Micromax misto e hematita

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 8669 (2023) Citar este artigo

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O cimento Portland comum (OPC) introduziu diferentes questões ambientais e técnicas. Os investigadores tentaram adicionar novos materiais ao cimento ou desenvolver alternativas para desafios técnicos e ambientais. A hematita como agente de aumento de peso é usada para aumentar a densidade da pasta de cimento. A sedimentação de partículas pesadas em pastas de cimento e geopolímeros é um problema sério que cria propriedades heterogêneas ao longo da seção cimentada. Este trabalho apresenta uma nova classe de geopolímeros utilizando hematita e Micromax como materiais de ponderação para aplicações de cimentação de poços de alta densidade. O primeiro sistema utilizou apenas hematita enquanto o outro sistema utilizou hematita e Micromax. O principal objetivo do uso do Micromax com hematita é verificar a possibilidade de eliminar o problema de sedimentação associado à hematita em geopolímeros. Além disso, também foram avaliados os efeitos da adição de Micromax em diferentes propriedades do geopolímero FFA. Diferentes misturas de retardador, intensificador de retardador e superplastificante foram introduzidas para aumentar os tempos de espessamento dos sistemas geopoliméricos desenvolvidos. Os resultados mostraram que a adição de Micromax à hematita diminuiu a variação média da densidade de 12,5% para quase 3,9%. A adição de Micromax reduziu a viscosidade do plástico em 44,5% e a perda de fluido em 10,5%. Ambos os sistemas tiveram desempenho próximo em termos de resistência, propriedades elásticas e permeabilidade. O tempo de espessamento foi de 390 min para o sistema hematita e 300 min para o sistema misto utilizando as misturas de aditivos propostas.

OPC introduz alguns desafios técnicos e ambientais, tais como elevadas emissões de gases com efeito de estufa e consome enorme energia durante a sua produção. Estas preocupações persuadiram os investigadores a procurar materiais alternativos para superar os desafios técnicos e fornecer sistemas de cimento ecológicos. É óbvio na literatura que alguns pesquisadores optaram por adicionar novos materiais ao OPC para melhorar suas propriedades . Outros pesquisadores tentaram encontrar novas alternativas ao OPC que pudessem ser mais ecológicas e superar as desvantagens técnicas do OPC, como os geopolímeros8,9,10,11,12,13.

Atualmente, surgiu uma substância econômica e ecologicamente correta que possui qualidades comparáveis ​​ao OPC; esta substância é denominada geopolímero. Suas matérias-primas são de origem geológica e a formação de geopolímeros continua via polimerização e condensação inorgânica, por isso também são chamados de polímeros geológicos14. O professor J. Davidovits cunhou o termo geopolímero em 1978, descrevendo-o como uma substância cimentícia verde isenta de cimento. Por conter uma estrutura 3D de cadeias de polissialatos reticuladas, estas eram anteriormente consideradas um caso particular de solo cimento e denominadas geocimentos . Os geopolímeros podem ser formados a partir de substâncias naturais e/ou materiais residuais como materiais de origem ativados por álcalis ou ácidos . A produção de geopolímeros é mais limpa e os materiais de origem não consomem tanta energia em comparação com o OPC17,18,19,20. O Si e o Al nas substâncias aluminossilicatadas se dissolvem após o contato com as soluções alcalinas para formar monômeros e oligômeros passando pela policondensação para formar uma estrutura 3D, chamada polissialato, polissialto-siloxo e polissialato-disiloxo21,22.

A pasta de cimento é projetada dependendo das condições de pressão e temperatura existentes no poço e do tipo de trabalho de cimento. A maioria das pesquisas tem sido conduzida não apenas na busca de uma alternativa ao OPC devido às suas preocupações ambientais durante a produção, mas mais significativamente na confirmação se as desvantagens do OPC podem ser mitigadas pelos geopolímeros. Quatro principais tópicos de pesquisa foram investigados na literatura: aplicações em ambientes agressivos, aplicação em P&A, compatibilidade com lama e efeitos de temperatura10,23,24,25,26,27,28.