Способ обработки кварцевого песка

Способ обработки кварцевого песка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ 981276

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 16. 01. 81 (21) 3239883/29-33 с присоединением заявки М (23) П риоритет (53}М. Кд.

С 04 В:13/00

С 04 В 13/12

С 04 В 31/02, Ьеударетаанный квинтет

СССР не данаи нзабретеннй н .еткрытнй

/ (53} УДК 666.974. .2(088.8) Опубликовано,15. 12 . 82 . Бюллетень М 46

Дата опубликования описания 17 . 12 .82

А.И. Бережной, Л.Н. Овчаренко, Б.И. Радви

С.С. Комиссарчик и В,И. Ткаченко (72) Авторы . изобретения "»», I

-;: .,) -;..;

f

I, Харьковский ордена Ленина политехнический им. В.И. Ленина и,Украинский научно-иссле институт газовой промышленности »»» (7I) Заявители (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ КВАРЦЕВОГО ПЕСКА

Изобретение относится к строительству, а более конкретно к технологии силикатных материалов, и может найти применение в процессах крепления глубоких буровых скважин и в производст5 ве строительных изделий.

Известен способ обработки песка в целях его активации путем механической обработки в смеси с цементом и раствором извести (1 3. в

Активация поверхности песка дости- . гается ввиду удаления загрязнений с поверхности заполнителя, невелика и сравнима с повышением активности заполнителя после его отмывания от глинистых и органических примесей.

Кроме того, осуществление этого спо" соба активации возможно. только в процессе приготовления -бетонной смеси, 2о что усложняет технологический процесс.

Известен способ обработки песка в целях его активации путем измель1 чения его вплоть до частиц коллоидных размеров 3 2 3

Аморфизация поверхности, т.е. искажение кристаллической решетки в поверхностных слоях зерен при -тонком измельчении способствует повышению реакционной способности песка.

Однако промышленное осуществление этого способа затруднено ввиду отсутствия на предприятиях специального оборудования.

Наиболее близок к изобретению способ обработки кварцевого песка, включающий нагревание песка и последующее охлаждение раскаленного песка водой. Активация песка достигается за счет увеличения его поверхности при

:растрескивании зерен (3 ).

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

3 98127

Химическая активность молотого леска имеет большое значение в цемент но-песчаных композициях, например, для крепления буровых скважин, где низкая активность кварцевого наполнителя существенно ухудшает физико-механические свойства бетона.

Цель изобретения - повышение реакционной способности песка.

Поставленная цель достигается способом обработки кварцевого .песка, включающим нагревание песка и после,дующее охлаждение раскаленного песка водой, нагревание песка осуществляют до температуры 1000-1200 С, а после охлаждения песок измельчают до удельной поверхности 2800-3500 см2/г.

Микроскопическое изучение в иммерсии образцов кварцевых зерен, предварительно подвергнутых нагреву при 20 разных температурах и охлаждению в воде (закалка ) показало, что зерна, закаленные в интервале температур

1000-1200 С, содержат кварц e cL-форме. В результате резкого охлаждения кварцевых зерен, нагретых до этих температур, перестройка кристаллической решетки из d- e p форму не успева ет произойти, элементы с -формы замораживаются и сохраняются в метаста- ЗО бильном состоянии при низкой температуре. Метастабильное состояние кварцевых зерен обуславливает их высокую реакционную способность. В отличие от известного способа, операция помола 1 песка, закаленного при высоких температурах, не устраняет эффект повышения

его реакционной способности. В рассматриваемом случае этот эффект связан не с увеличением поверхности зерен песка, а со структурными измене" ниями кристаллической решетки кварца, Влияние закалки на химическую активность кварцевого наполнителя исследовалось в цементно-песчаных составах, предназначенных для тампонирования глубоких газовых скважин.

Активированный наполнитель готовят следующим образом.

Кварцевый песок Безлюдовского мес- о торождения нагревают со скоростью

200-250 С/час до температуры 100-1200С и выдерживают 2 ч при заданной температуре, затем в раскаленном состоянии высыпают в воду. Максимальная температура нагрева песка не должна превышать 1200ОС, иначе наступает спекание зерен. После охлаждения песок высушивают и измельчают до удельной поверхности цемента (5 = 2800-3500 см /

/r). Затем кварцевый наполнитель смешивают с портландцементом в различных соотношениях и затворяют водой. Для испытаний. готовят образцы-балочки размерами 4 х 4 х 16 см.

Образцы твердеют 10 ч в автокпаве при температуре 100 С и давлении

500 атм. Влияние температуры нагрева кварцевого песка на свойства бетонного камня указаны в табл. 1.

Из табл. 1 .следует, что существенная реакционная способность песка наступает в интервале. температур 10001200 С. Это согласуется с данными микроскопических исследований, которые подтверждают преобладание кварца в о=форме., Из табл. 1 следует также, что закалка песка при температуре, превышающей 1200 С, сопровождается снижением прочности и возрастанием газопроницаемости цементного камня. Это можI но объяснить увеличением содержания о ;тридимитовой фазы в кварце, нагретом до температур, превышающих

1200 С. Удельный объем cL-тридимита значительно превышает объем кварца в с форме, что приводит к растрескиванию кварцевых зерен, т.е. появлению в них сети тончайших трецин. Это сопровождается снижением механической прочности и плотности цементно-песчаных образцов.

Влияние скоРости нагрева до температуры 1200 С на свойства (Ьтонного камня указано в табл

Как следует из данных табл, 2, скорость нагрева песка не влияет существенно на газопроницаемость цементного KBMHR, С точки 3pPHNR прочности образцов оптимальной является скорость нагрева в пределах 200250 С/час> что вероятно, соответствует наиболее полной перестройке кварца в высокотемпературную фазу.

Влияние удельной поверхности закаленного при 1200 С молотого кварцевого песка на свойства бетонного ..амня указано в табл. 3, иэ которой следует, что нижним пределом дисперсности молотого песка после охлаждения является 2800 см /г. Ниже этого преде2 ла цементно-песчаный раствор плохо удерживает воду (увеличивается водоотдача раствора ), что приводит к увеличению пористости и гаэопроницаемос5 983276 6 ти бетонного камня, а также к сниже- го камня указано в табл. Й, из котонию его прочности. рой следует, что наиболее оптимальПомол песка до дисперсности выше ным является состав тампонажного раст3500 см /г также снижает механичес- вора, включающий 20-303 кварца -в и кие характеристики цементного камня, з Ы-форме. так как удельная поверхность песка Активация песка позволяет повысить становится настолько велика, что по- раннюю прочность цементного камня в является большое количество зерен, средйем на 204, а газопроницаемость песка, не контактирующих с цементом. снизить в 2-3 раза.

Это снижает прочность и плотность цементного. камня. Применение предлагаемого способа

Цлияние состава компонентов тампо- позволяет повысить плотность и прочнажного раствора на свойства бетонно- ность цементного камня.

98) 276

1

1 I

Щ

1 1

Ф Ф

Х 30

Ф

У X

O 3cg o х з )Л

Ю л

СЧ

СЧ

СЧ сч л

» а -а

-Ф

° е

СО

Ю.

Об а

Q !

О СЧ

Ю Ю

Л 1 л

° е м

СХ

lg O

I

1 Э

1 X

О

1 Y

1 ео зо »

»

О а

Ф

К

1„ с

Ю

CV

СЧ о о

СЧ

Lh С)

М е

1 1

СЧ

Ln .О м -Ф

I I

СЧ CV

Ю о

СЧ

Ф и б

X C

Y о g. °

1 .I- 1

I I !

I о

С;

X 1 Ф

Е I

I I Ig

xtz

Ю

ССЪ

CD Ю

1 1

СЧ CV а ь

О Ln

1 1

СЧ ао

3СЪ

Ю

lA

СС

X

Щ

У о

"Ю м, ° еС е (ССб X

) О

X о

A. CD

1

1 I

I

1

1 I

1

1

I

1 lg

Cl ф о

3v

Eg

2i

С1 !

Ф

333

O.

Ig

С ь m м 0

СО

° е ее

CD

CV I о

I о

)X

Э

Э

=С

СЧ

00 л

3

1 .1

Cg а о

l6

IО

Щ

CL о

СЧ CV

I» О о

Ф

=Т, X

X о

C о

lg ° ее

1 .33

3)- o

X y

X Э

=Т fg

X У

0 е у а

1

1

I

1 б

1, 1

1 о9

О

l Ф . I ф

1

I Ф а :о

1 ф

I о

1 Ф а

I ф

I

) Iv

1 о

1

t, .

I

1

1

I !

1 о

1 О 1

1-4 1

l a I

3 — — 4

1 Ю 3 о м t

1 е

3» — 4

t О I

I Ю I

СЧ 1

1 1

3- — . о о

I e- I

1 е» I

3 — 4

1 О I

I CD I

1 Ю 1

3 е — 1 ! 3 о о

CD I

3 — 4

1 CD I

I О I

I ъо 1

1v о

X х

I 1

1 1

1 1

° е О щ 3 ао о х ф

1- X

V Э

Cg X а Ф

=Г

Щ

З .33

Ф 3cX v

3- О о х

О 3сс о о с ф C

1 I

° е

Ф а

:ь

t"

fD

С33 с

Э

IQ. с х

3 а

Э ф о

1 I о

X с

Ф

СЕ

0 о

1 I

I 1

1, СЧ

I 1

LA

СЧ 3

2 N

)» С4 о х с о

° °

LA

I СЧ !

2ь

I Ю

I . во

Щ ф X х

cg c

Ф 333

IQ Y

Y М о

О 33

Ф

C In

СГ\

С4 1

1 I

1. 1

CD о

LA л

I I

1 I

I . 1

CI АВ 1

ОС»:

X !CYX:!

Ig I 1 х I

1 I е — — е

1. 1 I

О 1 I

X 1 1

Х I 3

Об "СХ I

ЫX

I, 1 I

СО Ф М СЧ

° е, A

Ч) m м м

I 1 1

СО л е» 1

1

CV а

-Ф I

I.1

1.

I!

1 1

I

1

1 1

I

1 1

I

I I

3 а !

СЧ 1

I

I t

3

I I

I

1 1

1 б

I 1

I 1

1

1

I

1 е

l а а 3

Лбс= е

1 3 1 1

У 3=.3 СС) Ь!

О

Таблица 2

981276

Состав раствора, вес.3

Иеханические характеристики бетонного камня

Температура закалки, С

Цемент

Песок (3000 см /г

К, Ид мсх»

ИПа

Ф »

1200

18,3

150

75

3>5

3,3

То же

200

18,4

18,4

3,4

250 и

3,4

18,1

300 ив

«и»

3,7

1300

200

18,0 к и»

4,2

-ц

1400

17;8

Таблица 3

Удельная поверхность молотого песка, см /r

Иеханические характеристики

Параметры раствора в г/см см /30 с

В! см

Газопрони- Рс цаемость, ИПа

Ид

2500

1б2

18 1 67 26 l7 1,78 24

18,3

2800

18 1,82 18

18 1,88 12

3,3

3500

«и к

15,8

4000

«н и

Сроки схватывания при 100 С (ч-мин ) Состав раствора, вес.i

Параметры раствора

Ь, см /30 с

Ь, см

Песок., молотый до удельной ловерхности 0 = 3000 см /r цемент

Начало

Конец без закалки закалка при

I200oC

24 .182 27

21 1 79 27

22 1,82 24

19 1,&1 23

20 1,79 22

20 . 1,83 20

2-20

1"50

2 20 7 4 20 3 2 7

1-50

2-20 6 0 23 2 3,4

1-45

2-30

1-55

2-10

1-50

2-10

2 35 9 0 15 2 1,6

Состав раствора, вес,9

Цемент Песок

IOO

85 15

85.

&О 20

75 25

Скорость нагрева песка перед закалКОЙ, С/час

Таблица ве»й

Неханические характеристики цементного камня

° О

" с к «are

Нд Нпа япа

5,6 22,2 3,2

8,5 17,4 2,2

3,8 21,8 3,5.12

981276

se aeikiks«ianna»

,Состаа растеора, аес.

Механические характеристики цементного камня

Параметры раствора

Сроки схватывания при 100 С (ч"мин ) — ч

Песок, молотый до удельной йоаеркмости S 3000 см2/г

D, см

Ь, см /30 с

1 г)см

Начало

Конец

4 сеi

МПа

К, Мд

4О беа закалки закалка при

1200 С

1 маг

МПа

18, 1,83 20 1-50 2-00

18,6 3,0

25

3,2

70 30 20 -1178 .19 2-10 2-40 9,4 16,6 1,8

2 20 2 6 18 4 2 6

21 1,83 20

1"""50. 50

220 43 147 22

22. 1 84 21

2"00

50 а ам «а б фа а »

Источники инФормации, принятые so внимание при экспертизе

Формула . изобретения

Способ обработки кварцевого песка, включающий нагревание песка и последующее охлаждение раскаленного песка водой, отличающийся тем, что, с целью повышения реакционной способности песка, нагревание песка .осуществляют до температуры 1000 1200 С, а после охлаждения. песок измельчают до удельйой поверхности 28003500 см /г. 30

1. Авторское свидетельство СССР

М 393235 „ кл. С 04 В 13/00, l974.

2. Ходаков Г.С. Тонкое измельчение строительных материалов, И., Стройиздат, 1972, с. 55.

3. Авторское свидетельство СССР и 32363, кл. С 04 В l3/12, 1931 (прототип).

Составитель И. Хитрова

Редактор Н. Швыдкая Техред M.Надь Корректор И

Заказ 9613/32 Тираж о41, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

И ОД Иосква Ж-35 Раушская наб да.. 4/$

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 50 50 23 1 86 22 2"20 2-40 11>3 12,4 2>2