CC BY
15Строкова В.В., д.т.н., проф., Жерновский И.В., к.г.-м.н., с.н.с.,
Фоменко Ю.В., аспирант
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова
О ВЛИЯНИИ РАЗМЕРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛИМОРФНЫХ МОДИФИКАЦИЙ КВАРЦА НА ЕГО АКТИВНОСТЬ В КОМПОЗИЦИОННЫХ ВЯЖУЩИХ
Для анализа влияния распределения полиморфных модификаций кварца различных генетических типов горных пород были изучены кварц кв арцитопесчани-ков зеленосланцевой фации метаморфизма, кварц песков - осадочных горных пород (Нижне-Ольшанского месторождения Белгородской области и Вяземского месторождения Смоленской области).
Судя по расположению аллювиальных отложений песков Нижнее-Ольшанкого месторождения наиболее вероятный исходный генетический тип - породы регионального метаморфизма. Этим объясняются близкие значения по распределению низко- и высокотемпературного кварца в изученных образцах, а также размеры кристаллитов.
Работами, выполненными ранее [1], было показано, что отсевы дробления кварцевых метаморфических пород, залегающих на территории КМА, сложены различными генетическими типами кварца. Детальные исследования минерального состава отходов ММС и отсевов дробления кварцитопесчаников позволило установить наличие нескольких генераций кварца, беспорядочно распределенных по всей массе. Наиболее часто встречается слабоупорядоченный диагенетичес-кий кварц, реже контактно-метаморфический и мета-соматический, отличающийся более совершенным строением.
При затворении водой композиционных вяжущих с
Полнопрофильная (ритвельдовская) диаграмма образца песка из кварцитопесчаников. Сверху - точками обозначена экспериментальная дифракционная кривая, сплошной линией - расчетная. Внизу - разностная кривая экспериментального и расчетного дифракционного спектра
Активность ТМЦ на основе песков различного происхождения
Наименование кремнеземистого компонента ТМЦ Коэффициент качества, Кк Минеральный состав и микроструктурные характеристики песков
а-кварц Р-кварц
Об.% ОКР (нм) Об.% ОКР (нм)
Кварцитопесчаник 1,29 65 600 35 50
Песок Вольского месторождения 1 75 25
Песок Нижне-Ольшанского месторождения 0,95 78 22
использованием полигенетического кварцевого компонента происходит формирование пространственной структуры с помощью коагуляционных контактов. Причем, активные заполнители, а в данном случае неупорядоченный регионально-метаморфизованный халце-доновидный кварц, частично аморфизованный в процессе дробления и помола при обогащении железистых кварцитов, а также при производстве ВНВ и ТМЦ, смещает направленность реакции в сторону интенсивного выделения продуктов гидратации, связывая последние в нер аств оримые гидр осиликаты кальция р аз -личной основности [2].
Для установления причины зависимости активности песков различных месторождений от их минерального состава и микроструктурных особенностей проведен полнопрофильный рентгенофазовый анализ с использованием программ FullProf [3] и MAUD [4]. На основании асимметрии рентгеновских отражений сделан вывод, что исследуемые образцы песков представлены двумя полиморфными модификациями - низкотемпературным б-кварцем и высокотемпературным в-кварцем. Полнопрофильный анализ рентгенограмм образцов песков показал правильность выбора модели минеральной композиции (рис.). Результаты расчета приведены в таблице. В качестве микроструктур-ной характеристики приведен усредненный размер областей когерентного рассеяния (ОКР) - бездефектных кристаллитов из которых состоят минеральные зерна кварца.
Таким образом, установлена зависимость качества кварцевого компонента композиционного вяжущего от типа и количества полиморфных модификаций кремнезема в составе исходной породы. Показано, что при увеличении содержания высокотемпературной полиморфной модификации Ь-кварца, увеличивается активность кремнезема по отношению к свободному Са(ОН)2 в системе «кварцевый компонент - портландцемент -суперпластификатор», следствием чего является повышение активности ВНВ.
Работа выполнена при финансовой поддержке в форме гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых МД-2906.2007.8 «Методологические принципы проектиро-в ания композиционных вяжущих при использов ании нанодисперных модификаторов с учетом типомор-
физма сырья».
ЛИТЕРАТУРА
1. Лесовик Р.В. Оценка реакционной способности кремнеземистых компонентов по величине теплоты смачивания. (Воронцов В.М., Голиков Г.Г., Володченко А.Н.) // Проблемы строительного материаловедения и новые технологии: Сб. докл. Международной науч.-практ. конф. «Качество, безопасность, энерго- и ресурсосбережение в промышленности строительных материалов и строительстве на пороге XXI века», (XV научные чтения БелГТАСМ). - Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 2000. Ч. 2. С. 80-82.
2. Гридчин А.М., Лесовик Р.В. Особенности производства ВНВ и бетона на его основе с использованием техногенного полиминерального песка // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. № 1, 2002. - С. 36-37.
3. Rodriguez-Carvaj'al J. An Introduction to the Program FullProf 2000 / J. Rodriguez-Carvajal // Laboratorie Leon Brillouin (CEA-CNRS) CEA/Saclay, 91191 Cif sur Yvette Cedex, France. - 2000. - 139 p.
4. Lutterotti L. MAUD tutorial - Instrumental Broadening Determination. / L. Lutterotti // Dipartimento di Ingegneria dei Materiali, Universit"a di Trento. 38050 Trento, Italy. - 2006. -18 p.
