Глинистые растворы, в которые введен хлористый кальций (CaCl2), получили наименование хлор кальциевых. В периодической литературе иногда их называют высококальциевыми глинистыми растворами.
В отличие от других ингибиторов хлористый кальций хорошо растворим в воде, в результате чего его ингибирующая способность значительно превосходит действие таких ингибиторов, как известь и гипс. Ингибирующее действие извести и гипса достаточно для того, чтобы защищать глинистые растворы от загрязнения выбуренной породой и недостаточно для сохранения устойчивости стенок скважины. Хлористый кальций эффективно повышает устойчивость стенок скважин, что объясняется более высокой концентрацией свободных катионов Ca2+. Растворимость хлористого кальция настолько велика, что позволяет увеличивать концентрацию Ca2+ до любых необходимых пределов.
Химическая основа крепящего действия высококальциевых глинистых растворов определяется главным образом способностью ионов кальция вступать во взаимодействие с глинистыми породами, в результате чего повышается связность и снижается набухаемость глинистых пород. Кроме того, благодаря увеличенной концентрации Ca2+ достигается более эффективное предупреждение самозамеса, т. е. перехода выбуренной глины в состав промывочной жидкости.
ХЛОРИСТЫЙ КАЛЬЦИЙ В МОЛОКЕ И СЫРЕ ☆ Зачем он нужен? Сколько и как добавлять? Вред и польза
Для обеспечения крепящего действия хлоркальциевых глинистых растворов необходимо поддерживать концентрацию 3500— 5000 мгс/л катионов Ca2+. Минимальная концентрация Ca2+, обеспечивающая некоторое повышение устойчивости глинистых пород, равна 350—400 мгс/л. При введении в хлоркальциевый глинистый раствор извести благодаря повышению pH ускоряется ионный обмен. Оптимальное соотношение между хлористым кальцием, известью и лигносульфонатами равно 1:3:3.
Однако высокая концентрация Ca2+ создает серьезные трудности и в регулировании свойств самого глинистого раствора. В той же степени, в которой повышается крепящее действие, возрастают коагуляционные процессы в глинистом растворе: повышается водоотдача, растет или, наоборот, понижается вязкость, теряется стабильность. Для регулирования параметров хлоркальциевого глинистого раствора нужны химические реагенты, которые, с одной стороны, не выпадают в осадок при взаимодействии с Ca2+ и, с другой, — достаточно эффективно противодействуют коагуляции, вызываемой CaCl2. До последнего времени химические реагенты, удовлетворяющие этим двум условиям, не были известны. ССБ, не выпадающая в осадок при взаимодействии с CaCl2, недостаточно эффективна в этих условиях, а УЩР, КМЦ, крахмал, гипан, нитролигнин и многие другие химические реагенты образуют при взаимодействии с CaCl2 нерастворимые соли.
При промышленных испытаниях хлоркальциевых глинистых растворов с использованием КМЦ эти трудности проявились в полной мере. КМЦ, добавляемая для снижения водоотдачи, вызывала уменьшение содержания Ca2+ в фильтрате, а после введения CaCl2 повышалась водоотдача. Новая обработка глинистого раствора КМЦ снижала концентрацию Ca2+ и т. д. Таким образом, хлоркальциевые глинистые растворы на первом этапе их применения оказались экономически невыгодными из-за чрезмерно больших расходов КМЦ.
Хлористый кальций, технический. Полный обзор товара
Разработанные во ВНИИБТ рецептуры хлоркальциевых глинистых растворов предусматривают введение 0,5% СаСl2, 0,1— 0,75% (СаОН)2, 0,5% ССБ и 1,5—2% КМЦ при первичной обработке, что обеспечивает концентрацию Ca2+ в пределах 800— 1500 мгс/л. Таким путем можно получить неутяжеленные глинистые растворы с водоотдачей до 5 см3 и хорошими реологическими свойствами. Добавки оксиэтилированного фенола ОФ-30 также способствуют снижению водоотдачи хлоркальциевых глинистых растворов и повышению ингибирующего действия.
Значительно проще и эффективнее система хлоркальциевых глинистых растворов с использованием в качестве понизителя водоотдачи КССБ, разработанная в Волгограде. Конденсированная сульфит-спиртовая барда не выпадает в осадок при взаимодействии с хлористым кальцием, что позволяет использовать КССБ для снижения водоотдачи хлоркальциевых глинистых растворов. Однако увеличение концентрации КССБ свыше 5% без пеногасителя приводит к вспениванию.
Переход на хлоркальциевые глинистые растворы осуществляют за 50—100 м до вскрытия неустойчивых глинистых пород для того, чтобы иметь запас времени для регулирования состава и свойств промывочной жидкости. Первичная обработка заключается во введении 10% КССБ (20%-ной концентрации), 0,75—1,5% CaCl2, 0,2—0,5% извести и 2—3% пеногасителя. В качестве последнего в данном случае применяют суспензию резины в дизельном топливе (PC), которую приготовляют путем смешивания резинового порошка с дизельным топливом в соотношении 1:10. Вместо резинового порошка можно использовать и суспензию порошка полиэтилена в дизельном топливе (ПЭС), которая приготовляется, так же, как и PC.
Повторные обработки производят при уменьшении концентрации Ca2+ в фильтрате, повышении водоотдачи или изменения реологических свойств. Увеличивать концентрацию катионов кальция можно двумя способами: добавками хлористого кальция и добавками извести. При этом необходимо учитывать, что небольшие добавки извести повышают pH и способствуют снижению вязкости, но с увеличением концентрации извести свыше 0,5% происходит резкое увеличение вязкости и предельного статического напряжения сдвига. При использовании меловых хлоркальциевых глинистых растворов повышение pH существенно ухудшает все параметры промывочной жидкости и особенно водоотдачу, которая резко увеличивается с увеличением pH (в несколько раз).
Расходы химических реагентов на регулирование свойств хлоркальциевых растворов значительно превосходит по величине расходы на обработку даже высокоминерализованных глинистых растворов. Так, при обработке хлоркальциевых растворов КССБ расходы достигают 90—100 кг/м проходки, а расходы КМЦ 50—60 кг/м.
Хлоркальциевые растворы с феррохромлигносульфонатом приготовляют следующим образом. Вначале в глинистый раствор добавляют 0,25-—0,5% ФХЛС, затем 1—1,2% CaCl2 и непрерывно в течение нескольких циклов еще 1—1,2% ФЛХС. Хлоркальциевые растворы должны иметь pH не выше 8, что достигается введением небольших количеств извести или щелочи. Повторные обработки в процессе бурения заключаются в ежесуточных добавках 0,1 — 0,25% CaCl2 и 0,15—0,20% ФЛХС или смеси его с КМЦ.
Хлоркальциевые глинистые растворы наиболее целесообразно применять при бурении в неустойчивых глинистых породах и особенно при чередовании глинистых пород с проницаемыми, так как присутствие свободных катионов будет способствовать повышению устойчивости глинистых пород, а низкая водоотдача — уменьшению толщины фильтрационной корки.
Источник: fccland.ru
Применение хлористого кальция
Хлорид кальция – это кальциевая соль соляной кислоты. Химическая формула CaCl2. Является побочным продуктом при производстве соды. Находит применение в различных областях, в том числе медицине, пищевой промышленности, химии, добыче нефти, металлургии и прочее. Очень активно применяется в строительстве и коммунальном хозяйстве (как антигололедный реагент).
КАЛЬЦИЙ ХЛОРИСТЫЙ
В строительстве хлорид кальция в массовом порядке используется как добавка в бетоны. Это один из самых мощных ускорителей схватывания и твердения бетона, что, в том числе, позволяет эффективно использовать хлорид кальция при зимнем бетонировании как противоморозную добавку.
Имеет целый ряд положительных свойств, что в комплексе и предопределяет массовость использования хлорида кальция в нашей стране и за рубежом.
Хлористый кальций как ускоритель схватывания и твердения цемента используется строителями и производителями стройматериалов круглый год.
Среди производителей штучных бетонных изделий, блоков из ячеистых и легких бетонов популярен тем, что ускоряется процесс оборота готовых форм, и увеличивается объем выпуска продукции. При этом процесс работы на производстве не требует жестких рамок температуры окружающей среды в цехах. Отформованные изделия наберут свою минимально необходимую прочность даже при отрицательных температурах.
Строители также активно используют хлорид кальция. Применяя эту добавку при заливке бетона, есть возможность сократить сроки проведения данных работ в летнее время и осуществить качественное бетонирование в зимних условиях.
Хлорид кальция как ускоритель
Хлорид кальция существенно подстегивает процесс гидратации основных минеральных компонентов бетона.
Использование этой добавки актуально и летом, и зимой
В зависимости от температуры окружающей среды возможно испарение воды до 40% из объема бетона. Поэтому летом бетон без добавок-ускорителей существенно теряет в своем качестве. Оставшегося количества воды не хватает для полной гидратации цемента: часть цемента сработает вхолостую, и выключится из работы по твердению.
При этом испаряющаяся из толщи бетона вода мигрирует к поверхности, образуя направленные сквозные поры. Если такой раствор заливается на улице, то через несколько зимних периодов своей эксплуатации бетон может полностью разрушиться (за счет процесса замораживания/оттаивания воды в порах). Поэтому для процесса твердения важен начальный период (первые несколько суток), и, если его правильно отработать, вы получите качественные бетонные изделия, которые без проблем будете эксплуатировать долгие годы.
Вывод: ускоритель схватывания помогает выстроить качественный цементный каркас в первые дни застывания раствора.
Стоит отметить, что хлористый кальций является сильно гигроскопичным веществом*, что дает возможность поддерживать высокую внутреннюю влажность в бетоне, и не допускает его очень быстрого обезвоживания в жару.
Введение в бетон добавки хлорида кальция в количестве 1 – 2% от массы цемента позволяет ускорить начальный процесс набора прочности до 2-х раз. Более точные данные по влиянию хлорида кальция на прочность бетона приведены в таблице 1 (данные испытаний НИИЖБ г.Москвы).
Бетоны с добавкой хлорида кальция через 28 суток добирают к своей марочной прочности до 20%. То есть, чтобы получить изделие с заданной марочной прочностью, можно сэкономить на цементе, добавив его меньше на те же 20%.
Хлорид кальция как противоморозная добавка
Гидратация цемента возможна только в присутствии воды. Скорость этого химического процесса напрямую зависит от температуры воды – чем выше температура, тем быстрее протекает процесс гидратации.
Даже при температуре +5оС общее время схватывания (период) в 3 раза больше чем при +15оС, не говоря уже о 0оС, где этот показатель выше почти в 6 раз. И это только схватывание, твердеет цемент при низких температурах очень долго. При минусовых температурах, вода в бетоне через какое-то время просто замерзнет, и никакого схватывания и твердения вообще не произойдет. При этом если бетон не успеет набрать своей минимальной, так называемой, критической прочности*, то вода в бетоне его просто разорвет на отдельные друг от друга куски, и говорить о какой-либо монолитности изделия уже не придется.
*Критическая прочность бетона – не менее 50% от закладываемой марочной прочности.
Один из возможных вариантов зимнего бетонирования – применение противоморозных добавок. Хлористый кальций является одной из самых эффективных противоморозных добавок с очень низким расходом по массе цемента, и работает до -30оС.
Как противоморозная добавка хлорид кальция обладает двойным эффектом: кроме того что он ускоряет процесс начального схватывания и твердения, он работает как антифриз – понижает точку замерзания раствора с водой. А пока вода в бетоне находится в жидкой фазе, процесс гидратации продолжается.
Дополнительно к достоинствам хлорида кальция как ускорителя схватывания и противоморозной добавки следует отнести следующие моменты:
Относительно невысокая стоимость хлорида кальция в пересчете на 1 тонну используемого цемента.
Хорошая растворимость в воде, в том числе и в холодной. Предельная растворимость хлористого кальция в зависимости от температуры воды:
Хлорид кальция обеспечивает дополнительный самопрогрев бетона в начальный период, за счет более мощной химической гидратации цемента с водой.
Обладает способностью пластифицировать бетонные смеси. При добавке 2% от массы цемента позволяет снизить расход воды на 10-15% и, соответственно, в дальнейшем улучшить эксплуатационные характеристики бетонных изделий (прочность, водопроницаемость, морозостойкость). Увеличивается поверхностная прочность готовых бетонных изделий, и улучшается их внешний вид.
Совместим практически с любыми другими химическими добавками в составе различных комплексов для бетона.
Хлорид кальция малочувствителен к минералогическому составу используемого цемента. Поэтому при возможном переходе в процессе работы на другой цемент, дозировка хлорида кальция и методология работы с ним остается неизменной.
Позволяет взбодрить лежалые цементы и выжать максимум из их вяжущих свойств. Эффективно работает со шлакопортландцементом, и дает возможность использовать его в поточной технологии взамен портландцемента.
Хлористый кальций безвреден для человека. Не горюч, не токсичен, не взрывоопасен.
Недостатки хлорида кальция
Повышенная концентрация хлорида кальция (более 2% от массы цемента) может вызвать коррозию стальной арматуры при доступе к ней влаги и кислорода через толщу бетона. Данный фактор можно компенсировать следующим образом:
- вводить в состав бетона ингибиторы коррозии (например, нитрит натрия или кальция);
- использовать гидрофобизаторы;
- тщательно уплотнять сам бетон, не допуская в нем пустот;
- покрывать арматуру слоем бетона не менее двух сантиметров.
Соответственно, при изготовлении неармированных изделий и неответственных бетонных массивов повышенной концентрацией хлористого кальция можно пренебречь.
При дозировке хлористого кальция > 3% усиливается усадка бетона. Ее величина довольно невелика – больше в 1,2 – 1,3 раза по сравнению с бетоном без добавки.
Хлористый кальций гранулированный имеет широкий диапазон применения: от пищевого производства, медицины и косметологии до строительства и промышленности. В промышленности и строительстве где востребованы свойства кальциевой соли соляной кислоты, используют технический CaCl2.
Так, например, невосприимчивость к низким температурам позволяет использовать хлористый кальций, как противогололедный реагент, прекрасно справляющийся со своей задачей при температурах достигающих отметки -35°С. Низкие температуры на территории России в зимнее время — явление более чем масштабное, и применение хлористого кальция не ограничилось предотвращением образования и последствий гололеда и безопасности пешеходов. Расход состава на 100 кг цемента От 2 до 6 кг на 100 кг цемента + дополнительно ввод пластификатора и ингибитора коррозии Где применяется хлористый кальций В промышленности широко применяют хлористый кальций при производстве пенобетонных блоков, блоков из пенополистиролбетона, керамзитобетона, пескоцемента, а также шлакоблоков, силикатного кирпича, при изготовлении неармированных стальной арматурой железо-бетонных изделий. Хлористый кальций также является одним из основных компонентов при нанесении жидкой резины. Применение хлористого кальция в качестве ускорителя схватывания при производстве бетонных изделий, пенобетона, пенополистиролбетона и прочих бетонов и строительных растворов наиболее распространено и экономически обосновано ускорением оборота форм и как следствие — повышением производительности!
Преимущества применения При добавлении в раствор или в бетон CaCl2 в количестве всего 2% от массы цемента значительно меняются свойства бетона:
Источник: adamantchemical.com