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第 7 期 张 健，等: 一种大温差耐温耐盐缓凝剂的合成及性能评价 ·1245·

图 9 水泥浆在 60 ℃/20 MPa 条件下的抗压强度发展曲线
Fig. 9 Compressive strength development curve of cement
paste at 60 ℃/20 MPa (1in=2.54 cm, 1psi=6894 图 11 PMC-180 缓凝剂对水泥水化产物的影响
kPa) Fig. 11 XRD patterns of cement paste with or without
retarder PMC-180
服了大温差因素造成的顶部(低温层段)“超缓凝”
问题，满足长封固段大温差固井施工要求。
2.3 大温差缓凝机理研究
2.3.1 PMC-180 在水泥颗粒上的吸附量与稠化时间
的关系
配制不同 PMC-180 加量的水泥浆体系，考察不
同温度下其在水泥颗粒上的吸附量及与稠化时间的
关系，结果见图 10。
图 12 PMC-180 缓凝剂对水泥石微观结构的影响

Fig. 12 SEM photographs of cement paste with or without
retarder PMC-180

了 Ca(OH) 2 （4.92、2.628、1.927 nm）、钙矾石（Aft）
（2.773、2.616 nm）、单硫型水化硫铝酸钙（Afm）
（2.74 nm）和水化硅酸钙凝胶 C—S—H（3.35~
3.12 nm）的特征衍射峰 [19-22] 。通过对比发现，加入
缓凝剂 PMC-180 的浆体水化产物 Ca(OH) 2 、AFt 的
衍射峰强度明显减弱，其他水化产物衍射峰强度无
明显变化，因此上述现象表明，缓凝剂 PMC-180 具

图 10 PMC-180 吸附量和稠化时间的关系 有抑制水化产物 Ca(OH) 2 晶体形成和生长，延长水
Fig. 10 Relationship between adsorption capacity of 泥水化诱导期的作用。
PMC-180 and thickening time
由图 12 可知，空白水泥石水化产物主要有薄片
由图 10 可知，在相同温度下，随着 PMC-180 板层状的 Ca(OH) 2 晶体、尺寸较小的片状单硫型水
质量分数的增加，在水泥浆体中吸附量逐渐增大直 化硫铝酸钙(AFm)晶体、针柱状的多硫型水化硫铝
至平衡，水泥浆稠化时间也经历了逐渐延长最后增 酸钙（Aft）晶体以及团簇等大粒子状的水化水化硅
加放缓的过程；在相同加量下，随着温度的升高， 酸钙凝胶 C—S—H [23-24] ；而加有 PMC-180 的水泥石
吸附量逐渐增加，稠化时间也相应增加；上述现象 水 化产物形态发生了较大变化，薄片板层状的
表明聚合物通过在水泥颗粒形成有效吸附层来实现 Ca(OH) 2 晶体变小并且减少，片状的单硫型水化硫铝
延缓水泥水化的目的。 酸钙（Afm）晶体以及针柱状的多硫型水化硫铝酸
2.3.2 PMC-180 对水泥水化产物的影响 钙（Aft）晶体也相应减少，水化硅酸钙凝胶转变成
添加 PMC-180 和未加缓凝剂水泥石水化产物的 针刺状、草状形态，并且相互搭接交结形成三维网
XRD 谱见图 11，其中，CH 表示 Ca(OH) 2 ，微观结 状结构。
构的 SEM 扫描图片见图 12。 结合 XRD 及 SEM 分析可知：PMC-180 对水泥
由图 11 中两种水泥浆体的 XRD 衍射分析可知， 水化产物种类无影响，但对氢氧化钙晶体含量及水
两种浆体的水化产物种类基本相同，图中主要出现 化硅酸钙凝胶形态产生了比较明显的影响，因此，