Изменение пористости карбонатных пород под влиянием знакопеременных температурных воздействий в присутствии минерализованных вод | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №13 (93) июль-1 2015 г.

Дата публикации: 28.06.2015

Статья просмотрена: 44 раза

Библиографическое описание:

Захаров Е. В. Изменение пористости карбонатных пород под влиянием знакопеременных температурных воздействий в присутствии минерализованных вод // Молодой ученый. — 2015. — №13. — С. 115-119. — URL https://moluch.ru/archive/93/20253/ (дата обращения: 20.08.2018).

В лаборатории горной теплофизики ИГДС СО РАН проведены экспериментальные исследования по установлению влияния циклов замораживания-оттаивания на пористость горных пород в присутствии минерализованных вод. В работе исследовались доломитизированный известняк и доломит трубки «Мир» с различными начальными значениями пористости, а в качестве минерализованных вод использовались подземные воды (хлоридно-кальциевого состава) Далдыно-Алакитского района с концентрациями 100 и 200 г/л.

Из исследуемых пород были изготовлены образцы кубических форм с ребром 20 мм, в количестве не менее 60 штук каждый, и в соответствии с ГОСТ 8269.0–97 определены основные физические свойства каждого кубического образца. Затем образцы разделялись на группы (по пористости, концентрации рассола, температуре замораживания, количеству выполненных циклов замораживания-оттаивания), маркировались и в течении 2 суток выдерживались в минеральном рассоле для насыщения пор. По истечению времени насыщения, образцы в тех же рассолах помещали в морозильную камеру при температурах -5°С, -10°С и -20°С.

Выдержка исследуемых пород в морозильной камере при температуре -5°С, насыщенных в рассолах с концентрациями 100 и 200 г/л, не привело к их замерзанию. А при температуре -10°С не произошло замерзания образцов насыщенных рассолом с концентрацией 200 г/л. Это связано с высокой минерализацией природного рассола, согласно кривой приведенной на рис. 1 температура замерзания рассола с концентрацией 100 г/л составляет -7…-8°С, а при концентрации 200 г/л -17…-18°С.

Необходимо отметить, что насыщение исследуемых образцов в рассолах в течении 48 часов, не привело к их дезинтеграции. Однако, воздействие первого цикла замораживания-оттаивания при температуре -10°С способствовало появлению продольных трещин (по напластованию) у половины образцов доломитизированного известняка (см. рис. 2). Визуально степень разрушения исследуемых образцов при концентрации рассола 100 г/л и температуре -20°С оказалась больше, чем при температуре -10°С.

Рис. 1. Диаграмма температур замерзания природных подземных вод Далдыно-Алакитского района в зависимости от степени минерализации

 

Рис. 2. Воздействие первого цикла замораживания-оттаивания на образцы доломитизированного известняка (Срассола=100 г/л, t=-10°С)

 

Воздействие трех циклов замораживания-оттаивания на образцы доломитизированного известняка привело к появлению значительных повреждений в породе. При последующем увеличении количества циклов замораживания-оттаивания до 5 и 10 циклов, интенсивность накопления дефектов заметно снизилась.

Образцы доломита, в отличие от образцов известняка, при различных температурах и концентрациях рассола после воздействия заданного числа циклов замораживания-оттаивания не дезинтегрировались (рис. 3). На всех образцах доломита независимо от температуры замораживания наблюдалась пленка окислов железа и мелких кристалликов соли, выпавших из раствора.

Рис. 3. Воздействие 5 циклов замораживания-оттаивания на образцы доломита (Срассола=200 г/л, t=-20°С)

 

Образцы пород после воздействия заданного числа циклов замораживания-оттаивания вынимались из рассола и высушивались сначала при комнатной температуре, а затем в сушильном шкафу при температуре 105±5°С. Зная массу образца и определив методом парафинирования объемную плотность горных пород (по ГОСТ 8269.0–97), в том числе и дезинтегрировавшихся образцов, рассчитывали пористость каждого образца после воздействия на него циклов замораживания-оттаивания.

Анализируя полученные данные, были построены графики изменения начальной пористости доломитизированного известняка и доломита в зависимости от концентрации порового раствора, температуры замораживания образцов и количества циклов замораживания-оттаивания (рис. 4, 5). Для каждой породы рассчитан 95 % доверительный интервал, границы которого приведены на рисунках (рис. 4–7).

Рис. 4. Изменение пористости доломитизированного известняка под влиянием циклов замораживания-оттаивания

 

Рис. 5. Изменение пористости доломита от количества циклов замораживания-оттаивания

 

 

Исходная пористость образцов доломита — выше 10 %. В отличие от доломита, образцы доломитизированного известняка ввиду различной пористости были разделены на 3 класса (по начальным значениям пористости):

1 — образцы с начальной пористостью 4–7 %;

2 — образцы с начальной пористостью 7–10 %;

3 — образцы с начальной пористостью выше 10 %.

Проведенные испытания показали, что под влиянием трех циклов замораживания-оттаивания пористость исследованных образцов в среднем увеличивается на 10–50 % по сравнению с первоначальным значением.

В ходе проведенных экспериментов был определен диапазон пористости доломитизированного известняка (рис. 6, 7), который наиболее подвержен влиянию циклического замораживания-оттаивания. Максимальное изменение пористости показывают образцы, обладающие начальной пористостью (в исходном состоянии) до 10 %.

Рис. 6. Изменение пористости доломитизированного известняка в зависимости от количества циклов замораживания-оттаивания при концентрации порового раствора 100 г/л и температурах замораживания -10°С и -20°С

 

Рис. 7. Изменение пористости доломитизированного известняка в зависимости от количества циклов замораживания-оттаивания при концентрации порового раствора 200 г/л и температуре замораживания -20°С.

 

Заключение

Проведенные исследования показали, что знакопеременное температурное воздействие в присутствии минерализованных вод приводит к существенному изменению пористости исследуемых образцов. Установлено, что под влиянием трех-пяти циклов замораживания-оттаивания относительная пористость исследованных образцов увеличивается на 10–50 % по сравнению с первоначальным значением. Максимальное изменение пористости показали образцы доломитизированного известняка с начальной пористостью до 10 %.

 

Литература:

 

1.      Дроздов, А.В. Природные и техноприродные резервуары промышленных стоков в криолитозоне (на примере Якутской части Сибирской платформы) / А.В. Дроздов. – Якутск: ИПК СВФУ, 2011. – 416 с.

2.      ГОСТ 8269.0-97. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний (с Изменениями N 1, 2). – Введ. 01.07.1998 - Государственный стандарт Российской Федерации (Изменение N 2 введено в действие на территории РФ с 01.09.2009). – 109 с.

3.      Попов, Л.Н. Лабораторные испытания строительных материалов и изделий / Л.Н. Попов. - Москва: Высшая школа, 1984. - 168 с.

4.      Кассандрова, О.Н. Обработка результатов наблюдений / О.Н. Кассандрова, В.В. Лебедев. – Москва: Наука, 1970. – 104 с.

Основные термины (генерируются автоматически): доломитизированный известняк, начальная пористость, температура замораживания, цикл, поровый раствор, изменение пористости, концентрация рассола, образец доломита, концентрация, температура.


Похожие статьи

О возможности комплексного использования доломитов...

Рис. 2 - Термограмма образца доломита Бойцовского месторождения.

Оксид кальция, полученный при низких температурах обжига, имел пониженную плотность и максимальную пористость.

Разрушение кимберлита при циклическом... | Молодой ученый

Ключевые слова: замораживание-оттаивание, кимберлит, известняк, циклы.

Перед проведением испытаний определялись влажность, плотность и пористость материала.

Температура образцов контролировалась датчиком, находящимся в одном из...

Исследование процесса отделения нерастворимых остатков при...

Время осаждения суспензии регистрировали по количеству осветленной части пульпы при температуре 25оС.

Основные термины (генерируются автоматически): доломитная мука, кусковой доломит, соляная кислота концентрации, разложение доломита, скорость...

Литология, петрофизическая и промыслово-геофизическая...

Представительных образцов, выделяемых по пределам пористости и проницаемости в среднетриасовой залежи, оказалось 5 [16, 17].

Пачка «А» литологически сложена известняками доломитизированными до доломита с тонкими прослоями аргиллитов...

Геофизические методы определения пористости

Коэффициент пористости является одним из основных подсчетных параметров и определяется по данным керна и результатам интерпретации данных ГИС.

Ко второй группе относятся малопористые крепкие породы (плотные известняки, доломиты)...

Исследование адсорбционной очистки сточных вод...

С ростом концентрации исследуемых веществ в растворе растет и степень их извлечения.

где R — универсальная газовая постоянная (кДж/(мольK) и T — абсолютная температура (K).

Рис. 3. Изотермы адсорбции фенола и аммонийного азота на образцах карбонатного шлама в...

Исследование кинетики водопоглощения мелкозернистого бетона

Wm – водопоглощение образца, определенное по ГОСТ 12730.3, % по массе; е – основание натурального логарифма, равное 2,718

Методы определения показателей пористости. 2. Методические рекомендации по контролю качества поровой структуры дорожного бетона.

Получение модифицированного барита на основе баритовой руды...

Целестит. Доломит. Известняк.

Под воздействием высоких температур органические соединения расщепляются и улетучиваются.

После чего смесь измельченной руды погружали в водный раствор флотационного реагента с различной концентрации и перемешивали...

О возможности комплексного использования доломитов...

Рис. 2 - Термограмма образца доломита Бойцовского месторождения.

Оксид кальция, полученный при низких температурах обжига, имел пониженную плотность и максимальную пористость.

Разрушение кимберлита при циклическом... | Молодой ученый

Ключевые слова: замораживание-оттаивание, кимберлит, известняк, циклы.

Перед проведением испытаний определялись влажность, плотность и пористость материала.

Температура образцов контролировалась датчиком, находящимся в одном из...

Исследование процесса отделения нерастворимых остатков при...

Время осаждения суспензии регистрировали по количеству осветленной части пульпы при температуре 25оС.

Основные термины (генерируются автоматически): доломитная мука, кусковой доломит, соляная кислота концентрации, разложение доломита, скорость...

Литология, петрофизическая и промыслово-геофизическая...

Представительных образцов, выделяемых по пределам пористости и проницаемости в среднетриасовой залежи, оказалось 5 [16, 17].

Пачка «А» литологически сложена известняками доломитизированными до доломита с тонкими прослоями аргиллитов...

Геофизические методы определения пористости

Коэффициент пористости является одним из основных подсчетных параметров и определяется по данным керна и результатам интерпретации данных ГИС.

Ко второй группе относятся малопористые крепкие породы (плотные известняки, доломиты)...

Исследование адсорбционной очистки сточных вод...

С ростом концентрации исследуемых веществ в растворе растет и степень их извлечения.

где R — универсальная газовая постоянная (кДж/(мольK) и T — абсолютная температура (K).

Рис. 3. Изотермы адсорбции фенола и аммонийного азота на образцах карбонатного шлама в...

Исследование кинетики водопоглощения мелкозернистого бетона

Wm – водопоглощение образца, определенное по ГОСТ 12730.3, % по массе; е – основание натурального логарифма, равное 2,718

Методы определения показателей пористости. 2. Методические рекомендации по контролю качества поровой структуры дорожного бетона.

Получение модифицированного барита на основе баритовой руды...

Целестит. Доломит. Известняк.

Под воздействием высоких температур органические соединения расщепляются и улетучиваются.

После чего смесь измельченной руды погружали в водный раствор флотационного реагента с различной концентрации и перемешивали...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

О возможности комплексного использования доломитов...

Рис. 2 - Термограмма образца доломита Бойцовского месторождения.

Оксид кальция, полученный при низких температурах обжига, имел пониженную плотность и максимальную пористость.

Разрушение кимберлита при циклическом... | Молодой ученый

Ключевые слова: замораживание-оттаивание, кимберлит, известняк, циклы.

Перед проведением испытаний определялись влажность, плотность и пористость материала.

Температура образцов контролировалась датчиком, находящимся в одном из...

Исследование процесса отделения нерастворимых остатков при...

Время осаждения суспензии регистрировали по количеству осветленной части пульпы при температуре 25оС.

Основные термины (генерируются автоматически): доломитная мука, кусковой доломит, соляная кислота концентрации, разложение доломита, скорость...

Литология, петрофизическая и промыслово-геофизическая...

Представительных образцов, выделяемых по пределам пористости и проницаемости в среднетриасовой залежи, оказалось 5 [16, 17].

Пачка «А» литологически сложена известняками доломитизированными до доломита с тонкими прослоями аргиллитов...

Геофизические методы определения пористости

Коэффициент пористости является одним из основных подсчетных параметров и определяется по данным керна и результатам интерпретации данных ГИС.

Ко второй группе относятся малопористые крепкие породы (плотные известняки, доломиты)...

Исследование адсорбционной очистки сточных вод...

С ростом концентрации исследуемых веществ в растворе растет и степень их извлечения.

где R — универсальная газовая постоянная (кДж/(мольK) и T — абсолютная температура (K).

Рис. 3. Изотермы адсорбции фенола и аммонийного азота на образцах карбонатного шлама в...

Исследование кинетики водопоглощения мелкозернистого бетона

Wm – водопоглощение образца, определенное по ГОСТ 12730.3, % по массе; е – основание натурального логарифма, равное 2,718

Методы определения показателей пористости. 2. Методические рекомендации по контролю качества поровой структуры дорожного бетона.

Получение модифицированного барита на основе баритовой руды...

Целестит. Доломит. Известняк.

Под воздействием высоких температур органические соединения расщепляются и улетучиваются.

После чего смесь измельченной руды погружали в водный раствор флотационного реагента с различной концентрации и перемешивали...

О возможности комплексного использования доломитов...

Рис. 2 - Термограмма образца доломита Бойцовского месторождения.

Оксид кальция, полученный при низких температурах обжига, имел пониженную плотность и максимальную пористость.

Разрушение кимберлита при циклическом... | Молодой ученый

Ключевые слова: замораживание-оттаивание, кимберлит, известняк, циклы.

Перед проведением испытаний определялись влажность, плотность и пористость материала.

Температура образцов контролировалась датчиком, находящимся в одном из...

Исследование процесса отделения нерастворимых остатков при...

Время осаждения суспензии регистрировали по количеству осветленной части пульпы при температуре 25оС.

Основные термины (генерируются автоматически): доломитная мука, кусковой доломит, соляная кислота концентрации, разложение доломита, скорость...

Литология, петрофизическая и промыслово-геофизическая...

Представительных образцов, выделяемых по пределам пористости и проницаемости в среднетриасовой залежи, оказалось 5 [16, 17].

Пачка «А» литологически сложена известняками доломитизированными до доломита с тонкими прослоями аргиллитов...

Геофизические методы определения пористости

Коэффициент пористости является одним из основных подсчетных параметров и определяется по данным керна и результатам интерпретации данных ГИС.

Ко второй группе относятся малопористые крепкие породы (плотные известняки, доломиты)...

Исследование адсорбционной очистки сточных вод...

С ростом концентрации исследуемых веществ в растворе растет и степень их извлечения.

где R — универсальная газовая постоянная (кДж/(мольK) и T — абсолютная температура (K).

Рис. 3. Изотермы адсорбции фенола и аммонийного азота на образцах карбонатного шлама в...

Исследование кинетики водопоглощения мелкозернистого бетона

Wm – водопоглощение образца, определенное по ГОСТ 12730.3, % по массе; е – основание натурального логарифма, равное 2,718

Методы определения показателей пористости. 2. Методические рекомендации по контролю качества поровой структуры дорожного бетона.

Получение модифицированного барита на основе баритовой руды...

Целестит. Доломит. Известняк.

Под воздействием высоких температур органические соединения расщепляются и улетучиваются.

После чего смесь измельченной руды погружали в водный раствор флотационного реагента с различной концентрации и перемешивали...

Задать вопрос