Закономерности изменения содержания связанной воды в каолинитовой глине при ее сжатии высокими давлениями

V. V. Seredin, N. A. Medvedeva, A. V. Anyukhina, A. V. Andrianov

Аннотация


Целью работы является изучение изменения потери масс связанной воды каолинитовой глины, подверженной сжатию высоким давлением. В процессе экспериментальных исследований установлено, что давление оказывает разнонаправленное влияние на потерю массы связанной воды в глинах. До 125 МПа оно оказывает более существенное воздействие на потерю массы связанной воды. Это обусловлено тем, что на поверхности частиц формируются дефекты, которые являются энергетически активными «центрами». При этом наиболее значительное влияние на формирование энергетических «центров» оказывает давление в диапазоне 0-125 МПа. При увеличении давления на глину от 150  до 700 МПа установить его влияние на формирование энергетически активных «центров» достаточно сложно. Активность энергетических «центров» контролируется величиной шероховатости (Rс) поверхности частиц. Таким образом, при техногенном воздействии на глину изменяется ее энергетический потенциал и, как следствие, физикохимические свойства, в том числе и содержание связанной воды.

Ключевые слова


каолиновая глина; связанная вода; давление; энергия на поверхности частицы

Полный текст:

PDF

Литература


Boldyrev V.V. 2006. Mekhanokhimiya i mekhanicheskaya aktivatsiya tverdykh veshchestv [Mechanical chemistry and mechanical activation of solid substances]. Uspekhi khimii. 75(3):203-216. (in Russian)

Galkin V.I., Rastegaev A.V., Galkin S.V. 2001. Veroyatnostno-statisticheskaya otsenka neftegazonostnosti lokalnykh struktur [Probabilistic statistical estimation of oil and gas resources of the local structures]. Uro RAN, Ekaterinburg. (in Russian)

Grigoryev M.V., Molchunova L.M., Buyakova S.P., Kulkov S.N. 2013. Vliyanie mekhanicheskoy obrabotki na strukturu i svoystva poroshka nestekhiometricheskogo karbida titana [Influence of the mechanical processing on the structure and properties of the nonstoichiometric titanium carbide powder]. Izv. Vysshikh uchebnykh zavedeniy. Fizika. 56(7/2): 206-210. (in Russian)

Kara-Sal B.K., Sapelkina T.V. 2012. Povyshenie adsorbtsionnykh svoystv glinistykh porod Tuvy v zavisimosti ot metodov aktivatsii [Enhancing the absorption properties of clayey rocks of Tyva depended on the activation methods]. Aktualnye problemy sovremennoy nauki. 5:158-162. (in Russian)

Krivosheeva Z.A., Zlochevskaya R.I., Korolev V.A., Sergeev E.M. 1977. O prirode izmeneniya sostava i svoystv glinistykh porod v protsesse litogeneza [About nature of alteration of the content and properties of clay during the lithogenesis]. Vestn. Mosk. univ. Ser. Geologiya. 4:6073. (in Russian)

Kuprina G.A. 1973. Osobennosti termicheskoy degidratatsii montmoril-lonitovoy i kaolinitovoy glin i sostoyaniya v nikh svyazannoy vody [Pecularities of thermal dehydratation of montmorillonite and kaolinite clays and state of their bound water]. Voprosy inzhenernoy geologii i gruntovedeniya. 3:56-67. (in Russian)

Kuznetsova T.A., Chizhik N.V., Shiryaeva T.I. 2013. Mikrozondy dlya opredeleniya sily adgezii i udelnoy poverhnostnoy energii metodom atomno-silovoy mikroskopii [Microprobes for measurements of the adhesion force and specific surface energy with use of the atomic-force microscopy]. Pribory i metody izmereniy. 1(6):41-45. (in Russian)

Mironov V.L. 2004. Osnovy skaniruyushchey zondovoy mikroskopii [Fundamentals of scanning zond microscopy]. Institut fiziki mikrostruktur RAN, Nizhniy Novgorod. (in Russian)

Osipov V.I. 2011. Vnutrikristallicheskoe razbukhanie glinistykh mineralov. Geoekologiya. 5:387-398. (in Russian)

Osipov V.I., Sokolov V.N. 2013. Gliny i ikh svoystva [Clays and their properties]. Moskva, GEOS, p. 576. (in Russian)

Seredin V.V. 1985. Sposob postroeniya pasportov prochnosti gornykh porod [A method of creation of the rock strength passport]. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 5: 110. (in Russian)

Seredin V.V., Fedorov M.V., Lunegov I.V. , Medvedeva N.A. 2018. Zakonomernosti izmeneniya sil adgezii na poverkhnosti chastits kaolinitovoy gliny, podverzhennoy szhatiyu [Regularities of varying the adhesion force on the surface of kaolinite clay under compression]. Inzhenernaya geologiya. 3:8-18. (in Russian)

Seredin V.V., Krasilnikov P.A., Medvedeva N.A., Parshina T.Y., Peshkova T.A. 2015. Zakonomernosti izmeneniya strukturnykh svyazey (elektrokineticheskogo potentsiala) glinistykh chastits v vodnom rastvore [Regularities of variation of the structural contacts (electro kinetic potential) of clay particles in water solution]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2-2:888. (in Russian)

Seredin V.V., Rastegaev A.V, Galkin V.I., Panova E.G., Parshina T.Y. 2017. Investigation of formation laws of clays composition under high pressures. International Journal of Engineering Research & Science (IJOER). 3(10):33-42. doi: 10.25125/engineering-journal-IJOEROCT-2017-3

Seredin V.V., Rastegaev A.V., Galkin V.I., Isaeva G.A., Parshina T. Y. 2018. Changes of energy potential on clay particle surfaces at high pressures. Applied Clay Science. 155:8–14. doi: 10.1016/j.clay.2017. 12.042

Sergeev E.M., Golodkovskaya G.A., Ziangirov R.S., Osipov V.I., Trofimov V.T. 1973. Gruntovedenie [Soil fundamentals]. Moskva, MGU, p. 386. (in Russian)

Shlykov, V.G. 2006. Rentgenovskiy analiz mineralnogo sostava dispersnykh gruntov [X-ray analysis of mineral composition of the disperse soils]. Moskva, GEOS. (in Russian)

Stefani V.F., Conceição R.V., Balzaretti N.M., Carniel L.C. 2014. Stability of lanthanum-saturated montmorillonite under high pressure and high temperature conditions. Applied Clay Science. 102:51-59. doi: 10.1016/j.clay.2014.10.012

Sun D., Zhang L., Zhang B., Li J. 2015. Evaluation and prediction of the swelling pressures of gmz bentonites saturated with saline solution. Applied Clay Science. 105-106:207-216. doi: 10.1016/j.clay. 2014.12.032

Wendlandt, W.W. 1974. Thermal Methods of Analysis. John Wiley & Sons, NY.

Zhu X., Zhu Z., Lei X., Yan C., 2016. Defects in structure as the sources of the surface charges of kaolinite. Applied Clay Science. 124-125:127-136. doi: 10.1016/j.clay.2016.01.033

Zlochevskaya R.I., Korolyov V.A., Krivosheeva Z.A., Sergeev E.M. 1977. O prirode izmeneniya svoystv svyazannoy vody v glinah pod deystviem povyshayushchikh temperatur i davleniy [About the nature of variation of the clay bound water properties under increasing temperatures and pressure]. Vestn. Mosk. univ. Ser. Geologiya. 3:80-96. (in Russian)




DOI: http://dx.doi.org/10.17072/psu.geol.17.4.359

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.