[發明專利]作為膠凝礦物摻合料的添加劑的水泥添加劑材料的組合物，及用作潛在水硬性粘合劑以提高膠凝產品的效果

有效

• 申請號: 201880079679.4
• 申請日: 2018-10-03
• 公開（公告）號: CN111566069B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 阿斯特里·科瓦斯內斯;吉爾·安吉利奎·克勞森
• 申請（專利權）人: 雷斯通有限公司
• 主分類號: C04B28/02
• 分類號: C04B28/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉瀟

公開了一種用于提高膠凝結構的耐久性的水泥添加劑材料的組合物。所述水泥添加劑組合物包含一種或多種二價鎂金屬硅酸鹽的摻合料，其能夠作為在水性條件下通過水化過程活化的所述組合物中的潛在水硬性粘合劑，特別是二價金屬硅酸鹽是以鎂為主的硅酸鹽，優選包括橄欖石、斜方輝石、角閃石、滑石和蛇紋石或其混合物的礦物。所述組合物還包含氯離子或鹵水。還公開了該組合物的應用，特別是當暴露于水和鹵水中時，利用水化性能作為硅酸鎂、特別是所述橄欖石的潛在水硬性反應的主要觸發，以獲得可自愈合的膠凝材料。

技術領域

本發明涉及一種用于提高膠凝結構的耐久性的水泥添加劑材料的組合物，如以下權利要求1所限定。

更具體地，本發明涉及由膠凝礦物摻合料制成的產品。這些混合物將包括水泥添加劑產品、新成分、旨在用作膠凝礦物摻合料的潛在水硬性粘合劑、砂漿和用于工業應用和建設目的的混凝土結構。當與外部潮濕、濕潤或淹沒的水生環境接觸時，所用的成分將提高產品在整個壽命中的耐久性。

本發明還涉及如權利要求6-14中所示的本發明的潛在水硬性粘合劑用于膠凝產品的幾種應用。

背景技術

本發明涉及膠凝材料領域，例如波特蘭水泥(Portland Cement)和地質聚合物。本發明的目的是將二價鎂-鐵固溶硅酸鹽(例如橄欖石、斜方輝石、角閃石、滑石和蛇紋石的礦物)，此處稱為“硅酸鎂”，用作膠凝礦物摻合料的潛在水硬性粘合劑，從而增加膠凝礦物摻合料結構的完整性、體積、風化和/或壽命。

本發明涉及通過在膠凝礦物摻合料中包括/添加硅酸鎂作為潛在水硬性粘合劑而提高膠凝結構隨時間推移的完整性和/或耐久性，以及提高其處理風化和暴露于在膠凝材料上并通過該膠凝材料的水混合物流的能力。

普通油井水泥基于波特蘭水泥的原理。由于NORSOKD010和API Spec10A是當前油氣行業作業的行業標準，因此重要的是，本發明能夠以可負擔的方式滿足這些標準。本發明的特別優點在于，容易將它添加到當前的油井水泥作業中以提高性能并滿足標準。本發明的許多優點在固井和完井、封井、暫時和永久棄井的應用中顯而易見。

提出的普通油井水泥的替代品是地質聚合物(Geopolymer)。這些是粘彈性的材料。具有這種物理性質的一個實例是玉米粉和水的混合物；處理時變硬，靜置時變軟。另一個實例是賓漢塑性流體(Bingham Plastic)。這類似蛋黃醬(處理時變軟，靜置時變硬)。目前，這些產品均未合理定價或均不是特別標準友好。

變質是固體巖石對于下述物理和化學條件的礦物學和結構調整現象，所述條件在風化和成巖作用的近地表區域以下的深度施加，并且這些條件不同于所討論的巖石的起源條件。

具有火山灰粘合作用或潛在水硬性粘合作用的無機材料通常用于膠凝材料中。水硬性被定義為“不論是天然水硬性石灰、水泥還是火山灰衍生的石灰和水泥在水下凝結和硬化的性能”。潛在水硬性粘合劑由于以特定的方式觸發而以更慢的方式反應，以改變膠凝產品的性能。它將自行發揮最大的力量，但非常緩慢。這些的目的是在膠凝礦物摻合料中擴大對石灰熟料的需求，或提高膠凝礦物摻合料的性能。

技術水平的披露

關于技術水平，請參考以下專利出版物：

FR-2.939.429，US-2015/18905，WO-2016/094506和US-2008/196628。

所有這些文獻都涉及用于生產混凝土的水泥礦物混合物，以保護水泥建筑免于與CO₂反應，該反應稱為碳酸化過程。對于所有石灰-水泥混合物，碳酸化是一個眾所周知的反應，使其礦物成分從CaO(石灰)變為CaCO₃(碳酸鈣)，并且這由于風化而隨時間自然發生。硅酸鎂也將與CO₂反應，由于碳酸化而形成的礦物質將擴展至膠凝結構的縫隙和裂縫中，以保持結構密封。