【正文】 C03 C04 C05 C06 由圖 可以看出在 6 組配方中， C03 的抗折和抗壓強度均為最高，說明 CF 的加量為 3%時，水泥石的抗折和抗壓強度最高。從室內數據可以看出，碳纖維的加入使得水泥石抗折、抗壓強度均有所改變，其中抗折強度增加較為明顯，且水泥石的力學性能與 CF 加量的多少存在密切關系， CF 加入量為 3%左右的時候其力學性能較好。 （ 1）鋼纖維 本實驗采用的是廢舊的輪胎所拆取的鋼纖維，其平均長度為 ㎝～ ㎝之間，平均直徑為 ㎝左右。 通常情況下，按鋼纖維的體積率不得小于 %， 但是 也不可以太大， 因為 其中鋼纖維的體積率小到一定程度的時候將不起增強作用， 當體積率太大時會破壞水泥石自身的性能。鋼纖維在拌和后進行振動的 圖 鋼纖維 多元纖維復和增韌水泥漿的制備及性能研究 13 時候，會使得鋼纖維下沉，為了使鋼纖維更均勻的分布必須縮短振動的時間 [16]。并且由于養(yǎng) 護溫度的不同，鋼纖維增韌的水泥基體的力學學性能也會發(fā)生改變。加入鋼纖維后進行的抗折實驗中的斷裂時屬于拔出斷裂，想要使水泥基體斷裂便需要更大的力，因此增強了水泥石基體的力學性能。在抗折和抗壓性能測試的時候不會出現崩裂，維持了整個水泥石基體的完整性。由以上的數據和圖表可以看出加入鋼纖維后其對抗折和抗壓均有所提高，其中在抗壓強度方面效果比較明顯。然后在得到數據的基礎上進行分析和對比，評析各種配比下性能的差異，如表 所表示的是不同編號下， SF、 CF 和各種外加劑的加量。 3） 抗折強度 表 HFRP 的抗折強度 編號 測得數據（ kN） 1 2 3 Rf平均值 （ kN） 抗折強度 Rf （ MPa） 西南石油大學本科畢業(yè)論文 16 CS01 CS02 CS03 CS04 CS05 CS06 CS07 CS08 CS09 CS10 如表 所示在測試抗折性能的時候， CS0 CS07 和 CS10 的抗折強度較高，造成這種現象的原因是由于它們配合比（表 ）的不同所導致 .主要是由于 SF 和 CF 加量的不同，在它們之間所產生的混雜效應也不同。目前對于HFRP 在混凝土結構加固領域上的應用研究主要研究方法應是針對一特定體系進行概念設計，模型設計、實驗研究和理論處理，得出設計與控制特定應用范圍內的混雜復合材料性能的定量方法。在縱向拉伸下， FRP 發(fā)生的破壞模式有如下三種 ： 多元纖維復和增韌水泥漿的制備及性能研究 17 ① 脆性破壞：拉伸時在最薄弱點的維 （ 受力較大或有缺陷的纖維 ） 開始斷裂，如果在纖維與基體粘結很強且基體性脆的情況下，則斷裂立即傳到鄰近纖維及整個截面，呈脆性斷裂 （ 圖 ） ； ② 脆性和纖維拔出：在一般情況下破壞端頭應變發(fā)生變化，由于纖維基體傳遞剪應力，應力重新分布導致相鄰纖維應力增大；斷裂纖維本身除附近失效的一圖定長度外，纖維仍能承載，隨著荷載增大，斷裂纖維相繼增多，當界面具有中等粘結強度 時，界面微損傷擴展，能量耗散，界面逐漸被破壞，有纖維拔出 （ 圖 ） ； ③ 不規(guī)則破壞：如果界面粘結強度低，能量耗散在界面上，形成分層，基體剪切破壞，造成纖維斷裂在不同位置的不規(guī)則破壞 （ 圖） ?？梢娫诩尤?SF 和 CF 后，由于各種外加劑的添加，使得它的流動 度很 好，這為它在實際工程中的應用奠定了基礎。如果加入的纖維分散不均勻，將使得水泥石中缺少纖維處 或結團處，不僅起不到增韌作用，還會引起局部強度減弱，因此，我們要保證纖維在水泥漿中分散均勻 [18]。這種阻裂作用既存在于水泥基體的 未硬化的塑性階段，也存 在于水泥基體的硬化階段。 （ 4） 破壞形式 從圖 可以看出分別加入鋼纖維和碳纖維的水泥石在測取抗壓強度后它的破壞形式，可以觀察到加入 CF后水泥石的斷面很齊整，沒有出現斷面分層現象；加入鋼纖維的水泥石的斷面可以看到斷口處還有少量鋼纖維被拔出，整個基體仍然處于連接狀態(tài)。由它們的配合比來看， SF 的加量在 3%比較合適， CF 的加量在 2%～ 3%可以達到好的增韌效果。在水泥漿中加入一定比例的長短纖維，可利用纖維對負荷的傳遞，減小水泥石內部缺陷的應力 集中，增加水泥石的彈性和抗沖擊能力 [20， 21]。 另外，纖維材料在油井水泥中應用最大的缺點就是混拌及泵送問題，若要充分發(fā)揮纖維材料在油井水泥石中的拉筋及搭橋作用就必須保證纖維材料適當的長徑比，纖維材料長度過短難以達到增韌目的，必須要求 HFRP 的流動性要好，如果長度過長 又 難以混和均勻，下灰時易堵死出灰口，攪拌時難以攪拌均勻，泵送也較為困難；因此，纖維增韌劑材料開發(fā) 及現場應用應保證油井水泥的混拌及泵送問題，否則難以實現場作業(yè)推廣應用 [22]。從 HFRP 的配方來看， SF 的加量在 3%比較合適， CF 的加量在 2%～ 3%可以達到好的增韌效果 ， 確定了 CS07 和 CS08 適于油氣固井作業(yè)增韌 。 （ 3） 結合我國油氣固井方面的特定需求，應研制合適的纖維相互混雜以達到固井的要求，以進一步提高混雜優(yōu)勢?，F在完成論文之時，回想四年走過的路，值得慶幸的是自己一直保持著對生活和理想的那份執(zhí)著和不懈的努力，讓自己現在可以說句 ： 青春無悔 ! 在此首先深深感謝導師郭小陽教授對我學業(yè)上教導和生活上的關懷 !在老師的精心指導下，本論文才得以順利提前完成。在此向你們表示我最誠摯的感謝 ! 感謝我的母校西南石油大學 ! 感謝家人多年對我的支持和關愛 ! 。特別是程老師一直在我實驗的過程中幫助我，讓我在面對很多難題的時候，能夠明確自己的方向。 參考文獻 [1] 沈榮熹，崔玉忠 .纖維增強水泥 [M].北京： 化學工業(yè)出版社 ,2020. [2 ] 材料科學與工程無機非金屬教研室編著．油氣井水泥 [S]．四川：西南石油大學． 2020． [3] 沈榮熹，崔琪，李清海．新型纖維增強水泥基復合材料 [M].北京：中國建材工業(yè)出版社， 2020. [4] 張謄 .現代土木工程的新發(fā)展 [M].南京 ： 東南大學出版社， 1998： 88～ 96. [5] 岳清瑞 .我國碳纖維增強塑料 （ CF） 加固修復土木建筑結構技術研究應用形狀與展望 [A].全國建筑物鑒定與加固 第五屆學術交流會論文集 [C].化學工業(yè)出版社 .2020： 80～ 91. [6] 易城 ,謝和平 ,孫華飛 . 鋼纖維混凝土疲勞斷裂性能與工程應用 [M].北京：科學出版社， 2020. [7] PerryB. Reinforced External Pavements with Both Large And Small Synthetic Fiber[J],concrete.,2020,(9)： 46. [8] 黃承逵 . 纖維混凝土結構 [M].北京：機械工業(yè)出版社 ,2020. [9] 張大興，張佐光 .CF/GF、 CF/KF 混雜纖維復合材料混雜效應實驗與分析 [N].新型碳材料 ,1997,(9)： 46～ 51. [10] 宋煥成，張佐光 .混雜纖維復合材料 [M].北京航空航天大學出版社， 1989. [11] 李早元 ,郭小陽等 .提高油井水泥環(huán)力學形變能力的途徑及其作用機理研究 [J].石油鉆探技術 ,2020,32（ 3）： 44～46. [12] N. Moroni, and F. Vallorani, et al. Achieving LongTerm Isolation for Thin Gas Zones in the Adriatic Sea Region, SPE 92913, April 2020. [13] S. Myers and N. El Shaari, et al. A New Method to Evaluate Cement Systems Design Requirements for Cyclic Steam Wells. SPE 93909. April 2020. [14] 鐘啟剛等 .提高水泥環(huán)韌性的實驗研究 [M].地震工程與工程震動 ,1997,4： 123～ 129. [15] K. Ravi and M. Bosma, et al. Safe and Economic Gas Wells through Cement Design for Life of the Well. SPE 75700, 多元纖維復和增韌水泥漿的制備及性能研究 21 May 2020. [16] 趙彤，謝劍，戴自強 .碳纖維布提高鋼筋混凝土受剪承載力試驗研究 [J].建筑結構， 2020， 30（ 7） :21～ 25. [17] 張月弦，薛元德， FRP 約束混凝土的基本力學性能 [J].玻璃鋼、復合材料， 1999， （ 6） :21～ 27. [18] 趙彤，謝劍，戴自強，碳纖維布約束混凝土應力一應變 全曲線的試驗研究 [C].建筑結構， 2020 年，第 7 期，40～ 43. [19] 楊勇新，岳清瑞，胡云昌 .碳纖維布與混凝土粘結性能的實驗研究 [J].建筑結構學報 ， 2020, (3):36～ 44. [20]陳大鈞 ,廖剛 .四川深井塑性水泥體系研究與應用 [J].天然氣工業(yè) ,2020,（ 3）： 36～ 38. [21]李早元 ,郭小陽 ,楊遠光 .提高油井水泥石力學形變能力的途徑及其作用機理研究 [J].石油鉆探技術 ,2020,32（ 3）：44～ 46. 致 謝 經過一個多月多的努力，終于順利完成課題研究和論文的撰寫。今后對于 HFRP 在水泥石的應用研究主要研究方法仍是針對一特定體系進行概念設計、模型設計、實驗研究和理論處理，得出設計與控制特定應用范圍內的混雜復合材料性能的定量方法。 結論 通過前段時間的實驗研究、理論分析以及工程實踐，我們達到了一定的目標，并取得了階段性的成果。 纖維材料之所以能使得強度、韌性提高，其主要原因是纖維有效地阻滯了基體裂紋擴展。 增韌機理分析 水泥石是構成井下水泥環(huán)的主要材料，屬于有先天微觀缺陷的脆性材料，并存在固有的弱點：抗拉強度低（ 為抗壓強度的 1/7～ 1/12） ；抗破裂性能差 （ 極限延伸率為 0. 02%～ %） ；抗沖擊強度低 （ 斷裂功為 20～ 80J/m2）[19]?？梢娂尤氲睦w維有使得水泥石的韌性增加，并且遭受外力破壞時不會出現崩落等現象，保持了結構的完整性。 （ a）脆性破壞 b)脆性和纖維拔出 (c)不規(guī)則破壞 圖 SF在水泥石中的分布 圖 (a)脆性破壞 (b)脆性和纖維拔出 (c)不規(guī)則破壞 西南石油大學本科畢業(yè)論文 18 圖 是在體式顯微鏡下碳纖維在水泥石中的分布情況，可以看出單一的碳纖維在水泥石中分布得比較均勻，在測取抗折強度后水泥石的斷面圖上用肉眼都可看見有 CF 的分布。在荷載的作用下，即使水泥基體發(fā)生開裂，纖維可以橫跨裂縫承受拉應力，并使得水泥基體具有一定的延性（一般稱為 “假延性 ”），這也意味著水泥石可