Влияние минералогического состава песков и степени их дисперсности на прочность силикатных изделий гидротермального твердения

За последнее время значительно расширился круг исследовательских и экспериментальных работ в области технологии известково-песчаных материалов. Однако влияние таких важнейших факторов, как минералогический состав песков, в частности полевошпатовых, размер зерен и состояние их поверхности на прочность силикатных изделий автоклавного твердения пока еще изучено недостаточно.

Результаты ряда исследований 1 показали, что образцы из смеси полевых шпатов и извести при обычных условиях автоклавной обработки, обладая прочностью при сжатии в пределах 146 кг/см2, совершенно неморозостойки. Образцы же, содержавшие 72% кварцевого песка и 1о% полевого шпата, отличаются значительно большей прочностью, которая заметно снижается после испытания на морозостойкость.

Вsяснено также, что при автоклавной обработке полевые шпаты облачают pyfxbntkmyj меньшей активностью по отношению к Са(ОН)2, чем кварц, основе кварца большую прочность. При изучении природы высолов, связанных с наличием щелочей, Ю. М. Буттом,

Он, по-видимому, подобно цеолитам, отличается малой воздухостойкостью и поэтому может вызывать высоты на изделиях, а наличие гелеобразной массы, не успевающей при обычных условиях автоклавной обработки перекристаллизоваться, приводит к ослаблению механической прочности и морозостойкости материала.

Однако отрицательное влияние щелочных минералов неодинаково. Натриевый полевой шпат оказывает более вредное влияние на свойства силикатных изделий, чем калиевый. В песках иногда встречаются и другие щелочные минералы—-слюды или нефелины (таковы пески Кольского полуострова). Последние, в силу особенностей своего строения, легко подвержены гидролизу и склонны к реакции двойного обмена.

Рядом исследователей установлено, что 7з щелочей (Na20 и К20) в нефелиновом ядре связана более прочно— в виде полевошпатового ядра, а 2/з щелочей связаны менее прочно — в виде алюминатов.

Эта своеобразная структура может быть схематически представлена в следующем виде:

3(Na, K)sO A ls03-2Si02l = (Na, K)20 - A I20: 6SiOs -f 2(Na, K)20- AI203.

Следовательно, при наличии в песке нефелина в процессе гидротермальной обработки происходит обильное образование щелочных гелеобразных продуктов, которые вызывают отмеченные выше нежелательные явления.


Правильность этих теоретических положений подтверждается нашими совместно с С. Н. Гехт исследованиями поведения силикатных смесей на основе полевошпатовых минералов.

Для того чтобы установить, как активизируется масса того или иного в зависимости от вида минерала и давления насыщенного пара, мы навеску продукта гидротермального твердения в 5 а обрабатывали 125 мл раствора соляной кислоты 1 : 1 (во всех случаях силикатные массы содержали 8% СаО, давление пара было 8 атм. продолжительность обработки—8 час.).

Количество и химический состав соляных вытяжек приведены в табл. I.

Как показывают эти данные, при одних и тех же условиях автоклавной обработки растворимый остаток полевых шпатов колеблется от 16,55 до 19,57%, а нефелина — составляет 81,31%, при этом количество растворимой щелочи равно соответственно 0.66—1 Д% и 13,91%.

Таким образом, создается достаточно наглядное представление о высокой активности нефелина, весьма склонного к гидролитическому расщеплению, со всеми вытекающими из этого последствиями.

В табл. 2 приведены данные о влиянии давления пара на количество и состав растворимого солянокислого остатка в зависимости от содержания нефелина в песках.


Из данных табл. 2 видно, что величина растворимого остатка песка месторождения «Апатит» при росте давления с 8 до 12 ати уменьшается с 19,62 до 15,64%, в том числе растворимого кремнезема— с 6,06 до 3,29%.

Такая же закономерность сохраняется и для смеси из 72% обычного песка, 20% нефелина и 8% извести. Для смеси же на основе только обычного песка величина растворимого солянокислого остатка с повышением давления пара не уменьшается.