DE2934820C2 - Tiefbohrzementmischung - Google Patents
TiefbohrzementmischungInfo
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Description
Für Zementationen in Bohrlöchern, nämlich zum Einzementieren von Rohrtouren oder zum Abdichten von
Laugenzuflußzonen werden Zemente und Zementmischungen eingesetzt, die den besonderen Erfordernissen
dieser Anwendung genügen sollen. Für die Eignung als Bohrlochzement oder Tlefbohrzement müssen eine
Reihe von Eigenschaften der Zementschlämme und des daraus entstehenden Zementsteins berücksichtigt
werden. Insbesondere spielen für die Eignung als Bohrlochzement das spezifische Gewicht, das Fließverhalten
und die Abbindezeit der Zementschlämme eine Rolle, vor allem aber das Verhalten bei Einwirkung des Bohrlochinhalts
oder der Bohrlochwand auf die ins Bohrloch gepumpte Zementschiämme. Dabei kann die Zement-
w schlämme mit unterschiedlichen Salzen oder Laugen in Berührung gelangen oder gemischt werden, wenn die
verschiedenen Erdformationen, beispielsweise zum Erreichen von Erdöl- oder Erdgaslagerstätten, durchbohrt
werden. Durch die schädliche Einwirkung solcher Salze und Laugen auf die Zementschlämme oder den entstehenden
Zementstein können erhebliche Schäden, wie Ausknicken von Rohren oder undichte Ringräume
vorkommen, die letztlich sogar zur Aufgabe von Bohrlöchern oder Sonden führen können.
Als besonderes Problem hat sich die Einwirkung von magneslumhaltlgen Salzlösungen oder Laugen auf die
Zementschlämme und den Zementstein erwiesen. Solche magneslumhaltlgen Salzlösungen treten insbesondere
In der Permformation Im norddeutschen Raum auf. Eine typische magneslumhaltlge Salzlösung wird nach dem
Namen der Bohrung Mölln 1 auch als Mölln-Lauge bezeichnet. Typische Mölln-Lauge hat einen Gehalt folgender
Kationen und Anionen (jeweils in mg/1): Mg2+ 87 000, Ca2+ 5600, Na+ 8000, K+ 11480, Cl~ 289 000,
.τι SOj- 1960.
Um störende Einflüsse derartiger Laugen auf die Zementschlämme und den Zementstein möglichst auszuschalten,
Ist es bereits bekannt, das Anmachwasser zur Bildung der Zementschlämme mit Kochsalz zu sättigen.
Dadurch wird jedoch nicht der Einfluß der Erdalkallsalze, speziell des Magnesiums auf die Gleichgewichtsreaktionen des Zements ausgeschaltet.
Insbesondere führt der Magnesiumbestandteil der Lauge dazu, daß die Viskosität der Zementschlämme zu
stark erhöht wird, so daß dieser nicht mehr ohne weiteres verpumpbar 1st, daß der Zement zu schnell oder nicht
ausreichend erhärtet und daß der Zementstein, der sich aus dem Zement gebildet hat. Im Laufe der Zeit einer
Korrosion durch das Magnesium unterliegt und zerfallt. Übliche bekannte Tiefbohrzemente sind mit magnesiumhaltlger
Lauge - Mölln-Lauge - In der Regel nicht verträglich, vielmehr unterliegen die chemischen Re-
*» aktionen beim Anmachen, Erstarren und Erhärten der Zementschlämme bzw. des Zementsteins durch die
Anwesenheit von Magnesium-Ionen mehr oder weniger starken Störungen.
Im einzelnen sind als Tiefbohrzemente Zementmischungen auf der Basis von Portlandzement bekannt.
[Empfehlungen Nr. RPlOB des »American Petroleum Institute« (API).] Beim Vermischen von Portlandzement
mit Wasser kommt es zu Reaktionen der Hydratation des Zements, die zum Abbinden und zum Ausbilden des
4<i Zementsteins führt. Die Hauptreaktionen dieses Zements mit dem Anmachwasser 1st die Bildung von Calciumsillkathydraten
und Calciumhydroxid Im festen Gleichgewicht. - Bei Gegenwart von Magnesiumionen wird
jedoch In einer Austauschreaktion Calciumhydroxid gegen schwer lösliches Magnesiumhydroxid aus dem
Gleichgewicht entzogen. Das Magnesiumhydroxid zeigt jedoch keine für das Erhärten des Zements typischen
silikatischen Hydratatlonsbetelllgungen. Diese Reaktionen laufen auch bei dem erhärteten Zementstein in
so Gegenwart von Magnesiumionen in unerwünschter Weise ab und werden als Magnesiakorrosion bezeichnet.
Tiefbohrzemente auf Portlandzementbasis sind daher zur Verwendung als Tiefbohrzemente, die dem Einfluß
von magneslumhaltlgen Laugen ausgesetzt sind, nicht ohne weiteres geeignet, da insbesondere der Zementstein
gegen Magnestumelnflüsse nicht genügend widerstandsfähig Ist.
Als gegen chemische Einflüsse besser widerstandsfähig 1st Hochofenzement bekannt. Hochofenzement, der
aus Portlandzement und Hüttensand unter Zusatz von Gips besteht, zeigt beim Vermischen mit Wasser gleiche
Reaktionen wie reiner Portlandzement, mit dem Unterschied, daß das zunächst bei der Hydratation des Portlandzements
frei werdende Calciumhydroxid mit dem Hüttensand reagiert. Der Hültensand hydratlslert dann
selbst zu Zementslein. Die verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einflüsse wird auf den verminderten
Gehalt an Calciumhydroxid Im abgebundenen Hochofenzement zurückgeführt.
Wl Aufgrund der besseren chemischen Widerstandsfähigkeit wird Hochofenzement hauptsächlich für Bauwerke
verwendet, die dem Angriff von Meerwasser ausgesetzt sind. Einem erheblichen Einfluß von Magneslumsalzen
oder -lösungen Ist jedoch auch Hochofenzement, der als Tleibohrzement verwendet werden soll, nicht ohne
weiteres In genügendem Maße gewachsen.
Speziell als magneslumreslstente Zementmischungen sind Trass-Kalkhydraic bekannt (DlN 51043). Diese
(lS Trass-Kalkhydraimlschungen sind jedoch nur Im erstarrten, erhärteten Zustand genügend beständig gegen den
ElnilulJ magneslumhaltiger Salzlösungen. Hingegen kann die Anwesenheit von Magneslumlonen wilhrcnd des
Erstarrungspro/csses die IUr tile Zenicnlslclnblklung wichtige Ijilsichung von Calclumslllkalcn unit Alumlnaicn
stören. Somit wird auch aus Trass-Kalkhvdral In Tlefbohrlochjrn mit magneslumhaltlgen laugen kein Zement-
stein ausreichender Festigkeit gebildet. Hinzu kommt, daß die Festigkeitsentwicklung der Trass-Zemente ohnedies
nur langsam verläuft.
Ferner wurde die Verwertung von Flugasche in Beton bereits untersucht (Betonstein-Zeitung, Heft 1, 1957,
Seiten 27-34, insbesondere Seite 30, 4.22 Beständigkeit und Seite 32, 4.29 Verarbeltbarkeit). Im allgemeinen
wurde bei der Untersuchung festgestellt, daß die Eigenschaften konventionellen Betons mit den untersuchten
Zementarten allenfalls erreicht werden und lediglich hinsichtlich der Beständigkeit gegen aggressive Wasser wie
Natriumsulfatlösung und Magnesiumsulfatlösung überschritten werden. Der Einfluß aggressiver Wässer (Natriumsulfatlösung
und Magnesiumsulfatlösung) wird aber nur hinsichtlich der Beständigkeit des Betonsteins untersucht.
Hingegen fehlt eine Untersuchung, wie das Erstarren oder Abbinden in Gegenwart magnesiumhaltiger Salze
und Lösungen verläuft. Demzufolge kann aus der Veröffentlichung kein Hinwels dafür entnommen werden, wie
das Abbinden von Tiefbohrzementschlämme in Gegenwart magnesiumhaltiger Salze und Lösungen verbessert
werden kann, insbesondere unter Aufrechterhaltung des für Tiefbohrzementschlämme wichtigen Fließverhaltens
ebenfalls in Gegenwart magnesiumhaltiger Salze und Lösungen.
Weiter ist ein homogenes Bindemittelgemisch bekannt, das einen die DIN 1164 erfüllenden Zement wie Portlandzement
oder Hochofenzement m einer Menge von 25 bis 45% Lava sowie 15 bis 35% Braunkohlenfilteraschen
enthält. Dieses hydraulische Bindemittelgemisch wird Im Straßenbau eingesetzt. Zum Zementieren von
Tiefbohrungen ist es aber nicht geeignet, da es, wenn eine aus Ihm hergestellte Schlämme verpumpbar gehalten
wird, wegen des ungünstigen Wasser-Zement-Verhältnisses nur einen Zementstein ungenügender Festigkeit
bildet.
Es gehört auch zum Stand der Technik, daß EFA-Füller latent hydraulische Eigenschaften besitzt und in
einer Mischung mit Portlandzement als Bindemittel verwendet werden kann. Eine Anwendung ist dort zweckmäßig,
wo u. a. die Wasserundurchlässigkeit erhöht werden soll.
Daraus ergibt sich aber nicht, wie mit Hochofenzement eine für die Zementationsarbeiten in Tiefbohrungen
besonders geeignete Schlämme hergestellt werden kann, die auch bei Kontamination mit hochkonzentrierter
magnesiumhaltiger Salzlösung pumpfähig für diese Anwendung bleibt und einen Zementstein bildet, der langzeitig gegen hochkonzentrierte magnesiumhaltlge Salzlösung resisten: Ist.
Der vorliegenden Erfindung Hegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile der bisher
bekannten Zementmischungen eine solche Zementmischung für Tlefbohrzemente zu schaffen, die sich durch
ein gutes Abbinden und Erhärtungsverhalten auch bei Kontamination durch magnesiumhaltlge Salze oder
Laugen auszeichnet, die dabei Zementstein guter Festigkeit bildet, der In Gegenwart dieser Salze und Laugen
auch keiner Abnahme der Festigkeit (Druckfestigkeit) unterliegt. Diese Zementmischung soll aber im übrigen
durchaus vergleichbare Eigenschaften wie bisher bekannte Zementmischungen, Insbesondere hinsichtlich des
spezifischen Gewichts, des Fließverhaltens (In Abwesenheit von Kontaminationen) und der Abbindezeit aufweisen.
I" Diese Aufgabe wird für eine Tiefbohr-Zementmischung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß
durch die Im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Maßnahme gelöst.
Erfindungsgemäß wird also der Zementmischung mit einem Bestandteil Hochofenzement, ein bestimmter Zusatz von EFA-Füller zugesetzt. Dieser EFA-Füller 1st ein generell zugelassenes Betonzusatzmittel, das deswegen handelsüblich 1st und den Herstellungsaufwand für die Zementmischung niedrig hält. Der EFA-Füller ist eine In Kohlekraftwerken bei 1600-17000C Hochtemperaturschmelzfcierung entstandene glasige Flugschlacke, die im Elektrofllterabzug ausgeschieden wird. Im einzelnen enthält der EFA-Füller Partikel aus SiO2, Al2O3 und FeO3 In den Größenbereichen von ~ 0,75-30 um und einer spezifischen Oberfläche von ungefähr 12 000cm2/g. EFA-Füller ist ein nicht selbständiges Bindemittel, ein Puzzolan. In Verbindung mit Zementen reagiert dieser abhängig von der Korngröße langsam mit dem bei dem Anmachen der Zemente entstehenden überschüssigen Calciumhydroxid zu Calclumslllkathydraten und Alumlnaten. Es werden also zusätzliche Zementmmeralien gebildet. Der Zementstein kann dadurch dichter werden als bei seiner Bildung aus Zement alleine, wobei die Korngröße des EFA-Füllers eine besondere Rolle spielt. Hierdurch und aufgrund der kugelig glatten Kornform haben Zementmischungen mit EFA-Füller sehr gute Fließeigenschaften bei vermindertem Wasseranteil, was wiederum der Festigkeit und Dichtigkeit des sich bildenden Zementsteins zugute kommt. EFA-Füller wurde bisher nur dafür angewendet, durch Ergänzung der typischen Korngrößenverteilung handelsüblicher Zemente eine Senkung des Wasserbedarfs und eine Optimierung des Mehlkornanteils eines Betons Im Vergleich zu Beton aus Zement allein zu erhalten. Bei Anwesenheit von Magnesiumionen In der Zementschlämme beim Abbinden und Erhärten sowie In dem gebildeten Zementstein zeigt aber eine Zementmischung, die mit der genannten Komponente EFA-Füller gebildet 1st, gegenüber Zementen ohne diesen Füller überraschend gute Eigenschaften. Hochofenzement gemischt mit EFA-Füller bildet hinsichtlich Ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften gegen den Einfluß von Magnesium weitgehend Indifferente Zementschlämme und Zementsteine. Hochofenzement zeigt nach Erhärten und Lagern auch unter Bedingungen, die In Tiefbohrlöchern herrschen (Temperatur und Druck), keine Abnahme der Druckfestigkeit über einen langen Zeitraum. Das Flleßvcrhalten und die Verpumpbarkell der Zemente mit EFA-Füller sind für Tlelbohrzemcnlc günstig. Nicht zuletzt zeichnet Ich die ρ crl'lndungsgcmllßc Zementmischung gegenüber anderen Zementmischungen, die magncslumreslstenl sein g; sollen, Trass-Kalkhyilral, durch niedrige llerstcllkoslen aus.
Erfindungsgemäß wird also der Zementmischung mit einem Bestandteil Hochofenzement, ein bestimmter Zusatz von EFA-Füller zugesetzt. Dieser EFA-Füller 1st ein generell zugelassenes Betonzusatzmittel, das deswegen handelsüblich 1st und den Herstellungsaufwand für die Zementmischung niedrig hält. Der EFA-Füller ist eine In Kohlekraftwerken bei 1600-17000C Hochtemperaturschmelzfcierung entstandene glasige Flugschlacke, die im Elektrofllterabzug ausgeschieden wird. Im einzelnen enthält der EFA-Füller Partikel aus SiO2, Al2O3 und FeO3 In den Größenbereichen von ~ 0,75-30 um und einer spezifischen Oberfläche von ungefähr 12 000cm2/g. EFA-Füller ist ein nicht selbständiges Bindemittel, ein Puzzolan. In Verbindung mit Zementen reagiert dieser abhängig von der Korngröße langsam mit dem bei dem Anmachen der Zemente entstehenden überschüssigen Calciumhydroxid zu Calclumslllkathydraten und Alumlnaten. Es werden also zusätzliche Zementmmeralien gebildet. Der Zementstein kann dadurch dichter werden als bei seiner Bildung aus Zement alleine, wobei die Korngröße des EFA-Füllers eine besondere Rolle spielt. Hierdurch und aufgrund der kugelig glatten Kornform haben Zementmischungen mit EFA-Füller sehr gute Fließeigenschaften bei vermindertem Wasseranteil, was wiederum der Festigkeit und Dichtigkeit des sich bildenden Zementsteins zugute kommt. EFA-Füller wurde bisher nur dafür angewendet, durch Ergänzung der typischen Korngrößenverteilung handelsüblicher Zemente eine Senkung des Wasserbedarfs und eine Optimierung des Mehlkornanteils eines Betons Im Vergleich zu Beton aus Zement allein zu erhalten. Bei Anwesenheit von Magnesiumionen In der Zementschlämme beim Abbinden und Erhärten sowie In dem gebildeten Zementstein zeigt aber eine Zementmischung, die mit der genannten Komponente EFA-Füller gebildet 1st, gegenüber Zementen ohne diesen Füller überraschend gute Eigenschaften. Hochofenzement gemischt mit EFA-Füller bildet hinsichtlich Ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften gegen den Einfluß von Magnesium weitgehend Indifferente Zementschlämme und Zementsteine. Hochofenzement zeigt nach Erhärten und Lagern auch unter Bedingungen, die In Tiefbohrlöchern herrschen (Temperatur und Druck), keine Abnahme der Druckfestigkeit über einen langen Zeitraum. Das Flleßvcrhalten und die Verpumpbarkell der Zemente mit EFA-Füller sind für Tlelbohrzemcnlc günstig. Nicht zuletzt zeichnet Ich die ρ crl'lndungsgcmllßc Zementmischung gegenüber anderen Zementmischungen, die magncslumreslstenl sein g; sollen, Trass-Kalkhyilral, durch niedrige llerstcllkoslen aus.
!■''", Kliie besonders vorteilhafte spezielle Zementmischung Ist gekennzeichnet durch den Zusatz von 35 Gew.-'*,
iν EFA-Füller zu 65 Gew.-% Hochofenzement.
h- Diese Zementmischung weist ein besonders günstiges Fließverhalten auf, das auch durch die Anwesenheit
f.. von konzentrierter magnesiumhaltiger Lauge, Mölln-Lauge, Immer noch so gut bleibt, daß diese Zementmi-
}f. schung als Tiefbohrzement verpumpt werden kann. Dies kann darauf zurückgeführt werden, daß keine erhebll-
chen Mengen voluminöses Magnesiumhydroxid ausgefällt werden, die zur Viskositätserhöhung In Zement-
schlämmen beitragen. Durch den EFA-Füller werden die bekannten guten Eigenschaften des Hochofenzements
weiter deutlich verbessert, der gegen die Anwesenheit von Magnesiumionen In besonderem Maße reslstent ist.
Die Mischung Hochofenzement EFA-Füller In dem angegebenen Mischungsverhältnis kann mit geringen
Abwandlungen für spezifisch sehr leichte oder sehr schwere Zementschlämme zum Zementieren aller Rohrtouren
eingesetzt werden. Darüber hkuus kann die Mischung auch für Sonderaufgaben, wie zum Abdichten von
magnesiumhaltlgen Laugenzuflüssen eingesetzt werden. Hochofenzement mit dem angegebenen Bestandteil
EFA-Füller läßt sich mit MöUn-Lauge bts 20 Vol.-% vermischen, wobei die Zementschlämme noch pumpbare
Eigenschaften behält, während Zementschlämmt aus reinem Portland- und Hochofenzement schon bei Zugabe
von 10Vol.-% Mölln-Lauge einen nicht mehr pumpbaren festen Brei bilden. Die relativ gute Viskosität der
Mischung Hochofenzement EFA-Füller bleibt auch Im wesentlichen erhalten, wenn dieser Mischung Zuschläge
wie Trass, Quarzmehl oder Eisenoxid für spezifische Gewichte der Schlämme von 1,75-2,05 kg/1 eingesetzt
werden.
Auffallend 1st bei der Mischung Hochofenzement EFA-Füller auch eine fortlaufende Steigerung der Druckfestigkeit
des entstandenen Zementsteins über einen langen Zeltraum auch In den Fällen, In denen die Zementmischung
mit Mölln-Lauge vermischt ist. Bei dem angegebenen Mischungsverhältnis Hochofenzement zu
EFA-Füller wird die höchste Druckfestigkeit für diese Mischungsbestandteile erzielt. Dies Ist darauf zurückzuführen,
daß bis zu diesem Anteil EFA-Füller die Erhöhung der Druckfestigkeit durch Reduzierung des für
normgerechtes Fließverhalten erforderlichen Wasserbedarfs gegenüber einer Verminderung der Druckfestigkeit
durch Reduzierung des Zementanteils überwiegt. '
Das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Zementmischung sieht vor, daß der EFA-Füller in
dem angegebenen Mischungsverhältnis trocken vor dem Anmachen der Zementschlämme zugemischt wird.
Diese Zementmischung kann dann im wesentlichen In gewohnter Welse zur Zementschlämme angesetzt
werden, wobei jedoch der Wasseranteil zum Erreichen des genormten Fließverhaltens verhältnismäßig gering
gehalten werden kann.
Verschiedene Verfahren zur Herstellung von Zementschlämme, die Hochofenzement und EFA-Füller in dem
Mischungsverhältnis wie zu der Zementmischung angegeben enthalten, empfehlen sich je nach den speziellen
Gegebenheiten der Herstellung und Anwendung. In vielseitiger Welse kann der EFA-Füller dem hydraulischen
Bindemittel bei dem Anmachen der Zementschlämme zugesetzt werden, in einer anderen Variante dem
Anmachwasser zugesetzt werden oder aber der Zementschlämme nach dem Anmachen zugemischt werden. Die
letztgenannte Variante setzt dabei voraus, daß dij Zementschlämme noch nicht erstarrt und erst recht nicht zu
Zementstein ausgehärtet Ist, damit der EFA-Füller die gewünschte Wirkung entfalten kann.
In einer weiteren Modifikation des Verfahrens zur Herstellung von Zementschlämme kann vorgesehen sein,
daß der Zementschlämme - außer dem EFA-Füller - Zusätze zur Veränderung des spezifischen Gewichts, des
Flieflverhaltens, der Erstarrungsgeschwindigkeit und/oder Filtratverlustes zugesetzt werden. - Die Anwesenheit
des EFA-Füllers läßt also die Einführung dieser Zusätze in die Zementschlämme, deren Wirkung voll erhalten
bleibt, zu. Insbesondere kann durch Zusatz sogenannter Fließverbesserer der erforderliche Wasseranteil In geringem
Ausmaß vermindert werden, wodurch sich Zementschlämme mit höherem spezifischen Gewicht herstellen
läßt als ohne diesen Zusatz, jedoch bei gleichem Fließverhalten. Welter lassen sich die EFA-Füller enthallenden
Zementschlämme durch Zusätze von Quarzmehl, Eisenoxid, Attapulgit oder Bentonlt in der bisher für
Schlämme von Tiefbohrzementen bekannten Welse zur Einstellung des erforderlichen spezifischen Gewichts
einsetzen. Zusätze zur Verminderung des FlHratverlusts können sich In der bekannten Welse auf die Eigenschaft
der Zementschlämme auswirken, dabei allerdings eine Verminderung der Druckfestigkeit des sich bildenden
Zementsteins bewirken.
Im folgenden werden Versuchsergebnisse angegeben, bei denen wesentliche Eigenschaften der erflndungsgemäßen Zementmischung, die sich durch den Zusatz von 35Gew.-% EFA-Füller zu 65 Gew-% Hochofenzement auszeichnet, verglichen werden mit denjenigen bisher üblicher Tiefbohrzemente.
Im folgenden werden Versuchsergebnisse angegeben, bei denen wesentliche Eigenschaften der erflndungsgemäßen Zementmischung, die sich durch den Zusatz von 35Gew.-% EFA-Füller zu 65 Gew-% Hochofenzement auszeichnet, verglichen werden mit denjenigen bisher üblicher Tiefbohrzemente.
Das Ansetzen der Zementschlämme und die Bestimmung von spezifischem Gewicht, freiem Wasser und
Fließverhalten erfolgte entsprechend den Empfehlungen In RPlOB des American Petroleum Institute (API).
Zur Prüfung der aus den Zementschlämmen gebildeten Zementsteine wurde insbesondere die Druckfestigkeit an zylindrischen Prüfkörpern bestimmt, die aus diesen Zementschlämmen hergestellt wurden. Die Prüfkörper wurden In Gießformen aus korrosionsbeständigem Stahl von 30 mm Innendurchmesser und 40 mm Höhe gegossen.
Zur Prüfung der aus den Zementschlämmen gebildeten Zementsteine wurde insbesondere die Druckfestigkeit an zylindrischen Prüfkörpern bestimmt, die aus diesen Zementschlämmen hergestellt wurden. Die Prüfkörper wurden In Gießformen aus korrosionsbeständigem Stahl von 30 mm Innendurchmesser und 40 mm Höhe gegossen.
Eine wesentliche Abweichung von dieser Norm - neben anderen kleinen Abweichungen - besteht jedoch
darin, daß das Erstarren und Erhärten der Prüfkörper In Mölln-Lauge erfolgte.
Die Druckfestigkelten wurden - nach einer Vorbereitung der Prüfkörper entsprechend DIN 1048 - mit einer
Bau.stoffprüfmaschlne bestimmt, deren meßbare Belastung von 0,02-401 bei einer Laststeigerung von
0.5 N/mm2 · s beträgt. Die im folgenden angegebenen Druckfestigkeiten wurden als Mittelwerte aus sechs
Einzelmessungen ermittelt.
Der Einfluß von Magnesiumsalz-Kontamlnatlon auf das Fließverhalten von HMR-Zementschlämme geht aus
der Tabelle 1 hervor.
Elnlluß von »Mölln-Lauge« auf die Fann-Vlskosität von Zemenlschlammcn
0 | Zcnienllyp | 0 | Nr. 1 | 20 | 0 | Nr. 2 | 20 | 0 | Nr. 3 | 0 | Nr. 4 | 20 |
(siehe unlen lirlilulerung) | ||||||||||||
1 | Wasserzementwert | 0,41 | 0,44 | 0,45 | 0,60 | |||||||
(kgHjO/kgZement) | 47 | 89 | 50 | 3 | 40 | 94 | 62 | |||||
2 | spcz. Gewicht (kg/l) | 51 | 1,84 | 164 | 64 | 1,92 | η | 46 | 1,85 | 103 | 1,63 | 74 |
3 | Laugenzusatz mVlOO m1 Schlamme | 56 | 10 | 246 | 62 | 10 | 52 | 10 20 | 112 | 10 | 89 | |
4 | Viskosität (m Pa · s) | 70 | 492 | 84 | η | 67 | 127 | 121 | ||||
bei Schergeschwindigkeit | 375 | 4921 | 562 | CD er |
469 | 562 | 1125 | |||||
4.! | = 1022 r1 | 562 | 54 | 9373 | 1031 | 3_ | 844 | 39 | 844 | 76 | 1875 | |
4.2 | = 511 r1 | 65 | 49 | 90 | ||||||||
4.3 | £ 340 s-1 | 77 | 59 | 104 | ||||||||
4.4 | ± 170 s"1 | 110 | a | 87 | 149 | |||||||
4.5 | = 10,2 r1 | 1640 | ca σ· |
890 | 1078 | |||||||
4.6 | = 5.1 S"1 | 1968 | B3 -I |
1500 | 1781 | |||||||
lirlüuierung: Nr. 1: ErltndungsgcmaUc Zementmischung
Nr. 2: Portlandzement - ΛΡΙ-Class G Nr. 3: 60 Gew.-Teile Portlandzement,
40 Gew.-Teile Trass Nr. 4: 80 Gew.-Telle Trass
20 Gew.-Teile Kalkhydrat
Aus der Tabelle ergibt sich, daß das Fließverhalten sämtlicher Zementschlämme durch den Zusatz von
Mölln-L?uge nachteilig beeinflußt wird, d. h. bei kleinen Schergeschwindigkeiten ist eine erhebliche Zunahme
der Viskosität zu verzeichnen. Bei relativ hohen Zusätzen von Mölln-Lauge wird die Viskosität von Portlantzement
Class G und Zementmischung Nr. 3 aus Portlantzement und Trass besonders nachteilig beeinflußt. Bei
Zusetzen von 20 Vol.-% Mölln-Lauge zu dem Zement bzw. der Zementmischung sind nur noch die Viskositäten
von Mischung Nr. 4, Trass, Kalkhydrat und die erfindungsgemäße Zementschlämme Im Fann-Viskosimeter
meßbar. Die Zementschlämme aus Portland-Class-G-Zement Ist sogar nach Zusatz von nur 10 Vol.-* nicht
mehr mit dieser Viskosität zu messen.
Wenn die Viskosität mit dem Fann-Viskosimeter sich nicht mehr messen läßt, kann davon ausgegangen
werden, daß die entsprechenden Zementschlämme im praktischen Einsatz auch nicht mehr gepumpt werden
können. Bei der Verwendung von HMR-Zement müssen Probleme bei der Zementation durch starken Viskositatsanstleg
erst bei sehr starker Kontamination der Zementschlämme mit Magnesiumsalz oder -laugen befürchtet
werden.
Ost Einfluß von Mölln-Lauge auf die Festigkeitsentwicklung von Zementsteinen, die aus Zementschlämmen
entstehen, die aus den untersuchten Zementmischungen gebildet werden, gehen aus der Tabelle 2 hervor.
25
30
Einfluß von «Mölln-Lauge» auf die Druckfcsiigkcil von Zementstclnen
Zemen'.typ (siehe Tabelle 1) Zementschlämme Wasserzementwert (kgH2O/kg Zement)
spez. Gewicht (kg/1) Laugenzusatz (mV 100 m3 Schlämme
Nr. 1
0,41 1,84 10 20
Nr. 3
0,45
1,85
10
1,85
10
Nr. 4
20 0
Zementstein nach Abbinden und Erhärten unter «Mölln-Lauge» bei 140° C und 20 bar
Druckfestigkeit (N/mm2
Druckfestigkeit (N/mm2
nach 3. Tag 16 8 4 23 21 12 6 2
nach 7. Tag 20 15 5 20 13 8 4 2
nach 28. Tag 24 16 8 16 8 6 3 2
0,6 | 20 |
1,63 | 1 |
10 | 1 |
2 | 1 |
1 | |
1 | |
40
45
5U
55
60
Die Tabelle 2 zeigt, daß Molin-Lauge auf die Festigkeltsentwlcklung von crflndungsgemäßem Zementstein
keinen Einfluß hat. Während der Versuchsdauer ist eine ständige Zunahme der Druckfestigkeit des erfindungsgemäßen
Zementsteins zu verzeichnen, und zwar auch dann, wenn der Zementschlämme direkt Mölln-Lauge
zugesetzt war. Hingegen hat bei Zementsteinen aus Portlandzement Class G und Mischung aus Portlandzement
und Trass die Mölln-Lauge einen negativen Einfluß. Hler nimmt die Druckfestigkeit v/ährend der Versuchszelt
ständig ab. Bei dem Zementsteln aus Trass und Kalkhydrat isi diese Abnahme der Druckfestigkeit Infolge der
generell geringen Druckfestigkeit weniger deutlich.
Zur vollständigen Beurteilung der Resistenz der Zcmentstclne gegen Mölln-Lauge kann aber nicht ausschließlich
die Druckfestigkeit des nach dem Ausformen von dem losen zerstörten Material befrcilen Prüfkörperresis
■> herangezogen werden. Vielmehr lsi auch der Materlalverlusl an /crstflrlcm Material nach Ausformen und Reinigen
der Prüfkörper /u beachten. Hierbei wurde festgestellt, daß die zylindrischen Prüfkörper von erfindungsgemäßem
Zementsteln neben Portlandzement Class G Zcmcnlstcln den geringsten Materiaiverlusl halten (5 15%).
Mischungen aus Portlandzement und Trass hatten hingegen einen mittleren Malerlalverlust (IO-3O'\>) und Trass
und Kalkhydrat den höchsten Verlust (60-90%).
I" Daraus ergibt sich, daß erfindungsgemäßer Zementsteln unter Berücksichtigung von Festigkeitsentwicklung
und Materialverlust von allen verglichenen Zementsteinen der beständigste gegen Korrosion durch Magnesiumsalze
ist.
Insgesamt zeichnet sich die Zementmischung gemäß der bevorzugten Zusammensetzung von 35 Gew.-%
EFA-Füller zu 65 Gew.-96 Hochofenzement, die daraus hergestellte Zementschlämme und der aus der Zement-
'5 schlämme abgebundene und erhärtete Zementsteln durch eine besonders günstige Kombination von Eigenschaften
für Tiefbohrzemente aus. Die erfindungsgemäßen Schlämme zeigen ein günstiges Fließverhalten, das
vergleichbar Ist mit dem des gut fließenden Trass-Kalkhydrat-Gemlsches. Der aus der erfindungsgemäßen
Schlämme entstehende Zementstein weist eine Druckfestigkeit auf, die sogar noch etwas höher ist als diejenige
von Zementsteln aus Portlandzement Class G, der für hohe Festigkeit bekannt 1st. Außerdem hat erflndungsgemäßer
Zementsteln nur eine geringe Porosität und geringe Permeabilität. Vor allem aber Ist erfindungsgemäße
Zementmischung zur Verwendung als Tiefbohrzement deswegen besonders gut geeignet, da seine wesentlichen
Eigenschaften durch Kontamination mit magneslumhaltigen Salzen oder Laugen, wenn überhaupt, so in einem
vergleichsweise geringen Maße beeinträchtigt werden.
Claims (2)
1. Tlefbohrzementmi>:hung zur Herstellung wäßriger, verpumpbarer Tiefbohrzementschlämme, die verbesserte
Abblncleelgenschaften in Gegenwart magneslumhaltiger Salze und Lösungen aufweisen, dadurch
gekennzeichnet, daß sie Hochofenzement und einen Zusatz von 10 bis 70Gew.-% EFA-Füller bezogen auf
das Trockengewicht enthält.
2. Tiefbohrzementmischung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Zusatz von 35 Gew.-* EFA-Füller
zu 65 Gew.-% Hochofenzement.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2934820A DE2934820C2 (de) | 1979-08-29 | 1979-08-29 | Tiefbohrzementmischung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2934820A DE2934820C2 (de) | 1979-08-29 | 1979-08-29 | Tiefbohrzementmischung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2934820A1 DE2934820A1 (de) | 1981-03-12 |
DE2934820C2 true DE2934820C2 (de) | 1984-11-15 |
Family
ID=6079520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2934820A Expired DE2934820C2 (de) | 1979-08-29 | 1979-08-29 | Tiefbohrzementmischung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2934820C2 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3525111A1 (de) * | 1985-07-13 | 1987-01-15 | Hubert Eirich | Verfahren zur herstellung auslaugfester agglomerate |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2623083B2 (de) * | 1976-05-22 | 1978-10-19 | Horst & Juessen Verwaltungs-Gesellschaft Mbh & Co Kg, 5030 Huerth-Hermuelheim | Homogenes, ein hydraulisches Bindemittel und Braunkohlenfiherasche enthaltendes Bindemittelgemisch |
-
1979
- 1979-08-29 DE DE2934820A patent/DE2934820C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2934820A1 (de) | 1981-03-12 |
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