【正文】 （ 4） 以提高加固效率為目標(biāo)，改善加固工藝，如進(jìn)一步進(jìn)行各項(xiàng)力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn) 研究以得出適于工程應(yīng)用的配合比，在工程實(shí)際中加大力度推廣 HFRP 的應(yīng)用。這與它 們各自單一纖維添加的時(shí)候的力學(xué)性能相符合。 （ 2） 析水率 由表 看出 HFRP 的析水率為 %，預(yù)制的純水泥漿的流動(dòng)度 %，以及單一 CF 為 %、單一 SF析水率為 %。 表 HFRP 的配合比 編號(hào) SF CF Landy906L Landy806L 微硅 甲基纖維素 Landy19L CS01 CS02 CS03 CS04 CS05 CS06 CS07 CS08 CS09 CS10 1% 1% 1% 1% 2% 2% 3% 3% 4% 4% % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % 1% 1% 1% 1% 2% 2% 2% 1% 2% 2% % % % % % % / / / / % % % % % % % % % % 如表 中所示，考慮到加入甲基纖維素會(huì)使得水泥漿中氣泡過，嘗試在 CS07～ CS10 組 不加入甲基纖維素，改用天然的微硅粉來調(diào)節(jié)纖維的分散問題，并對(duì)比兩者的不同。 物理力學(xué)性能 （ 1）抗折強(qiáng)度 本實(shí)驗(yàn)使用 DKZ5000 型電動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)來測(cè)試抗折強(qiáng)度，其斷裂模式為拔出斷裂。加入 CF 后的水泥漿的析水率變大了，其可能原因在于碳纖維吸附處理劑和分布不均且使得水泥漿處理劑未能完全均勻分散，對(duì)水泥漿的流動(dòng)性并無多大影響。由于表面活性劑容易使得拌和料中產(chǎn)生大量的氣泡，為此還必須加入適量的消 泡劑。 然后將六個(gè)半截棱柱體分別放在壓力機(jī)中夾具上，以（ 2400+ 200） N/s 的速率均勻地加荷直至破壞。測(cè)量方法與標(biāo)定相同，游碼所指示的數(shù)值，即為該水泥漿的密度 ,單位為 g/cm3。 （ 3）擬解決的關(guān)鍵問題 ① HFRP 的研究：首先選擇適用的 SF、 CF，通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)確定混雜效應(yīng)明顯的混雜比和混雜方式，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出優(yōu)化水泥漿配方的幾種纖維的混雜比。由此可見 CF 性能發(fā)揮率很低，再加上 CFRP 價(jià)格昂貴， 這造成 資源浪費(fèi)。目前在中外的研究還是注重于碳纖維的開發(fā)， 本實(shí)驗(yàn)中采取的 SF 和 CF 混雜增韌還是一個(gè)較新的領(lǐng)域，需要更多的努力去完善它。 在綜合分析 HFRP 材料的工作機(jī)理和性能的基礎(chǔ)上，決定以用碳纖維（ CF）和國(guó)產(chǎn)普通鋼纖維 (SF)混雜配制適于水泥石增韌的 HFRP 作為第一段研究任務(wù)。 隨著鉆井地質(zhì)條件的日趨復(fù)雜 ,鉆井新技術(shù)不斷發(fā)展 ,對(duì)固井技術(shù)的要求日益提高 ,同時(shí)固井質(zhì)量問題也越來越突出 [3]?？梢娎w維束斷裂是一個(gè)陸續(xù)發(fā)生、各個(gè)擊破的過程。 （ 2）研究?jī)?nèi)容 ① 以 HFRP 科學(xué)為基礎(chǔ)，以提高其韌性為主要目的，通過廣泛的文獻(xiàn)調(diào)研，合理優(yōu)選 SF 和 CF。實(shí)驗(yàn)測(cè)定前首先對(duì)密度計(jì)用清水進(jìn)行校正：將漿杯中盛滿自來水，蓋好杯蓋，擦凈溢出水，放置在支架刀口上，移動(dòng)游碼至 處，秤臂應(yīng)成水平，氣泡應(yīng)居中央。原因是由于養(yǎng)護(hù)溫度不同，水泥漿中水泥的水化程度不一，隨養(yǎng)護(hù)溫度 的升高，水泥水化速率加快，致使水泥漿中的自由水含量減少，只是溫度不高時(shí)自有水含量的遞減趨勢(shì)不是很明顯。 ② 水泥 水灰比（ W/C）為 。在圖中發(fā)現(xiàn)抗壓和抗折強(qiáng)度從 C01 到 C03 呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，綜合表 可知水泥石的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)隨 CF 加量的增加 而增加 。 由圖 可以看出鋼纖維體積率與分散系數(shù)之間的關(guān)系，在 %～ %之間呈直線上升，在 %之后隨著纖維量的增加分散系數(shù)下降。 復(fù)合纖維（ HFRP）增韌試驗(yàn)研究 由上節(jié)論述可見，我們是以提 高纖維增韌效果為主要目標(biāo)，以 SF/CF 混雜作為研究的切入點(diǎn)。因?yàn)?SF 的加入使得它對(duì)在水泥漿中的 CF 可以起到一個(gè)保護(hù)的作用，相比于單一纖維的拔出或者脆性斷裂， HFRP 將具有更好的阻裂能力，所以其在增韌方面優(yōu)于單一纖維。可見加入的纖維有使得水泥石的韌性增加，并且遭受外力破壞時(shí)不會(huì)出現(xiàn)崩落等現(xiàn)象，保持了結(jié)構(gòu)的完整性。今后對(duì)于 HFRP 在水泥石的應(yīng)用研究主要研究方法仍是針對(duì)一特定體系進(jìn)行概念設(shè)計(jì)、模型設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究和理論處理，得出設(shè)計(jì)與控制特定應(yīng)用范圍內(nèi)的混雜復(fù)合材料性能的定量方法?，F(xiàn)在完成論文之時(shí)，回想四年走過的路，值得慶幸的是自己一直保持著對(duì)生活和理想的那份執(zhí)著和不懈的努力，讓自己現(xiàn)在可以說句 ： 青春無悔 ! 在此首先深深感謝導(dǎo)師郭小陽教授對(duì)我學(xué)業(yè)上教導(dǎo)和生活上的關(guān)懷 !在老師的精心指導(dǎo)下，本論文才得以順利提前完成。在水泥漿中加入一定比例的長(zhǎng)短纖維，可利用纖維對(duì)負(fù)荷的傳遞，減小水泥石內(nèi)部缺陷的應(yīng)力 集中，增加水泥石的彈性和抗沖擊能力 [20， 21]。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(huì)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]。 3） 抗折強(qiáng)度 表 HFRP 的抗折強(qiáng)度 編號(hào) 測(cè)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(cè)試抗折性能的時(shí)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。加入鋼纖維后進(jìn)行的抗折實(shí)驗(yàn)中的斷裂時(shí)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。 （ 1）鋼纖維 本實(shí)驗(yàn)采用的是廢舊的輪胎所拆取的鋼纖維，其平均長(zhǎng)度為 ㎝～ ㎝之間，平均直徑為 ㎝左右。由于實(shí)驗(yàn)條件限制，本實(shí)驗(yàn)采用的是恒速攪拌器來攪拌，攪拌后 CF 分散較為均勻。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。 （ 3）流變性的測(cè)定 將待測(cè)定水泥漿倒入樣品杯后放置在儀器的樣品杯托架上。 2 水泥漿理化學(xué)性能 G 級(jí)油井水泥系是由美國(guó)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 。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%。 如上所述， HFRP 加固的成本較單一 CF 加固明顯降低。 目 錄 .......................................................................... II 1 緒論 ........................................................................... 1 研究背景及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .............................................................. 1 研究的目的與意義 ..................................................................... 1 實(shí)驗(yàn)原理 ............................................................................. 2 實(shí)驗(yàn)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(cè)試 ................................................................... 5 3 纖維增韌實(shí)驗(yàn)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(yàn)研究 ......................................................... 15 試驗(yàn)結(jié)果對(duì)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 ...............