【正文】 壽命就越長，水泥石所獲得的性能也越好。 文中分別就纖維水泥石的各項性能進(jìn)行了具體的試驗分析，對比了素水泥基體、單一纖水泥基體以及復(fù)合纖維之間的性能差異，體現(xiàn)了復(fù)合纖維水泥石性能上的優(yōu)越性，并從纖維的增強(qiáng)機(jī)理方面進(jìn)行了理論分析，得出了以下試驗結(jié)論：纖維水泥在固井中的可行性；纖維水泥石的性能要明顯優(yōu)于素水泥石 ，其中碳纖維的加量在 3%左右使對水泥石的增韌效果較好，鋼纖維的加量在2%～ 4%的時候抗折強(qiáng)度較高，并且在一定范圍內(nèi)水泥石的抗壓強(qiáng)度隨著鋼纖維的加量的增加而遞增 ；纖維的混雜效應(yīng)起到了很好的作用，復(fù)合纖維水泥石的性能要優(yōu)于單一纖維水 泥石 ，其中CS07和 CS08配方綜合性能最好， 主要表現(xiàn)在 抗折和抗壓強(qiáng)度較高 并維持了整個水泥石的完整 II 目 錄 摘要 ............................................................................ I ABSTRACT ........................................................... 錯誤 !未定義書簽。 目 錄 .......................................................................... II 1 緒論 ........................................................................... 1 研究背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .............................................................. 1 研究的目的與意義 ..................................................................... 1 實驗原理 ............................................................................. 2 實驗內(nèi)容 ............................................................................. 3 技術(shù)路線 ............................................................................. 4 2 水泥漿理化學(xué)性能 ................................................................. 4 原材料和設(shè)備 ......................................................................... 4 水泥漿常規(guī)性能測試 ................................................................... 5 3 纖維增韌實驗研究及增韌機(jī)理 ........................................................ 9 單一碳纖維增韌 ....................................................................... 9 原材料與配合比 ................................................................... 9 物理力學(xué)性能 .................................................................... 10 小結(jié) ........................................................................... 11 單一鋼纖維增韌 ...................................................................... 12 原材料與配合比 .................................................................. 12 物理力學(xué)性能 .................................................................... 13 小結(jié) ........................................................................... 14 復(fù)合纖維（ HFRP）增韌試驗研究 ......................................................... 15 試驗結(jié)果對比與分析 .................................................................. 16 復(fù)合纖維與單一纖維增韌效果 ...................................................... 16 增韌機(jī)理分析 .................................................................... 19 4 結(jié)論及展望 ..................................................................... 20 結(jié)論 ................................................................................ 20 今后工作展望 ........................................................................ 20 參考文獻(xiàn) ........................................................................ 20 致 謝 ........................................................................... 21 多元纖維復(fù)和增韌水泥漿的制備及性能研究 1 1 緒論 纖維增強(qiáng)無機(jī)脆性材料的發(fā)展可以追溯到一千多年前。 近年來，國內(nèi)外已開始纖維水泥漿體系的堵漏研究，利用纖維在縫隙和孔喉的搭接可有效阻擋水泥漿向地層的漏失。 如上所述， HFRP 加固的成本較單一 CF 加固明顯降低。所以大幅度提高 HFRP 的韌性 ，以增強(qiáng)加固構(gòu)件的延性才是當(dāng)務(wù)之需。以玻璃纖維和碳纖維混雜為例 ： 玻纖與碳纖體積比為 2 的混雜纖維復(fù)合材料 （ HFRP） 的斷裂應(yīng)變比 CFRP 高 30%～ 50%。 在水泥中加入纖維材料，使水泥具有一定韌性是提高水泥石承受井下外力作用的較好方法。 2 水泥漿理化學(xué)性能 G 級油井水泥系是由美國西部太平洋沿岸的石油公司、水泥廠以及服務(wù)公司于 1962 年共同研制成功的 。 （ 2）密度測定 水泥漿單位體積的質(zhì)量稱為水泥漿的密度。 （ 3）流變性的測定 將待測定水泥漿倒入樣品杯后放置在儀器的樣品杯托架上。該值與水泥 漿體積（ 250mL）之比，即為水泥漿 的析水率 （ %）。造成這種現(xiàn)象的原因可能是因養(yǎng)護(hù)溫度的升高，使得水泥石早期強(qiáng)度發(fā)展很快，而后期強(qiáng)度開始下降。m～ 1750181。由于實驗條件限制，本實驗采用的是恒速攪拌器來攪拌，攪拌后 CF 分散較為均勻。 表 CFRC 的抗折強(qiáng)度 編號 測得數(shù)據(jù) Ff（ kN） 1 2 3 Ff平均值 （ kN） 抗折強(qiáng)度 Rf （ MPa） 多元纖維復(fù)和增韌水泥漿的制備及性能研究 11 C01 C02 C03 C04 C05 C06 （ 舍去 ） 表 CFRC 的抗壓強(qiáng)度 編號 測得數(shù)據(jù) Fc（ kN） 1 2 3 Fc平均值（ kN） 抗壓強(qiáng)度 Rc（ MPa） C01 C02 C03 C04 C05 C06 由圖 可以看出在 6 組配方中， C03 的抗折和抗壓強(qiáng)度均為最高，說明 CF 的加量為 3%時，水泥石的抗折和抗壓強(qiáng)度最高。 （ 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。鋼纖維在拌和后進(jìn)行振動的 圖 鋼纖維 多元纖維復(fù)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]。加入鋼纖維后進(jìn)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(qiáng)了水泥石基體的力學(xué)性能。由以上的數(shù)據(jù)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(qiáng)度方面效果比較明顯。 3） 抗折強(qiáng)度 表 HFRP 的抗折強(qiáng)度 編號 測得數(shù)據(jù)（ kN） 1 2 3 Rf平均值 （ kN） 抗折強(qiáng)度 Rf （ MPa） 西南石油大學(xué)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(qiáng)度較高，造成這種現(xiàn)象的原因是由于它們配合比（表 ）的不同所導(dǎo)致 .主要是由于 SF 和 CF 加量的不同，在它們之間所產(chǎn)生的混雜效應(yīng)也不同。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(fù)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(jié)很強(qiáng)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(yīng)變發(fā)生變化，由于纖維基體傳遞剪應(yīng)力，應(yīng)力重新分布導(dǎo)致相鄰纖維應(yīng)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(dāng)界面具有中等粘結(jié)強(qiáng)度 時，界面微損傷擴(kuò)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(jié)強(qiáng)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） 。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(jié)團(tuán)處，不僅起不到增韌作用，還會引起局部強(qiáng)度減弱，因此，我們要保證纖維在水泥漿中分散均勻 [18]。 （ 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(qiáng)度后它的破