Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7445-2:2004 về Xi măng giếng khoan chủng loại G - Phần 2: Phương pháp thử

• Số hiệu: TCVN7445-2:2004
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: Bộ Khoa học và Công nghệ
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2004

Mômen xoắn tương đương, g.cm	Khối lượng, g	Độ đặc quánh, Bc
260	50	9
520	100	22
780	150	35
1040	200	48
1300	250	61
1560	300	74
1820	350	87
2080	400	100

b) Phương pháp dầu hiệu chuẩn

Thiết bị chiết áp được tiêu chuẩn bằng dấu hiệu chuẩn, trong đó biết trước tương quan độ nhớt - nhiệt độ của dầu hiệu chuẩn trong một khoảng từ 5 Bc đến 100 Bc (phải loại bỏ dầu sau khi dùng).

CHÚ DẪN

1 - Cảm biến đo nhiệt độ của hồ xi măng trong cốc;

2 - Gioăng;

3 - Cơ cấu chiết áp;

4 - Lò xo xoắn;

5 - Đầu nối khí nén;

...

...

...

7 - Cảm biến đo áp xuất;

8 - Nắp bảo vệ;

9 - Ống xoắn làm mát;

10 - Thanh trục;

11 - Bộ truyền cốc mẫu (quay ngược chiều kim đồng hồ);

12 - Màng ngăn của cốc;

13 - Đầu bơm dầu;

14 - Bộ gia nhiệt;

15 - Bánh răng chuyển động;

...

...

...

17 - Hộp giảm tốc;

18 - Đệm truyền chuyển động;

19 - Vòng bi côn

Hình 2 - Sơ đồ cấu tạo thiết bị đo thời gian đặc quánh

Kích thước tính bằng milimet

a) Bộ cốc khuấy

b) Bộ cốc khuấy có màng ngăn phẳng

...

...

...

1 Cặp nhiệt điện loại J

2 Cơ cấu chiết áp

3 Nắp đậy (trên)

4 Đáy

Hình 3 - Sơ đồ bộ cốc khuấy hồ xi măng

Kích thước tính bằng milimet

CHÚ DẪN:

1 Góc quét

...

...

...

3 Trục cánh khuấy

Hình 4 - Sơ đồ cánh khuấy của cốc chứa hồ xi măng

Hình 5 - Thiết bị hiệu chuẩn chiết áp điển hình

5.2.3.3. Hệ thống đo nhiệt độ: Hệ thống đo nhiệt độ cần được hiệu chuẩn đến độ chính xác ± 2^oC. Việc hiệu chuẩn được tiến hành ít nhất một tháng một lần.

5.2.3.4. Vận tốc môtơ: Vận tốc môtơ được hiệu chỉnh để cốc chứa hồ đạt (150 ± 15) vòng/phút. Việc hiệu chỉnh được tiến hành ba tháng một lần.

5.2.3.5. Đồng hồ bấm giây: Đồng hồ bấm giây cần hiệu chỉnh đạt độ chính xác ± 30 giây/giờ và cần được kiểm tra nửa năm một lần.

5.2.3.6. Hệ thống đo áp suất: Tiến hành hiệu chuẩn dụng cụ đo áp suất mỗi năm một lần nhằm đảm bảo sai số đo dưới 0,25 % đối với toàn dải đo và 25 %; 50 % và 75 % đối với toàn thang đo.

5.2.4. Cách tiến hành

...

...

...

5.2.4.2. Đổ hồ xi măng vào cốc chứa mẫu theo thứ tự sau:

- Đổ hồ xi măng đã được chuẩn bị theo điều 5.1 vào cốc chứa mẫu;

CHÚ THÍCH: Để tránh hồ xi măng khỏi bị tách lớp trong quá trình đổ vào cốc khuấy có thể dùng dao trộn để khuấy nhẹ, đồng thời tiến hành đổ càng nhanh càng tốt.

- Khi cốc đã đầy, gõ nhẹ vào thành ngoài cốc để loại bỏ bọt khí;

- Vặn chặt đáy cốc chứa hồ xi măng;

- Xoáy chặt chốt bệ đỡ cốc chứa hồ.

5.2.4.3. Khởi động: Đặt cốc chứa hồ lên bàn xoay (chính bàn xoay chủ động này truyền chuyển động để vận hành cốc trong quá trình đo độ đặc quánh) của khoang áp suất (autoclave), bật máy cho quay cốc chứa mẫu. Đặt cơ cấu chiết áp sao cho khớp vào thanh trục và bắt đầu bơm dầu vào. Lắp cẩn thận nắp trên của autoclave và đầu đo nhiệt độ. Sau khi dầu dâng đầy trong khoang áp suất (theo tín hiệu dầu tràn ra theo đường ống lắp thanh gắn đầu đo nhiệt), xiết chặt ốc bịt đường dầu của thanh đo nhiệt độ. Bắt đầu vận hành thiết bị 5 phút ± 15 giây ngay sau khi ngừng khuấy trộn hồ xi măng.

5.2.4.4. Kiểm soát nhiệt độ và áp suất: Trong quá trình thử, tăng nhiệt độ và áp suất của hồ xi măng trong cốc mẫu theo (Bảng 2).

5.2.5. Biểu thị kết quả

...

...

...

Từ giản đồ trên, ghi lại độ đặc quánh lớn nhất (Bc) sau 15 phút đến 30 phút kể từ khi bắt đầu thử nghiệm và thời gian (theo phút) khi độ đặc quánh của hồ xi măng đạt 100 Bc.

Bảng 2 - Chế độ nâng và khống chế nhiệt độ, áp suất

Thời gian,

phút

Áp suất,

kPa ± 700 kPa

Nhiệt độ,

^oC ± 1^oC

0

...

...

...

27

2

9000

28

4

11100

30

6

13100

...

...

...

8

15200

34

10

17300

36

12

19300

37

...

...

...

21400

39

16

23400

41

18

25500

43

20

...

...

...

44

22

29600

46

24

31700

48

26

33800

...

...

...

28

35600

52

5.3. Xác định lượng nước tự do (độ tách nước)

5.3.1. Nguyên tắc

Đo lượng nước tự do (ml) tách ra trên bề mặt hồ xi măng sau khi lưu ở trạng thái tĩnh trong 2 giờ.

5.3.2. Thiết bị, dụng cụ

5.3.2.1. Thiết bị đo độ đặc quánh: Theo 5.2.2

5.3.2.2. Bình định mức: Bình định mức hình trụ, dung tích 250 ml, bằng thủy tinh, có vạch chia 2 ml hoặc nhỏ hơn.

...

...

...

5.3.2.4. Đồng hồ bấm giây: Có độ chính xác ± 30 giây / giờ. Đồng hồ bấm giây phải được kiểm tra độ chính xác sáu tháng một lần.

5.3.2.5. Thiết bị khuấy hồ xi măng: Theo 5.1.1.3.

5.3.3. Cách tiến hành

5.3.3.1. Chuẩn bị hồ xi măng: theo quy trình nêu tại 5.1.

5.3.3.2. Đổ hồ xi măng vào cốc chứa mẫu (đã được làm sạch và sấy khô) của thiết bị đo độ đặc quánh đến vạch mức.

5.3.3.3. Lắp cốc chứa mẫu và phụ kiện liên quan, sau đó đặt vào thiết bị đo đặc quánh và bật máy. Khoảng thời gian từ thời điểm hoàn thành quá trình trộn hồ xi măng đến quá trình khởi động thiết bị đo độ đặc quánh không vượt quá 1 phút.

5.3.3.4. Khuấy hồ xi măng trong khoảng thời gian 20 phút ± 30 giây. Nhiệt độ khoang được duy trì ở (27 ± 2) ^oC trong suốt quá trình khuấy.

5.3.3.5. Kết thúc quá trình khuấy tháo cốc chứa hồ xi măng ra khỏi autoclave của thiết bị đo đặc quánh. Chuyển hồ xi măng từ cốc chứa mẫu sang cốc khuấy và bật máy. Khoảng thời gian cho thao tác này không vượt quá 30 giây.

5.3.3.6. Tiếp tục khuấy hồ xi măng trong thiết bị khuấy ở tốc độ 12000 vòng/phút ± 500 vòng/phút trong khoảng thời gian (35 ± 2) giây. Sau đó, rót hồ xi măng vào bình định mức tới vạch 250 ml trong khoảng thời gian không quá 20 giây, đậy bình bằng màng tự bịt để tránh bay hơi.

...

...

...

5.3.3.8. Sau 2 giờ, dùng pipét hoặc bơm tiêm loại có dung tích từ 6 ml đến 10 ml để hút lượng nước tách ra trên bề mặt hồ xi măng. Ghi lại lượng nước này chính xác tới ± 0,1 ml.

5.3.4. Biểu thị kết quả

Lượng nước ghi được (5.3.3.8) chính xác đến 0,1 ml là lượng nước tự do (độ tách nước) của hồ xi măng.

5.4. Xác định cường độ nén

5.4.1. Nguyên tắc

Xác định lực nén phá vỡ mẫu đá xi măng trên một đơn vị diện tích bề mặt mẫu. Cường độ nén được tính bằng N/mm^2 (MPa).

5.4.2. Thiết bị, dụng cụ

5.4.2.1. Khuôn : hình lập phương 50 mm x 50 mm x 50 mm, gồm 3 khoang. Thành khuôn được tách biệt thành 2 phần và được định vị với nhau khi lắp ráp. Khuôn được chế tạo bằng kim loại cứng không bị ăn mòn bởi vữa xi măng. Các mặt của khuôn phải đủ cứng để không bị bửa và cong oằn. Các mặt phía trong khuôn phải phẳng và không vượt quá dung sai qui định ở Bảng 3.

Bảng 3 - Khoang thay đổi cho phép của khuôn mẫu

...

...

...

Khuôn mới

Khuôn đang sử dụng

1. Độ phẳng của bề mặt, mm, không lớn hơn

0,025

0,05

2. Khoảng cách giữa các mặt đối diện, mm

50 ± 0,13

50 ± 0,5

3 Chiều cao của mỗi khoang (h), mm

...

...

...

50

4 Góc giữa các mặt gần kề, độ

90 ± 0,5

90 ± 0,5

5.4.2.2. Máy thử độ bền nén: theo TCVN 6016 : 1995

5.4.2.3. Tấm đậy khuôn: được làm bằng thép không rỉ, chiều dày 6 mm. Tấm đậy phải đủ lớn để phủ hết bề mặt tiếp xúc xi măng.

5.4.2.4. Bể ổn nhiệt: phải có kích thước đủ để nhúng ngập khuôn chứa mẫu trong nước và đảm bảo giữ được nhiệt độ thử trong phạm vi ± 2 ^oC so với nhiệt độ sử dụng: 38^oC và 60 ^oC. Bể được trang bị máy khuấy hoặc hệ thống tuần hoàn nước.

5.4.2.5. Bể hạ nhiệt: phải đảm bảo kích thước đủ để mẫu được nhúng ngập trong nước và duy trì ở nhiệt độ (27 ± 3)^oC.

5.4.2.6. Dụng cụ đo nhiệt độ: có thể sử dụng cặp nhiệt độ hoặc nhiệt kế loại 100^oC, có thang chia 1 ^oC.

...

...

...

5.4.2.8. Mỡ làm kín khuôn: cần có tính chất làm kín khuôn và chịu nước trong điều kiện nhiệt độ bảo dưỡng. Mỡ này được dùng làm kín các mặt tiếp xúc đảm bảo hồ không lọt ra ngoài.

5.4.3. Cách tiến hành

5.4.3.1. Chuẩn bị khuôn: mặt trong khuôn và bề mặt tiếp xúc với đế khuôn được sạch và khô. Khuôn được lắp kín. Bôi một lớp mỏng dầu nhờn lên bề mặt phía trong của khuôn và bề mặt tiếp xúc với tấm đế.

5.4.3.2. Chuẩn bị hồ xi măng và đúc mẫu

- Chuẩn bị hồ xi măng theo 5.1.

- Đúc mẫu: Đổ hồ xi măng vào khuôn đã được chuẩn bị sao cho tạo thành một lớp có chiều cao bằng 1/2 chiều cao khuôn. Dùng đũa dằm và khuấy nhẹ 27 lần ở mỗi ngăn khuôn (để đảm bảo hồ xi măng được điền đầy, không để lại lỗ rỗng cho mẫu). Sau đó, dùng đũa dằm và khuấy phần hồ xi măng còn lại để phòng ngừa hồ xi măng bị lắng đọng. Đổ tiếp lượng hồ xi măng còn lại vào khuôn cho tràn đầy, rồi tiếp tục dằm và khuấy như làm với lớp trước. Dùng đũa để gạt phẳng phần hồ tràn trên mặt khuôn. Đậy chặt nắp đã được làm sạch và khô lên trên khuôn. Mỗi thử nghiệm cần chuẩn bị không dưới 3 mẫu.

5.4.3.3. Bảo dưỡng mẫu: sau khi kết thúc quá trình tạo mẫu  5 phút ± 15 giấy, đặt khuôn chứa mẫu vào bể ổn nhiệt đã được nâng nhiệt theo một trong hai chế độ dưỡng hộ ở 38 ^oC hoặc 60 ^oC. Thời gian lưu mẫu trong bể ổn nhiệt là 7 giờ 15 phút ± 5 phút. Sau đó, lấy mẫu ra khỏi bể ổn nhiệt và tháo mẫu khỏi khuôn.

5.4.3.4. Làm nguội mẫu: ngay sau khi tháo mẫu khỏi khuôn, xếp ngay các mẫu vào bể hạ nhiệt theo chiều đúng, không được chạm và chồng lên nhau. Thời gian mẫu lưu trong bể hạ nhiệt là 40 phút ± 5 phút và duy trì ở nhiệt độ (27 ± 3)^oC.

5.4.3.5. Ép mẫu

...

...

...

- Đưa từng mẫu vào trong lòng má ép của máy thử cường độ nén (má ép tiếp xúc với mặt bên của mẫu). Trước khi thử mỗi mẫu cần phải kiểm tra khớp cầu sao cho luôn ở trạng thái linh động.

- Tăng tải trọng của máy thử cường độ nén với tốc độ (72 ± 7) kN/phút đối với các mẫu dưỡng hộ ở nhiệt độ 60 ^oC và (18 ± 2) kN/phút đối với các mẫu dưỡng hộ ở nhiệt độ 38 ^oC trong suốt quá trình cho đến khi mẫu bị phá vỡ.

5.4.4. Tính kết quả

Cường độ nén (Rn), tính bằng N/mm^2 (MPa), được xác định theo công thức sau:

Rn = F / S

trong đó:

F là tải trọng tối đa lúc mẫu bị phá hoại, tính bằng Niu - tơn (N);

S là diện tích tấm ép hoặc má ép, tính bằng milimet vuông (50 mm x 50 mm = 2500 mm^2).

Kết quả cường độ nén của mẫu là trung bình cộng của cường độ nén các mẫu đơn, lấy chính xác đến 0,01 N/mm^2 (MPa).