DE2934820C2

DE2934820C2 - Tiefbohrzementmischung

Info

Publication number: DE2934820C2
Application number: DE2934820A
Authority: DE
Inventors: Erhard 3100 Celle Maikranz; Horst 3163 Sehnde Wollherr
Original assignee: BEB GEWERKSCHAFTEN BRIGITTA und ELWERATH BETRIEBSFUEHRUNGSGESELLSCHAFT MBH 3000 HANNOVER DE
Current assignee: BEB GEWERKSCHAFTEN BRIGITTA und ELWERATH BETRIEBSFUEHRUNGSGESELLSCHAFT MBH 3000 HANNOVER DE
Priority date: 1979-08-29
Filing date: 1979-08-29
Publication date: 1984-11-15
Also published as: DE2934820A1

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.

!■''", 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.

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.

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.

Tabelle

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.

Tabelle 2

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

Nr. 4

20 0

Zementstein nach Abbinden und Erhärten unter «Mölln-Lauge» bei 140° C und 20 bar
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

Patentansprüche:

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.