SU981276A1

SU981276A1 - Способ обработки кварцевого песка

Info

Publication number: SU981276A1
Application number: SU813239883A
Authority: SU
Inventors: Александр Иванович Бережной; Леонид Николаевич Овчаренко; Борис Михайлович Радвинский; Софья Соломоновна Комиссарчик; Виктор Иванович Ткаченко
Original assignee: Харьковский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.В.И.Ленина; Украинский Научно-Исследовательский Институт Газовой Промышленности
Priority date: 1981-01-16
Filing date: 1981-01-16
Publication date: 1982-12-15

Description

(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ КВАРЦЕВОГО ПЕСКА

Изобретение относитс к строительству , а более конкретно к технологии силикатных материалов, и может найти применение в процессах креплени глубоких буровых скважин и в производстве строительных изделий.

Известен способ обработки песка в цел х его активации путем механической обработки в смеси с цементом и раствором извести 13,

Активаци поверхности песка достигаетс ввиду удалени загр знений с поверхности заполнител , невелика и сравнима с повышением активности . заполнител после его отмывёни от глинистых и органических примесей. Кроме того, осуществление этого способа активации возможно только в процессе приготовлени бетонной смеси, что усложн ет технологический процесс .

Известен способ обработки песка в цел х его активации путем измельчени его вплоть до частиц коллоидных размеров 2 i

Аморфизаци поверхности, т.е. искажение криста.плической решетки в поверхностных сло х зерен при -тонком измельчении способствует повышению реакционной способности песка.

Однако про)шленное осуществление этого способа затруднено ввиду отсут ,Q стви на предпри ти х специального оборудовани .

Наиболее близок к изобретению способ обработки кварцевого песка включающий нагревание песка и последую15 Щве охлаждение раскаленного песка водой. Активаци песка достигаетс за счет увеличени его поверхности при растрескивании зерен 3 .

Недостатком известного способа вл етс то, что в результате помола песка до заданной дисперсности эффект его активации уничтожаетс .при равной поверхности продуктов помола активированного и обычного песков.

Химическа активность молотого леска имеет большое значение в цементно-песчаных композици х, например, дл креплени буровых скважин, где низка активность кварцевого наполнител существенно ухудшает физико-механические свойства бетона.

Цель изобретени - повышение реакционной способности песка.

Поставленна цель достигаетс способом обработки кварцевого леска, включающим нагревание песка и по.сле .дующее охлаждение раскаленного Песка водой, нагревание песка осуществл ют до температуры 1000-1200°С, а после охлаждени песок измельчают до удельной поверхности 2800-3500 .

Микроскопическое изучение в иммерсии образцов кварцевых зерен, предварительно подвергнутых нагреву при рйзных температурах и охлаждению в воде (закалка ) показало, что зерна, закаленные в интервале температур 1000-Т200°С, содержат кварц в ot-форме . В результате резкого охлаждени кварцевых зерен, нагретых до этих температур, перестройка кристаллической решетки из ot- в /ь-форму не успева ет произойти, элементы с -формы замораживаютс и сохран ютс в метастабильном состо нии при низкой температуре . Метастабильное состо ние кварцевых зерен обуславливает их высокую реакционную способность. В отличие от известного способа,операци помола ( песка, закаленного при высоких температурах , не устран ет эффект повышени его реакционной способности. В рассматриваемом случае этот эффект св зан не с увеличением поверхности зерен песка, а со структурными изменени ми кристаллической решетки кварца.

Вли ние закалки на химическую активность кварцевого наполнител исследовалось в цементно-песчаных составах , предназначенных дл тампонировани глубоких газовых скважин.

Активированный наполнитель готов т следующим образом.

Кварцевый песок Безлюдоаского месторождени нагревают со скоростью 200-250 С/час до температуры 100-120бС и выдерживают 2 ч при заданной температуре , затем в раскаленном состо нии высыпают в воду о Максимальна темЛература нагрева песка не должна превышать 1200°С, иначе наступает спекание зерен. После охлаждени песок высушивают и измельчают до удельной поверхности цемента (5 2800-3500 CMV /г). Затем кварцевый наполнитель смешивают с портландцементом в различных соотношени х и затвор ют водой Дл Испытаний, готов т образцы-балочки размерами l X 4 X 16 см „

Образцы твердеют 10 ч в автоклаве при температуре 100°С и давлении 500 атм. Вли ние температуры нагрева кварцевого песка на свойства бетонноfo камн указаны в табл 1

Из табЛо 1 следует, что существенна реакционна способность песка наступает в интервале, температур 10001200°С . Это согласуетс с данными микроскопических исследований, которые подтверждают преобладание кварца в о6-форме .Из табл. 1 следует также, что закалка песка при температуре, превышающей 1200С, сопровождаетс снижением прочности и возрастанием газопроницаемости цементного камн о Это можно объ снить увеличением содержани о1-тридимитовой фазы в кварце, нагретом до температур, превышающих 1200°Со Удельный объем ci-тридимита .значительно превышает объем кварца в oL-форме, что приаодит к растрескиванию кварцевых зерен, Тое, по влению в них сети тончайших трещин. Это сопровождаетс снижением механической прочности и плотности цемеитно-песчаных образцов

Вли ние скорости нагрева до температуры 1200°С на свойства ffeTOHHoго камн указано в табл 2„

Как следует из данных табл. 2, скорость нагрева песка не вли ет существенно на газопроницаемость цементного камн „ С точки зрени прочности образцов оптимальной вл етс скорость нагрева в пределах 200250°С/час , что веро тно,соответствует наиболее полной перестройке кварца в высокотемпературную фазу.

Вли ние удельной поверхности закаленного при молотого кварцевого песка на свойства бетонного ,чамн указано в табл 3, из которой следует , что нижним пределом дисперсност молотого песка после охлаждени вл етс 2800 Ниже этого предела цементно-песчаный раствор плохо удерживает воду (увеличиваетс водоотдача раствора ), что приводит к увеличению пористости и газопроницаемоети бетонного камн , а также к снижению его прочности.

Помол песка до дисперсности быше 3500 также снижает механические характеристики цементного камн , так как удельна поверхность песка становитс настолько велика, что по вл етс большое количество зерен песка, не контактирующих с цементом. Это снижает прочность и плотность цементного камн .

(вли ние состава компонентов taMnoнажного раствора на свойства бетонного камн указано в табл. 4, из которой следует, что наиболее оптимальным вл етс состав тампонажного раствора , включающий кварца в ot-форме. .

Активаци песка позвол ет повысить раннюю прочность цементного камн в среднем на 20, а газопроницаемость снизить в 2-3 раза.

Применение предлагаемого способа позвол ет повысить плотность и прочность цементного камн .

с; ю о

981276

. 10 Таблица 2

Claims

Таблица 3 Формула изобретени Способ обработки кварцевого песка включающий нагревание песка и последующее охлаждение раскаленного песка водой, о т л и ч а ю щ и и с тем, что, с целью повышени реакционной способности песка, нагревание песка .осуществл ют до температуры 10001200 Cj а после охлаждени песок измельчают до удельйой поверхности 280 3500 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 393235у кл. С Of В 13/00, 197.
2.Ходаков Г.С. Тонкое измельчение строительных материалов, М., Стройиздат, 1972, с« 55 3 Авторское свидетельство СССР № 32363, кл„ С Ok В 13/12, 1931 (прототип).