоотборником для раствора.

Порядок выполнения работы.

В мерный стакан ареометра налить воду из ведра, в котором производится замер. При стабильном положении прибора прочесть и записать показания.

Отсоединить стакан от донышка и вылить воду в ведро. Залить в мерный стакан ареометра подготовленную пробу бурового раствора. Тщательно смыть водой изли-шки раствора с поверхности ареометра.

Погрузить ареометр в ведро с водой прочесть значение плотности бурового ра-створа по шкале 6.

При надетом калиброванном грузе отсчет брать по левой шкале с оцифровкой от 800 до 1700 кг/м 3 . Если ареометр при надетом калиброванном грузе погрузится так, что шкала окажется под уровнем воды в ведре, то следует снять груз и отсчет брать по правой части основной шкалы с оцифровкой от 1700 до 2600 кг/м 3 .
Задание.

I. Изучить теоретический материал

II. Заполнить таблицу 1 «Характеристики приборов для измерения плотности»
Таблица 1 — Характеристики приборов для измерения плотности

III. Ответить на вопросы.

1. Что называется плотностью раствора?

2. Какие параметры зависят от плотности раствора?

Читайте так же:
Подвижность раствора при устройстве цементных стяжек

3. Каковы нормы погрешности, диапазона измерения при измерении плотности раствора?

К основным параметрам бурового раствора относятся плотность, предельные статическое и динамическое напряжения сдвига, эффективная и пластическая вязкость, условная вязкость, показатель фильтрации, статическое напряжение в глинистой корке, газосодержание, содержание песка, показатель стабильности, показатель смазочной способности, напряжение пробоя гидрофобных эмульсий, концентрация водородных ионов (pH), содержание твердой фазы и нефти, коллоидных частиц, степень минерализации фильтра, содержание ионов кальция, магния, карбонатов, гидрокарбонатов, хлорсульфатов, щелочных металлов, хрома, калия, извести.

Для определения указанных параметров используются соответствующие методики и средства измерений.

К наиболее важным параметрам, характеризующим буровой раствор, относится плотность. От нее зависят давление на пласты, образующие стенки скважины, перенос энергии от насоса к забойному двигателю — турбобуру, размыв породы на забое и т. д. Поэтому к измерению плотности бурового раствора в технологическом процессе бурения предъявляются жесткие требования. Согласно нормам, погрешность в измерении плотности не должна превышать 0,02 г/см 3 . Диапазон ее измерения составляет 0,8 — 2,64 г/см 3 .
Рис. 59. Рычажные весы — плотномер
Для измерения плотности буровых растворов используются гравитационные плотномеры, в которых взвешивается определенный объем жидкости; гидростатические плотномеры, измеряющие давление столба жидкости постоянной высоты (к ним относятся и пьезометрические), поплавковые плотномеры, основанные на определении выталкивающей силы, равной весу вытесненной жидкости.

В гравитационных плотномерах чувствительный элемент представляет собой камеру постоянного объема. Приращение массы чувствительного элемента пропорционально изменению плотности. При заполнении камеры жидкостью, плотность которой соответствует нижнему пределу шкалы, чувствительный элемент располагается горизонтально. С ростом плотности увеличивается общая масса подвижной системы, чувствительный элемент опускается, выходной сигнал повышается до тех пор, пока приращение массы не будет уравновешено усилием механизма обратной связи. Таким образом, достигается силовая компенсация. Применение ее позволяет добиваться высокой точности измерения плотности.

Для измерения плотности бурового раствора используют: рычажные весы-плотномер; пикнометр; автоматический весовой плотномер АВП-1; пьезометрический плотномер ПП-1, индикатор плотности.
Рычажные весы-плотномер ВРП-1

Предназначены для измерения плотности буровых и тампонажных растворов.

Принцип работы рычажных весов ВРП-1М основан на уравновешивании моментов левой и правой сторон подвижной части весов относительно опоры. Основные технические характеристики: диапазон измерения, г/см ³- от 0,8 до 2,6; погрешность измерения, г/см³- от ± 0,01.

ВРП-1 (рис. 1) состоят из: стойки 8; подвижной части, в которую входит рычаг 6, жестко скрепленный с мерным стаканом 1; крышки 2 призм 4 и 5, укрепленных на рычаге 5; подушки 3, соединяющей подвижную часть весов со стойкой; двух измерительных шкал — верхней и нижней, замеры по верхней шкале осуществляются путем установки весов на правую призму и перемещения подвижного груза 7, замеры по нижней шкале — путем установки весов на левую призму и перемещения подвижного груза.

Порядок работы: — залить раствор в мерный стакан до верхней кромки и зак-рыть крышкой; — удалить излишки раствора, вытекшие через специальное отверстие; — установить подвижную часть на правую призму стойки; — передвигая вправо или влево подвижный груз, установить рычаг в положение равновесия и прочесть показания плотности раствора по верхней шкале; — если плотность раствора окажется большей, чем предел измерения по верхней шкале, то подвижную часть весов необходимо переставить на левую призму и провести измерение по нижней шкале; — после замера снять крышку, вылить раствор из стакана, промыть мерный стакан и крышку водой, протереть их насухо.
Пикнометр.

Пикнометрический метод определения плотности жидкости основан на взвешивании жидкости, занимающей в пикнометре известный объем, найденный весовым способом. Основные преимущества данного метода сводятся к следующему:

— высокая точность измерений, обусловленная тем, что взвешивают на высокоточных весах общего назначения без каких-либо дополнительных устройств, неизбежно уменьшающих чувствительность весов;

— малая площадь свободной поверхности жидкости в пикнометре, что практически исключает испарение жидкости и поглощение влаги из воздуха;

— пригодность для работы как с летучими, так и с весьма вязкими жидкостями;

— использование небольшого количества жидкости (1- 100 см 3 );

— раздельное проведение операций термостатирования жидкости в пикнометре и последующего взвешивания.

При точных измерениях, когда вполне оправданы некоторая трудоемкость и необходимость соблюдения ряда предосторожностей, пикнометрическому методу отдают предпочтение.

Чем больше вместимость пикнометра, тем меньше погрешность взвешивания; однако одновременно увеличивается ошибка, связанная с неравномерностью температуры во всей массе жидкости. Наилучшие результаты получают с пикнометрами вместимостью 25-100 см 3 .

Сущность метода заключается в определении массы цементного теста, помещенного в пикнометр с известным объемом, при определенной температуре. Пикнометр П-1 изготовлен из нержавеющей стали и состоит из стакана, который закрывается пробкой.

Сначала определяют массу чистого сухого пикнометра с погрешностью до 0.01 г. По окончании перемешивания пикнометр заполняют цементным раствором и закрывают пробкой, при этом цементный раствор должен заполнить канал в пробке пикнометра. Избыток раствора, выступивший из отверстия в пробке, удаляют влажной тканью.
Автоматический плотномер АВП-1
Для непрерывного автоматического измерения плотности бурового раствора в процессе бурения нефтяных и газовых скважин используется плотномер АВП-1. Он разработан СПКБ

Приготовление качественного раствора из цемента и особенности работы с ним

как работать с цементом

С помощью цемента обустраивают фундамент, штукатурят стены, делают стяжку пола. Каждая из этих операций требует приготовления различного цементного раствора, который в любом случае должен быть качественно приготовлен.

Работа с цементом

Прежде чем выполнять любую строительную работу, необходимо приготовить цементный раствор. Для этого надо знать марку цемента и уметь грамотно рассчитать его расход. От правильности приготовления очень сильно зависит качество работ.

Как разводить его с песком

Разводят цемент с песком по следующей технологии:

  • В первую очередь заливается вода. Обычно на одно ведро цемента требуется столько же воды. Если песок влажный воды можно взять меньше. Не надо заливать всю воду одновременно.
  • После заливки воды надо добавить около ста граммов моющего средства, растворить его и вспенить.
  • Засыпать в воду половину песка.
  • Затем засыпается цемент, сразу весь. После этого надо около 2 минут все тщательно перемешать в бетономешалке.
  • Затем добавляется оставшийся песок, и все снова перемешивается в течение пяти минут.
  • Проверяется густота смеси, и если она немного густовата, можно добавить еще немного воды.
  • Чтобы узнать, правильная ли консистенция раствора, можно нарисовать на нем что-либо. Картинка не должна расплываться.

Что делать если цемент затвердел, расскажет видео:

Сколько требуется цемента на куб бетона

При неправильном замесе получается некачественный раствор, после высыхания он начнет раскалываться и быстро рассыплется. Чтобы бетон получился качественный, надо при замесе класть правильное количество песка и цемента.

Для правильного расчета пропорций для бетонной смеси, следует учитывать марку цемента. Так для выкладывания стен может потребоваться бетон марки М-300, а для заливки фундамента – М-200. Разные марки нужны для обустройства дорожек, для армопоясов, балок, колонн, мостов. Для каждого вида применения нужны также разные пропорции компонентов.

Чем выше предполагается нагрузка, тем выше надо выбирать марку цемента. Все компоненты для раствора лучше измерять частями. Чем ниже марка цемента, тем меньше потребуется песка для него. Опытные строители считают, что лучшая пропорция для 1 м ? бетона является 350 кг цемента, 0, 5 м ? песка и 0, 8 м ? гравия. Если количество цемента будет увеличено, то бетон станет растрескиваться.

Сколько требуется на кирпичную кладку

Для приготовления качественного раствора для кирпичной кладки надо высчитать, сколько точно должно потребоваться цемента. Чаще всего соотношение цемента к песку делается 1 : 4. Один кубический метр цемента весит в среднем 1300 кг. Следовательно, раз цемент составляет 1/5 часть раствора, то на 1м? раствора потребуется 260 кг цемента.

Читайте так же:
Раствор цементный м100 пк4 f50

Дозатор

Чтобы соблюсти нужные пропорции, лучше пользоваться весовым дозатором цемента. Это емкость, висящая на раме, на ней установлены тензодатчики, передающие информацию о весе на центральный пульт.

В емкость засыпается цемент, когда нужный вес дозатора будет достигнут, автоматика подаст сигнал, нижняя пневмозадвижка автоматически откроется и цемент выйдет. Также на дозаторе можно измерять количество песка.

Дозатор и его принцип работы

Принцип работы механического дозатора цемента Механический дозатор Дозатор для цемента Вик Эталон Дозатор цемента Вик Эталон Электронный дозатор

Пневмокамерные насосы

Удобнее всего хранить и транспортировать цемент в пневмокамерных насосах . В них цемент можно хранить очень долго без потери его качеств. Действие пневмокамерного насоса основано на энергии сжатого воздуха, который вытесняет подаваемый цемент в камеру насоса.

Пневмокамерные насосы оборудованы фильтрами, которые улавливают частицы цемента, поднявшиеся вверх. Такое приспособление позволяет транспортировать до 60 тонн в час.

Штукатурка стен

Качество штукатурки во многом зависит от правильности составления пропорции компонентов.

Состав для штукатурки подразделяют на три вида:

  1. жирный;
  2. нормальный;
  3. тощий.

Больше всего цемента содержится в жирных растворах.

Как развести цемент для штукатурки

Чтобы замесить цементно-песчаный раствор для штукатурных работ, потребуется цемент марки 400 – одна часть, пять частей песка и известковый раствор, на котором замешивают смесь. Если нет уверенности в производителе, лучше увеличить количество цемента, также надо больше брать цемента, если он старый.

Желательно перемешивать раствор в бетономешалке, но если приходится оштукатуривать небольшие поверхности, можно замесить раствор вручную, например, в старой ванне. Готовый цементно-песчаный раствор должен быть такой консистенции, чтобы при наклоне в вертикальное положение мастерка, он соскальзывал с него.

Как правильно штукатурить

Раствор накидывают мастерком на стену, снизу к верху, затем его выравнивают правилом. Затем приступают к оштукатуриванию нового участка. После того как вся стена будет закидана и выровнена приступают к затирке.

Затирку выполняют полутеркой, делая круговые движения. Если имеются какие-либо неровности, их заделывают раствором и вновь затирают. Чтобы штукатурки не растрескалась, ее надо поливать водой.

Для наглядности можно посмотреть следующее видео:

Какой цемент лучше подходит для фундамента

В продаже можно встретить десятки видов цемента. Это может быть чистый цемент или с различными полезными добавками. Для возведения фундамента подойдут далеко не все виды. Более всего для заливки фундамента подходит портландцемент или с активными минеральными добавками – пуццолановый и шлаковый. Также очень важна его марка.

Марка

Обычно на упаковках цемента имеется маркировка, состоящая из цифр и букв. Чтобы узнать физико-технические характеристики цемента, надо уметь расшифровывать маркировку.

Исходя из ГОСТ 10178-85, условное обозначение цемента подлежит следующей расшифровке:

  1. Ц и ПЦ — наименования цемента – цемент, портландцемент.
  2. Марка цемента;
  3. Д0, Д5, Д20 – показывает максимальное содержание добавок в цемент;
  4. Б – этим литером обозначается быстротвердеющий цемент;
  5. ПЛ – обозначения пластификации;
  6. ГФ – обозначение гидрофобизации;
  7. Н — нормированный цемент;
  8. Цифры ГОСТа, которому соответствует цемент.

Фото упаковок цемента с различной маркировкой

марки цемента для приготовления раствора

Расчет цемента для фундамента

Чтобы определить, сколько потребуется цемента для обустройства фундамента, надо знать объем бетона для заливки и процентное содержание всех компонентов, входящих в его состав. Объем заливаемого бетона можно определить, проведя несложные геометрические расчеты.

Если исходить из классической пропорции, то на одну часть цемента марки М500 надо взять три части песка, одну часть щебня и одну вторую часть воды. Если перевести эти данные в весовое выражение, то получится, что на 280 кг цемента потребуется 840 кг песка, 1400 кг щебня и 290 литров воды.

Один кубометр раствора будет весить 2810 кг. Весовая доля цемента составит около 10 процентов. Благодаря такой простой методике расчета, можно точно высчитать сколько цемента потребуется для заливки фундамента.

Приготовление раствора, пропорции

Чтобы приготовить раствор под фундамент, делается состав в следующих пропорциях (за основу берем 10 кг цемента):

  • вода – 40-45 л;
  • портландцемент – 10 кг;
  • песок – 30 кг;
  • гравий или щебень – 45-50 кг.

Сколько сохнет раствор

Время высыхания цемента зависит от того, какой марки использовался цемент, толщины заливки, влажности воздух и температуры. Опалубку фундамента снимают лишь через неделю после его заливки. Гидроизолировать фундаментную ленту можно спустя две недели, когда прочность цемента станет уже достаточной.

Еще немного о том, как правильно замешивать цемент для фундамента:

Заливка и выравнивание пола

Чтобы сделать пол идеально ровным, его заливают цементным раствором. Это очень ответственная часть работы и ее надо выполнить правильно. Стяжку пола укладывают на гравий или щебень.

Расчет на стяжку

Для стяжки пола нужны цементные растворы марок М150 или М200. Можно купить готовые смеси с пластификаторами, но при таком варианте стяжка получится намного дороже.

Чтобы приготовить раствор марки М150, надо взять одну часть цемента М 400 –и три части песка. Для приготовления раствора М200 песка можно взять две части.

Если стяжка не скрывает коммуникации, ее высоту можно сделать на уровне 3-5 сантиметров. Чтобы вычислить, сколько раствора потребуется, надо умножить высоту слоя стяжки на поверхность площади.

Какой цемент лучше для стяжки

Наиболее часто для стяжки пола используется портландцемент М 400. Он имеет хороший предел прочности, поэтому пол, залитый этим цементом, сможет выдержать большие нагрузки.

Как развести цемент для пола

Для стяжки пола требуется качественный замес. Нельзя использовать непросеянный речной песок. Смесь надо тщательно перемешать. Лучше делать это строительным миксером, так как однородность раствора для стяжки пола очень важна.

Ложное схватывание

Сейчас появилось много цементных смесей с пластифицирующими добавками. Растворами из них намного удобнее пользоваться, но они замедляют схватывание. В строительной отрасли такое явление называется «ложное схватывание», так как за ним идет длительный индукционный период, во время которого прочность не набирается. Ложное схватывание нежелательное явление, так как мешает качественному уплотнению бетона.

Виды ложного схватывания, его причины и способы устранения:

Сколько застывает цемент

Застывание цемента происходит в течение первых трех дней, но после этого ему надо дать выстояться и набрать прочность. Бетон набирает полностью заявленную прочность только через месяц, если температура воздуха в течение суток стоит не ниже десяти градусов С.

При стяжке пола полное схватывание отличается в зависимости от ее состава и толщины. Чем больше высота стяжки, тем дольше она сохнет.

Как очистить кирпич или плитку от цемента

Существует несколько способов очистки кирпича или плитки остатков цементной смеси:

Механическое очищение

  • Можно обработать поверхность кирпичей наждачной бумагой или шлифовальной машинкой.
  • Для очистки кирпичей, особенно силикатных, лучше не применять растворители, а почистить их с помощью трения друг об друга.
  • При объемных нашлепках, их удаляют болгаркой с алмазным кругом. Работать ей надо очень осторожно, чтобы не оставить глубокие насечки.

Химическое очищение

В магазинах продается множество специальных средств, в составе которых содержатся различные кислоты. Они помогают ускорить процесс очистки и экономят физические силы. Особенно удобны они для очистки плитку, для которой механическое очищение не подходит.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector