膠凝材料是指在物理、化學(xué)作用下，能從漿體變成堅固的石狀體，并能膠結(jié)其他材料，具有一定機械強度的物質(zhì)。所以，膠凝材料又稱為膠結(jié)料。膠結(jié)料分為有機膠凝材料和無機膠凝材料兩大類。水泥、石灰、石膏、瀝青、樹脂被統(tǒng)稱為五大膠凝材料。其中瀝青和各種樹脂屬于有機膠凝材料。

　　無機膠凝材料按照硬化調(diào)條件，又可分為水硬性膠凝材料和非水硬性膠凝材料兩種。

　　水硬性膠凝材料：在拌水后既能在空氣中又能在水中硬化，通常稱為水泥。如硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥等。

　　非水硬性膠凝材料：只能在空氣中硬化，又稱為氣硬性膠凝材料。如石灰、石膏、耐酸膠結(jié)料等。

　　膠凝材料發(fā)展簡史

　　天然膠凝材料時期(黏土)：新石器時代(4000~10000年前)

　　石膏——石灰時期：公元前2000~3000年

　　天然水泥時期：18世紀(jì)后期

　　硅酸鹽水泥時期：19世紀(jì)初開始

　　多品種水泥時期：20世紀(jì)至今

　　水泥

　　凡細(xì)磨成粉末狀，加入適量水后成為塑性漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，并能將砂、石等散粒或纖維材料牢固地膠結(jié)在一起的水硬性膠凝材料，統(tǒng)稱為水泥。

　　水泥的分類

　　按其用途和性能分為通用水泥、專用水泥和特性水泥。

　　按水泥的組成分為硅酸鹽水泥系列、硫鋁酸鹽水泥系列、氟氯酸鹽水泥系列、鋁酸鹽水泥系列、鐵鋁酸鹽水泥系列。

　　石灰

　　石灰是一種以氧化鈣為主要成分的氣硬性無機膠結(jié)材料。石灰是用石灰石、白云石、白堊、貝殼等碳酸鈣含量高的原料，經(jīng)900~1100℃煅燒而成。石灰是人類最早應(yīng)用的膠結(jié)材料。石灰在土木工程中應(yīng)用范圍很廣，在我國還可用在醫(yī)藥領(lǐng)域。石灰粒子形成氫氧化鈣膠體結(jié)構(gòu)，顆粒極細(xì)(粒徑約為1μm)，比表面積很大(達(dá)10~30m2/g)，其表面吸附一層較厚的水膜。

　　石膏

　　石膏是單斜晶系礦物，是主要化學(xué)成分為為硫酸鈣(CaSO4)的水合物。石膏是一種重要的工業(yè)原料，在工業(yè)領(lǐng)域占有十分重要的地位，對國民經(jīng)濟影響重大。石膏及其制品的微孔結(jié)構(gòu)和加熱脫水性，使之具優(yōu)良的隔音、隔熱和防火性能，被廣泛用于建筑、建材、工業(yè)模具和藝術(shù)模型、化學(xué)工業(yè)及農(nóng)業(yè)、食品加工和醫(yī)藥美容等眾多應(yīng)用領(lǐng)域，是一種重要的工業(yè)原材料。

　　瀝青

　　瀝青是組成相對復(fù)雜的高分子膠體或溶膠體系，因此人們可以選用合適的高分子材料，通過適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)技術(shù)及合成方法制備得到符合各項性能要求的淺色仿瀝青材料，不斷優(yōu)化從而得到與普通瀝青使用性能相似的淺色瀝青膠結(jié)料。

　　瀝青是一種性能復(fù)雜的粘彈性材料，在一定溫度范圍內(nèi)，瀝青材料在低溫下發(fā)生彈性變形，在高溫下產(chǎn)生塑性流動，性能變化較為復(fù)雜。

　　瀝青膠結(jié)料是生產(chǎn)乳化瀝青的最重要的原料，也是乳化瀝青實際鋪路鋪設(shè)的最終形式。瀝青的質(zhì)量直接關(guān)系到乳化瀝青的性能。

　　樹脂

　　由于常規(guī)水泥石封固引起的環(huán)空竄流、油井開發(fā)后的環(huán)空帶壓等問題也逐漸突顯出來。合成樹脂膠凝材料由于基體材料的改變，可避免因失重而導(dǎo)致的流體竄流，且其固化后本身具有高強度、高彈性、低收縮、抗腐蝕、改善界面膠結(jié)等特性，克服了常規(guī)水泥膠凝材料本身固有的缺陷，是一種較為理想的環(huán)空封隔膠凝材料，因此研究合成樹脂膠凝材料具有重要意義。

　　合成樹脂按其加工方式的不同分為熱塑性樹脂和熱固性樹脂。熱塑性樹脂具有受熱軟化、冷卻硬化的性能，不起化學(xué)反應(yīng)，可多次反復(fù)塑化成型。熱固性樹脂是指樹脂加熱后產(chǎn)生化學(xué)變化，逐漸硬化成型，再受熱也不軟化的一種樹脂。熱固性樹脂屬立體型結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，其優(yōu)點是耐熱性高、受壓不易變形，作為油氣井用膠凝材料，其在井下溫度、壓力情況下保持穩(wěn)定的物理化學(xué)性能。因此，可以作為油氣井膠凝材料的樹脂應(yīng)為熱固性樹脂。

　　熱固性樹脂主要包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂、有機硅樹脂、呋喃樹脂和三聚氰胺樹脂。

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