Диссертация (1141449), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Для образцов с содержание 40 мас. % суглинка Шибам-2 прочность повысилась с 25,6 до 40,20 МПа. Приувеличении времени до 6 ч прочность повысилась незначительно.Такая же зависимость наблюдается и для суглинков Шибам-1 иРисунок 4.31 – Предел прочности при сжатии авто-Лахдж. Незначительное снижениеклавных материалов в зависимости от содержанияпрочности при уменьшении вре-породы и времени изотермической выдержки: ме-мени изотермической выдержки ссторождение:6 до 4 ч свидетельствует о воз-1 – Шибам-1; 2 – Шибам-2; 3 – Лахджможности сокращения времени автоклавной обработки автоклавных материаловна изучаемом сырье.Средняя плотность образцов рационального состава находится в пределах1770–1900 кг/см3, водопоглощение – 12,1–15,8 %.
Значения коэффициента размягчения (0,71–0,95) свидетельствуют о водостойкости материала.Таким образом, глинистые породы незавершенной стадии минералообразования Республики Йемен пригодны в качестве энергосберегающего сырья дляпроизводства эффективных автоклавных материалов.Предложены рациональные составы и режимы гидротермальной обработкидля получения автоклавных материалов с заданными свойствами на основе породы из отсева обогащения песка месторождений Новгородской области и глинистого сырья ААП (таблица 4.7).Использование в составе вяжущего исследуемых глинистых пород незавершенной стадии минералообразования позволит получать автоклавные материалы183с высокими физико-механическими показателями и при этом снизить расход извести, сократить время изотермической выдержки и давление автоклавирования.Таблица 4.7 – Рациональные составы сырьевых смесей4035302520щение, размяг-отсев пескациентААП-1тии, МПаность,погло-того сырья, мас.
%супесьпри сжа-плот-Водо- Коэффи-альная глинапочностиняяСодержание глинис-магнезии-ПределСред-Содер-ВремяДавлениежаниеизотерми-автокла-СаОакт,ческойвирова-%чения201013,500,8315––85,50,8183012,860,81––35109,51,2197014,10,78–40–5,83,51,1198013,460,8115––820,8182013,200,77––351081,2196513,540,78–40–7,821198013,030,8015––820,7190013,010,86––357,8580,9198013,370,81–40–8,53,50,6198012,640,8115––820,6188512,920,87––355,580,9199013,10,86–30–5,520,6201012,520,7520––640,4188012,970,79––35730,9200012,480,9–30–420,6кг/м3мас.
% выдержки, ч ния, МПаПолученные данные позволили провести ранжирование изученных алюмосиликатных пород НСМ осадочных отложений и коры выветривания в порядкеувеличения положительного влияния на прочностные показатели плотных автоклавных материалов: каолинит-гидрослюдисто-бемитовый сланец гидрослюдисто-каолинит-кварцевый сланец каолинит-гидрослюдисто-кварцевый сланец184 отсев песка месторождения Новгородской области супесь КМА супесьААП-2 шамотизированный каолинит-гидрослюдистый сланец песчанаямонтмориллонит-каолинитовая порода магнезиальная глина опоковиднаяглина супесь ААП-1 глинистая порода Семилукского месторождения суглинок КМА проба № 36 серицит-кварцевый сланец серицит-кварцбиотитовый сланец суглинок Шибам-1 суглинок Шибам-2 суглинок Лахдж суглинок КМА проба № 44 суглинок КМА проба № 40 отсев пескаПодклетненского месторождения монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцеваяглина.4.1.4 Особенности фазообразования в системе CaO–[SiO2–Al2O3–(MgO)]–Н2Oс использованием природного алюмосиликатного сырьяФизико-механические свойства автоклавных материалов определяются фазовым составом и микроструктурой цементирующего вещества.
Вещественныйсостав глинистых пород отличается от сырья, традиционно используемого дляпроизводства силикатных материалов, что, соответственно, влияет на фазовыйсостав цементирующего вещества.В автоклавных материалах на основе известково-песчаного вяжущего преимущественно происходит синтез низкоосновных гидросиликатов кальция группы CSH(B), обнаруженные по экзотермическому эффекту при 830С на термограмме и отражениям 3,04; 2,80; 1,82 Å на рентгенограмме (Рисунок 4.32, кривая 1).Глинистая порода в сырьевой смеси изменяет состав цементирующего вещества, синтез которого происходит как за счет реакции извести с глинистымиминералами, так и за счет тонкодисперсного кварца. При использовании в качестве сырья суглинков КМА главным образом синтезируются низкоосновные гидросиликаты кальция, однако смещение экзотермического эффекта в область температур 860–870 С обусловлено, вероятно, с увеличением основностигидросиликатов кальция.185Оксид алюминия, входящий в состав глинистых минералов изучаемых пород, способствует образованию гидрогранатов, фиксируемые по эндотермическому эффекту при 340 С на термограммах и отражениям 5,00; 2,71–2,77; 2,00 Å нарентгенограммах (см.
рисунок 4.32). С повышением содержания в сырьевой смесиглинистых пород количество гидрогранатов увеличивается. Вычисленное порентгенограммам содержание в гидрогранатах SiO2 составляет 0,8–1,5 моль.а)б)Рисунок 4.32 – Термограммы (а) и рентгенограммы (б) образцов с содержанием суглинковКМА: содержание CaO, мас. %: 1–11 – 8; 12–15 – 4; № пробы: 2–7, 12, 13 – 36; 8, 9, 14 – 40; 10,11, 15 – 44; 1 – известково-песчаные; содержание породы, мас.
%: 2, 8, 10, – 5;3 – 10; 4 – 20; 5, 9, 11,12 – 30; 6 – 40; 7, 13 – 50; 14, 15 – 60186Высокое содержание кремнезема в суглинках КМА пробы № 40 и 44 определяет преимущественный синтез низкоосновных гидросиликатов кальция. Глинозем входит в состав гидрогранатов (5,00; 2,73–2,74; 2,00 Å) и алюминийсодержащеготоберморита,которыйзафиксированпорефлексу11,3Åнарентгенограмме (см. рисунок 4.32, кривая 9 и 11).Содержание породы в сырьевой смеси должно соответствовать количеству,при котором глинистая составляющая практически полностью взаимодействует ссодержащейся известью.
При содержании породы меньше необходимого остаетсянепрореагировавший Ca(OH)2 (эндотермический эффект при 520 С) (см. рисунок4.32, кривая 2). Превышение содержания породы приводит к появлению в автоклавных материалах непрореагировавших глинистых минералов (эндотермический эффект при 550 С) (см. рисунок 4.32, кривые 7, 13–15). В обоих случаяхпроисходит ухудшение физико-механических показателей автоклавных материалов.
Рациональное содержание глинистых пород зависит от активности сырьевойсмеси и составляет 30–40 мас. %.Полидисперсный состав пород и, как следствие, различная степень активности породообразующих минералов, приводит к синтезу различных по составу новообразований в разный период времени, что минимизирует количество микродефектов, возникающих за счет кристаллизационного давления, и способствуетускорению синтеза цементирующего вещества рациональной микроструктуры.Полученные данные подтверждаются результатами исследования влиянияна фазообразование других глинистых пород: опоковидной, песчаной монтмориллонит-каолинитовой, монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевой, глинистымипородами Подклетненского и Семилукского месторождения Воронежской области, отсева обогащения песка месторождения Новгородской области. Цементирующее вещество в автоклавных материалах с содержанием отсева обогащенияпеска Новгородской области по данным термографического и рентгенофазовогоанализа представлено низкоосновными гидросиликатами кальция (экзотермический эффект при 830 С на термограммах) и гидрогранатами (эндотермическийэффект при 340С на термограммах и отражения 2,73–2,74 Å на рентгенограммах)187(см.
рисунок 4.10, 4.11). Кроме этого, изучение микроструктуры показало, что всоставе новообразований наблюдаются сростки из кристаллов, имеющих пластинчатую форму, которые можно отнести к тобермориту (Рисунок 4.33).В составе монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевой глинистой породысодержится кальцит, который входит в состав цементирующего вещества, что,вероятно, обеспечивает более высокую прочность автоклавных материалов всравнении с другими представленными глинистыми породами.а)б)Рисунок 4.33 – Микроструктура материала с содержанием отсева обогащения пескаНовгородской области, РЭМ: а – 3300; б – 4300Опоковидная глина содержит наряду с гидрослюдой и монтмориллонитомаморфную фазу – опал. За счет этого она проявляет высокую реакционную способность и образует преимущественно гидросиликаты кальция и в небольшом количестве гидрогранаты.С высокой реакционной способностью породообразующих минералов глинистых пород связано, вероятно, увеличение оптимального содержания при сокращении времени запаривания.
В начале гидротермальной обработки в реакциюизвестью вступают глинистые минералы и тонкодисперсный кварц, входящий всостав пород. В дальнейшем частично реагирует более крупная фракция кварца.При этом образуются низкоосновные гидросиликаты кальция, которые обеспечивают дальнейший рост прочности. Поэтому, вероятно, при сокращении сроковзапаривания для образования достаточного количества цементирующего веще-188ства, обеспечивающего высокую прочность, требуется большее содержание глинистой породы в сырьевой смеси.Подобно глинистым породам на фазообразование оказывают влияние выветрелые сланцы (Рисунок 4.34).
В образцах на основе серицит-кварц-биотито-вогосланца образуются низкоосновные гидросиликаты кальция CSH(B) (экзотермический эффект при 830 С на термограмме и отражения 3,04; 2,80; 1,82 Å на рентгенограмме).а)б)Рисунок 4.34 – Термограммы (а) и рентгенограммы (б) образцов с содержанием сланцев:1, 2 – серицит-кварц-биотитовый; 3, 4 – серицит-кварцевый; 5, 6 – каолинит-гидрослюдистокварцевый; 7, 8 – гидрослюдисто-каолинит-кварцевый; 9, 10 – каолинит-гидрослюдистобемитовый; содержание СаО, мас.
%: 1, 3, 5, 7, 9 – 4; 2, 4, 6, 8, 10 – 8;содержание сланцев, мас. %: 1, 3 – 40, 2, 4–10 – 30189Серицит-кварцевый сланец также образует низкоосновные гидросиликатыкальция (см. рисунок 4.34, кривае 3 и 4). На термограмме (эндотермический эффект при 340 С) обнаруживаются гидрогранаты.На рентгенограммах сохраняются отражения серицита (10,00; 4,44; 3,32 Å)и биотита (10,00; 2,63; 1,54 Å), так как они в гидротермальных условиях лишь внезначительной степени взаимодействуют с гидроксидом кальция и в образовании цементирующего вещества играют второстепенную роль.Изменение состава новообразований вызвано тем, что в сланцах с начальной стадией выветривания увеличивается содержание метастабильного кварца, засчет чего ускоряется синтез CSH(B), а появление продуктов гидратации слюд,имеющие более высокую реакционную способность, приводит к синтезу гидрогранатов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
