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Zementmischung und Verfahren zur Herstellung von
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Zementschlämme
Beschreibung: Die Erfindung betrifft
eine Zementmischung zur Herstellung wässriger, verpumpbarer Zementstein bildender
Zementschlämme, die Portlandzement, insbesondere Hochofenzement, als hydraulisches
Bindemittel enthält.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von Zementschlämme
aus einer solchen Zementmischung.
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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. FUr die Eignung
als Bohrlochzement oder Tiefbohrzement müssen eine Reihe von Eigenschaften der Zementschlämme
und des daraus entstehenden Zementsteins berUcksichtigt werden. Insbesondere spielen
fttr 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
Zementschlämme. Dabei kann die Zementschlämme 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 letzlich sogar zur Aufgabe von Bohrlöchern
oder Sonden führen können.
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Als besonderes Problem hat sich die Einwirkung von magnesiumhaltigen
Salzlösungen oder Laugen auf die Zementschlämme und den Zementstein erwiesen. Solche
magnesiumhaltigen Salzlösungen treten insbesondere in der Permformation im norddeutschen
Raum auf. Eine typische magnesiumhaltige 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/l): Mg 87.000, Ca 5.600, Na 8.000, K 11.480,
Cl 289.000, S04 1.960.
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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 Erdalkalisalze, speziell des Magnesiums auf die Gleichgewichtsreaktionen
des Zements ausgeschaltet.
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Insbesondere führt der Magnesiumbestandteil der Lauge dazu, daß die
Viskosität der Zementschlämme zu stark erhöht wird, so daß dieser nicht mehr ohne
weiteres verpumpbar ist, 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 zerfällt.
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Ubliche bekannte Tiefbohrzemente sind mit magnesiumhaltiger Lauge
- Mölln-Lauge - in der Regel nichtverträglich, vielmehr unterliegen die chemischen
Reaktionen beim Anmachen, Erstarren und Erhärten der Zementschlämme bzw. des Zementsteins
durch die Anwesenheit von Magnesium-Ionen mehr oder weniger starken Störungen.
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Im einzelnen sind als Tiefbohrzemente Zementmischungen
auf
der Basis von Portlandzement bekannt (Vorschriften der API RP 10B of Recommended
Practice for Oil Well Cements and Cement Additives). Beim Vermischen von Portlandzement
mit Wasser kommt es zu Reaktionen der Hydratation des Zements, die zum Abbinden
und zum Ausbilden des Zementsteins führt. Die Hauptreaktionen dieses Zementes mit
dem Anmachwasser ist die Bildung von Calciumsilikathydraten und Calciumhydroxid
im festen Gleichgewicht. - Bei Gegenwart von Magnesium-Ionen 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 Hydratationsbeteiligungen.
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Diese Reaktionen laufen auch bei dem erhärteten Zementstein in Gegenwart
von Magnesium-Ionen in unerwünschter Weise ab und werden als Magnesiakorrosion bezeichnet.
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Tiefbohrzemente auf Portlandzementbasis sind daher zur Verwendung
als Tiefbohrzemente, die dem Einfluß von magnesiumhaltigen Laugen ausgesetzt sind,nicht
ohne weiteres geeignet, da insbesondere der Zementstein gegen Magnesiumeinflüsse
nicht genügend widerstandsfähig ist.
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Als gegen chemische Einflüsse besser widerstandsfähig ist 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.
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Der Huttensand hydratisiert dann selbst zu Zementstein.
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Die verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einflüsse wird
auf den verminderten Gehalt an Calciumhydroxid im abgebundenen Hochofenzement zurückgeführt.
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Aufgrund der besseren chemischen Widerstandsfähigkeit wird Hochofenzement
hauptsächlich für Bauwerke verwendet, die dem Angriff von Meerwasser ausgesetzt
sind.
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Einem erheblichen Einfluß von Magnesiumsalzen oder -lösungen ist Jedoch
auch Hochofenzement, der als Tiefbohrzement verwendet werden soll, nicht ohne weiteres
in genügendem Maße gewachsen.
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Speziell als magnesiumresistente Zementmischungen sind Trass-Kalkhydrate
bekannt (DIN 51043). Diese Trass-Kalkhydratmischungen sind Jedoch nur im erstarrten,
erhärteten Zustand genügend beständig gegen den Einfluß magnesiumhaltiger Salzlösungen.
Hingegen kann die Anwesenheit von Magnesium-Ionen während des Erstarrungsprozesses
die für die Zementsteinbildung wichtige Entstehung von Kalziumsilikaten und Aluminaten
wird stören. Somitlaucn aus Trass-Kalkhydrat in Tiefbohrlöchern mit magnesiumhaltigen
Laugen kein Zementstein ausreichender Festigkeit gebildet. Hinzu kommt, daß die
Festigkeitsentwicklung der Trass-Zemente ohnedies nur langsam verläuft.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ,unter
Vermeidung der Nachteile der bisher bekannten Zementmischungen eine solche Zementmischung
für Tiefbohrzemente zu schaffen, die sich durch ein gutes Abbinden und Erhärtungsverhalten
auch bei Kontamination durch magnesiumhaltige Salze oder Laugen auszeichnet, die
dabei Zementstein guter Festigkeit bildet, der in Gegenwart dieser Salze und Laugen
auch keinerAbnahme 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.
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Diese Aufgabe wird für eine Zementmischung der eingangs genannten
Gattung erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene
Maßnahme gelöst.
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Erfindungsgemäß wird also der Zementmischung mit einem Bestandteil
Portlandzement, insbesondere Hochofenzement, ein bestimmter Zusatz von EFA-Füller
zugesetzt. Dieser EFA-Füller ist ein generell zugelassenes Betonzusatzmittel, das
deswegen handelsüblich ist und den Herstellungsaufwand für die Zementmischung niedrig
hält.
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der EFA-Füller ist eine in Kohlekraftwerken bei 1.600 - 1.700°C Hochtemperaturschmelzfeuerung
entstandene glasige Flugschlacke, die im E'lektrofilterabzug ausgeschieden wird.
Im einzelnen enthält der EFA-Füller Partikel aus SiO2, Al203 und Fe203 in den Größenbereichen
vorn ~0,75 - 30 Mm und einer spezifischen Oberfläche von ungefähr 12.000 cm2/g.
EFA-FUller 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 Kalziumsilikathydraten
und Aluminaten. Es werden also zusätzliche Zementmineralien gebildet. Der Zementstein
kann dadurch dichter werden als bei seiner Bildung aus Zement alleine, wobei die
Korngrdße des EFA-FUllers eine besondere Rolle spielt. Hierdurch und aufgrund der
kugelig glatten Kornform haben Zementmischungen mit EFA-Riller 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 Was serbedarfs und eine Optimierung des Mehlkornanteils
eines Betons im Vergleich zu Beton aus Zement allein zu erhalten.
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Bei Anwesenheit von Magnesium-Ionen in der Zementschlämme beim Abbinden
und Erhärten sowie in dem gebildeten Zementstein zeigt aber eine Zementmischung,
die mit der genannten Komponente EFA-Filller gebildet ist, gegenüber Zementen ohne
diesen Füller iiberraschend gute Eigenschaften. Portland-und Hochofenzemente gemischt
mit EFA-Füller bilden hinsichtlich ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften
gegen den Einfluß von Magbesium weitgehend indifferente Zementschlämrne und Zementsteine.
Hochofenzement oder fortlandzement Class G (nach API) zeigen nach Erhärten und Lagern
auch unter Bedingungen, die in Tiefbohrlöchern herrschen ( Temperatur und Druck)
keine Abnahme der Druckfestigkeit über einen langen Zeitraum.
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Das Fließverhalten und die Verpumpbarkeit der Zemente mit EFA-Fiiller
sind für Tiefbohrzemente günstig. Nicht zuletzt zeichnet sich die erfindungsgemäße
Zementmischung gegenüber anderen Zementmischungen, die magnesiumresistent sein sollen,
Trass-Kalkhydrat, durch niedrige Herstellkosten aus.
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Line besonders vorteilhafte spezielle Zementmischung ist gekennzeichnet
durch den Zusatz von 35 Gew.-% EFA-Füller zu 65 Gew.-% Hochofenzement.
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Diese Zementmischung weist ein besonders günstiges Fließverhalten
auf, das auch durch die Anwesenheit von konzentrierterer magnesiumhaltiger Lauge,
Mölln-Lauge, immer noch so gut bleibt, daß diese Zementmischung als Tiefbohrzement
verpumpt werden kann Dies kann darauf zurückgeführt werden, daß keine erheblichen
Zeigen voluminöses Magnesiumhydroxid ausgefällt werden, die zur Viskositätserhöhung
in Zementschlämmen beitragen. Durch den EFA-FEller werden die bekannten guten Eigenschaften
des Hochofenzements
weiter deutlich verbessert, der gegen die Anwesenheit
von Magnesium-Ionen in besonderem Maße resistent ist.
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Die Miscelrmg Hochofenzement EFA-FUller in dem angegebenen Mischungsverhältnis
kann mit geringen Abwandlungen für spezifisch sehr leichte oder sehr schwere Zementschlämme
zum Zementieren aller Rohrtouren eingesetzt werden. Darüber hinaus kann die Mischung
auch für Sonderaufgaben, wie zum Abdichten von magnesiumhaltigen Laugenzuflüssen
eingesetzt werden. Hochofenzement mit dem angegebenen Bestandteil EFA-FUller läßt
sich mit Mölln-Lauge bis 20 %Vol. vermischen, wobei die Zementschlämme noch pumpbare
Eigenschaften behält, während Zementschlämme aus reinem Portland-und Hochofenzement
schon bei Zugabe von 10 °,ÓVol.
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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, Quarz-Mehl oir Eisenoxid für
spezifische Gewichte der Schlämme von 1,75 - 2,05 kg/l eingesetzt werden0 Auffallend
ist bei der Mischung Hochofenzement EFA-Füller auch eine fortlaufende Steigerung
der Druckfestigkeit des entstandenen Zementsteins über einen langen Zeitraum auch
in den Fällen, in denen die Zementmischung mit Mölln-Lauge vermischt ist. Bei dem
angegebenen Mischungsverhältnis Hochofenzement zu EFA-9lller wird die höchste Druckfestigkeit
für diese Mischungsbestandteile erzielt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bis
zu diesem Anteil EFA-FUller die Erhöhlung der Druckfestigkeit durch Reduzierung
des für normgerechtes Fließverhalten erforderlichen Wasserbedarfs gegenüber einer
Verminderung der Druckfestigkeit durch Reduzierung des Zementanteils überwiegt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung
einer Zementmischung nach der oben definierten Erfindung sowie verschiedene Varianten
von Verfahren zur Herstellung von Zementschlämmen aus Zementmischungen,nach denen
die Zementschlämmen schließlich eine Zusammensetzung aufweisen, die derjenigen der
erfindungsgemäßen Zementmischung entspricht.
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Diese Herstellungsverfahren dienen zur Herstellung von Zementmischungen
oder Zementschlämmen, die als gegen Magnesium besonders resistente Tiefbohrzemente
bzw.
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magnesiumresistente Schlämme verwendet werden.
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Das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Zementmischung
sieht vor, daß der EFA-FUller in dem angegebenen Mischungsverhältnis trocken vor
dem Anmachen der Zementschlämme zugemischt wird. Diese Zementmischung kann dann
im wesentlichen in gewohnter Weise zur Zementschlämme angesetzt werden, wobei jedoch
der Wasseranteil zum Erreichen des genormten Fließverhaltens verhältnismäßig gering
gehalten werden kann.
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Verschiedene Verfahren zur Herstellung von Zementschlämme, die Portlandzement,
insbesondere Hochofenzement und EFA-Riller in dem Mischungsverhältnis wie zu der
Zementmischung angegeben enthalten, empfehlen sich je nach den speziellen Gegebenheiten
der liegt stellung und Anwendung. In vielseitiger Weise kann der EFA-Fiiller 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 letzgenannte Variante setzt dabei voraus,
daß die Zementschlämme noch nicht erstarrt und erst recht nicht zu Zementstein ausgehärtet
ist, damit der EFA-Füller die gewünschte Wirkung entfalten
kann.
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In einer weiteren Modifikation des Verfahrens zur Herstellung von
Zementschlämme kann vorgesehen sein, daß der Zementschlämme - außer dem EFA-FUller
- Zusätze zur Veränderung des spezifischen Gewichts, des Fließverhaltens, der Erstarrungsgeschwindigkeit
und/oder Filtratverlustes zugesetzt werden. - Die Anwesenheit des EFA-FUllers 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. Weiter lassen sich die EFA-Füller enthaltenden Zementschlämme
durch Zusätze von Quarzmehl, Eisenoxid, Attapulgit oder Bentonit in der bisher für
Schlämme von Tiefbohrzementen bekannten Weise zur Einstellung des erforderlichen
spezifischen Gewichts einsetzen. Zusatze zur Verminderung des Filtratverlusts, Water-loss"-Zusatz,
kennen sich in der bekannten Weise auf die Eigenschaft der Zeientechläme auswirken,
dabei allerdings eine Verminderung der Druckfestigkeit des sich bildenden Zemensteins
bewirken.
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Im folgenden werden Versuchsergebnisse angegeben, bei denen wesentliche
Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zementmischung, die sich durch den Zusatz von
35 Gew.-S EFA-lller zu 65 Gew.-% Hochofenzement auszeichnet, verglichen werden mit
denjenigen bisher üblicher Tiefbohrzemente, nämlich:
API Cement
Class G Mischung aus 60 Gew.-Teilen Class G und 40 Gew.-Teilen Trass (ähnlich Pozmix
80) Mischung aus 20 Gew.-Teilen Kalkhydrat und 80 Gew.-Teilen Trass (ähnlich Pozmix
140) Die oben angegebene spezielle Zementmischung nach der Erfindung wird auch als
SMR-Zement bezeichnet.
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Das Ansetzen der Zementschlämme und die Bestimmung von spezifischem
Gewicht, freiem Wasser und Fließverhalten erfolgte nach API RP 10B "Recommended
Practice for Testing Oil-Well Cements and Cement Additives" 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. Die Gießformen wurden nach API RP
10B vorbereitet und gefüllt. Eine wesentliche Abweichung von dieser Norm - neben
anderen kleineren Abweichungen -besteht jedoch darin, daß das Erstarren und Erhirten
der Prjifkö.rper in Mölln-Lauge erfolgte.
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Die Druckfestigkeiten wurden - nach einer Vorbereitung der Prüfkörper
entsprechend DIN 1048 - mit einer Baustoffprüfmaschine bestimmt, deren meaßbare
Belastung von 0,02 - 40 t bei einer Laststeigerung von 0,5 N/mm².s beträgt. Die
im folgenden angegebenen Druckfestigkeiten wurden als Mittelwerte aus sechs Einzelmessungen
ermittelt.
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Der Einfluß von Magnesiumsalz-Kontamination auf das Fließverhalten
von HMR-Zementschlämme geht aus der Tabelle 1 hervor.
| o cq |
| cM wo S 0 N 1 |
| rrCO |
| OcU |
| 0 |
| O M o' |
| N D 0 0\ a3 |
| 0 0 000 |
| 0. Zementtyp O r r G PozSO Pozl4O |
| O -;fMUIcU-;f COO |
| OrCUD- rr |
| 00 |
| o |
| I cu |
| m o n -o |
| o Gewicht Q> 1,84 1,92 1,85 1,63 |
| ol N - (X) 00 -;f(U |
| m( o rr |
| +JI PI O r M;f Ln CO CO O Ic\ |
| n 4 4 o z Schlämme J 10 20 ^ 10 20 0 10 20 0 10 20 |
| 81 -j Ln \O 0 |
| a( -J co Or |
| Fann nicht meßbar meßbar Pa.s) ii |
| c |
| 4 o |
| 4.1. nicht meßbar I I |
| rO bei 300 O ;t 65 164 M r \D aO |
| Bq U) 0 t |
| o bei 200 56 77 246 I g cr 52 59 112 104 89 |
| v: rl |
| tq í |
| 404. bei 08 4 70 110 492 r n Cn-\Oc\lrM a |
| s cu CO\O-f(YC |
| v aJ J Ch 1A 0 ^ ^ |
| v bei 6 o 375 1640 4921 562 469 890 562 L |
| I bei 3 o 562 o o- |
| E N |
| a S"O |
| a) @ m: o r r o für Fann-Bereich S v r 200 n |
| I o ON |
| (H Ln Ln - 1\0 F: |
| 1 MLI\ 0 00 |
| ad |
| 5.1. n 0,7 0,3 0,1 0,6 - - 0,6 0,4 - 0,8 0,6 0,6 |
| e V k |
| t w o |
| 5.2. o (s.lbs/100ft2) 0,8 3,0 1,8 O @ |
| @ S m |
| , S :S S |
| J h0 x |
| n X o X |
| H s CQ |
| H O X o |
| zo Cf |
| S 5: |
| ~ b0 ^ z |
| n X s Õ |
| O bO r v w |
| > +' X X o |
| h n # oJ |
| r > w ç r X w |
| r1 + N 1 1 $:: O |
| W4 W O O |
| W @ H X O H M v |
| S1 S O |
| +) N t N 1 0 0 0 0 D 1t > » |
| ç o U > O O O O U H |
| (D tO N h |
| e tQ H H H H H H h o |
| q P, X X @ a) @ a) @ |
| o |
| ° fS n rz , H J 4 4 4 ;1e |
Aus der Tabelle ergibt sich, daß das Pließverhalten sämtlicher
Zementschlämme durch den Zusatz von Mölln-Lauge nachteilige 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
Cement Class G und Zementmischung Pozmix 80 besonders nachteilig beeinflußt. Bei
Zusetzen von 20 %Vol.
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Mölln-Lauge zu dem Zement bzw. der Zementmischung sind nur noch die
Viskositäten von Pozmix 140 und HMR-Schlämme im Fann-Viskosimeter meßbar. Die Zementschlämme
aus 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 Zementschlämmen im praktischen
Einsatz auch nicht mehr gepumpt werden können. Bei der Verwendung von HMR-Zement
müssen Probleme bei der Zementation durch starken Viskositätsanstieg erst bei sehr
starker Kontamination der Zementschlämme mit Magnesiumsalz oder -laugen beftirchtet
werden.
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Der Einfluß von Mölln-Lauge auf die Festigkeitsentwicklung von Zementsteinen,
die aus Zementschlämmen entstehen, die aus StR-Zement, Cement Class G, Pozmix 80,
Pozmix 140 gebildet werden gehen aus der Tabelle 2 hervor.
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Tabelle 2 Einfluß von "Mölln-Lauge" auf die Druckfestigkeit von Zementstein
0. Zementtyp HMR G Poz. 80 Poz 140 1. Zementschlämme 1.1 Wasserzementwert (kgH2O/kg
Zement) 0,41 0,44 0,45 0,6 1.2. spez. Gewicht (kg/1) 1,84 1,92 1,85 1,63 1.3 Laugenzusatz
(m³/100 m³ Schlämme) 0 10 20 2 2 10 20 0 10 2. Zementstein nach Abbinden und Erhärten
unter Mölln-Lauge" bei 140°C und 20 bar 2.1. Druckfestigkeit (N/mm²) 2.1.1. nach
3. Tag 16 8 4 23 21 12 6 2 2 1 2.1.2. nach 7. Tag 20 15 5 20 13 8 4 2 1 1 2.1.3.
nach28. Tag 24 16 8 16 8 6 3 2 1 1
Die Tabelle 2 zeigt die Druckfestigkeiten
von Prtifkörpern aus HMR-Zementmischung, Cement Class G und Zementmischungen, wie
Pozmix 80 bzw. Pozmix 140 mit und ohne Zusatz von Mölln-Lauge nach Abbinden und
Erhärten unter Mölln-Lauge bei 1400C und 210 bar.
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Die Tabelle 2 zeigt, daß Mölln-Lauge auf die Festigkeitsentwicklung
von SiR-Zementstein keinen Einfluß hat. Während der Versuchsdauer ist eine ständige
Zunahme der Druckfestigkeit des HJ4R-Zementsteins zu verzeichnen, und zwar auch
dann, wenn der Zementschlämme direkt Mölln-Lauge zugesetzt war. Hingegen hat bei
Zementsteinen aus Cement Class G und Pozmix 80 die Mölln-Lauge einen negativen Einfluß.
Hier nimmt die Druckfestigkeit während der Versuchszeit ständig ab. Bei dem Zementstein
aus Pozmix 140 ist diese Abnahme der Druckfestigkeit infolge der generell geringen
Druckfestigkeit weniger deutlich.
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Zur vollständigen Beurteilung der Resistenz der Zementsteine gegen
Mölln-Lauge kann aber nicht ausschließlich die Druckfestigkeit des nach dem Ausformen
von dem losen zerstörten Material befreiten Prüfkörperrests herangezogen werden.
Vielmehr ist auch der Materialverlust an zerstörtem Material nach Ausformen und
Reinigen der Prüfkörper zu beachten. Hierbei wurde festgestellt, daß die zylindrischen
Prüfkörper von HMR-Zementstein neben Cement Class G Zementstein den geringsten Materialverlust
hatten (5 - 15 %). Pozmix 80 hatte hingegen einen mittleren Materialverlust (10
- 30 36) und Pozmix 140 den höchsten Verlust (60 - 90 36).
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Daraus ergibt sich, daß HMR-Zementstein unter Berücksichtigung von
Festigkeitsentwicklung und Materialverlust von allen verglichenen Zementsteinen
der beständigste gegen Korrosion durch Magnesiumsalze ist.
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Insgesamt zeichnet sich die Zementmischung gemäß der bevorzugten Zusammensetzung
von 35 Gew.-% EFA-FUller zu 65 Gew.-% Hochofenzement, die daraus hergestellt Zementschlämme
und der aus der Zementschlämme abgebundene und erhärtete Zementstein durch eine
besonders günstige Kombination von Eigenschaften für Tiefbohrzemente aus. HMR-Schlämme
zeigen ein gUnstiges Fließverhalten, das vergleichbar ist mit dem des gut fließenden
Pozmix 140. Der aus der HI4R-Schlämme entstehende Zementstein weist eine Druckfestigkeit
auf, die sogar noch etwas höher ist als diejenige von Zementstein aus Cement Class
G, der für hohe Festigkeit bekannt ist. Außerdem hat HMR-Zementstein nur eine geringe
Porosität und geringe Permeabilität. Vor allem aber ist HMR-Zementmischung zur Verwendung
als Tiefbohrzement deswegen besonders gut geeignet, da seine wesentlichen Eigenschaften
durch Kontamination mit magnesiumhaltigen Salzen oder Laugen, wenn überhaupt, so
in einem vergleichsweise geringen Maße beeinträchtigt werden.