油井套管在機械和化學作用會下引起變形、錯斷、破裂以及腐蝕等損壞,使油氣井壽命縮短。水泥環韌性提高與彈性模量降低,有利于阻止地下流體對套管產生化學腐蝕,降低套管受到的最大應力和擠壓套損。采用彈性力學和有限元方法分析井下水泥環以及套管的受力情況,明確了高韌性水泥環降低套管擠壓套損的作用機制。

通過室內向水泥土中摻入閉孔珍珠巖的無側限抗壓強度試驗,研究了不同摻量、不同齡期對水泥土無側限抗壓強度的影響,分析了單軸受壓下的應力-應變曲線及作用機理。研究結果表明:摻入適量的閉孔珍珠巖可以有效地增強水泥土強度,改善其力學性能。

為了探索最佳的發泡水泥基材配合比,為超輕發泡水泥保溫板在最低體積密度下實現最高強度提供配方依據,首先對新拌漿體的流動度和凝結時間進行了測試,然后對滿足發泡漿體工作性要求的配比進行抗壓強度測試,在最高的抗壓強度配比的基礎上,探索了纖維的長度、直徑、品種及纖維摻量對發泡水泥基材力學性能的影響。最后,在優選出的發泡水泥基材配比基礎上進行了中試,所獲得的發泡水泥保溫板性能滿足"十二五"國家科技支撐課題提出的各項指標要求。

通過數值模擬結合實驗測量，研究了第一、第二界面膠結良好情況下套管井內的聲場，考察了水泥密度、套管直徑及其壁厚對套管波幅度的影響，并將部分數值模擬結果與實驗結果進行了對比。結果表明，套管波幅度隨固井水泥密度增大而減小，低密度水泥和常規密度水泥固井時所得到的套管波幅度相差較大；因此，進行固井質量評價時對不同密度的水泥應采用不同的評價標準。當套管直徑不變而壁厚增大時，套管波到時不變而幅度增大；當套管壁厚不變而直徑增大時，套管波到時延后而其絕對幅度減小。對油田中常用的三種套管，在大型號套管中所得到的套管波的相對幅度也較大。另外，數值結果中套管波相對幅度隨水泥密度的變化規律與實驗測量結果基本一致。

通過數值模擬結合實驗測量,研究了第一、第二界面膠結良好情況下套管井內的聲場,考察了水泥密度、套管直徑及其壁厚對套管波幅度的影響,并將部分數值模擬結果與實驗結果進行了對比。結果表明,套管波幅度隨固井水泥密度增大而減小,低密度水泥和常規密度水泥固井時所得到的套管波幅度相差較大;因此,進行固井質量評價時對不同密度的水泥應采用不同的評價標準。當套管直徑不變而壁厚增大時,套管波到時不變而幅度增大;當套管壁厚不變而直徑增大時,套管波到時延后而其絕對幅度減小。對油田中常用的三種套管,在大型號套管中所得到的套管波的相對幅度也較大。另外,數值結果中套管波相對幅度隨水泥密度的變化規律與實驗測量結果基本一致。

由于水泥土抗凍性能較差,在多年凍土和季節性凍土地區,水泥土的應用和推廣受到了一定的限制,如何提高反復凍融條件下水泥土的強度和耐久性,保證工程的使用壽命,是水泥土材料在寒冷地區進一步推廣應用的關鍵。通過在水泥土中加入閉孔珍珠巖,得出水泥土在不同閉孔珍珠巖摻量下凍融循環后的強度值,分析了凍融循環次數對閉孔珍珠巖水泥土性能的影響及凍融循環前后閉孔珍珠巖水泥土強度變化,對摻入閉孔珍珠巖的水泥土做了初步的機理分析。

研究了以管溝污泥等量替代天然細集料制備水泥混凝土。研究結果表明:在混凝土中摻加一定量的管溝污泥可配制出強度等級在40mpa以上的混凝土,其28天強度高于同配合比的基準混凝土。此外隨污泥摻量增加,混凝土坍落度降低,凝結時間延長。

磨細鍶渣水泥膠砂力學性能影響因素

研究了密封條件下,三種不同水泥所配制的鋼管混凝土的成型品質、混凝土力學性能、限制膨脹率以及軸心短柱抗載承載能力。結果表明:快硬硫鋁酸鹽水泥混凝土的限制膨脹率、鋼管混凝土短柱的軸壓極限荷載均最大,低熱微膨脹水泥鋼管混凝土次之,普通硅酸鹽水泥鋼管混凝土最小。

水泥穩定碎石（csm）是目前道路工程中應用最為廣泛的半剛性基層材料,鑒于原材料的品質對csm路用性能影響較大,針對含泥量這一碎石集料主要指標,采用室內物理試驗配制不同含泥量的csm試件,模擬工程中集料中泥土存在狀態,通過測試材料的無側限抗壓強度、彈性模量等力學性能指標,分析含泥量影響csm各力學性能的基本規律及作用機理。研究結果表明：隨著含泥量逐漸增加,csm材料無側限抗壓強度、彈性模量均呈現先上升再下降的趨勢,峰值對應含泥量為0.74%;適當的含泥量可以作為細集料起到填充粗集料空隙作用,提高了csm密實性,從而提高其無側限抗壓強度、彈性模量;但含泥量過多勢必減小了粗集料的含量,從而引起集料級配由骨架密實型向懸浮密實型狀態轉變,并且粗集料表面覆蓋過多的泥層影響水泥水化膠結物與碎石的膠結效果,使得csm材料的抗壓能力減弱。研究成果為公路工程csm施工質量控制提供參考。

采用sem,xrd和電阻率測定儀研究了纖維水鎂石對硅酸鹽水泥硬化漿體的力學增強機理。結果表明,由于添加具有高拉伸強度和高楊氏模量的纖維水鎂石,在水泥硬化漿體原有網絡結構的基礎上又建立了一個新的網絡結構,改進了基體材料的界面結構,同時,纖維水鎂石和水泥基體材料同屬極性物質,在水化開始后水鎂石纖維表面被水化產物c-s-h凝膠所覆蓋,表明其具有良好的物理相溶性,這種雙重作用提高了水泥硬化漿體的物理力學性能。

為改善軟弱地基力學性能,采用水泥摻量為16%,浮石粉摻量為8%,含水量分別為10%、15%、20%、25%的4組浮石粉水泥土試件進行三軸剪切試驗,分析了不同含水量下浮石粉水泥土的力學性能。結果表明:隨著含水量的增加,浮石粉水泥土的無側限抗壓強度呈拋物線形變化,試件含水量為15%時強度達到峰值,說明泥土中摻入8%的浮石粉加固含水量為15%左右的軟弱地基效果最佳。

針對國內高壓地下cng儲氣井結構比較簡單、存在井筒上冒和下沉的現象,對高壓地下儲氣井井筒進行了受力分析,采用理論分析、實例計算和計算機仿真等方法開展研究,綜合運用ansys軟件、彈性力學、固體力學和土壤力學等方面的理論,建立了套管-水泥環-地層耦合模型。分析了不同壁厚套管在非均勻地應力下對井筒徑向應力和環向應力的影響,指出壁厚較厚的套管可承載較大的徑向載荷,有利于套管-水泥環-地層耦合的穩定,但套管壁厚的變化對環向載荷的影響并不十分明顯,所以選擇套管壁厚時既要確保儲氣井的安全,又要經濟合理。

油氣井固井水泥環的作用就是減小和改善套管的受力狀況,延長套管的使用壽命。套管水泥環組合體在一定的外擠壓力作用下,均有可能進入屈服狀態或發生強度破壞,而水泥環彈性模量、泊松比及其幾何參數均表現為組合體剛度對抗擠性能的影響,所以在套管抗擠性能分析中,應該同時考慮組合體剛度以及套管、水泥環的強度對組合體抗擠性能的影響。文章根據厚壁筒彈塑性力學理論,建立了組合體剛度以及套管、水泥環強度對抗擠性能影響的控制方程,揭示了套管、水泥環強度及組合體剛度對抗擠性能的影響規律,得到套管水泥環組合體抗擠性能控制圖。在均勻外擠壓力作用下,套管、水泥環的強度將確定組合體抗擠性能的剛度控制區,在組合體剛度控制區內,水泥環對套管抗擠強度的提高程度取決于組合體剛度控制線斜率,在套管鋼級和壁厚一定條件下,提高水泥環材料彈性模量,增大組合體剛度控制線斜率,可以提高套管水泥環組合體的抗擠性能。

本文介紹了一種混凝土引氣劑的制備技術,并同時對摻加該引氣劑后的混凝土力學性能進行了測試,測驗結果表明,摻加該引氣劑后,混凝土密度下降,能改善混凝土的工作性能,但對混凝土抗壓強度影響不明顯。

以鎂渣為研究對象,利用物理激活方法對其活性進行激發,通過設置不同的粉磨時間得到比表面積不同的鎂渣,將其以等量取代水泥的方式摻入不同強度等級混凝土中。通過檢測混凝土抗壓強度力學性能,探究在混凝土強度等級不同時,鎂渣比表面積及摻量的改變對混凝土力學性能的影響,并對其作為混凝土摻合料的可行性進行論證。

將33塊規格為150mm×150mm×150mm塊試塊分成11組,每組3塊,分別做好編號標記。對這11組試塊分別進行0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10次凍融循環,同組的試塊同時進行凍融。試驗表明隨著凍融循環的進行,橡膠混凝土表面會出現裂縫,并有細小顆粒脫落。凍融循環次數增加,則其表面的裂縫會變多且越來越粗。橡膠混凝土的質量損失隨著凍融循環次數的增加而增大,隨著凍融循環次數的增加,質量損失的幅度呈增大趨勢。

聚合物干粉對水泥砂漿力學性能的影響

對粉煤灰的水泥穩定碎石力學性能進行研究,提出粉煤灰最佳摻量,并對該外加劑的使用給出了理論上的驗證。

通過室內試驗,著重研究了集料級配變化對水泥穩定砂礫力學性能的影響。同時分析了引起水泥穩定砂礫干縮現象的主要原因,并提出了相應的預防措施。

介紹了引氣劑品種的選擇,通過室內試驗研究了摻加引氣劑的水泥穩定碎石力學性能,同時對不同水泥用量、不同引氣劑用量條件下水泥穩定碎石的力學性能進行了對比分析,從而促進引氣劑在水泥穩定碎石中的應用。

為探索孔結構特征與高摻量礦渣水泥漿體的力學性能相關性,在礦渣摻量高達70%作用下,測試了比表面積分別為380m~2/kg、472m~2/kg、565m~2/kg的高摻量礦渣水泥(對應編號分別為hsc-1、hsc-2、hsc-3)硬化漿體各齡期強度;并采取壓汞法和吸水動力學測孔法,對硬化漿體孔分布曲線、特征孔徑以及孔均勻性進行分析。結果表明:hsc-2、hsc-3試樣漿體3d強度較hsc-1試樣漿體3d強度分別高出6.5mpa、10.8mpa;28d強度分別高出8.8mpa、11.2mpa;隨著高摻量礦渣水泥比表面積的增大,硬化漿體平均孔徑、中孔直徑、最可幾孔徑及吸水率均逐漸減小,水化產物凝膠微孔增多,但同時總孔隙率有所增大,高摻量礦渣水泥細度的提高可使孔徑分布均勻,孔分布趨于細化,力學性能得到改善。