|
Материалы

Методы активизации кремнеземсодержащих горных пород


Одной из важнейших проблем в строительстве является снижение материалоемкости изделий и конструкций, их себестоимости, расширение минерально-сырьевой базы за счет использования местных сырьевых ресурсов и промышленных отходов для производства принципиально новых строительных материалов.

Исследования, проводимые кафедрой технологии бетонов, керамики и вяжущих Пензенского государственного университета архитектуры и строительства, направлены на создание вяжущих веществ низкотермичного синтеза, внедрение которых в строительство принесло бы значительный эффект. Силицитовые кремнеземистые породы – достаточно распространенные горные породы осадочного происхождения на территории России. В Пензенской области и во многих других регионах Поволжья имеются большие залежи песчаных пород как рыхлых, так и сцементированных. В отличие от глинистых пород песчаники применяются в строительстве весьма ограниченно.

Исследованные кремнеземистые песчаносодержащие породы отличаются восковым блеском и разнообразным минеральным составом. Тонкозернистый кварц может быть сцементирован глинистым или глауконитовым веществом, но чаще всего – полиморфными термодинамически неустойчивыми модификациями кремнезема: опалом, халцедоном, кристобаллитом и др. Песчаники Пензенской области характеризуются следующим примерным содержанием основных оксидов: SiO2 – 92,0-97,0%, Al2O3 – 2-6%, Fe2O3 – 1-3%, CaO – 0,2%. Пористость песчаников составляет 2-5%, средняя плотность 2500-2600 кг/м3, прочность по дробимости 400-1200 кгс/см2.

Особенностью технологии силицитовых вяжущих [2,3,4,5] полученных на кафедре Технологии бетонов керамики и вяжущих ПГУАС, их является использование щелочей NaOH и KOH, способствующих повышению в поровой жидкости концентрации OH- ионов, которые вызывают поляризацию и разрыв ковалентных –SiOSi связей. Выбор в качестве активизаторов щелочей NaOH и KOH для отвердевания горных пород не случаен. Он обоснован теоретическим анализом, значительным содержанием оксидов натрия и кальция в земной коре: из восьми основных элементов земной коры на долю Na и K приходится 5,6 %.

В качестве компонентов вяжущего использовали песчаники Архангельского и Шемышейского месторождений Пензенской области с удельной поверхностью от 300 до 1000 м2/кг. Для активизации тонкодисперсного песчаника применялись следующие методы:

- механический – повышение удельной поверхности в процессе помола песчаника;

- термический – тепловая обработка.

Процесс измельчения материалов силикатного состава сопровождается разрушением кристаллической решетки и расщеплением силоксановых связей, в результате чего на поверхности, могут образовываться ионы O2Si2- и O3Si3-, которые, в свою очередь, могут являться активными центрами растворения SiO2.

Тонкодисперсная порода затворялась раствором щелочи NaOH в количестве 6-8% в расчете на сухое вещество и прессовалась при давлении 25 МПа. Формовочная влажность составляла 12-16% по массе в зависимости от состава смеси и дисперсности ее компонентов. Были изготовлены образцы цилиндрической формы диаметром и высотой 20 мм, часть из которых хранилась в естественно-воздушных условиях в течение 28 суток при температуре 22˚С, а другая часть подвергалась вначале тепловлажностной обработке по мягкому режиму при tиз=90°С (подъем температуры – 4 часа, изотермическая выдержка – 4 часа, естественное остывание – 3-4 часа), а затем сухому прогреву при tиз=140°С. Основные физико-механические свойства геосинтетических образцов приведены в табл. 1,2.

1 2 3 4
Общее время работы: 13.108968734741 мс
Использование памяти: 658 КБ