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May 12, 2024

Mélange Micromax et hématite

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 8669 (2023) Citer cet article 407 Accès aux détails des métriques Le ciment Portland ordinaire (OPC) a introduit différents problèmes environnementaux et techniques.

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 8669 (2023) Citer cet article

407 Accès

Détails des métriques

Le ciment Portland ordinaire (OPC) a introduit différents problèmes environnementaux et techniques. Les chercheurs ont tenté soit d'ajouter de nouveaux matériaux au ciment, soit de développer des alternatives pour relever les défis techniques et environnementaux. L'hématite comme agent alourdissant est utilisée pour augmenter la densité du coulis de ciment. La sédimentation de particules lourdes dans les coulis de ciment et de géopolymères est un problème sérieux qui crée des propriétés hétérogènes le long de la section cimentée. Ce travail présente une nouvelle classe de géopolymères utilisant à la fois l'hématite et le Micromax comme matériaux de pondération pour les applications de cimentation de puits à haute densité. Le premier système utilisait uniquement de l'hématite tandis que l'autre système utilisait à la fois de l'hématite et du Micromax. L'objectif principal de l'utilisation de Micromax avec l'hématite est de vérifier la possibilité d'éliminer le problème de sédimentation associé à l'hématite dans les géopolymères. De plus, les effets de l’ajout de Micromax sur différentes propriétés du géopolymère FFA ont également été évalués. Différents mélanges de retardateur, d'intensificateur de retardateur et de superplastifiant ont été introduits pour augmenter les temps d'épaississement des systèmes géopolymères développés. Les résultats ont montré que l'ajout de Micromax à l'hématite réduisait la variation moyenne de la densité de 12,5 % à près de 3,9 %. L'ajout de Micromax a réduit la viscosité du plastique de 44,5 % et la perte de liquide de 10,5 %. Les deux systèmes avaient des performances proches en termes de résistance, de propriétés élastiques et de perméabilité. Le temps d'épaississement était de 390 min pour le système hématite et de 300 min pour le système mixte utilisant les mélanges d'additifs proposés.

L'OPC présente certains défis techniques et environnementaux tels que des émissions élevées de gaz à effet de serre et consomme énormément d'énergie lors de sa production. Ces préoccupations ont persuadé les chercheurs de rechercher des matériaux alternatifs pour surmonter les défis techniques et proposer des systèmes de ciment respectueux de l'environnement. Il ressort clairement de la littérature que certains chercheurs ont opté pour l’ajout de nouveaux matériaux à l’OPC pour améliorer ses propriétés1,2,3,4,5,6,7. D'autres chercheurs ont tenté de trouver de nouvelles alternatives à l'OPC, plus respectueuses de l'environnement et capables de surmonter les inconvénients techniques de l'OPC, tels que les géopolymères8,9,10,11,12,13.

Actuellement, une substance rentable et respectueuse de l'environnement est apparue, possédant des qualités comparables à l'OPC ; cette substance est appelée géopolymère. Ses matières premières sont d'origine géologique et la formation des géopolymères se poursuit par polymérisation et condensation inorganiques, c'est pourquoi on les appelle également polymères géologiques14. Le professeur J. Davidovits a inventé le terme géopolymère en 1978, le décrivant comme une substance cimentaire verte exempte de ciment. Comme il contient une structure 3D de chaînes de polysialates réticulées, celles-ci étaient auparavant considérées comme un cas particulier de ciment de sol et appelées géociments15. Les géopolymères peuvent être formés à partir de substances naturelles et/ou de déchets en tant que matières sources activées par des alcalis ou des acides16. La production de géopolymères est plus propre et les matériaux sources ne consomment pas autant d'énergie que les OPC17,18,19,20. Le Si et l'Al contenus dans les substances aluminosilicates se dissolvent après avoir mis en contact les solutions alcalines pour former des monomères et des oligomères soumis à une polycondensation pour former une structure 3D, appelée polysialate, polysialte-siloxo et polysialate-disiloxo21,22.

Le coulis de ciment est conçu en fonction des conditions de pression et de température existantes du puits de forage et du type de travail de ciment. La plupart des recherches ont été menées non seulement pour rechercher une alternative à l'OPC en raison de ses préoccupations environnementales lors de la production, mais surtout pour confirmer si les inconvénients de l'OPC peuvent être atténués par des géopolymères. Quatre thèmes de recherche principaux ont été étudiés dans la littérature : les applications dans des environnements difficiles, l'application en P&A, la compatibilité avec la boue et les effets de la température10,23,24,25,26,27,28.