Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Канцепольский, И. С. Глиеж-портландцемент для гидротехнических сооружений

.pdf
Скачиваний:
46
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
6.2 Mб
Скачать

В пробах 3 и 6 имеется большое количество глинозема, а в про­ бе 8 — карбоната кальция, по-видимому, вторичного происхожде­ ния. Судя по анализам солянокислых вытяжек (табл. 33), все

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

3 3

 

Х и м и ч е с к и й а н а л и з с о л я н о к и с л ы х в ы т я ж е к , %

 

 

Номер

Глиеж

Н. о.

S10,

А1аОа

Fea03

СаО

MgO

S03 П. п. п.

£

пробы

1

К з ы л к и й с к и й

93,26

2,72

1,68

1,52

0,08

0,29

0,10

0,87

100,05

2

А н г р е н с к и й

97,03

0,62

0.46

1,38

0,45

100,41

3

 

98,90

0,60

0,00

0,14

0,04

0,04

0,13

0,33

100,18

4

 

92,88

1,89

1.21

1,36

0,19

0,12

1,25

1,33

100,21

5

 

92,09

2,40

2,3 ’

0,64

0,94

0,42

0,22

1,54

100,57

6

 

97,77

0,70

0,37

1,20

0,04

0,08

0,02

0,34

100,52

7

 

97,01

0,82

0,58

1,66

0,04

0,08

0,01

0,11

100,31

8

 

67,11

2,64

4,62

1,10

16,28

0,31

0,02

,.37

100,45

отобранные пробы обжигались в естественных условиях при тем­ пературе выше 900°, что также подтверждается и ДТА (рис. 19).

Рис. 19. К ривы е Д Т А ангренских глиеж ей (2, 3, 4, 3, 6, 7, 8—соответственно ном ера проб).

Приводим результаты петрографического анализа ангренских глиежей.

Проба 2*. По внешнему виду глиеж белого цвета, плотный, крепкий с редкими крупными зернами кварца, 60—65% его состо­ ит из дегидратированного глинистого минерала с показателем преломления NCp = 1,552±0,001.

•.Д ан н ы е по пробе 1 не приводятся.

60

В породе присутствуют кварц и полевой шпат. Содержание кварца около 25—27% от объема породы. Зерна кварца и полево­ го шпата слегка оплавлены, трещиноваты и окружены изотропны­ ми каемками из метастабильного кристобалита и стекла с преоб­ ладанием кристобалита. Суммарное содержание кристобалита и отекла 10—13%. Обнаружены единичные пластинки биотита.

Проба 3. Под микроскопом глиеж фиолетового цвета, крепкий, очень плотный, однородный, со ступенчатым изломом; как и пре­

дыдущий, состоит в основном из дегидратированного

глинистого

минерала. Встречаются оплавленные зерна кварца

и полевого

шпата неправильной формы с изотропной каемкой.

Количество

кварца в породе не более 15—16%.

 

В меньшем количестве (6—7%) обнаруживаются стекло и метастабильный кристобалит.

Присутствуют непрозрачные рудные минералы, составляющие

около 0,5—1%.

Проба 4. Под микроскопом глиеж буровато-красного цвета, крепкий, плотный с алеврито-песчаными включениями. Преобла­ дающая часть породы состоит из частично дегидратированного глинистого минерала. Окраска основной массы при одном николе светло-коричневая, указывающая на присутствие гидроокислов железа.

В составе породы наблюдается песчано-алевритовый (0,01— 0,30 мм) материал, представленный угловатым кварцем (30—33%) и полевым шпатом (10—14%).

Проба 5. По внешнему виду порода черная, очень крепкая, пористая с белыми редкими включениями кварца. В шлифе видно, что глиеж состоит главным образом из стекла с показателем пре­ ломления Ncp= 1,492±0,001. Количество стекла в составе породы около 65—67%. В остеклованной массе в заметном количестве от­ мечаются очень мелкие остаточные зерна кварца и полевого шпа­ та. Остаточные зерна кварца имеют округленную форму и окайм­ лены прозрачной остеклованной оболочкой. Размер зерен кварца и полевого шпата 0,015—0,060 мм.

На некоторых участках шлифа видны мелкие кристаллы мул­ лита длиной до 0,09 мм, шириной не более 0,003 мм. В породе встречаются метастабильный кристобалит (8—10%) и единичные

зерна тридимита. Показатель светопреломления тридимита

Ng =

— 1,474±0,001, Nv= 1,471 ±0,001.

песок

Проба 7. Микроскопически глиеж представляет собой

ржаво-красного цвета, гравилистый. Размеры наиболее крупных обломков — до 2 мм, наименьших — 0,05 мм. Под микроскопом в иммерсионном препарате видно, что глиеж в основном (60—65%) сложен из угловых зерен кварца. Иногда наблюдаются мозаич­ ные зерна кварца с агрегационным угасанием.

В значительно меньших количествах (15—18%) присутствуют полевые шпаты угловатой формы и дегидратированные глинистые

61

минералы. Окраска их при одном николе коричневая, обусловлен­ ная присутствием большого количества гидроокислов железа.

Помимо указанных, в составе породы обнаруживаются непро­ зрачные рудные минералы.

Проба 8. Микроскопически глиеж желтого цвета, плотный, с редкими коричневыми пятнами, состоит в основном из дегидрати­ рованного минерала. В заметном количестве (16—17%) встреча­ ются агрегаты зерен кальцита, представленного бесцветными угло­ ватыми равномерно распределенными зернами. Присутствуют кварц (9—11%), полевой шпат (3—4%) и непрозрачный рудный

минерал.

Из данных петрографического анализа видно, что глиежи Ангренского месторождения обжигались в широком температурном интервале. Поэтому фазовый состав их колеблется в больших пре­ делах. Составной частью глиежей являются дегидратированный глинистый минерал и кварц. Затем в убывающем порядке следу­ ют полевой шпат, стекло, метакристобалит, тридимит и муллит. Встречаются рудные минералы, биотит, пироксены и роговая об­ манка. Гипс в глиежах Ангренского месторождения отсутствует.

Электронный микроскоп позволяет наблюдать и изучать объ­ екты в сто раз более мелкие, чем при наблюдении в световом микроскопе.

Для исследования структуры глиежей использовался косвенный метод получения одноступенчатых предтеневых угольных реплик

(отпечаток).

состоит в том, что на исследуе­

Сущность предтеневого метода

мую поверхность материала под

определенным углом

(30—45°)

наносится тонкий слой оттеняющего металла, а затем

на уже

оттененную поверхность напыляется угольная пленка.

Оттенение

и напыление материала проводилась в электровакуумном посту ЭВП-2 одним приемом одновременно следующим способом.

Образцы глиежей, укрепленные пластилином на полоске белой бумаги, помещались непосредственно на тарелку вакуумного коло­ кола. На угольные электроды в точке их контакта навешивалась петелька из тонкой платино-иридиевой проволоки (2—3 мг), при нагревании электродов плавившаяся и собиравшаяся в малень­ кую каплю, из которой происходило испарение.

После испарения оттеняющего металла ток накала повышался до максимума и производилось напыление угольной пленки. Реп-

О

лика необходимой толщины (50—200 А), определяемой по степе­ ни потемнения полоски бумаги, получалась при расстоянии от графитовых стержней до 5—6 см, силе тока 75—80 а и при ва­ кууме не ниже 2-10-4 мм рт. ст. в течение 1 сек. Такое кратковре­ менное напыление не вызывало заметного нагревания образца и давало плотную и прочную пленку. Отделение угольной пленки от поверхности образца проводилось растворением материала в сме­ си концентрированных кислот HF + HC1 (1:1).

о

Со

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

34

Влияние глиека ра.личиой с те! ени об», иг а на линейные деформации

цементов

 

 

Содержание NaaO

Относительная деформация, %

 

 

 

и К20 ,

%

 

 

 

 

 

 

 

 

Глиеж-портландцемент

в це­

 

 

 

 

 

 

менте

 

 

 

 

 

в глнеже

в пере­

28

12

18

24

36

 

счете

на NaaO

Кувасайский (от 28/XII—

 

 

 

0,008

0,016

1968 г.)

 

 

 

1,25

 

 

 

0,008

0,015

Полученный на базе кува-

 

 

 

 

 

 

 

сайского портландцемента

 

 

 

0,010

0,022

и ангренского

глиежа 2

0,12

0,20

0,71

0,011

0,023

 

 

 

 

 

То же на базе глпежа (3+6)

0,08

0,32

0,72

0,007

0,022

 

 

 

 

 

0,008

0,028

То же на базе глпежа 4

0,40

5,16

1,77

0,007

0,022

 

 

 

 

 

0,005

0,015

То же на базе глпежа 5

0,06

4,40

1,49

0,004

0,012

 

 

 

 

 

0,010

0,027

То же на базе

глиежа 7

0,28

1,30

0,97

0,005

0,010

 

 

 

 

 

0,010

0,020

То же на базе

глиежа 8

1,06

1,90

1,32

° i00-7

0,010

 

 

 

 

 

| 0,008

0.018

0,28

0,028

0,028

0,028

0,028

0,023

0,023

0,023

0,023

0,030,0,028

0,028

0,028

0,028 I0,028

0,028

0,012

0,012

0,030

0,030

0,030

0,035

0,035

0,023

0,010

0,010

0,040

0,035

0,035

0,023

0,035

0,035

0,023

0,023

0,018

0,040

0,022

0,022

0,022

0,030

0,030

0,022

0,022

0,022

0,022

0,023

0,023

0,013

0,023

0,028

0,018

0,013

0,015

0,045

0,03>

0Д)22

0,022

0,035

0,035 10,027

0,027

0,032

0,035

0,015

0,015

0,015

0,025

0,025

0,025

0,025

0,025

0,045

0,014

0,014

0,0195

0,042

0,042

0,027

0,027

0,033

0,042

0,027

0, 02/

0,040

0,057

0,057

0,040

0,037

0,035

0,065

0,010

0,010

0,015

0,050

0,030

0,030

0,017

0,020

0,045

0,020

0,028

0,028

0,033

0,043

0,036

0,040

0,040

0,048

0,010

0,015

0,015

0,025

0,025

0,022

0,035

0,028

0,040

0,028,

0,033

0,035

0,040

0,04о

0,030

0,040

0,038

0,070

П р и м е ч а н и е . В числителе — образцы

состава 1 •• 2 (цемент: заполнитель—Вольский песок); в знаменателе —об-

разиы состава 1 s 2 (цемент : заполните;.!, из 75%

В о л ь с к о г о песка + 25% молотого стекла).

Для изучения линейных деформаций готовились смеси из порт­ ландцемента Кувасайского завода с указанными в табл. 32 проба­ ми глиежей в соотношении 70% портландцемента и 30% глиежа.

Готовились две серии образцов-балочек размером 2X2X10 см, состава 1:2 с водоцементным отношением 0,40. Одна серия гото­ вилась с обычным инертным заполнителем Вольским песком, дру­ гая— на смешанном заполнителе из 75% Вольского песка и 25% оконного стекла. Образцы хранились в закрытых эксикаторах над водой в подвальном помещении при температуре 18—20°С.

Полученные результаты приводятся в табл. 34 и показаны на рис. 23 и 24. Линейные деформации образцов из глиеж-портланд-

Рис. 23. Изменение линейных р а з м е р о в

цементных о б р а з ц о в

с о с т а в а 1:2

(цемент: з а п о л н и т е л ь

В о л ь с к и й п е с о к ):

 

 

/ —глиеж портландцемент Кувасабского завода

от ?8/Х —1968 г.; 2,

3, 4.

5, в, 7-глчеж -

портландцемент, полученный на базе портландцемента Кувасайского

завода и ангр?нских

глиежей 2, 3+6, 4, 5, 7,

8 соответственно.

 

 

цемента, приготовленных со всеми пробами глиежей, кроме пятой, не выходят за пределы 0,04%, но наименьшие деформации имеют образцы из глиеж-портландцемента, полученные из проб глиежей 2, 3, 6. Эти образцы с активным заполнителем имеют такие же малые линейные удлинения, как и их близнецы, приготовленные с инертным заполнителем Вольским песком, несмотря на содержа­ ние в этих пробах глиежей метастабильного кристобалита. Глиежи проб 2, 3 и 6, как это видно из данных петрографического анализа и электронномикроскопических исследований, являются хорошо обожженным до спекания черепком и состоят в основном из де­ гидратированного глинистого минерала.

Особо выделяются образцы из глиеж-портландцемента, полу­ ченного с глиежем пятой пробы. Линейные деформации этих образцов, приготовленных на смешанном заполнителе с оконным стеклом и песком, доходят к 6—9 месяцам до 0,057%.

Глиеж 5 сильно ошлакован и, как это видно из данных хими­ ческого анализа и петрографического описания, состоит в основ­ ном из богатого щелочами стекла — до 65—67%. Щелочи, содер­ жащиеся в стекле, постепенно переходят в раствор, поэтому глиеяс

66

такого фазового состава обнаруживает реакционную способность с активным заполнителем — оконным стеклом. Но ошлакованный глиеж является некондиционным и не допускается как добавка к цементу.

Глиеж 4 также содержит много щелочей, даже несколько больше, чем ошлакованный глиеж 5. Однако образцы из глиеж-портландцемента, приготовленные с глиежем 4, ведут себя с активным заполнителем примерно так же, как и их близнецы, приготовленные с инертным заполнителем — Вольским песком.

Рис. 24. Изменение линейных размеров цементных образц'1*’ -остава 0 2 (це­ мент: заполнитель—75% Вольского песка—25% молотого стекла):

/ —глиеж-портляндцемент Кувлсайского завода от 28/Х 1968 г.; 2, 3. 4, о, в,*7, 8 - глиож-портланд- цемент из портландцемента Кувасайского завода и ангренского глиежа 2, 3+6, А, 5, 7, 8 соответ­ ственно.

Это объясняется тем, что щелочи в пробе глиежа 4 находятся в основном в труднорастворимом состоянии в воде и известковом растворе в виде измененных полевых шпатов.

Итак, можно считать установленным, что глиеж-портландце- мент, приготовленный на обычном портландцементном клинкере с содержанием больше 0,60% щелочей и хорошо обожженном кон­ диционном глиеже, не взаимодействует с реакционноспособным заполнителем (Вольский песок, часть которого заменена 25% оконного стекла).

ВЛИЯНИЕ ЗАПОЛНИТЕЛЯ ИЗ ОКОННОГО СТЕКЛА И NaOH

НА ЛИНЕЙНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ ПОРТЛАНД- И ГЛИЕЖ-ПОРТЛАНДЦЕМЕНТОВ

Влияние частичной и полной замены инертного заполнителя — Вольского песка — оконным стеклом изучалось на портланд- и гли- еж-портландцементах, химический' состав которых приведен выше. Одна серия образцов готовилась на Вольском песке, в растворе 1:2, при водоцементном отношении 0,40, другая — на смешанном запол­

67

н и т е л е

с з а м е н о й

В о л ь с к о г о

п е с к а

25 и 50% о к о н н о г о с т е к л а

и при

п о л н о й

з а м е н е В о л ь с к о г о п е с к а

о к о н н ы м

с т е к л о м .

Готовились и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

35

В л и я н и е м о л о т о г о с т е к л а к а к з а п о л н и т е л я н а л и н е й н ы е д е ф о р м а ц и и

 

 

п о р т л а н д - и г л и е ж - п о р т л а н д ц е м е н т о в

 

 

 

 

 

Заполнитель

 

Относительная деформация. %

 

 

Цемент

воль-

окон-

 

дни

 

 

 

месяцы

 

 

 

ский

ное

 

7

14

 

 

 

9

 

 

 

песок стекло

3

28

3

6

12

Портландцемент Ку-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

васайского завода

 

 

 

0,030

0,030 0,030 0,030 0,032 0,032 0,030

(от 30 X— 1968 I'.)

100

0 ,0 1 0

 

 

75

25

0,030

0,052

0,048 0,042 0,042 0,040 0,040 0,040

 

 

50

50

0,030

0 ,0 2 0

0,023 0,043 0,053 0,058 0,058 0,075

Глиеж-портл андце-

100

0 ,0 2 0

0,023

0,058 0,062 0,062 0,062 0,65

0,082

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мент Кувасайского

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

завода

(от 28 X —

 

 

0.008

0,016

0,028 0,018 0,028 0,028 0,028 0,028

-1968

г.)

100

 

 

75

25

0,008

0,015

0,030 0,028 0,028 0,028 0,028 0,028

 

"

50

50

0,007

0,017

0,030 0,030 0,030 0,030 0,035 0,037

 

100

0,018

0,035

0,035 0,045 0,040 0,035 0,035 0,045

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

Зо

В л и я н и е N aO H р а з л и ч н о й п о р т л а н д - и

к о н ц е н т р а ц и и н а л и н е й н ы е д е ф о р м а ц и и г л и е ж - п о р т л а н д ц е м е н т о в

 

Кон­

 

 

Относительная деформация, %

 

Цемент

центра­

 

дни

 

месяцы

 

ция

 

 

 

 

NaOH,

3

14

28

3

6

9

12

 

%

Портландцемент Кувасайского

0

0,010 0,032 0,032 0,037

0,037

0,037

0,037

завода (от 30/Х —1968 г.)

 

1

0,000 0,045 0,057 0,045

0,045

0,053

0,060

 

2

0,000 0,048 0,075 0,070

0,075

0,075

0,080

 

3

0,018 0,050 0,068 0,050

0,050

0,068

0,068

Глиеж-портланлцемент Кува-

5

0,008 0,085 0,085 0,085

0,085

0,095

0,100

 

 

 

 

 

 

 

 

сайского завода (от 28/X—

0

0,008 0,016 0,028 0,028

0,028

0,028

0,028

-1968 г.)

 

1

0,000 0,045 0,052 0,052

0,052

0,052

0,060

 

2

0,000 0,041 0,063 0,063

0,063

0,063

0,063

 

3

0,005 0,040 0,055 0,043

0,043

0,055

0,067

5

0,007 0,065 0,070 0,055

0,055

0,071

0,083

хранились образцы так же, как и в предыдущих опытах. Результа­ ты приводятся в табл. 35 и на рис. 25. Как видно из табл. 35, замена инертного заполнителя Вольского песка оконным стеклом отрицательно сказывается на линейных деформациях образцов из

68

1

 

 

Рис. 25. Линейные удлинения образцов во влаж­

 

 

 

ном пространстве

при температуре

18—20°С в

 

 

 

 

 

 

течение

года:

 

 

 

 

 

 

/-портландцемент Кувасайского завода от

ЯО/Х —1958

г.,

 

 

 

2—глиеж-портландцемент Кувасайского завода от28/Х —1968г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 37

Влияние NaOH различной концентрации на линейные деформации

 

 

 

портланд- и глиеж-портландцементов

 

 

 

 

 

Концен-

 

Относительная деформация. %

 

Цемент

 

трация

дни

 

 

месяцы

 

 

NaOH,

 

 

 

 

 

 

%

3

| 7

14

28

3

6 ’

9

 

 

-

 

 

 

 

 

0,027

0,037

0,037

0,037

0,037

0,037

Портландцемент

0

0 ,0 1 2

1

0,015

0,025

0,025

0,025

0,025

0,030

0,034

Ахангаранского

2

0 ,0 2 2

0,030

0,040

0,040

0,040

0,040

0,040

завода

(1970

г.)

3

0,018

0,018

0,032

0.055

0,055

0,050

0,050

 

 

 

5

0,025

0.050

0,060

0,070

0,077

0,077

0,680

 

 

 

0

0,014 '0 ,0 2 2

0,027

0,039

0,039

0,039

0,039

То же с

30%

гли-

1

0 ,0 2 0

0,030

0,030

0,030

0,030

0,030

0,040

2

0 ,0 2 2

0,032

0,042

0,042

0,042

0,032

0,042

ежа

 

 

 

 

3

0,037

0,050

0,060

0,060

0,060

0,060

0,060

 

 

 

 

 

 

5

0,038

0,038

0,038

0,038

0,038

0,060

0,060

 

 

 

0

0 ,0 0 0

0,006

0,008

0,008

0,032

0,032

0,(30

тгц

 

 

1

0 ,0 0 0

0,008

0,013

0,013

0,042

0,042

0,037

 

 

2

0 ,0 0 0

0,017

0,017

0,017

0,030

0,045

0,050

 

 

 

3

0,033

0,060

0.060

0,060

0,060

0,065

0,078

 

 

 

5

0,037

0,045

0,045

0 ,1 0 0

0,105

0,107

0,107

 

 

 

0

0 ,0 0 0

0,006

0,018

0,018

0,018

0,018

0,023

тгпц

 

 

1

0 ,0 0 0

0,015

0 .0 2 1

0 ,0 2 1

0,0 2 1

0,028

0,028

 

 

2

! 0 ,0 0 0

0 ,0 1 0

0,018

0,018

0,018

0,032

0,032

 

 

 

3

10,0 1 1

0,045

0,045

0,045

0,044

0,067

0,072

 

 

 

 

0,015

0,055

0,055

0,068

0,070

0,072

0,072

5 1

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ