Диссертация (1141449), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Очевидно, этот состав новообразований обеспечивает образцам на основе серицит-кварцевого сланца более прочную микроструктуру цементирующего вещества.С ростом степени выветривания в породах увеличивается содержание гидрослюды и каолинита, а на последней стадии выветривания каолинит переходит вбемит. При этом повышается содержание Al2O3 и уменьшается SiO2 (см. таблицу3.5). Соответственно, увеличивается количество синтезируемых гидрогранатов(эндотермический эффект при 340 С), которые обладая слабыми вяжущимисвойствами, приводят к снижению прочности автоклавных материалов (см. рисунок 4.14).Шамотизированный каолинит-гидрослюдистый сланец способствует синтезу CSH(B), обеспечивающий высокую прочность автоклавных материалов. Образование CSH(B) в образцах на основе каолинит-гидрослюдисто-кварцевого, гидрослюдисто-каолинит-кварцевогоикаолинит-гидрослюдисто-бемитовогонефиксируется.
В то же время, например, каолинит-гидрослюдисто-кварцевый сланец содержит больше кремнезема (64,02 мас. %), чем шамотизированный каолинит-гидрослюдистый (41,09 мас. %), который образует CSH(B). Можно предположить, что наличие шамозита и, соответственно, высокое содержание Fe2+ (10,45190мас. %) (см. таблицу 3.5) интенсифицирует синтез низкоосновных гидросиликатов кальция.Можно сделать вывод, что породообразующие минералы выветрелых сланцев в гидротермальных условиях активно взаимодействуют с известью с образованием цементирующего вещества.
Наиболее активно это взаимодействие проявляется у тонкодисперсного кварца, гидрослюды и каолинита. Наименьшуюактивность проявляют серицит и биотит.Таким образом, геологические процессы выполнили часть работы по дезинтеграции кристаллической структуры исходных минералов, за счет чего ускоряется разрушение кремнеземистых компонентов сырьевой смеси и интенсифицируется синтез новообразований. Фазовый состав цементирующего вещества и,соответственно, физико-механические свойства автоклавных материалов, зависятот стадии выветривания сланцев. Наибольшую практическую ценность в этомплане представляют исходный серицит-кварц-биотитовый и сланец начальнойстадии выветривания – серицит-кварцевый, которые способствуют образованиювысокопрочного цементирующего вещества.
Сланцы, находящиеся на стадии выветривания, при которой в породе преимущественно содержится каолинит и гидрослюда, ухудшают прочностные показатели автоклавных материалов. Исключение составляют сланцы, в которых за счет метасамотоза образовался шамозит(железистый хлорит), способствующий синтезу прочного цементирующего вещества на основе низкоосновных гидросиликатов кальция.Новообразования в образцах на основе супеси ААП-1 представлено преимущественно низкоосновными гидросиликатами кальция CSH(B) (Рисунок 4.35).Экзотермический эффект на термограммах для образов с супесью смещается вобласть более высоких температур (850–860 С), что обусловлено повышениемосновности гидросиликатов кальция.
По эндотермическому эффекту 450–460 С(см. рисунок 4.35) и отражению 3,26 Å (Рисунок 4.36) на рентгенограмме, можнопредположить, что в образцах с содержанием супеси свыше 40 мас. % образуетсягидросиликат С2SH(A).191Рисунок 4.35 – Термограммы автоклавныхматериалов, автоклавированных при давлении 1,0 МПа: содержание супеси ААП1, мас. %: 1,2 – 0; 3, 8, 9 – 5; 4 – 20; 5, 10 –30; 6 – 40; 7 – 60; содержание СаОакт, мас.%: 1–5, 8–10 – 8; 6, 7 – 6; время изотермической выдержки, ч: 1 3–7 – 6;Рисунок 4.36 – Рентгенограммы автоклавных материалов, содержащих 8 мас. % CaOакт и автоклавированных при давлении 1,0 МПа и времени изотермической выдержки 6 ч: содержание супесиААП-1, мас.
%: 1 – 0; 2 – 5; 3 – 408 – 4; 2, 9, 10 – 1Образование гидрогранатов фиксируются по эндотермическому эффектупри 340 С (см. рисунок 4.35) и отражениям 2,75–2,79 Å на рентгенограммах (см.рисунок 4.36). Содержание кремнезема в гидрогранатах составляет 0,8–1,2 моль.Микроструктура известково-песчаных автоклавных материалов на основесупеси ААП-1 сформирована новообразованиями, имеющие форму лепестков,закручивающихся на конце, которые относятся к низкоосновным гидросиликатамкальция CSH(B) (Рисунок 4.37).Кристаллы заполняют поры и микротрещины, образуя пространственнуюсетчатую структуру. Величина сроста при этом в образцах с супесью ААП-1 заметно выше, чем в известково-песчаных.
На поверхности сросшихся кристаллов(см. рисунок 4.37, г) образуются глобулы новообразований размером до 0,5 мкм.192а)б)в)г)Рисунок 4.37 – Микроструктура известково-песчаного (контрольного) образца (а, б)и с содержанием супеси ААП-1 (в–г), РЭМ: а – 3060; б – 3350; в – 4000; г – 5800Супесь ААП-2 содержит гидрослюду и каолинит, за счет которых синтезируются гидрогранаты, наличие которых фиксируется термографическим анализомпо эндотермическому эффекту при 340 С (Рисунок 4.38) и рентгенофазовым анализом – рефлекс 2,73 Å (Рисунок 4.39). Эндотермический эффект при 490 С натермограммах соответствует дегидратации гидроксида кальция (см. рисунок 4.38,кривая 2, 3, 6 и 11), наличие которого также подтверждается ренгренофазовыманализом (2,62 Å) (см.
рисунок 4.39) и на ИК-спектре образцов по полосе поглощения 3643 см–1 (рисунок 4.40). Эндотермический эффект при 120–130 С, вероятно, свидетельствует о наличии слабоокристаллизованных гидросиликатов кальция.193Рисунок 4.38 – Термограммы образцов,автоклавированных при давлении 1,0 МПа:содержание супеси ААП-2, мас. %:1, 2 – 0; 3, 6 – 5; 4, 7, 10, 11 – 30;5, 8 – 40; 9 – 10; содержание СаО, мас. %:1–5, 9, 10 – 8; 6–8, 11 – 6;время изотермической выдержки, ч:1, 3–8 – 6; 9, 10 – 4; 2, 11 – 1Рисунок 4.39 – Рентгенограммы образцов, содержащих 8 мас.
% CaOакт и автоклавированныхпри давлении 1,0 МПа и времени изотермической выдержки 6 ч: содержание супеси ААП-2,мас. %: 1 – 0; 2 – 5; 3 – 30Гидроксид кальция остается в известково-песчаных материалах, автоклавированных с изотермической выдержкой 1 ч. Этого времени не достаточно длясинтеза цементирующего вещества. Только поле 6 ч изотермической выдержкигидроксид кальция полностью взаимодействует с кварцем образованием CSH(B)(экзотермический эффект 830 С, см. рисунок 4.38, кривая 1).
Времени изотермической выдержки 1 ч также не достаточно для взаимодействия с компонентамисырьевой смеси, содержащей 30 мас. % супеси ААП-2 (см. рисунок 4.38, кривая11). Гидроксид кальция обнаружен в образцах с содержанием 5 мас. % супесиААП-2 (см. рисунок 4.38, кривая 3 и 6), что связано, как ранее было установлено,недостаточным для взаимодействия количеством породы.Карбонат кальция обнаруживается по рефлексам 3,04; 2,285; 2,13 Å (см. рисунок 4.39) и полосам поглощения 1422 и 876 см–1 на ИК-спектрах (см. рисунок4.40).194Рисунок 4.40 – ИК-спектры автоклавных материалов с содержаниемсупеси ААП-2, мас.
%: 1 – 0; 2 – 5; 3 – 10; 4 – 20; 5 – 30В автоклавированных материалах на основе супеси ААП-2 общий вид поверхности (Рисунок 4.41, а) представляет плотный композит с включениями зеренкварца, покрытого рубашкой новообразований (см. рисунок 4.41, г). Контактнаязона между зернами кварца и вяжущим имеет четкую границу (см.
рисунок 4.41,б). Новообразования в поре (рисунок 4.41, в, д) представлены переплетающимисямежду собой волокнистыми кристаллами гидросиликатов кальция.Состав новообразований материалов на основе магнезиальной глины изучентермографическим и рентгенофазовым анализом, а также инфракрасной спектроскопией (рисунки 4.42–4.44).Образцы всех составов имеют эндотермический эффект при 110–140 °С, соответствующий удалению адсорбционной и межслоевой воды гелевидного цементирующему веществу (см.
рисунок 4.42). Экзотермический эффект с максимумомпри 320–340 °С обусловлен, по-видимому, перисталлизацией гелевидного цементирующего вещества новообразований.Эндотермический эффект при 480 °С (см. рисунок 4.42) выявленный у образцов, содержащих 5 мас. % магнезиальной глины, связан с дегидратацией гидроксида кальция, что подтверждается полосой поглощения около 3645 см–1 наИК-спектрах (см.
рисунок 4.44).195б)а)г)в)д)Рисунок 4.41 – Микроструктура образца с содержанием супеси ААП-2 30 мас. %, РЭМ:а – 100; б – 1800; в – 1950; г – 4700; д – 6850В составе цементирующего вещества преобладают низкоосновные гидросиликаты кальция CSH(B). На рентгенограммах основной рефлекс CSH(B) 3,04 Å(см. рисунок 4.43) совпадает с карбонатом кальция, однако экзотермический эффект при 820–840 С на термограммах (см. рисунок 4.42) подтверждает их наличие.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
