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水泥的强度会影响混凝土强度的因素有哪些？
(1)水泥强度等级和水灰比。水泥强度等级和水灰比是影响混凝土强度的主要因素。在相同的配合比条件下，水泥强度等级越高，其黏结力越强，所配制的混凝土强度越高。在水泥品种和强度等级一定的条件下，混凝土的强度主要取决于水灰比。水灰比越小，水泥石的强度及与骨料的黏结强度越大，混凝土的强度越高。但水灰比过小，拌和物过于干稠，也不易保证混凝土的质量。
在原材料一定的情况下，混凝土28d龄期抗压强度与水泥实际强度及水灰比(w/c)之间的关系符合下述经验公式
fcu，。一aa f&（品一%）
式中厶，，。&&混凝土28d龄期抗压强度(MPa)；ce-水泥28d抗压强度实测值(MPa)；a。、%&&回归系数。应根据工程所使用的水泥、骨料，通
过实验建立的水灰比与强度关系式确定；当不具备上述统计资料时，其回归系数可按表3-8选用。
表3-8 经验系数吒、ab选用表
上式称为混凝土强度公式，一般只适用于流动性混凝土和低流动性混凝土且强度等级在C60以下的混凝土。
(2)粗骨料的品种、规格及质量。碎石表面比较粗糙，水泥石与其黏结比较牢固；卵石表面比较光滑，黏结性则差。骨料的级配良好，针、片状及有害杂质颗粒含量少，且砂率合理，可使骨料空隙率小，组成密实的骨架，有利于强度的提高。骨料的最大粒径增大，可降低用水量及水灰比，提高混凝土的强度。但对于高强混凝土，较小粒径的粗骨料，可明显改善粗骨料与水泥石界面的强度，提高混凝土的强度。
(3)养护条件。养护条件是指混凝土浇筑成形后，必须保持适当的温度和足够的湿度，保证水泥水化的正常进行，使混凝土硬化后达到预定的强度及其他性能。因此，适当的温度和足够的湿度是混凝土强度顺利发展的重要保证。
温度升高，水化速度加快，混凝土强度的发展也快；反之，在低温下混凝土强度发展相应迟缓。当温度处于冰点以下时，由于混凝土中的水分大部分结冰，混凝土的强度不但停止发展，同时还会受到冻胀破坏作用，严重影响混凝土的早期强度和后期强度。
周围环境的湿度对混凝土的强度发展同样是非常重要的。水是水泥水化反应的必要成分，湿度适当，水泥水化反应才能顺利进行，才能使混凝土强度得到充分发挥。如果湿度不够，水泥水化反应就不能正常进行，甚至水化停止，这不仅严重降低混凝土强度，而且使混凝土结构疏松，形成千缩裂缝，严重影响混凝土的耐久性。
(4)龄期。龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间，混凝土的强度随着龄期增加而增大，最初的7～14d发展较快，28d以后增长缓慢，在适宜的温、湿度条件下其增长过程可达数十年之久。
(5)施工条件。混凝土施工过程中，混凝土应搅拌均匀、振捣密实、养护良好才能使混凝土硬化后达到预期的强度。采用机械搅拌的拌和物比人工拌和的更均匀。一般来说，水灰比越小时，通过振动捣实的效果也越显著。当水灰比值逐渐增大时，振动捣实的优越性就逐渐降低下来，其强度提高一般不超过lO%。
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混凝土受力破坏后，其破坏形式一般有三种：一是骨料本身的破坏，这种破坏的可能性很小，因为通常情况下，骨料强度大于混凝土强度；二是水泥石的破坏，这种现象在水泥石强度较低时发生；三是骨料和水
根据GB T 《普通混凝土力学性能试验方法标准》的规定，测轴心抗压强度采用150mm&150mmX 300mm的棱柱体作为标准试件，也可选择100mm&100mm&300mm或200mmX200mmX400mm的非标准试件。
混凝土通常划分为C7 5、Cl0、C15、C20、C25、C30、C35、040、045、c50、C55、C60、065、C70、C75及C80等16个等级(C60以上的混凝土称为高强混凝土)。
混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准值表示，例如，C25表示混凝土的立方体抗压强度标准值为25MPa，具体含义表示该批混凝土中立方体抗压强度&25MPa的保证率为95%。
混凝土的立方体抗压强度标准值是按标准试验方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期，用标准试验方法测得的立方体抗压强度总体分布值中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%，即具有9
混凝土的立方体抗压强度标准值是按标准试验方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期，用标准试验方法测得的立方体抗压强度总体分布值中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%，即具有9玄武岩纤维对油井水泥石韧性改善的室内研究_机电毕业论文_第一论文范文网
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玄武岩纤维对油井水泥石韧性改善的室内研究
陈凡斌　张浩（中海油田服务股份有限公司油田化学事业部油田化学研究院，河北 三河 065201）【摘要】为解决油井水泥石脆性大的缺点，使用玄武岩纤维对油井水泥石进行增韧改性及性能评价，以抗压强度、抗折强度、抗冲击性能来评价玄武岩纤维的增韧性能。室内评价结果表明：玄武岩纤维对油井水泥石具有很好的增韧效果，掺入纤维后，不同温度下养护的水泥石抗折强度、抗冲击性能均有所提高，但抗压强度略有下降。教育期刊网 关键词 固井水泥；韧弹性；纤维改性作者简介：陈凡斌，男，本科，中海油田服务股份有限公司油田化学事业部油田化学研究院，工程师，研究方向为固井工艺及外加剂。0引言固井作业中，水泥石是构成井内水泥环的主要材料，起到封隔地层、保护套管的功能[1]。但水泥石是脆性材料，在地下复杂应力情况下极易发生破裂，使水泥环的封隔作用彻底失效，造成油、气、水层之间的窜流。由于高脆性是水泥石固有的缺陷，无法通过改进固井工艺提高其韧性，减少其脆性破坏，因此在油井水泥中掺入增韧材料是改善油井水泥石韧性的有效途径[2-3]。国内外改善水泥石韧性的材料主要有胶乳增韧材料、颗粒状增韧材料和纤维增韧材料等。纤维材料在固井中的应用较为广泛，但不同于堵漏纤维，增韧纤维必须具有高模量，才能对水泥石起到增韧作用；有些纤维虽具有较高弹性，但在阻裂性能方面存在明显不足，钢纤维和高弹模纤维等能显著提高水泥石的抗裂性，但存在流动性和泵送性差等缺陷[4]。玄武岩纤维的稳定性好，而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能，是我国重点发展的四大纤维之一。本文将玄武岩纤维引入到油田固井中，通过大量室内实验分析，评价了加入玄武岩纤维后水泥浆的常规性能，并以抗冲击性能、抗折强度、抗压强度评价了玄武岩纤维对油井水泥石的增韧效果。1实验仪器及方法1.1实验材料及用途G级油井水泥（产地：山东）、降失水剂、分散剂、减轻材料、增强剂、消泡剂等水泥外加剂（产地：天津）1.2实验仪器水泥浆恒速搅拌器、常压稠化仪、高温高压失水仪、六速旋转粘度仪、高温养护釜、高温高压稠化仪、水泥石强度试验机、OWC-1011型万能试验机、抗冲击试验机。1.3实验方法（1）配浆：外加剂采用外掺法，掺量为占水泥干灰重的百分数( %，BWOC) 。按 GB 中的要求配浆，水泥浆性能按照API 10B中的要求进行测试；（2）抗折强度的测定：将配制好的水泥浆倒入1cm×1cm×6cm的试模中，置于一定温度的水浴中养护不同龄期后脱模，用电动抗折仪测定抗折强度；（3）抗冲击性能的测定：将配制好的水泥浆倒入1cm×1cm×6cm的试模中，置于50℃的水浴中养护7d后脱模，用落锤法测定其抗冲击性能；（4）抗压强度的测定：将配置好的水泥浆导入5cm×5cm×5cm的试模中，置于一定温度的水浴中养护24小时后脱模，用抗压强度试验机测试其抗压强度的大小，测试按照API 10B的要求进行。2结果与讨论2.1玄武岩纤维对固井水泥浆常规性能的影响按照下表中配方进行不同水泥浆配制，并测试水泥浆流变、失水、稠化时间，以确定玄武岩纤维对水泥浆常规性能的影响。表1水泥浆配方及常规性能从上表中的测试结果可以看出：随着玄武岩纤维加量的增加，水泥浆失水、稠化时间、流变性能均变化不大，玄武岩纤维对水泥浆常规性能基本没有影响，实验中还选取了玻璃纤维与聚丙烯纤维配制的水泥浆作为对照，可以发现，加入这两种纤维的水泥浆，其失水都有所减少，从空白水泥浆的37.6ml分别下降到17.8、18.4ml，但其流变性能下降，φ300读数由126分别上升至227，245。这与其他研究者的研究一致[5]。因此使用这两种纤维时必须注重加量，加量过大会造成水泥浆过稠，不易流动，但在使用玄武岩纤维时则无此现象发生。这或许是与使用的玄武岩的长径比较小，而玻璃纤维、聚丙烯纤维的长径比较大有关，当进行流变测试时，长纤维与流变仪的转子之间产生较大摩擦，造成流变读数偏大。2.2玄武岩纤维对水泥石抗压强度的影响抗压强度是水泥石最重要的性能指标之一，关系到井下水泥环井下封隔的长期有效性。在实验室内考察了不同纤维掺量下的水泥石在不同养护温度下的抗压强度，以考察其对抗压强度的影响。表2不同纤维掺量对水泥石抗压强度的影响从实验结果中可以看出，加入玄武岩纤维后，水泥石抗压强度均有所下降，80℃、50℃、30℃下养护的水泥石均呈现这一趋势，且随着纤维掺量的增加，水泥石抗压强度下降的更为明显。与之相同的是，加入聚丙烯纤维及玻璃纤维的水泥石其抗压强度也呈下降趋势。但有文献报道，随着养护龄期的增长，在7d时，掺入纤维的水泥石其抗压强度普遍超过空白水泥石[6]。2.3玄武岩纤维对水泥石抗折强度的影响抗折强度是评价水泥石韧性的重要指标，一般来说，抗折强度大，则说明水泥石韧性高。按照表2中配方1-6进行水泥浆的配制，并测试其不同龄期抗折强度，实验结果如下：表3不同纤维掺量对水泥石抗折强度的影响从实验结果中可以看出，加入玄武岩纤维后水泥石抗折强度均上升，掺量2%时，养护1d、2d、7d的水泥石抗折强度分别增长21.7%、28%、41%，掺量3%时，其抗折强度仍有所增长，但幅度较小，从经济角度来说，掺量为2%时比较适合。聚丙烯纤维及玻璃纤维则几乎对水泥石抗折强度无增长作用。2.4玄武岩纤维对水泥石抗冲击性能的影响固井完成后，水泥石受到射孔、压裂等开采方式的影响极易开裂，其本质是井下应力的反复变化所引起。因此，水泥石的抗冲击性能也是保证井下水泥环长期有效性的重要指标。按照ACI 544的推荐，采用落锤法评价不同掺量纤维时的水泥石的抗冲击性能，通过以下几项指标考察其抗冲击性能：（1）出现第一条裂缝时的初裂冲击次数N1；（2）试件完全被破坏时的破坏冲击次数N2；（3）冲击功W及抗冲击韧性比C，其计算方式如下：W=N2·mghC=W1/W2式中，m——冲击锤质量；g—— 重力加速度，9.8m/s2；W1——空白水泥石的抗冲击功；W2——加入纤维后水泥石的抗冲击功；在实验室的评价结果如下图所示：图1玄武岩纤维对水泥石抗冲击性能的影响图2玄武岩纤维掺量与抗冲击韧性比的关系由图1可知，随玄武岩纤维掺量增加，水泥石的初裂冲击次数及破坏冲击次数均增加，当玄武岩纤维掺量为3%时，水泥石破坏冲击次数达到了119次的最大值。与之相比的是，空白水泥石的破坏冲击次数仅为29次。继续加大玄武岩纤维掺量至6%时，其破坏冲击次数下降至59次，但仍较空白水泥石高。由图2可知，抗冲击韧性比与破坏冲击次数呈现相同的变化趋势。在掺量为3%时，达到4.1的最大值。3结论（1）玄武岩纤维对油井水泥石的常规性能如水泥浆稠化时间，流变的影响较小，这与其他纤维不同，同时，对失水有明显的减少作用。（2）玄武岩纤维对油井水泥有很好的增韧作用，掺量2%时，养护1d、2d、7d的水泥石抗折强度分别增长21.7%、28%、41%，掺量3%时，水泥石破坏冲击次数达到119次，远高于空白水泥石的29次。（3）掺入玄武岩纤维的油井水泥石24小时抗压强度略有降低，但仍然满足施工需求。教育期刊网 参考文献［１］穆海朋,步玉环,程荣超.纤维水泥的发展及应用[J].石油钻探技术,-35.［２］黄河福,步玉环,王瑞和.纤维对水泥石常规性能影响规律的实验研究.西部探矿工程,-49.［３］姚晓.油井水泥纤维增韧材料的研究与应用[J].西安石油大学学报:自然科学版,):39-41.［４］张峰.纤维材料在固井领域中应用的尝试[J].混凝土与水泥制品,-54.［５］李丹,陶俊林,贾彬.玄武岩纤维混凝土抗冲击性能的实验研究[J].新型建筑材料,-51.［６］华苏东,姚晓.纤维粒复合型油井水泥石增韧剂的性能及机理研究[J].石油天然气学报,):88-91.［责任编辑：汤静］
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水泥粒径分布对水泥石强度的影响
【摘要】：以水泥石水化物填充度最高为原则,综合考虑水泥水化度、水泥固相体积增量和水泥浆体初始堆积密度两个方面的匹配关系,通过理论推导和试验验证建立了多粒径(连续粒径分布)单组分水泥石强度与水泥粒径分布之间关系的计算方法,在此基础上就水泥粒径分布对水泥石强度的影响进行探讨。结果表明:计算值与试验值比较吻合,用本文中提供的方法可以根据水泥的粒径分布和各水灰比计算其不同龄期的填充度和抗压强度。
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TU528【正文快照】：
水泥的粒径分布决定了水泥石的结构,进而影响水泥石的性能。水泥浆体的堆积密度以及水泥水化速度和水化物的生成量与水泥的粒径分布有很大关系,只有当水泥浆体的堆积密度最佳,同时水泥水化物能够将水泥浆体的孔隙充分填充时,才能得到最密实的水泥石结构。研究表明:提高堆积密
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