Якщо твердіння такого тампонажного розчину відбувається при t0 нижче 40-500С, то швидкість реакції синтезу гідросилікату за участі добавки невелика, а менше розведення в’яжучої речовини сприяє прискоренню твердіння. При вищих t0 бажано, а більше 1000С необхідно підтримувати вміст кремнезему в суміші більшим, ніж це виходить за розрахунком на седиментаційну стійкість.

Діатоміт можна додавати до розчину і понад мінімально необхідну кількість, однак це призводить до погіршення прокачуваності і зменшення терміну запустіння. Кремнезем, якого не вистачає, можна додати до розчину у кристалічній формі, наприклад у вигляді розмеленого кварцового піску. В такому випадку можна забезпечити поєднання всіх необхідних властивостей – седиментаційну стійкість, достатньо великий термін запустіння, порівняно висока міцність та довговічність каменя.

Іншій метод розрахунку складу розчину полягає у використанні менше хімічно активних кремній землистих матеріалів, до яких , наприклад, належать трепел і опока. Вони мають більшу густину та важко подрібнюються. Під час сумісного помелу з клінкером, який розмелюється до питомої поверхні

S=300-350 м2/кг, діатоміт подрібнюється до S = 2400 – 2600 м2/кг, а опока до

S=1400 – 1800 м2/кг. Як видно у таблиці (ІІ.5), це дає можливість приготовляти розчини густиною 1500 – 1600 кг/м3 з вмістом опоки в суміші 40 – 50%, тобто близькому до оптимального у відношенні температурної стійкості. Одночасно термін запустіння розчину з опокою значно більший, ніж розчину з діатомітом, а швидкість зростання міцності вища ніж у випадку комбінованої добавки, якщо кількість кварцового піску достатньо велика.

Для отримання максимальної міцності і мінімальної проникності ТК в процесі приготування розчину з високим водовмістом необхідно дотримуватись таких рекомендацій:

всі речовини, які входять до складу цементу, повинні брати участь у синтезі структури каменя. Інертних речовин у складі в’яжучого не повинно бути

вихідні компоненти цементу повинні мати найменшу густину. Це дасть можливість понизити водовміст з одночасним збереженням необхідної густини суспензії

цемент повинен бути швидкотвердіючим, щоб величина ступеня гідратації, в як найкоротший термін досягнула 1

необхідно вибирати таку в’яжучу речовину, тверда фаза якої в моноліті найміцніша, відносно збереження об’єму твердої фази в результаті гідратації

максимальне, а ізотропність матеріалу найбільша.

Отже, необхідно намагатись застосовувати такі в’яжучі речовини, які дають найбільшу міцність зв’язків структури та максимальний вихід зв’язуючого матеріалу з одиниці об’єму вихідної суміші. Для отримання мінімальної водопроникності бажано щоб питома поверхня твердої фази, вихідного цементу та його новоутворень були як найбільшими. Гідрооксид кальцію, який виділяється в процесі гідролізу силікатів кальцію в цементі, є баластом, тобто інертним складником. До таких же речовин у звичайному цементному камені належать гідро алюміній та гідроферити, які кристалізуються в кубічній сингонії, а також гідро гранати, що утворюються під час реакції продуктів гідратації з SiO2.

РОЗШИРЮЮЧИ ТАМПОНАЖНІ ЦЕМЕНТИ.

Тампонажний камінь з багатьох видів цементів володіє тенденцією до деформації усадки, що є небажаним під час використання тампонажних робіт. Тому доцільно було б надавати різним за складом тампонажним матеріалом властивості розширятись під час твердіння. Важливо зауважити, що величина розширення тампонажних цементів повинна бути значно більшою у порівнянні, наприклад, з будівельними, оскільки поперечне січення каменя в кільцевому просторі свердловини має малі розміри. Ефективне ущільнення фільтраційної кірки промивальної рідини і зміцнення контакту з гірськими породами для забезпечення герметичності кріплення свердловини залежить від величини розширення каменя на що безпосередньо впливає співвідношення товщин каменя та фільтраційної кірки.

Оскільки тампонажний камінь є пористим тілом, то зміна його зовнішнього об’єму може відбуватись без зміни істинної густини окремих фаз за рахунок зміни співвідношення об’ємів фаз з різною густиною, а саме за рахунок збільшення об’єму порового простору. Таке розширення ТК може бути наслідком дії власних напружень, які призводять до деформації структури. Якщо ці напруження виникають у відносно малих об’ємах та орієнтовані в різні напрямки, то відбувається всестороннє розсування елементів структури ТК, яке називають розширенням.

СПОСОБИ УПРАВЛІННЯ ПРОЦЕСОМ РОЗШИРЕННЯ ТК.

Проблема отримання розширюючого ТК зводиться до утворення та регулювання напружень всередині нього. Для того щоб власні напруження призвели до значного розширення без погіршення властивостей ТК, він повинен мати здатність до певної пластичної деформації, при якій порушені зміщенням контакти між елементами структури, відновлювались в процесі наступного твердіння. Протягом гідратації вихідної в’яжучої речовини кількість та міцність структурних зв’язків зростають і одночасно зменшується здатність каменя до подібної пластичної деформації. Одночасно тиск розширення залежить від міцності структури: зі збільшенням міцності ТК тиск зростатиме.

Таким чином, якщо структура ТК має достатньо велику міцність та низьку пластичність, то вона має можливість лише незначного розширення, але при цьому повинна створювати на оточуюче середовище великий тиск. І навпаки, низькоміцна та пластична структура ТК ( на початковій стадії твердіння) може не тільки сприймати значно більше розширення, але й має здатність до відновлення мікро розривів, які виникли при розширенні. Із зазначеного вище випливає, що значне розширення при невеликому тиску розширення можна забезпечити тільки на певній стадії твердіння ТК.

Відомі два способи надання ТК властивостей до розширення. В першому випадку до складу тампонажного розчину можна вводити речовини, які при хімічній реакції між собою чи складовими розчину утворюють газоподібні продукти. Збільшення кількості газу в ході реакції ( а також підвищення t0, призводить до розширення пухирців газу і виникнення власних напружень. Цей спосіб часто