石油行業(yè)耐火勾縫材料及施工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石油行業(yè)耐火勾縫材料，涉及石油化工領(lǐng)域，包括以下質(zhì)量百分比的組分：硅酸鹽水泥25～40%，粉狀耐火泥30～45%，粉煤灰20～30%，氧化鋁微粉8～12%，三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉或水玻璃0.5～1%，余量為水。本發(fā)明能夠有效降低砂漿迎火面強度損失。高溫烘烤帶來的物理影響由保護層承擔(dān)，從而保證耐火砂漿的平均強度更高，同時有效避免了砂漿迎火面強度降低帶來的質(zhì)量隱患。
【專利說明】石油行業(yè)耐火勾縫材料及施工工藝
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及石油化工領(lǐng)域，確切地說涉及一種耐火材料，尤其涉及一種石油行業(yè)耐火砌體結(jié)構(gòu)勾縫材料及其施工工藝，為防火墻的砌體砂漿提供防火保護。
【背景技術(shù)】
[0003]在油氣開采過程中，試油結(jié)束后需要進行放噴作業(yè)。所謂放噴，即油氣勘探、開發(fā)中，為進行油、氣測試工作而人為打開井口，讓井內(nèi)油氣有控制地噴出井外并燃燒的工藝過程。為防止噴射的火焰燒毀周圍植被、作物或構(gòu)筑物，必須在放噴管線出口修建防火墻。
[0004]由于試油放噴作業(yè)因地下天然氣壓力的不同，放噴作業(yè)時間由幾天到幾十天不等，故石油行業(yè)防火墻必須具備能夠抵擋天然氣噴射的強度，并能夠在長期高溫條件下工作。
[0005]建筑領(lǐng)域的材料均不能承受長期高溫工作條件，建筑領(lǐng)域的防火墻國家規(guī)定耐火極限為4小時，即4小時內(nèi)結(jié)構(gòu)構(gòu)件不發(fā)生嚴(yán)重破壞，但在長期高溫條件下，建筑材料強度必然大幅下降。工業(yè)筑爐領(lǐng)域的耐火材料能夠承受長期高溫工作條件，但是其耐火性能均是通過特殊的熱處理工藝(烘爐)實現(xiàn)的。
[0006]烘爐是采用熱煙氣或電加熱的方式，使?fàn)t內(nèi)溫度以每小時15至50度的速度升溫，500^600度恒溫3小時，之后繼續(xù)升溫至最高溫度。必須連續(xù)烘爐72小時以上，中途不能斷電也不能發(fā)生驟冷驟熱情況。因耐火材料均具備同質(zhì)多晶的現(xiàn)象，烘爐能夠使材料的晶型發(fā)生改變而提高其耐火性能。
[0007]石油行業(yè)的防火墻均是修建在野外，沒有烘爐的工序及其他養(yǎng)護條件。因此，筑爐領(lǐng)域的耐火材料與建筑建筑領(lǐng)域的保溫隔熱材料均不能用于修建石油行業(yè)的防火墻。石油行業(yè)的防火墻屬于特殊【技術(shù)領(lǐng)域】，國內(nèi)目前沒有針對該領(lǐng)域發(fā)明的耐火技術(shù)，而研究并開發(fā)本領(lǐng)域的耐火技術(shù)，是確保放噴安全及滿足環(huán)境保護的重要課題。
[0008]目前石油行業(yè)已開始推廣應(yīng)用耐火砂漿砌筑耐火磚修建防火墻，耐火砂漿技術(shù)即硅酸鹽水泥耐火砂漿及其施工工藝是本發(fā)明人于2012年11月30日申請，于2013年2月13日公開的發(fā)明專利申請，其申請?zhí)枮?01210502740.6。通過現(xiàn)場實際應(yīng)用，發(fā)明的耐火砂漿能夠滿足修建階段的國家規(guī)范與使用階段的放噴要求。
[0009]但是，進一步研究發(fā)現(xiàn)，耐火砂漿在高溫煅燒后其內(nèi)部強度是不均勻的。與工業(yè)筑爐行業(yè)不同，筑爐行業(yè) 的耐火材料經(jīng)過烘爐能夠均勻受熱，材料的各個部位物理化學(xué)性質(zhì)基本相同。而石油行業(yè)防火墻經(jīng)放噴后，均反映為迎火面強度降低，背火面強度升高。
[0010]強度出現(xiàn)升降不同情況是多種因素共同作用的結(jié)果，砂漿在不同區(qū)域工作環(huán)境不同，強度升高或降低取決于受何種因素影響最大。
[0011]砂漿迎火面受火焰直接噴射，受物理因素影響大于化學(xué)因素，表面水分被烘干，其孔隙率增大，致密度降低，導(dǎo)致強度降低；砂漿背火面受化學(xué)因素影響大于物理因素，砂漿發(fā)生燒結(jié)使強度升高。
[0012]需要指出的是，煅燒后墻體的穩(wěn)定性不取決于砂漿迎火面的強度，也不取決于墻背面的強度，而取決于砂漿的平均強度。使用砂漿試塊煅燒后試壓的強度為平均強度，砂漿試塊的平均強度在煅燒后強度略有上升，但依然符合迎火面強度減小，背火面強度增大的規(guī)律。
[0013]為進一步提高墻體穩(wěn)定性，可采取措施有效控制砂漿迎火面煅燒后的強度損失，則能夠提高砂漿的平均強度，并有效解決迎火面強度下降出現(xiàn)的質(zhì)量問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明旨在減小耐火砂漿在放噴作業(yè)時迎火面強度損失的問題，提供一種石油行業(yè)耐火勾縫材料，本發(fā)明能夠有效降低砂漿迎火面強度損失。高溫烘烤帶來的物理影響由保護層承擔(dān)，從而保證耐火砂漿的平均強度更高，同時有效避免了砂漿迎火面強度降低帶來的質(zhì)量隱患。
[0015]同時，本發(fā)明還提供了上述勾縫材料的施工工藝。
[0016]本發(fā)明是通過采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種石油行業(yè)耐火勾縫材料，其特征在于，包括以下質(zhì)量百分比的組分:硅酸鹽水泥25~40%，粉狀耐火泥30~45%，粉煤灰20~30%，氧化鋁微粉8~12%，三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉或水玻璃0.5~1%，余量為水。
[0017]本發(fā)明所述的硅酸鹽水泥在氣溫高于101:時為42.5水泥，氣溫低于10°C時為42.5R或52.5R早強型水泥。
[0018]所述耐火泥為高鋁質(zhì)耐火泥。具體選用國家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 2994-2008的高鋁質(zhì)耐火泥漿。
[0019]所述粉煤灰為超細(xì)粉煤灰。所述超細(xì)粉煤灰是比表面積為700~1000m~2 / kg的粉煤灰。
[0020]所述氧化鋁微粉為a-氧化鋁微粉，規(guī)格5um。
[0021]一種石油行業(yè)耐火勾縫材料的施工工藝，其特征在于，包括下述步驟:
(1)、配料:將原料按質(zhì)量百分比進行配料；
(2)、將步驟(1)的原料按配比混合并攪拌5min以上；
(3)、在攪拌完成后2小時內(nèi)使用步驟(2)得到的材料進行勾縫；
(4)、勾縫完成后自然養(yǎng)護。
[0022]所述配料步驟中，當(dāng)室外溫度在10°C以上時，所述硅酸鹽水泥選擇42.5型號時，其用量為30~40%，采用硅酸鹽水泥52.5R時，其參量為25~30%。
[0023]所述配料步驟中，當(dāng)室外溫度在9°C以下時，所述硅酸鹽水泥選擇42.5R時，其用量為30~40%，采用硅酸鹽水泥52.5R時，其參量為25~30%。
[0024]采用本發(fā)明的優(yōu)點在于:
一、本發(fā)明米用以下質(zhì)量百分比的組分:娃酸鹽水泥25~40%,粉狀耐火泥30~45%,粉煤灰20~30%，氧化鋁微粉8~12%，三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉或水玻璃0.5~1%，余量為水。該勾縫材料常溫下凝固具有一定的早期強度，便于勾縫造型；能承受煅燒的高溫，具有較高抗熱震性和耐久性，;且成本較低廉。設(shè)計勾縫材料標(biāo)號按照目前建筑行業(yè)使用最為普遍的M2.5標(biāo)號進行設(shè)計，即材料在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護28天的強度及高溫煅燒后的強度均達(dá)到2.5MPa以上。
[0025]二、本發(fā)明使用新型勾縫材料能夠為砂漿提供防火保護減小強度損失，能有效提高耐火砂漿的整體強度，確保墻體更加安全牢固。
[0026]三、本發(fā)明包括氧化鋁微粉8~12%，用于提高材料致密度，能填充粉料間的空隙，使水用量降低；成型體排除水分后，留下的孔洞也較少，可以提高體積密度和降低氣孔率，從而改善材料的結(jié)構(gòu)強度，優(yōu)化材料性能。同時，在攪拌過程中氧化鋁與水泥中的氧化硅發(fā)生水化反應(yīng)可生成莫來石，在放噴時，莫來石纖維與基質(zhì)相在溫度驟然升高的情況下因?qū)嵯禂?shù)不同可產(chǎn)生微裂紋，能夠吸收大量熱應(yīng)力，提高抗熱震性效果。產(chǎn)生微裂紋的同時也為砂漿驟然升溫劇烈脫水打開了通道，防止蒸汽應(yīng)力破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0027]四、本發(fā)明包括粉煤灰20~30%，在拌合過程中能夠提高材料的和易性，確保水化反應(yīng)充分進行；粉煤灰的摻入可以大幅降低材料的含水率，材料中自由水的減少可減小在驟然升溫劇烈脫水時的蒸汽應(yīng)力，保證結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性。
[0028]五、本發(fā)明包括粉狀耐火泥30~45%，粉質(zhì)耐火泥是熱硬型材料，作用是增大和水的接觸面積進行水化反應(yīng)，在常溫條件下降低水泥的結(jié)合強度便于勾縫造型，在高溫條件下通過水化反應(yīng)防止生成低熔物同時發(fā)生燒結(jié)以確保材料強度提高，是強度的調(diào)節(jié)劑。
[0029]六、本發(fā)明水化時析出的游離氧化鈣極少，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，有效提高了砂漿耐腐蝕性能；所用原材料易獲得，配置過程及施工過程均方便操作，不會延長施工周期，無其余副作用，無安全隱患，非常適用對高溫環(huán)境要求不苛刻的工程；較傳統(tǒng)工藝有效降低了施工風(fēng)險，排除了安全隱患，提高了工程質(zhì)量，較傳統(tǒng)工藝有效降低了施工成本。
[0030]七、采用本發(fā)明后，在冬季寒冷氣候下，該材料硬化速度較慢，早期強度在同等養(yǎng)護期內(nèi)稍小，可使用帶R標(biāo)號的早強型硅酸鹽水泥，同時按質(zhì)量百分比0.5~2%加入早強減水劑，可以有效提高其凝固后的強度并減少材料內(nèi)部自由水的含量。
[0031]七、當(dāng)室外溫度在10°C以上時，所述硅酸鹽水泥選擇42.5型號時，其用量為30~40%,娃酸鹽水泥選擇52.5型號時,其用量為25~30%,米用不同型號的水泥,可以米用不同的用量來達(dá)到同樣的強度效果。
[0032]八、當(dāng)室外溫度在9°C以下時:采用硅酸鹽水泥42.5R時，其參量為30~40%，采用硅酸鹽水泥52.5R時，其參量為25~30%，早期強度增長較快，7天即可達(dá)到其極限強度的70%左右，以解決在寒冷氣候砂漿強度發(fā)展較慢的問題。
[0033]九、本發(fā)明耐高溫性能較好，達(dá)到1000°C至1500°C，因為高溫時發(fā)生固相反應(yīng)，燒結(jié)結(jié)合代替了水化結(jié)合，生成物均為比較穩(wěn)定的物質(zhì)，不易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，能保證材料后期抗壓強度。
[0034]十、本發(fā)明可用于簡易防火墻、獨立煙道、小型窯爐等無烘爐工藝的構(gòu)筑物，為砌筑砂漿提供防火保護，減小砂漿迎火面強度損失。
【具體實施方式】
[0035]實施例1
作為本發(fā)明的一較佳實施方式，其包括以下質(zhì)量百分比的組分:硅酸鹽水泥30%，粉狀耐火泥35%，粉煤灰25%，氧化鋁微粉8%，三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉或水玻璃0.5%，余量為水。
[0036]本發(fā)明所述的硅酸鹽水泥在氣溫高于101:時為42.5水泥，氣溫低于10°C時為42.5R早強型水泥。所述耐火泥為高鋁質(zhì)耐火泥。具體選用國家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 2994-2008的高鋁質(zhì)耐火泥漿。所述粉煤灰為超細(xì)粉煤灰。所述超細(xì)粉煤灰是比表面積為700~1000m~2 / kg的粉煤灰。所述氧化鋁微粉為a-氧化鋁微粉，規(guī)格5um。
[0037]實施例2
作為本發(fā)明的最佳實施方式，其由以下質(zhì)量百分比的組分組成:硅酸鹽水泥30%，粉狀耐火泥33%，粉煤灰25%，氧化鋁微粉10%，三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉或水玻璃1%，余量為水。
[0038]實施例3作為本工藝方法的最佳實施方式為:包括下述步驟:
(1)、配料:將原料按質(zhì)量百分比進行配料；
(2)、將步驟(1)的原料按配比混合并攪拌5min以上；
(3)、在攪拌完成后2小時內(nèi)使用步驟(2)得到的材料進行勾縫；
(4)、勾縫完成后自然養(yǎng)護。
[0039]所述配料步驟中，當(dāng)室外溫度在10°C以上時，所述硅酸鹽水泥選擇42.5型號時，其用量為35%，采用硅酸鹽水泥52.5R時，其參量為28%。
[0040]所述配料步驟中，當(dāng)室外溫度在9°C以下時，所述硅酸鹽水泥選擇42.5R時，其用量為35%，采用硅酸鹽水泥52.5R時，其參量為30%。
【權(quán)利要求】
1.一種石油行業(yè)耐火勾縫材料，其特征在于，包括以下質(zhì)量百分比的組分:硅酸鹽水泥25~40%，粉狀耐火泥30~45%，粉煤灰20~30%，氧化鋁微粉8~12%，三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉或水玻璃0.5~1%,余量為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油行業(yè)耐火勾縫材料，其特征在于，所述的硅酸鹽水泥在氣溫高于10°C時為42.5水泥，氣溫低于10°C時為42.5R或52.5R早強型水泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石油行業(yè)耐火勾縫材料，其特征在于，所述耐火泥為高鋁質(zhì)耐火泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石油行業(yè)耐火勾縫材料，其特征在于，所述粉煤灰為超細(xì)粉煤灰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石油行業(yè)耐火勾縫材料，其特征在于，所述氧化鋁微粉為a~氧化招微粉，規(guī)格5um。
6.實施如權(quán)利要求1所述的石油行業(yè)耐火勾縫材料的施工工藝，其特征在于，包括下述步驟:(1)、配料:將原料按上述質(zhì)量百分比進行配料；(2)、將步驟(1)的原料按配比混合并攪拌5min以上；(3)、在攪拌完成后2小時內(nèi)使用步驟(2)得到的材料進行勾縫；(4)、勾縫完成后自然養(yǎng)護。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的石油行業(yè)耐火勾縫材料的施工工藝，其特征在于，所述配料步驟中，當(dāng)室外溫度在10°c以上時，所述硅酸鹽水泥選擇42.5型號時，其用量為30~40%，采用硅酸鹽水泥52.5R時，其參量為25~30%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的石油行業(yè)耐火勾縫材料的施工工藝，其特征在于，所述配料步驟中，當(dāng)室外溫度在9°C以下時，所述硅酸鹽水泥選擇42.5R時，其用量為30~40%，采用硅酸鹽水泥52.5R時，其參量為25~30%。
【文檔編號】C04B35/66GK103641506SQ201310671273
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】付文濤, 李川江, 吳靜, 蘭杰, 謝圣杰 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司