浅析硅酸盐水泥堵漏技术及其应用

浅析硅酸盐水泥堵漏技术及其应用

尹小波

南宁市天健城房地产开发有限公司

【摘要】这些年来，伴随我国材料工业的不断发展，各种新的水泥材料出现和广泛推广应用，不但提供了很好的施工材料，还在某些领域为进一步开发奠定基础。硅酸盐水泥在水泥产品中有着非常重要的作用，不但成为当前建筑行业中非常重要的材料，还有很好的水泥堵漏功能，应用前景广阔。本文结合笔者多年的研究与实践，探讨硅酸盐水泥堵漏技术及其应用，以供参考。

【关键词】硅酸盐水泥;堵漏技术;实践应用

随着我国建筑行业的快速发展，当前很多工艺品在种类上明显丰富，其中硅酸盐水泥就是一种重要的施工材料，其本身具备的材料使用优势和堵漏功能已得到广泛的应用。但实践中发现，很多从业人员非常关注硅酸盐水泥的品质指标问题，若未得到很好的控制，则会造成不良后果。

1.硅酸盐水泥及其特点分析

1.1硅酸盐水泥

所谓水泥，是指加水拌合成塑性浆体后，能与胶结砂、石类适合材料并且能在空气中硬化的水硬性胶凝材料。然而一般的水泥分为﹕普通硅酸盐水泥、矿碴硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等等。硅酸盐水泥，国际上统称为波特兰水泥，凡以硅酸钙为主的硅酸盐水泥材料及5%以下的石灰石或粒化高炉矿渣，并且适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，统称为硅酸盐水泥^[1]。

1.2硅酸盐水泥的特点

首先，硅酸盐水泥有强度高的特点。水泥与水可以很快的发生反应，形成高强度的性能。目前，通过沙粒与水泥的结合制作成混凝土楼板、柱、梁等。其次，硅酸盐水泥有化热大、抗冻性好的特点。硅酸盐水泥与水发生的反应速度很快，因为水泥中含有大量的硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙和硅酸二钙等，水化热较大，这有利于冬季的施工建设。但在大体积的混凝土工程施工时，那么必须注意混凝土构件中聚集的大量热量，内外温度不协调会导致混凝土受到一定程度的破坏。所以，在体积大的混凝土工程不宜使用硅酸盐水泥。硅酸盐水泥混凝土结构比较致密，强度高，具有一定的抗冻性，冬季施工也适合，所以应用最为广泛。再者，硅酸盐水泥具有干缩小、耐磨性好的特点。硅酸盐水泥水化硬化后，缩性较小，不会产生裂缝、干缩的状况^[2]。因此，硅酸盐水泥可在干燥的环境中应用。同时，因为硅酸盐水泥的干缩性较小，表面就不容易起粉，所以耐磨性比较好，所以广泛适用于道路工程中。硅酸盐水泥还具备很好的抗碳化性。硅酸盐水泥和水相融后，水泥石中会产生大量的Ca(OH)₂，受到碳化时硅酸盐水泥的碱度将会减少，对于建筑的钢筋可以起到一定的保护作用。此外，硅酸盐水泥还有一些缺陷，也是其显著的特点之一，比如耐腐蚀性差，硅酸盐水泥水化后，将会产生大量的水化铝酸钙和Ca(OH)₂。所以，它的耐化学腐蚀性与耐软水性较差，一般不用于抗硫酸盐工程和海港工程的建设。另外，在250-300 ℃下，水泥石中的水化硅酸钙开始出现脱水现象，且在高于600℃环境下，CaCO₃很容易分解成CO₂和CaO。水泥石在高温条件下受潮，产生的CaO很容易与水发生反应，导致其体积增大，从而造成水泥石结构崩塌。因此在高于250℃的环境中，普通的硅酸盐水泥必须禁用。

2.硅酸盐水泥堵漏技术及其应用

2.1硅酸盐水泥的选择

硅酸盐水泥是以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏制成的水硬性胶凝材料。硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥在常用水泥中标号较高，凝结硬化速度快，早期强度高，故一般护壁堵漏工程应用较多，尤其在造壁强度要求高时更为适用。但是，该水泥体积安定性差，不适合较大口径钻井的人工造壁。首先是火山灰硅酸盐水泥。该水泥密度较小，水化硬化较慢，早期强度低，水泥结石在湿热条件下养护，具有较高的不透水性，需水量大，结

石收缩大的缺点。其次是矿渣硅酸盐水泥。早期强度较硅酸盐水泥低，体积安定性好，耐热性好，但保持水份性能差，干缩性较大。矿渣硅酸盐水泥较适用于大口径钻井和大井段护壁堵漏，尤其适用于地温较高的钻井护壁堵漏，但必须解决好水泥浆泌水性大和干缩的问题。再者是粉煤灰硅酸盐水泥^[3]。其特性与火山灰硅酸盐水泥相近，优点是水泥浆液动性好，但失水较严重，适用于大井段灌注工程。

2.2合理使用外加剂

研究实践证实，应用普通硅酸盐水泥或矿渣水泥等普通水泥，通过合理掺和使用外加剂，可以适应各种复杂底层处理，从而用廉价简捷的方式解决钻探生产中的难题。另外，外加剂的合理应用也是普通水泥护壁堵漏成功的关键。所以要按照水泥的的品种进行外加剂的合理选择，使用不同品种普通水泥时应着重对早期强度标注号加以区别来选用适合的外加剂。明确改善水泥性能的目的，合理用选用外加剂，结合外加剂对水泥浆物理性能的影响特性，综合选用外加剂，是合理使用外加剂的关键。比如井内注浆主要目的在于堵漏时，则要选用减少剂、还凝剂为主要的外加剂，这样可以很好地缩短终凝的时间。此外还要准确确定外加剂掺量并以室内试验校正，在合理选用外加剂种类的过程中，还要最最优的掺量进行准确的确定。再者充分考虑施工条件，这有助于更明确确定外加剂掺量，需要结合工程的内部要求和外部条件拟定。最后是尽可能选择复合外加剂，外加剂复合使用往往可以使各种外加剂的优越性都能充分体现出来，互相促进，进而适应多种工程的特殊需求。

2.3配浆用水的选择与应用

通常情况下，含无机盐的水对水泥浆起保凝作用，而天然水中所含腐植酸等有机物又往往引起水泥缓凝。现场用水应利用方便水源。只要不是显著含盐或具有碱味的水，一般都可以用。

2.4施工工艺分析

普通水泥护壁堵漏能否成功，除合理选择水泥浆灌注材料及外加剂外，针对工程特点正确掌握灌注工艺至关重要。首先要严格控制浆液水灰比，这关系到护壁堵漏的成败。理论上要求水泥充分水化凝固的水灰比是0.21-0.25，现场应用一般为0.35-0.6。因此，现场必须把握好水灰计量关，按设计配方配浆。在水泥用量较小，水灰比较大时，可以人工搅拌，在配浆用灰超过500kg 时，尽可能使用机械搅拌或水力搅拌方式。当配方中有速凝剂时，必须

使用高效能搅拌设备。其次是选择灌注方式。水泥的灌注方式可分为水泵灌注法、输送器注入法和干料投入法。当灌注浆液量较大且钻井较深时，一般采用水泵灌注法。水泵灌注时，必须将钻杆下到井底后才能开泵注浆。封堵较薄的坍塌漏失层或大溶洞裂隙，需较小水灰比或速凝浆液注入堵漏时，一般采用专用输送器灌注。干料投入多用于地下水活动量大的封堵层位或较大空洞漏失时的落柱。可按一定的比例将干料与干水泥经地面预混合装入小袋送入井底，用无芯钻头钻破小袋使水泥与水混合以达到速凝效果。还有就是要求把好水压工序关，准确计算顶替排水量。注浆后的顶替压水目的无非两种，分别是将管道中的水泥浆压送到井底，以及清洗钻杆和注浆泵等。最后是候凝及透井。透井期确定得合适与否往往会影响整个灌注的成败^[4]。透井期过早，水泥结石强度低，透井后封堵质量下降甚至封堵失败。而透井过晚，往往会因水泥结石强度太高，围岩强度低而导致透井倾斜，或降低透井效率。

3.结束语

综上所述，本文结合笔者的研究与实践，对硅酸盐水泥的性质进行探讨，对其应用于堵漏防渗作业中的实践加以分析总结。当前，我国对水泥的需求量明显大增，这与建筑行业快速发展和城镇化进程持续性推进相关，再这样的背景下，相关人员更要应用科学的管理方式，确保硅酸盐水泥应用中达到最佳的状态和最优的应用方法，减少运行过程发生问题的几率，使得硅酸盐水泥朝着更好的方向应用与发展。

【参考文献】

[1]王胜,陈礼仪.硅酸盐-硫铝酸盐水泥基钻孔护壁堵漏材料的研制[J].科学技术与工程,2015,2(33):166-167.

[2]王宝根,宋少梅.PT快速堵漏剂的研制与应用[J].施工技术,2013,28(4):51-52.

[3]张要田,杜志龙.刘庄矿副井井筒注浆堵漏加固技术[J].铁道建筑技术,2011,2(9):118-119.

[4]黄勇.浅谈硅酸盐水泥堵漏技术[J].中国新技术新产品,2013,1(1):175.