ДОБАВКИ
Кремнеземистые облегчающие добавки В количестве 25% и больше вводят в цементные растворы. К этой группе добавок, состоящих главным образом из SiO2 в аморфном состоянии, относятся диатомит, трепел, опока, селикагель и др. Наиболее существенное свойство кремнеземистых облегчающих добавок — их благоприятное влияние на количество и состав связующего вещества цементного камня. Растворы с этими добавками обладают ускоренными сроками схватывания, особенно при повышенных температурах. Коррозионная стойкость тампонажного камня в кислых и сульфатных водах также повышенная.
Измельченные облегчающие добавки вулканического происхождения (вспученный перлит, пемза, вулканические пеплы, туфы); карбонатные (мел и известняк); добавки органического происхождения (пластмассы, каменный уголь, гильсонит и т. п.); облегчающие добавки из промышленных отходов (пылевидные топливные золы, пыль электрофильтров) получили меньшее распространение.
Утяжелители Добавляют к тампонажным растворам для получения более высокой плотности их. В качестве утяжеляющих добавок применяются кварцевые и магнетитовые пески, состоящие из кварца и диспергированного магнетита, без предварительного их измельчения. При этом плотность раствора можно увеличить до 2,2—2,4 г/см3.
Для получения более высокой плотности раствора используются порошкообразные материалы, применяемые также для утяжеления промывочных жидкостей: барит, гематит, магнетит. Для цементных растворов утяжеляющая способность этих материалов зависит не только от их плотности, но и от удельной поверхности порошка. Увеличение тонкости помола утяжелителя сопряжено с повышением количества воды, потребляемой для смачивания зерен (в противном случае раствор теряет текучесть). Увеличение объема воды как легкого компонента раствора ведет к понижению его плотности. Но введение в раствор грубодисперсных утяжелителей может вызвать их седиментацию, которая приводит к серьезным осложнениям при цементировании.
Песок Вводится в большинстве случаев в немолотом виде, однако для получения цементно-песчаных смесей низкой плотности при высоких температурах и давлении помол песка обязателен. В ряде случаев, особенно при получении шлаковых цементов, песок добавляется в клинкер при помоле. Поэтому нижняя граница размеров частиц песка не ограничивается.
Для введения в тампонажные составы предпочтительны кварцевые пески. Полевошпатовые пески нежелательно применять в связи с их пониженной стойкостью в водах, содержащих углекислоту. Желательно добавлять чистый кварцевый песок, однако присутствие глины в небольшом количестве не способствует снижению механической прочности и повышает плотность камня. В то же время наличие глины в песке требует увеличенного количества воды при затворении тампонажного раствора.
Высокое содержание крупных фракций нежелательно, так как они могут осаждаться уже в процессе приготовления тампонажного раствора. Для кварцевого песка плотностью 2,6 г/см3 допустимый размер зерен — 0,7 мм, для кварцево-железистых — 0,3—0,4 мм.
При добавках песка сокращается расход цемента, повышаются коррозионная и термоустойчивость тампонажного камня, сохраняется и в ряде случаев возрастает его прочность. Сроки схватывания раствора при введении немолотого песка увеличиваются, с повышением тонкости помола кварцевого песка растет его удельная поверхность и, следовательно, активность, что приводит к сокращению сроков схватывания, особенно при повышенных температурах.
Наполнители (закупоривающие материалы) применяются в тампонажных смесях, используемых для борьбы с поглощениями промывочной жидкости. Это те же наполнители, что и для промывочных жидкостей, концентрация их составляет 25— 50 кг/м3. Наиболее эффективные материалы — хлопьевидные (пластинчатые), такие, как целлофан, слюда, обрезки хлорвиниловой пленки с размерами частиц до 5 мм, а также комбинации хлопьевидных и зернистых. Наполнители ухудшают прочностные характеристики тампонажного камня.