2.低密度高强水泥浆体系研究
2.1低密高强水泥浆性能特点
低密度高强度水泥浆的组成确定于物料间的物理化学作用。在油气井钻探行业，为了使得低密度水泥浆性能能够有效发挥，需要选择一种合适的矿物活性材料，通过相关研究发现，如果这种矿物活性材料具有表面光滑致密、颗粒分布填充性好以及比表面积小的特点，那就可以作为发挥低密度水泥浆性的活性材料，除此之外，活性材料本身要具有高强度化学性能。而活性矿物材料具有以上特性，有两处优点：第一，由于其化学性高可以发生自身凝硬性反应；第二，提高水泥浆整体性能。在进行低密度水泥浆的组合配制时，不仅仅要注意矿物活性材料，还要注意减轻材料所占的比重，一般情况下，减轻材料在用于配合低密度水泥浆时往往用量比较大，这样会导致主体胶凝材料水泥所占比重降低，不利于实现水泥浆体系的稳定堆积。而另一方面，为了降低水泥石渗透率，要求水泥浆体系在设计时需要提高固含量，目的是进行紧密堆积以便提高水泥体系强度。不仅如此，减轻材料的选择上，需要达到在球形度好的基础之上挑选表面吸附水量少的要求。
但是，减轻材料往往为惰性材料，而水泥石的强度需要强烈的化学反应，单单靠水泥材料中的活性物质无法支撑，因此，需要选择具有上文所述特性的矿物质活性材料，以便参与水泥水化反应以增加水泥石强度。但是不同类型的减轻剂，大多有两处不同，第一是降低水泥浆密度的原理以及方式不同，第二是与水泥作用的能量不同，两处不同导致减轻剂在参与水化硬化过程中表现出的流动性、稠化性能及强度性能不同。因此，根据上文所述的减轻剂选择表现的不同结果，在油田具体的生产作业过程中，选择减轻剂时，依照现场实际施工所需参数进行选择，选择属性依据分别为“品种”以及“加量”，而本文针对渤海SZ36-1油田海洋地质特点，根据所需参数选择漂珠为减轻剂中最理想的材料。
2.2低密度高强水泥浆体系设计原则
①水泥密实性原则，此原则主要凸显“密实”，即按照紧密堆积理论，以及颗粒级配原理，根据漂珠和水泥的不同粒径，选择合适加强剂堆积与颗粒之间增加密实感。②充分发生水化反应原则，充分发生水化反应的优点在于提升体系活化能，提高体系强度，主要措施为利用水硬性材料使得水泥中活性材料充分反应。③提升水泥石的综合性能原则，综合性不仅仅体现为水泥体系强度，防窜能力以及防腐蚀能力都是综合性能的一部分，此时应该添加特殊潜在活性材料与水机碱性物质反应。
2.3水泥浆体系的组成
前面讲到，根据渤海SZ36-1油田实际地质情况，低密度高强度水泥浆体系可由油井水泥、漂珠、降失水剂、缓凝剂、增强剂、分散剂等组成。漂珠作为减轻剂主要作用是提升水泥体系的水化反应以及体系强度，而增强剂的作用主要是实现物料颗粒之间的紧密堆积。但是现有油井的增强剂大多含有硅质，有利于发生自身凝硬性反应。
（1）增强剂
低密度高强度水泥浆的组成与常规水泥浆体系不同，除了水泥之外还有另外两种成分为分别为漂珠和增强剂。但是在有关增强剂的选择中，需要具有针对性，因为目前常用的增强剂在提高低密度水泥浆中主要物质的水化速度时效果不佳，不利于促进体系形成胶凝结构。针对这一情况，大量学者经过实验研究出一种PC-BT1的增强剂，它不仅仅适应低密度高强度水泥浆体系，而且还可以提升体系中主要物质的水化速度以便提高该体系强度。
（2）降失水剂
与选择增强剂的标准不同，降失水剂的选择主要针对于低密度高强度水泥浆合理的颗粒级配分布选择降失水剂，泥浆失水的根本在于颗粒之间空隙大于水分子直径，因此，为了形成致密滤饼保护水分，采用降失水剂PC—G80L使用于低密度水泥浆体系中。降失水剂PC-G80L 加入水泥浆后，其中的高分子量化合物可以吸附在水泥颗粒中，其通过释放自身的化学能改变水泥颗粒表面的物理化学能，使得水泥颗粒均匀分散，同时辅助材料中的一些基团与高分子材料中基团发生配位反应，在分散颗粒的基础上形成网状聚集体，此聚集体在分散均匀的颗粒表面迅速覆盖孔道，并形成致密滤饼，以达到失水量小于50ml的目的。
（3）缓凝剂
酮醛缩合物类缓凝剂PC-H21L的作用效果在大量的实验中得以展示，但是其在使用时，温度不可超过110°C，不仅如此，此类缓凝剂与其他缓凝剂相比，在相同温度下，其稠化曲线趋向完美，有利于提升低密度水泥浆体系防窜能力。
（4）分散剂
醛酮缩合物PC-F40L分散剂的选择基于大量的实验之上，其优点为对低密度高强度水泥浆具有良好分散效果，适用条件为：适用温度为27～9O℃，加量一般为0.2%-2.0%(BWOC)。
透水路面材料的研究与应用 发表时间：2017-12-15T16:27:11.003Z 来源：《建筑科技》2017年第13期作者：寇二锋 [导读] 强化对透水路面材料的研究与应用十分有必要。 泛联尼塔生态环境建设股份有限公司浙江宁波 315000 摘要：近年来，全球气候条件日益恶劣，我国城市在每年夏季都会频繁的遭受到大暴雨的袭击，雨灾的“等级”每年都在不断的升高。一场暴雨过后，城市积水现象十分严重，由此不仅会造成交通的堵塞、电力的中断，甚至还会造成房屋被淹的情况发生，相应的便严重影响了人们的日常生活。根据相关专家的研究指出，导致这种局面的很大一部分原因与我国大多数城市道路路面自身的不透水性有很大的关系。为此，强化对透水路面材料的研究与应用十分有必要。 关键词：透水；路面材料；研究；应用 现阶段，城市在建设过程中，关于路面材料多不透水性的沥青、混凝土和水泥等为主，由此造成了对地面的封闭，将原有的土壤表面取代，在一些公共场所为了追求美观，通常会使用一些极具美观程度的水泥彩砖与漂亮石板进行铺设，尽管封闭地面在一定程度上实现城市环境的美化、道路和交通状况的极大改善，但是对于城市气候和生态环境而言产生了非常严重的影响。现代化都市在封闭地面与高楼大厦的影响下地表逐渐被硬化的阻水材料所覆盖，导致水分很难下渗，降水以地表径流为主，且封闭路面本身不具备调节地表温度和湿度的能力，加快雨水的蒸发，地表极易出现干燥的情况，“热岛效应”极易出现。 1.透水路面材料的研究 1.1透水沥青混合料 透水性沥青路面面层与基层的结构以多孔开级配为主，故透水性十分良好，孔隙率控制在15%到25%之间，与一般亚黏土相比其渗透能力高达60倍以上。通常情况下，当沥青路面每小时的透水率达到1500毫升以上时沥青路面便具备非常良好的透水性，其雨水的渗透能力在一定程度上直接关系到基层的透水性、吐层的蓄水和吸收能力。同时，透水沥青混合料对于沥青胶结料的要求非常高，只有在黏度很高的情况下才能实现对矿料的有效黏结，强度才能够有所保障。另外，这种透水材料在停车场、城市主干路铺面以及慢行系统等具有非常高的适用价值。 1.2透水水泥混凝土 透水水泥混凝土也就是所谓的大孔混凝土，粗骨料都是单一级的，同时对水泥浆的具体用量进行了严格的控制，使其能够恰好将粗骨料的表面包裹起来，以至于能够不在填充骨料间空隙间流淌，如此一来可透水的较大空隙便在粗骨料颗粒间形成。同时，通常情况下，透水水泥混凝土不会添加任何的砂，但是为了强度的增强可以适当的添加少量的砂，在城市道路机动和非机动车道、停车场等铺面中获得了较为广泛的应用，如北京南北长街路面工程。 1.3透水路面砖 透水路面砖主要将将相近粒径的砂，经过石用无机或有机胶凝材料进行胶结和压制作用以后，逐渐成为带有一定通道孔的砖坯，最后经过科学的氧化以后具备一定的强度；或者是压制粒径相近的陶瓷碎粒配料，待其成型以后，通过烧结作用逐渐成为带有通道孔的陶瓷透水路面砖，其中设置通道孔的目的在于确保透水路面砖能够具备一定的透水性，目前来说这种透水路面砖在我国众多的城市公园中都获得了较为普遍的应用，如我国北京奥林匹克公园。另外，按照面层材料来划分透水路面在一定程度上可以更不同材料的透水强度和孔隙率结合起来进行科学的分析，然后有有针对性的在不同的工程场合进行应用，并且由于透水材料的不同其所面对的典型病害、维护的难易程度等方面都存在显著的差异，而在透水路面材料的选择过程中需要对这一显著差异进行全面的考虑。 2.透水路面材料的应用 透水路面材料在城市道路中的广泛应用，在很大程度上可以促进城市道路透水空间的显著增加，实现对城市小气候的调节和生态平衡的有效调节，以此能够在改善路面质量的过程中促进车辆行驶安全性和舒适度的不断提升，有助于降低城市噪音，有助于促进路面使用寿命的有效延长和大面积建设排水系统成本的显著降低。 2.1透水性沥青路面 透水性沥青路面的优点在于：可以借助本身和铺装下垫层相通的渗水路径将雨水下渗到土基中，为此在具体应用过程中具备非常高的要求，要求铺装面层和下层同时具备良好的透水性能，以此确保铺装体系能够满足透水方面的要求。 2.2透水水泥混凝土 组成透水水泥混凝土的材料中除了水、水泥和集料以外还包括其他增强材料，其集料的级配主要是骨架-空隙型为主，通过添加少量的水泥净浆、细集料或者是增强材料俗气能够在骨颗粒的表面进行包裹以此有助于胶结层在骨料颗粒间的形成，并且借助水泥浆薄层的堆聚功能可以促使骨料颗粒形成多孔“拱架”结构，许多连接孔隙存在于其内部，以大孔居多，直径都在1毫米以上。 同时，透水混凝土自身所具有的透水透气性能在一定程度上直接由孔径的大小和连通的孔隙率决定的；集料和胶结层的强度、二者界面黏结的质量和点数将直接决定着力学的实际强度，而集料粒径的实际大小对表面的粗糙程度产生了最为直接的影响。 2.3透水路面砖 我国当下的透水路面砖具备较为繁杂的品种，其中混凝土、自然砂、以及陶瓷等透水路面砖的应用比较广泛。其中混凝土和自然砂透水路面砖主要把粒径相似的砂、利用有机或者无机胶凝材料将各种石颗粒充分的搅拌在一起经过压制、打孔和养护而成；陶瓷透水路砖是主要是利用配料来将粒径相近的陶瓷碎粒进行压制使其成型以后，通过预留一定的通道孔，最后进行必要的烧结。 结束语 透水性路面具备一定的排水、生态环保以及降低噪音的优势，在我国道路施工中的应用前景十分广阔，其中应用较为普遍的便是透水水泥混凝土、透水路面砖以及透水性沥青路面。本文通过对上述三种透水材料进行了全面的研究，在此基础上对其应用的具体情况进行了客观的分析，由此得出重要结论：建议长期跟踪观测已经修建好的排水路面，尤其是那些再生使用过程中由于空隙而堵塞导致自身排水性
2.低密度高强水泥浆体系研究 2.1低密高强水泥浆性能特点 低密度高强度水泥浆的组成确定于物料间的物理化学作用。在油气井钻探行业，为了使得低密度水泥浆性能能够有效发挥，需要选择一种合适的矿物活性材料，通过相关研究发现，如果这种矿物活性材料具有表面光滑致密、颗粒分布填充性好以及比表面积小的特点，那就可以作为发挥低密度水泥浆性的活性材料，除此之外，活性材料本身要具有高强度化学性能。而活性矿物材料具有以上特性，有两处优点：第一，由于其化学性高可以发生自身凝硬性反应；第二，提高水泥浆整体性能。在进行低密度水泥浆的组合配制时，不仅仅要注意矿物活性材料，还要注意减轻材料所占的比重，一般情况下，减轻材料在用于配合低密度水泥浆时往往用量比较大，这样会导致主体胶凝材料水泥所占比重降低，不利于实现水泥浆体系的稳定堆积。而另一方面，为了降低水泥石渗透率，要求水泥浆体系在设计时需要提高固含量，目的是进行紧密堆积以便提高水泥体系强度。不仅如此，减轻材料的选择上，需要达到在球形度好的基础之上挑选表面吸附水量少的要求。 但是，减轻材料往往为惰性材料，而水泥石的强度需要强烈的化学反应，单单靠水泥材料中的活性物质无法支撑，因此，需要选择具有上文所述特性的矿物质活性材料，以便参与水泥水化反应以增加水泥石强度。但是不同类型的减轻剂，大多有两处不同，第一是降低水泥浆密度的原理以及方式不同，第二是与水泥作用的能量不同，两处不同导致减轻剂在参与水化硬化过程中表现出的流动性、稠化性能及强度性能不同。因此，根据上文所述的减轻剂选择表现的不同结果，在油田具体的生产作业过程中，选择减轻剂时，依照现场实际施工所需参数进行选择，选择属性依据分别为“品种”以及“加量”，而本文针对渤海SZ36-1油田海洋地质特点，根据所需参数选择漂珠为减轻剂中最理想的材料。 2.2低密度高强水泥浆体系设计原则 ①水泥密实性原则，此原则主要凸显“密实”，即按照紧密堆积理论，以及颗粒级配原理，根据漂珠和水泥的不同粒径，选择合适加强剂堆积与颗粒之间增加密实感。②充分发生水化反应原则，充分发生水化反应的优点在于提升体系活化能，提高体系强度，主要措施为利用水硬性材料使得水泥中活性材料充分反应。③提升水泥石的综合性能原则，综合性不仅仅体现为水泥体系强度，防窜能力以及防腐蚀能力都是综合性能的一部分，此时应该添加特殊潜在活性材料与水机碱性物质反应。
HD28井超深井低密度水泥浆固井技术 HD28井是塔里木油田塔北项目部沙雅县境内的一口评价井，该井二开中完井深6365米，井底静止温度122℃，采用Φ200.03mm套管双级固井工艺，固井作业面临裸眼封固段长（一级封固3365米）、压力窗口窄、地层易漏、施工压力高等一系列问题。介绍了HD28井基本情况，分析了技术难点，采取一系列的技术措施如一级领浆和二级使用漂珠低密度水泥浆体系，现场应用良好，经声幅测井解释固井质量优质，取得了较好的应用效果。 标签：超深井；长封固段；低密度水泥浆；双级固井 HD28井是塔里木油田在新疆阿克苏地区沙雅县境内的部署的一口评价井，二开中完井深6365米。该区块地层压力低、承压能力低，属于低压易漏井固井。研究出一套在高溫高压条件下不分层、不沉降、流变性良好、强度达到要求的低密度水泥浆体系及配套的固井相关技术，是保障固井施工安全、提高固井质量的关键。 1 HD28井基本概况 完井采用200.03mm套管双级固井工艺。钻井液为聚磺钻井液体系，密度1.27g/cm3，漏斗粘度45s，失水 2.8ml，塑性粘度20mpa·s。易漏失井段在4495-4695m，地层当量密度为1.35g/cm3。该井最大井斜24.74°，裸眼井段平均井径256mm，平均井径扩大率6.43%。 2 技术难点 2.1施工工艺难点 ①二叠系地层承压能力低，下套管及固井施工中存在井漏的风险； ②斜井斜度大，套管不宜居中，有套管贴边的风险，对固井质量造成影响； ③裸眼段长，循环阻力大，施工压力高，存在易漏地层，施工排量受限不容易实现紊流顶替。 2.2 技术措施 ①合理设计分级箍位置及水泥浆浆柱结构，采用合适的施工排量，减少地层漏失的风险； ②优化扶正器的加放，确保套管居中度； ③采用平衡压力固井，優化设计施工排量，保持施工的排量和压力稳定，确
透水混凝土的性能及应用研究 发表时间：2017-03-17T10:07:08.570Z 来源：《基层建设》2016年第34期作者：何志强 [导读] 摘要：随着社会经济的不断发展，城市环境也存在诸多问题，那么如何保障城市排水通畅、保护区域水资源、地下水位等问题尤为重要。 东莞市洪信混凝土有限公司 523160 摘要：随着社会经济的不断发展，城市环境也存在诸多问题，那么如何保障城市排水通畅、保护区域水资源、地下水位等问题尤为重要。由于透水混凝土可以在降雨的时候，将雨水原地渗透至土壤中，可以产生净化水体和保护区域水资源的效果，因此还被广泛应用于交通路面。本文简要概述透水混凝土的应用，本文综述了透水混凝土的制备方法、排水方式和维护手段，分析了透水混凝土在应用过程中易出现的问题，促进透水混凝土的性能优化和推广应用。 关键词：透水混凝土；渗透；性能；研究 透水混凝土是由胶凝材料、粗骨料、微量或无细骨料、水、外加剂和掺合料按照一定比例拌制而成的一种多孔混凝土。当胶凝材料为水泥时称为水泥透水混凝土，通常简称为透水混凝土。由于无细骨料、细骨料比较少，因此混凝土在硬化后，存在较大的孔隙率，并且具有良好的渗透性能，能够缓解城市的吸声降噪、热环境，改变混凝土影响的一些生态问题。综合工作实践经验，对透水混凝土的应用进行详细研究。 一、透水混凝土的应用概述 从上世纪七十年代开始对透水混凝土进行研究，国外工作者针对透水混凝土的物理力学性能和生态功能进行研究，在配合设计、成型工艺、拌制工艺、施工工艺方面逐步进入实用化研究阶段，为透水混凝土应用奠定试验、理论、实践的基础。透水混凝土有护坡、植生、降温、降噪、改变光环境、保护水资源、水质净化、美化环境等功能。由于透水混凝土强度较低，因此只能应用于强度要求不高的环境，比如人行街道、步行街、公园内道路、大型广场、停车场、地下建筑工程以及各种新型体育场地。另外透水混凝土有利于植物生长，也可用于构筑堤坝、护岸及高速公路的路肩和隔板等起到护坡作用。 二、透水混凝土的制备 1、透水水泥混凝土的制备 透水水泥混凝土一般采用波特兰水泥、矿物掺和料、开级配的集料、包含粗集料、少或无细集料和水来进行，同时还可掺入化学外加剂来提高透水混凝土的强度、调节凝结历程、降低干燥收缩和提高混凝土的抗冻融能力等。透水水泥混凝土配合比设计的目的是在保障最小浆体用量的基础上，使得制备的混凝土具有良好的新拌工作性、孔隙结构和强度。透水混凝土的配合比设计首先从浆体的用量和孔隙率开始，然后依据水胶比计算得出用水量和胶凝材料用量；再根据粗集料的粒径、粗集料的体积分数和捣实密度来计算粗集料的用量。需要注意的是 普通水泥混凝土的水胶比和强度关系通常不完全适用于透水水泥混凝土。这是由于水胶比可以影响混凝土中净浆的强度和界面过渡区的品质，但在透水水泥混凝土中，水胶还会产生净浆的流动性能对孔隙率的影响。在透水水泥混凝土中，如果净浆的流动性能过大，则会产生孔隙堵塞现象，同时使得孔隙堵塞处的强度增大；如果净浆的流动性不足，加上透水水泥混凝土在初始水化期间较高的蒸发速率，因此相对于普通水泥混凝土而言，会使得骨料颗粒之间胶结不充分而阻碍强度的发展。对于透水水泥混凝土，要综合协调水胶比、流变性强度、孔隙率之间的关系，这样才能使所制备的透水水泥混凝土一方面具有所需要的透水能力，另一方面具有良好的强度。 2、透水沥青混凝土的制备 透水沥青混凝土的原材料包括集料、沥青、沥青改性剂和纤维，其中后两者可依据实际情况选择使用。透水沥青混凝土的设计方法，设计、建造和维护开级配沥青混凝土道路，其中对透水沥青混凝土的原材料选择和力学性能提出了具体的要求。透水沥青混凝土的配合比设计包括四个步骤：第一，选择原材料；第二，确定集料的级配；第三，确定最优沥青用量；第四，考察透水沥青混凝土的抗冻融能力。由于透水沥青混凝土其中有大量孔隙的存在，因此为了提高其抗荷载变形能力，应使用高刚度的沥青。 三、透水混凝土的破坏形式 透水混凝土的破坏形式包括：开裂、沉降和表面磨损。开裂一般是由于超重的车辆荷载、排水过程中底基层局部冲刷导致的基层和面层支撑不足、气温变化产生的面层涨缩等；沉降是由于排水过程中对底基层的冲刷或底基层周围的侧压力损失所致；表面磨损通常是由于局部摩擦力过大或面层的粗集料颗粒之间结合强度太低所致。透水混凝土的另一种破坏形式是冻融破坏，这是因为透水混凝土中含有大量的孔隙，在水饱和的状态下，在冻融过程中，液态水至固态水的相变过程中产生的体积膨胀可产生破坏作用。但对于透水混凝土面层而言，由于其本身和下方基层、底基层的高透水能力，透水混凝土路面很难处于水饱和状态，因此，通常不需要担心抗冻融问题。对于透水水泥混凝土，在制备过程中使用引气剂，在粗集料表面的水泥净浆覆盖层中引入均匀分布的一些小气泡，可有助于提高其抗冻融能力。 四、透水混凝土的维护 透水混凝土的维护包括两个方面：第一，对透水混凝土破坏区域的维护。由于施工缺陷和车辆荷载等原因，会产生透水混凝土的面层开裂和剥离现象。这种情况下，可以通过采取局部修复或拆除重建的方法进行维护；第二，对透水混凝土透水能力的维护。在排水过程中，水流中所携带的细小颗粒会使透水混凝土的孔隙产生堵塞，导致排水能力逐渐下降。因此需要一定的时间间隔，对透水混凝土孔隙的通透性进行维护，维护周期随透水混凝土应用环境的不同而有差异。 维护透水混凝土透水能力的措施主要有两种：第一，高压水冲洗和大功率真空吸尘。高压冲洗可将透水混凝土表面孔隙中的大颗粒冲洗出，但会驱使小颗粒进一步向内部迁移，同时过高的冲洗压力也可能损害透水混凝土本身；第二，真空吸尘可将透水混凝土表面孔隙中的颗粒以负压的方式吸出。防止透水混凝土发生堵塞现象应在透水混凝土的设计阶段开始，通常采用提升透水混凝土面层的高度、在透水混凝土面层周边建造路沿、对透水混凝土面层周围的土壤进行植被维护等措施，可有效地防止外来水流所携带的细碎颗粒造成的孔隙堵塞现象。 结语 综上所述，透水混凝土作为一种生态环保的材料，透水水泥混凝土路面易出现开裂现象，透水沥青混凝土路面易出现车辙现象，因此应采取相应的措施，如增韧和增强等手段，来提高透水混凝土路面的抗荷载能力及耐久性。并形成设计、施工及验收标准，那么这种环保
Dingle粉煤灰低密度水泥浆体系 随着勘探领域不断向复杂、深部油气藏拓展，固井遭遇的特殊井、疑难井越来越多。其中低压易漏是比较突出的问题，针对低压易漏地层的固井，能否开发出一种兼有多种特性的低密度水泥浆体系来适合复杂井的固井要求是非常必要的。目前，低密度水泥浆多采用添加低密度材料和增加水灰比来降低水泥浆密度。最常用的低密度材料有粉煤灰、膨润土、硅藻土、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、沥青、矿渣、塑料粉、核桃壳粉、空心微珠、实心微珠、3M微珠等。采用这类减轻剂的优点是，水泥浆密度可降至1.40～1.60g/cm3，用漂珠、微珠可降至1.25～1.45g/cm3，缺点是配成的水泥浆体流动性较差，稠化时间波动大，个别减轻剂（例如空心微珠）价格较高、漂珠不适合高压等。粉煤灰低密度水泥浆同样存在着强度发展慢、密度下限受到限制、体系不稳定等难点，但粉煤灰存在着价格低，具有较好的抗渗透性、抗硫酸盐腐蚀以及良好的经济效益和环保效益等特点，于是我们开展了粉煤灰低密度水泥浆体系攻关研究。 粉煤灰是燃煤火力发电厂煤粉燃烧熔融后排出的粉末状晶体废物，年排放粉煤灰量上亿吨，多年来未被利用的粉煤灰量累计近6亿吨。粉煤灰是具有火山灰特性的微细 灰，主要化学成分为SiO 2和Al 2 O 3 ，次要成分为CaO和Fe 2 O 3 以及少量的MgO等，其粒径 范围为0.5～300μm，密度在2.0～2.5g/cm3之间。由于粉煤灰的多孔结构、球形粒径的特性，在松散状态下具有良好的渗透性，其渗透系数比粘性土的渗透系数大数百倍。 早在20世纪40年代，美国开始用粉煤灰作油井水泥的减轻剂，至1965年在固井工程中已有年用粉煤灰13万T的记录。其时，水泥浆体采用绝对体积比，粉煤灰与水泥之比一般为1：1，如改为质量比，则为37：47。20世纪80年代末，大港油田将粉煤灰添加进G级水泥中，使浆体密度降至1.50～1.60g/cm3。 目前，许多科研单位对粉煤灰低密度水泥浆体系进行了研究，并且进行了现场应用，对粉煤灰低密度水泥浆体系主要针对低温强度、水泥浆浆稳定性以及水泥浆密度进行了研究。 1、激活剂的研究 目前常用的粉煤灰激发剂有: 碱性激发剂(NaOH、Na 2SiO 3 等) 、硫酸盐(Ca 2 SO 4 、 Na 2SO 4 等) 、纯碱(Na 2 CO 3 ) 、卤化物(NaCl 、CaCl 2 等) ,常用的改性剂为生石灰。一 般加石灰主要是为了提高体系中的CaO/SiO 2 从而提高粉煤灰的活化效率。但是，碱性激发剂的强碱性可能会增加发生过度反应的危险, 氯化物会引起混凝土的钢筋锈蚀。
低密度水泥浆固井技术探讨 （大庆钻探钻井生产技术服务二公司，吉林松原138000） 低密度水泥浆固井技术的基本原理就是利用水泥浆的低密度性质，发挥通过和填充性，对油井的周围进行有效的填充和密闭，由此保证油井的安全。在低密度水泥浆的发展过程中，其比例设计和添加剂的合理使用成为了其发展的主要推动力，而且增加了强度的低密度水泥浆也在实际的应用中获得了成功。 标签：低密度水泥浆；配比设计；应用优势 1 低密度水泥浆固井思路 随着研究层面的拓展，微观力学和宏观力学的研究进一步通过密集堆积的理论，明确了用颗粒材料粒径大小分布调整来提高其宏观力学特性可能。其原理就是通过对混合物质内的固体粒径的大小和分布状况的调整，使之合理分配和混合，让水泥浆的体系具备更加优良的填充效果，而且让各种粒径的材料实现更好的密集堆积效应，增加水泥浆更多的固相，由此增加水泥浆的性能指标。这时低密度高强度水泥浆就应运而生了。其组成不仅仅考虑到了原料的物理性能，也考虑到了水泥浆化学特性。 2 低密度水泥浆的配备设计 在试验的过程中发现，低密度水泥浆的试验效果降低，尤其是强度的变化差异的主要原因就是，高速度的剪切和破碎对水泥造成的影响。因此在低密度水泥的配备的时候，应当控制搅拌器的转速，控制在4000转每分钟，并控制搅拌的时间，这样就可以达到较为理想的试验效果。 研究人员为了使得整个水泥浆系统达到应用的标准，并提高效果，在试验中已经形成了一个系列化的密度配合方案，基本配比的组合形式为：G级石油井水泥，粉煤灰、漂珠、增加稳定剂、水。在实际的应用中通过改变材料的比例和水量来实现对水泥浆密度的调整。按照上面的组合形成的不同密度的水泥浆都可以实现固井要求，例如：试验中采用的60%水泥、25%粉煤灰、15%漂珠、2%外加剂，水：灰7:3，这样产生的水泥浆密度为1.43g/cm。并且利用这一密度的水泥浆对某油田的3口油井进行加固处理，在施工结束后的检测中得到了较好的胶结数据，胶结良好的段占整个井的80%以上。 3 低密度水泥浆的固井技术特性 3.1 低密度水泥浆的稳定性提高 低密度水泥浆在研究和发展中已经逐步过渡到低密度高强度的材料特性上，因此整个水泥浆的体系的沉降稳定性更好，这主要是来自于增强剂的添加，其中
透水混凝土渗透与堵塞研究综述 发表时间：2019-03-08T09:59:12.937Z 来源：《基层建设》2018年第36期作者：王宇 [导读] 摘要：透水混凝土作为一种打造“海绵城市”的重要建筑材料，具有防止洪涝灾害，增加城市可透水面积的优点，但是长期使用过程中会因为沉积物堵塞孔隙而导致逐渐失效。 重庆交通大学土木工程学院重庆市 400074 摘要：透水混凝土作为一种打造“海绵城市”的重要建筑材料，具有防止洪涝灾害，增加城市可透水面积的优点，但是长期使用过程中会因为沉积物堵塞孔隙而导致逐渐失效。本文对国内外透水混凝土路面的渗透作用，堵塞研究和清洗维护进行了综述，并针对当前的研究现状，以及实际应用的需求，提出了进一步的研究建议，使得透水混凝土路面能够更加广泛的应用。 关键词：透水混凝土；透水系数；堵塞；清洗恢复 0引言 透水混凝土又称多孔混凝土，通常是由单粒级粗骨料、少量砂或无砂、胶凝材料、水，以及外加剂拌和并经振动或压制成型的一种新型生态混凝土材料。[1]透水混凝土凭借其透气，透水，重量轻的特点，一方面具有吸水渗水，防止城市内涝灾害，增加城市可透水面积的优点，另一方面可以降低城市温度，增加水分流通。 目前对于透水混凝土的研究主要集中在原材料选择与配合比、制备工艺、力学强度与耐久性能等方面，对于透水混凝土的渗透情况，堵塞机理和清洗方法等方面的研究相对较少，因此本文对这些方面进行了综述，并在此基础上提出进一步的研究建议。 1国内外透水混凝土使用情况 透水混凝土凭借其独特的优势与良好的生态效应，从20世纪开始就引起了广泛的关注，很多国家和地区将其应用在停车场，公园步行道，非机动车道等项目中，取得了较为良好的效果。其中的一些项目随着使用时间的推移，透水性能逐渐下降直至堵塞，失去了透水效果。Winston，Ryan J等[2]研究了位于美国和瑞典的10个不同的透水混凝土路面，提出因为在施工期间沉积在垫层和孔隙的粉尘和小颗粒也是影响透水混凝土性能的原因之一，所以日常维护并不能改善由不正确的施工造成的影响。 2透水混凝土的渗透作用 2.1国外透水混凝土渗透性的评价标准 对于室内透水系数的测定方法，美国混凝土协会建议采用变水头法进行测定。Sandoval，Gersson F.B.等[3]通过实验比较了两种方法，认为恒定水头法能更好的评估透水混凝土的透水系数。而对于现场的透水系数测定，规范中给出的方法并不适用。美国现在主要采用的有两种方法，分别是NCAT（国家沥青技术中心）渗透仪和ASTMC1701现浇透水水泥渗透率的标准测量法。[4] 2.2透水混凝土的渗透机理 评价透水混凝土透水性能的两个指标，孔隙率和透水系数，在透水混凝土路面设计时，主要采用透水系数的评价指标，而在透水混凝土的配合比设计时，主要采用孔隙率的评价指标，二者之间存在着一种二次正相关的关系。许多学者[5-7]对透水混凝土的孔隙率和透水系数之间进行了研究，通过实验数据拟合的方式，提出各自的拟合公式，发现采用二次函数的拟合最为贴近二者之间的实验数据。 3透水混凝土的堵塞研究 3.1透水混凝土的堵塞机理 国内外的工程实践表明，在无任何后期维护的条件下，透水路面的透水性能会逐渐降低，甚至完全失去。堵塞物的来源复杂多样：地表洪流中携带的悬浮颗粒（泥土，砂，有机物，其他碎屑）是最主要的堵塞物来源，轮胎摩擦及路表磨损产生的碎屑也是引起堵塞的一个因素。 曾凡贵等[8]通过往透水混凝土试块表面加堵塞剂，来模拟透水混凝土被快速堵塞的过程。结果发现粒径较大的堵塞物颗粒无法对透水混凝土试件进行有效的堵塞，连续级配的堵塞剂对透水混凝土的堵塞效果更明显。张明灿[9]研究发现单一粒级堵塞剂随着纤维添加量增加滞留再生骨料透水混凝土表面的占比增加，相应的透水恢复百分比也增加。Coughlin，J.Patrick等[10]测量了饱和透水混凝土路面系统中的沙子和粘土的堵塞，认为限制透水的不是透水混凝土，而是路基。 3.2透水混凝土堵塞的模型建立 造成透水混凝土堵塞的可能因素较多，外部因素的复杂变化以及内部孔隙的不确定性，导致了难以对透水混凝土的堵塞建立相应的模型，来对透水混凝土的堵塞情况进行分析和评价，并对透水混凝土使用过程中的堵塞情况进行一个合理的预测，判断需要维护的周期。 Zhang，jiong团队[11]利用计算流体力学-离散元法（CFD-DEM）模型，由聚集颗粒的直径（D1）与沉积物的直径（DS）的比值来确定孔隙堵塞，使用拟合曲线来描绘堵塞的趋势，揭示了沉积物的二次运动。Wang，Zijia等[12]研究发现堵塞颗粒越小，运动距离就越远，透水混凝土的堵塞范围就越大，并给出了表面堵塞演化过程的经验公式和迭代模型。 4透水混凝土的清洗维护 透水混凝土在使用过程中的清洗和维护对于延长路面的使用寿命具有十分重要的作用。国外主要使用的高压冲洗、真空抽吸和湿润清扫三种方式，各有优劣，因为对于清洗频率，冲洗水压，设备尺寸，工程项目等的不同，也没有建立科学和严谨的操作规范。因此对透水混凝土及时的进行监测、维护和恢复都是发挥设施功能，延长使用寿命的重要措施。 孙红芹等[13]认为真空抽吸可作为预防性养护，高压冲洗可作为修复性维护措施，这三种方法中，湿润后清扫的恢复效果最有限，仅能去除路面表层滞留的碎屑，高压冲洗的维护效果最为显著，是目前最为推荐的维护方法。 5建议 现阶段对于如何提高透水混凝土抗堵塞性能，堵塞颗粒在混凝土孔隙之间的运动情况，以及在长期使用下，不同工况下混凝土产生堵塞的情况研究较少，同时也没有建立相关成熟的数字模拟模型，来客观的分析透水混凝土在使用年限内会产生的堵塞情况而在设计时调整不同的孔隙率和强度关系，对于长期堵塞中缓慢恢复的过程也研究较少。 基于以上观点，建议开展以下方面的研究： （1）研究透水混凝土粘合剂或表面防护剂，使之表面抵抗轮胎摩擦，在微振动下减少细碎颗粒的剥落，降低孔隙堵塞的产生。（2）使用微观设备研究堵塞颗粒在孔隙中的运动情况，建立相关的运动与堵塞模型，为透水混凝土的抗堵塞设计提供相关的依据。
夏４２一斜２井低密度水泥浆固井技术 郑明学罗朝东王文会侯保安高延昆 （胜利石油瞥理局临盘采油厂地艘研究所山东临邑） 摘要蔓４２一斜２井是在玉皇庙地区夏４２断块构造高莓盆上蚱一口滚对井罐术二段底部南沙一段鹰部均毒九成 砉魏缝性地层。辘岳压力最羲蓑低（不踅过１．０８），话进串壤 易发生井精．圄持时易发生水泥浆籀失．导致田井施工失败。夏｛０一斟２井采取履常怒蹦井作业，ｊ：！：露僵化她坚持“先堵满再萄井”曲传统方案，而是采用低峦虞承泥浆隧井技术，配备全井幔轻质钻井灌的技术．并采用以下现场技术措施：咀完锆罐强钴｛｝遣箍量非为饕井拖工中黪蘩排量蜂上疆，遥霓蠢排量蛀太压精地层；优化水泥浆韧凝对间和初凝到终凝曲＿琏菠时间，使水抛浆填充到位后快速达到凝胶强度．保证了固芳壤王一凌鹱磅，封零震囊挽蔓。 莱键词：低密度水泥水泥浆固井质量井漏微珠 水泥ＭＴｃ 夏４２一斜２井是在玉皇庙地区夏４２断块构造商部位上的一日滚秘井，目的是泼动开发沙三段油气蕺。曩４２断块龟ｔ９８４年勘探秘寒，共诗锸探了３蕊井。由于本隧块在东二段底部和沙一段底部均有火成卷囊缝性蟪层，３墨势在链势涟工过稷中遗发生大量钻井液潲失，漏失钻井液的最低密度只有１．０８ｇ／ｃｒｎ３，最大滴速为４５ｍ３／ｈ。１９８４年施工的夏４２Ｉ并（撩著），禹演震套警豁虽送行３次堵满，毽均未浅功，导致该井固井失败。充分说明该地区压力较低，缝澜发育良好。夏４２一斜２薛栗耀低密度水泥浆固势技术．固井施工一次戒功．测井结果表明，该并封嗣质量优良， 地质、工程简况 １．穗差祷征 夏４２断块储层主要是沙一段至沙三段的砂岩油气藏。地层岩性主要娃玄武卷、凝灰岩为主，缝涯较发育。东二段底部羊订沙一段磷部均有火成岩裂缝性地层，地层眍力系数较低（不趣过１．０８）．钻进中校鬟发生井凝，瑶舞时茹发生承泥浆潺失，导致霹势施工失败。 －４６?钻井襄与竞井准?２０００牛摹ｌ？舂弟２瘴 ２，工程简况 夏４２一斜２劳手１９９９年３胃２４黠用妒４４４．５ｍｍ钻头开铺，钻至井深２０５ｍ，下入妒３３９．７ｖｉ３ｌｐ，，袭层瓣管至井深２０２．８２ｎ１。３月２６日用ｐ２１５．９ｍｍ三牙轮链头二拜，４秀１５基链至¨薨深２２９０ｍ竞镳，下入ｐ１３９．７ｍｍ油藤套管至井深２２７２ｍ。油层顶界深１６５２ｍ，底界深２２３４ｍ，油层集中井段为１６５５－－２０２０１３３．。东二段的火戚鬻并段为ｉ４２０—ｉ４３５ｍ，沙一段的火成岩井段为１６５０—１８３５ＩＴＩ。该井在１４３２—２１５０ｍ共段发生不雨程度鳇并灏，共｛÷嚣失钻井液５４０ｒｎ３。发生漏失后，先后采用随钻堵漏荆、单向压力封闭剂、ＰＣｃ堵漏剂以及打堵漏水泥塞簿接藏迸嚣堵滔，｛蔓泰采箍完全裁韭并瀑，廷是缓瓣漏失的进一步发生，维持强行钻井施工。而且钻井液密度降低至ｌ＋０８ｇ／ｃｍ３以后仍然有潺失发生。因此，夏４２一勰２势圈并时火或者底界（并深１８５０ｍ）妊韵施工压力梯度不得超过１．０８ｇ／ｃｍ３，井底压力梯度娲疑尽量控铡在ｌ。】４ｇ／ｃｍ３以瘫，否尉穰难缳谖强井鬣常施工及最终封圈质量。疑４２一斜２井钻井过程中的漏失情况见表“Ｐ、几７为漏失钻井波性能），究链铱并液桎熊跫表２。 衰ｌ夏４２斜２井钻井过程中井渭情况 万方数据万方数据
泡沫水泥浆固井技术 前言 油田常用的低密度水泥浆基本上可分为四类，即： 1、用搬土控制自由水的搬土水泥浆，密度可控制在1.45g/cm3以下，但是这种水泥浆体系水灰比较高、抗压强度低，在使用上受到限制。 2、添加火山灰、硬沥青等低密度添加物的低密度水泥浆。 3、添加强度高、较低密度的漂珠配制漂珠水泥浆。 4、添加发泡剂和稳定剂，并充入空气或氮气的泡沫水泥浆。 从水泥本身讲，用提高水灰比的办法使水泥浆密度降到1.26g/cm3是非常不成功的。 1978年以后开始使用了两种新型的超低密度水泥浆，两者都以气体作为低密度的添加物，其中之一是气体充填于硬的、耐压空心漂珠内，有些空心漂珠水泥浆的密度比清水还低。第二种是具有独特流变性能的泡沫水泥浆，这种剪切强度很高的水泥浆即使在很高的速度梯度下也可保持很好的流变性能，有利于提高水泥浆的顶替效率，这种新型材料的推广应用在地面建筑上已使用多年了。 一、泡沫水泥的基本性能 1、性能稳定
其气体能够均匀地分散在水泥浆中，不聚集，不上浮，形成的气泡保持相对稳定，满足固井要求。 2、抗压强度 泡沫水泥在不控制失水的条件下，抗压强度较高；加入降失水剂后，失水控制较好，但强度降低较大。 在水力压裂作业时泡沫水泥的抗压强度虽低，但并不增加水泥环裂缝出现和发展的危险。在套管试压和压裂作业时井内高压在水泥环处所产生的应力是拉应力，水泥环承受拉应力的能力主要取决于水泥机械性能（杨氏模量和波松比）及抗拉强度。水泥石的抗压强度作用很小。 3、导热性 水泥石的导热系数随水泥浆密度的降低而降低。泡沫水泥的隔热性优于常规水泥。 4、可塑性 泡沫水泥可塑性好，当套管承受压力时它可以变形，且不会像常规水泥那样出现破裂。 泡沫水泥的可塑性一般比普通水泥至少大一个数量级，而价格比纤维水泥要经济。 目前，泡沫水泥浆以其成本低、密度低、强度高、替浆泵压低、隔热性能好等优点日益受到人们的重视。 二、泡沫水泥的应用 泡沫水泥可以解决一系列钻井时发生的问题，其中包
高密度三凝水泥浆体系研究与应用探究 发表时间：2019-07-18T11:00:24.650Z 来源：《科技尚品》2018年第12期作者：董宁宁 [导读] 断块构造定向井存在长油层段、井底温度高、井眼质量差、井径扩大率大、顶替效率差、井下情况复杂不易压稳，固井后有可能导致层间窜流等一系列固井技术难题。文章针对固井技术难题，结合该断块地质特征，提出采用三凝水泥浆体系进行封固的技术思路，经过室内化验与在固井中现场应用，技术思路可以取得良好的固井效果。 中石化中原石油工程有限公司固井公司 1 研究来源 1 .1 基础数据 A井是断块构造上的一口定向开发井，该井设计井深3836m/ 3580m，使用215 .9mm 钻头钻至井深3819m /3580m 完钻，下入 139.7mm 套管固井完井。完钻时泥浆出口温度是73 ℃，最大井斜在33 .1°/3075m处，方位107.9。完井讨论数据为油顶 2876m，油底3767 .8m，地质阻位3788m，返高2650m，套管下深 3815 .52m。泥浆性能如表 1 。 1 . 2 技术难点 （1）油层段长长达 891 .8m，加上出口温度高达 73 ℃，且该区块水层活跃、油水同层，不易压稳，固井后有可能导致层间窜流，对固井水泥浆体系带来严峻的考验；（2）井斜度较大，最大井斜为 33 .1°，套管难以居中；（3）井眼质量差，平均井径244 .1mm，井径扩大率大，达到13 .08 %；（4）井下情况复杂，不易压稳，钻井液密度提高到1 .30g cm3 勉强建立平衡，过高的钻井液密度使得井壁上的泥饼增多，另外顶替效率差。 2解决措施 针对以上技术难点，结合断块地质特征，采取以下措施：1）采用高密三凝水泥浆体系。要使得固井过程中不发生漏失，即 P环3室内化验 3 .1 外加剂的选择 水泥浆的设计原则：（1）较好的稳定性；（2）合适的稠化时间和密度；（3）良好的沉降稳定性和流变性能；（4）较高的强度、较低的失水。选择优良耐高温的外加剂，根据井下温度、压力条件进行流变学设计，严格控制失水量和析水量，要按照流变学来设计和调整水泥浆性能，达到紊流顶替，以提高顶替效率。（1）固井时水泥浆在压力下流经高渗透地层时，将发生"渗透"，水泥浆液相漏入地层，通称为失水，故能够降低油井水泥浆失水量的这种外加剂通称为油井水泥降失水剂，目前主要通过减小滤饼渗透率或提高水相粘度等手段来达到降低失水的目的，根据水泥浆化验及实际生产需要，本井使用降失水剂TW200S 。（2）经过对分散剂的室内化验与长时期的现场应用，发现分散剂是高密度水泥浆的重要组成部分。高密度水泥浆由于水固比低，需要加入分散剂改善水泥浆的流变性能和流动度，本井使用分散剂 TW401S 。（3）在 80 ℃～120 ℃的温度下，采取分段水泥浆固井时需要加入缓凝剂对稠化时间进行调节。（4）对于该井高密度水泥浆体系，还需要加入微硅进行控制析水，以达到固井要求。微硅水泥浆体系具有良好的稳定性。微硅均匀分散，使水泥浆的液相变为稳定的溶胶，水泥颗粒悬浮在液相中，不易沉降，因此微硅水泥浆的析水率极小，具有良好的稳定性。 3 .2 水泥浆压稳设计与水泥浆体系化验 压稳是指固井水泥浆在候凝过程中，环空液柱压力压住高压油气水层，不发生油气水窜。应用三凝水泥体系，采用不同密度的水泥浆，达到压力平衡固井。同时在施工时对水泥浆量要求控制严格，每种水泥浆上返高度要精确计算。 3.3 水泥浆体系化验 根据现场需求进行室内化验，化验条件：温度 95 ℃，压力48MPa ，升温时间 40min。 配方 1（1 #）：油井水泥 D 级+降失水剂 TW200S +分散剂TW401S +缓凝剂 ZH -2 +消泡剂 XP -1 。配方 2（2 #）：油井水泥 G 级+降失水剂 TW200S +分散剂TW401S +缓凝剂 ZH -2 +微硅+XP -1 。配方 3（3 #）：油井水泥 G 级+降失水剂 TW200S +分散剂 TW401S +膨胀剂 QJ -625 +微硅+消泡剂XP -1，水泥浆化验曲线图见图。 4应用效果与结论 经候凝 36h 后测声幅显示 ,实际返高 2593 .4m ,人工井底3795 .0m。3795m～2850m 油层段声幅5 %以内 ,固井质量为优质；其余井段
第18卷 第4期1996年 11月 西南石油学院学报 Journal of Southwest Petroleum Institute Vol.18 No.4 Nov 1996泥浆转化为水泥浆(M TC) 朱和平 (图书馆) 摘要 M TC技术是一项新技术。它把钻井液转化成水泥浆用来固井,可改善水泥环的层间封隔能力,提高环空内泥浆的顶替效率,降低固井成本。文中介绍了M TC技术的发展概况,泥浆转化的四种方法,M TC水泥浆的设计,M TC的技术、经济优势,以及M TC技术的应用范围。 主题词 钻井泥浆;水泥浆设计;固井;固化钻井泥浆 中图法分类号 TE256① 1 M TC发展概况 把钻井液转变成水泥浆固井,已是石油工业50来感兴趣的课题。改善套管与井壁间的环空地层隔离,一直是追求该项技术的主要原因。自本世纪50年代后,人们开始研究用钻开地层的钻井液转化为水泥浆进行固井的方法。1970年,Wyant等提出了一种以波特兰水泥为基本组分的配方,该配方很复杂,并对温度十分敏感,分散性较差,但还是被一些油田所采用。1975年,Miller等提出了另一种配方,是利用以镁为基本组分的钻井液,它的应用限定于一种特殊的镁基钻井液。泥浆转化为水泥浆最早的实例是Novak于1985年提出的。80年代末,美国壳牌开发公司致力于研究矿渣转化技术,1991年开始在施工现场使用这一工艺,尔后又将该技术应用于具有风险性的井上,在技术和效益上都获得成功。由于性能优异的分散剂和有机促凝剂的开发,高炉矿渣泥浆转化技术的采用,现已形成了以Wilson为代表的波特兰水泥转化技术和以Cowan为代表的矿渣转化技术,使M TC技术具有真正的工业实用意义。在某些应用场合下,M TC技术可以完全代替波特兰水泥固井。 2 泥浆的转化方法 泥浆转化为水泥浆又称为固化钻井泥浆技术,是一种在环空内可转变成可固结材料的钻井泥浆进行钻井和固井的方法。国外主要采用以下四种方法: (1)直接采用水泥或活性硅质材料配制钻井泥浆,当钻井结束进加促凝剂或激活剂,使其固结。优点是泥饼也能很好地固结,缺点是这种泥浆密度太高,影响钻速。 (2)采用普通钻井泥浆,这种钻井泥浆具有适量的可水化材料,当钻至一定深度后,加入水泥分散剂和促凝剂,使勘大化,优点是不会影响钻井速度,缺点是泥饼不能固结,强度发展慢,水泥在泥浆里的分散均匀性差。 (3)用可交联聚合物。如交联剂、粘土和其它必要材料配成可供钻井是循环的泥浆,固 ①1995—12—29收稿
透水混凝土综述 发表时间：2019-05-24T17:07:22.423Z 来源：《建筑细部》2018年第22期作者：黄越 [导读] 本文从透水混凝土透气、透水和重量轻的性质出发，介绍了透水混凝土的发展现状、配制特性、工程应用以及其与普通混凝土的比较，对透水混凝土有全面的把握。 东莞市生态园混凝土有限公司 摘要：本文从透水混凝土透气、透水和重量轻的性质出发，介绍了透水混凝土的发展现状、配制特性、工程应用以及其与普通混凝土的比较，对透水混凝土有全面的把握。 关键词：透水混凝土；制备性能；应用 一、透水混凝土的概述 随着我国城市化的快速发展，人们对建筑物的要求日益提高，而混凝土作为建筑物的一个重要组成部分，混凝土技术也在不断进步，人们注重混凝土的结构性能的同时，也在追求其功能性、生态性和智能性等性能。透水混凝土是一种目前国内外重点开发应用的生态环保型混凝土。透水混凝土又称无砂混凝土，多孔混凝土，透水地坪。是由粗骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构。它既具有一定的强度，又具有一定的透气性、透水性。将其用于人行道路、城市广场的铺设，水分可以很快渗入地下，在雨天不会积水、反光，从而很好的缓解不透水铺装对环境造成的影响，它还可以调节城市的温湿度、维持地下土壤水位，减少交通噪音并增加行人、行车的舒适性，也对保护城市环境、调节城市气候具有重要作用。 二、透水混凝土的制备概要 透水混凝土是由粗骨料、水泥、水组成，采用单粒级粗骨料作为骨架，并用水泥净浆或加入少量细骨料的砂浆薄层包裹在粗骨料颗粒的表面，从而形成粗骨料颗粒之间的胶结层，骨料颗粒通过硬化的水泥浆薄层胶结而形成多孔的堆积结构，因此大量的连通孔隙就在混凝土中出现了，且这些空隙大多直径超过1毫米。在下雨天或路面积水的时候，水可以沿这些贯通的孔隙通道顺利渗入地下，因此透水混凝土具有良好的透水性和透气性。关于透水混凝土的强度特性，水泥凝胶体与粗骨料界面之间的胶结面积较小，水泥凝胶层很薄，关于其破坏是一般在骨料颗粒间的连接点处被破坏，因此在保证某特定空隙率的前提下，增加交接点处的面积，提高交接层的强度是提高透水混凝土强度的关键。 透水混凝土主要选择和控制水泥的活性、品种以及数量。其需要采用强度较高、混合材料掺量较少的水泥或普通硅酸盐水泥。以刚能完全包裹骨料的表面的水泥用量为最佳，形成一种均匀的水泥浆膜层，并以最小水泥用量为选用原则，因为过大的水泥用量不仅会造成透水性的减弱、增加的成本，还会造成水泥石收缩量增大，导致裂缝出现，反而降低了混凝土的强度。 粗骨料是透水混凝土的结构骨架，根据透水混凝土结构的厚度、强度、透水性而确定骨料粒径的大小。试验研究资料表明，透水混凝土的颗粒级配是其强度和透水的主要决定因素之一，为保证透水混凝土透水功能及其强度，粗骨料常用颗粒较小的单粒径。骨料粒径越小，骨料的堆积密度越大且颗粒间的接触点越多，配制的透水混凝土强度高，但透水性能会降低。而骨料粒径越大，比表面积越小，所形成的结构骨料单位体积内骨料颗粒之间接触点数量越少，胶结面积就越小，从而可提高透水性，但会降低其强度。粗骨料有连续级配与间断级配之分。连续级配是粗骨料混合料在标准筛孔配成的套筛中进行筛析时，所得的级配曲线平顺圆滑，具有连续的（不间断的）性质，相邻粒径的粒料之间，有一定的比例关系（按质量计），即由大到小逐级粒径均有。间断级配是在粗骨料混合料中剔除其一个（或几个）分级形成一种不连续的混合料。在透水混凝土中连续级配的粒级间会出现干扰现象，各粒级分布不均匀等现象，从而直接影响混凝土的透水性分布不均匀和强度分布不均匀性。所以，透水混凝土多采用粗骨料间断级配。 透水混凝土配制过程中水的用水标准按工业与民用建筑以及一般构筑物的混凝土用水选择，而需要注意的是水的用量必须通过水灰比进行量控制。单粒级骨料易使混凝土发生离析现象，如果制作透水混凝土时不控制好水灰比，极易出现骨料表面的水泥浆膜层厚度不均匀和流浆等现象，直接影响混凝土的强度、透水性及质量稳定性。 三、透水混凝土的应用 温江位于成都平原腹地，4000多年前古蜀鱼凫王国便发源于此，自古为川西重镇。气候温和，河网密布，素有“金温江”之称。在温江，遍布河岸、林间、田野的骑行幽径，将游客吸引到乡村亲近自然，在运动中体验田园野趣。沿着江安河，万春镇至寿安镇的绿道，被“驴友”誉为“最美绿道”。该绿道就是应用透水混凝土进行修筑的，而且在其中还加入掺合剂呈现出不同颜色。 江苏沭阳县试点铺设彩色透水混凝土人行道，并受到当地市民一致好评。该县铺设的透水混凝土是红色的，就像铺了一层“红地毯”，人行道变得很平整，走起来既放心又舒服，并且打破了城区原有人行道色彩单一的格局，进一步美化了城市环境，使得道路更加美观协调。 透水混凝土在绵阳（中国科技城）也有十分广泛的应用。位于西南科技大学后山一条环形路便是采用透水混凝土，该混凝土呈红色，它充分利用了其吸水性强，不会松动翘起的优点，既可以弥补原道路路面的缺陷，让雨水快速流入地下，又能有效消除地面上油类化合物等对环境的危害，对调节城市气候、保持生态平衡将起到良好的效果。实现在满足后山交通便利的同时又使自然环境得到充分保护。在绵阳农业学校内更是广泛使用透水混凝土，该校因地理位置原因，在雨季来临时，学校内总是四处积水，人行道板就会松动，人踩上去，水就会溅起来，对广大师生的生活学习造成诸多不便。现在该学校大面积采彩色用透水混凝土，不仅有效地解决了排水问题，还丰富了学校的景观环境。 现目前国内对彩色透水混凝土的应用已经越来越广泛，主要包括广场、步行街、车道、道路两侧和中央隔离带、园林道路以及停车场等，以显著改善人居环境。 四、透水混凝土与普通混凝土的比较 透水混凝土具有较强的透水性，不透水的普通混凝土传统路面阻遏了雨水的下渗，也就阻断了雨水对地下水的补偿，再加上部分地区