Оценка смачивающей способности глинистых пород, обработанных комплексным соединением алюминия
Проведені вимірювання кута змочування і відпрацьована методика вимірювань з використанням веб-камери і ПК. Встановлена залежність тривалості обробки глинистих порід від їх фільтраційних характеристик. Conducted measuring of corner of moistening and developed method of measuring with the use of web-c...
Saved in:
| Published in: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2011
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99667 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Оценка смачивающей способности глинистых пород, обработанных комплексным соединением алюминия / А.А. Пащенко, О.Г. Ящеренко, А.В. Пащенко, А.М. Тихолиз // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 8. — С. 177-186. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99667 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Пащенко, А.А. Ящеренко, О.Г. Пащенко, А.В. Тихолиз, А.М. 2016-05-01T16:48:44Z 2016-05-01T16:48:44Z 2011 Оценка смачивающей способности глинистых пород, обработанных комплексным соединением алюминия / А.А. Пащенко, О.Г. Ящеренко, А.В. Пащенко, А.М. Тихолиз // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 8. — С. 177-186. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99667 553.611 Проведені вимірювання кута змочування і відпрацьована методика вимірювань з використанням веб-камери і ПК. Встановлена залежність тривалості обробки глинистих порід від їх фільтраційних характеристик. Conducted measuring of corner of moistening and developed method of measuring with the use of web-chamber and the personal computer. Detected dependence of duration of treatment of clay rocks with properties of filtrations. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Оценка смачивающей способности глинистых пород, обработанных комплексным соединением алюминия Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Оценка смачивающей способности глинистых пород, обработанных комплексным соединением алюминия |
| spellingShingle |
Оценка смачивающей способности глинистых пород, обработанных комплексным соединением алюминия Пащенко, А.А. Ящеренко, О.Г. Пащенко, А.В. Тихолиз, А.М. |
| title_short |
Оценка смачивающей способности глинистых пород, обработанных комплексным соединением алюминия |
| title_full |
Оценка смачивающей способности глинистых пород, обработанных комплексным соединением алюминия |
| title_fullStr |
Оценка смачивающей способности глинистых пород, обработанных комплексным соединением алюминия |
| title_full_unstemmed |
Оценка смачивающей способности глинистых пород, обработанных комплексным соединением алюминия |
| title_sort |
оценка смачивающей способности глинистых пород, обработанных комплексным соединением алюминия |
| author |
Пащенко, А.А. Ящеренко, О.Г. Пащенко, А.В. Тихолиз, А.М. |
| author_facet |
Пащенко, А.А. Ящеренко, О.Г. Пащенко, А.В. Тихолиз, А.М. |
| publishDate |
2011 |
| language |
Russian |
| container_title |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| publisher |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| format |
Article |
| description |
Проведені вимірювання кута змочування і відпрацьована методика вимірювань з використанням веб-камери і ПК. Встановлена залежність тривалості обробки глинистих порід від їх фільтраційних характеристик.
Conducted measuring of corner of moistening and developed method of measuring with the use of web-chamber and the personal computer. Detected dependence of duration of treatment of clay rocks with properties of filtrations.
|
| issn |
1996-885X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99667 |
| citation_txt |
Оценка смачивающей способности глинистых пород, обработанных комплексным соединением алюминия / А.А. Пащенко, О.Г. Ящеренко, А.В. Пащенко, А.М. Тихолиз // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 8. — С. 177-186. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT paŝenkoaa ocenkasmačivaûŝeisposobnostiglinistyhporodobrabotannyhkompleksnymsoedineniemalûminiâ AT âŝerenkoog ocenkasmačivaûŝeisposobnostiglinistyhporodobrabotannyhkompleksnymsoedineniemalûminiâ AT paŝenkoav ocenkasmačivaûŝeisposobnostiglinistyhporodobrabotannyhkompleksnymsoedineniemalûminiâ AT tiholizam ocenkasmačivaûŝeisposobnostiglinistyhporodobrabotannyhkompleksnymsoedineniemalûminiâ |
| first_indexed |
2025-11-26T21:11:18Z |
| last_indexed |
2025-11-26T21:11:18Z |
| _version_ |
1850775606938042368 |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
177
УДК 553.611
ОЦЕНКА СМАЧИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
ГЛИНИСТЫХ ПОРОД, ОБРАБОТАННЫХ
КОМПЛЕКСНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АЛЮМИНИЯ
Пащенко А. А., Ящеренко О. Г., Пащенко А. В., Тихолиз А. М.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
Проведені вимірювання кута змочування і відпрацьована
методика вимірювань з використанням веб-камери і ПК. Вста-
новлена залежність тривалості обробки глинистих порід від їх
фільтраційних характеристик.
Conducted measuring of corner of moistening and developed
method of measuring with the use of web-chamber and the personal
computer. Detected dependence of duration of treatment of clay rocks
with properties of filtrations.
Оползни это смещение масс горных пород под влиянием сил
тяжести, вызванное нарушением равновесия при их подмыве, а
также снижением прочности пород при выветривании, переув-
лажнении осадками или подземными водами [1].
Характер взаимодействия поверхности глинистых минера-
лов с водой определяется соотношением сил межмолекулярных
взаимодействий воды и глины. Если молекулы воды взаимодей-
ствуют с молекулами породы сильнее, чем между собой, то вода
растекается по поверхности глины и смачивает ее. Если взаимо-
действие ослаблено, то полного смачивания поверхности (и сте-
нок пор) не происходит, и глина считается более водостойкой.
В зависимости от соотношения величин молекулярных сил
капли воды образуют с поверхностью твердого тела равновесный
угол, который называют краевым углом, или углом смачивания.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
178
Краевой угол может служить количественным показателем сма-
чивания и водостойкости глин.
Цель работы – оценка влияния комплексных ионов алюми-
ния на угол смачивания и водостойкость оползнеопасных глини-
стых пород.
При изучении процесса взаимодействия поверхности глини-
стых минералов с водой устанавливаются показатели, по измене-
нию которых можно контролировать результаты физико-
химической обработки глинистых минералов.
Краевой угол Ө или cos Ө является характеристикой гидро-
фильности или гидрофобности поверхности образцов. Он опре-
деляется как угол между касательной АВ, проведенной к поверх-
ности смачивающей жидкости и смачиваемой поверхностью
твердого тела АА, при этом всегда отсчитывается от касательной
в сторону жидкой фазы. Касательную АВ проводят через точку
соприкосновения трех фаз: твердой фазы (поверхности), жидко-
сти (дистиллированной воды) и газа (воздуха), показанную на
рис. 1.
Ө0 – краевой угол; (ж) – жидкость; (т) –
твердая поверхность; (г) – третья фаза – газ
Рис. 1. Определение краевого угла
Согласно стандартным методикам [2-4] при исследовании
смачивания поверхностей равновесный краевой угол определяют
по уравнению Юнга
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
179
2
121cos
σ
σ−σ
=θ , (1)
где Ө – краевой угол;
σ1 – удельная свободная поверхностная энергии твердого
тела на границе с газом, Дж/м2 (Н/м);
σ2 – удельная свободная поверхностная энергия жидкости на
границе с газом, Дж/м2 (Н/м);
σ12 – коэффициент поверхностного натяжения твердого тела
в контакте со смачивающей жидкостью, Дж/м2 (Н/м).
Определение работы смачивания и работы адгезии. Со-
гласно уравнению Дюпре-Юнга работа адгезии определяется по
величине экспериментально определенного угла смачивания θ:
)cos1( θ+⋅σ=aP , при θ < 90 °, (2)
где Pa – работа адгезии Н/м;
σ – поверхностное натяжение на границе жидкость-газ, рав-
ное для воды 72,75 Н/м.
Зная угол смачивания, можно определить работу смачива-
ния:
θ⋅σ= сosPc . (3)
Краевые углы определяли методом проектирования капли во-
ды на экран, где на планшете экрана было закреплено приспособле-
ние для измерения краевых углов смачивания.
Измерения показателей смачивания проводили по технологии
измерения краевого угла при помощи тензиометра EasyDrop [5].
Образец глинистого материала был помещен на столик с подъем-
ным механизмом и установлен в положении относительно объекти-
ва цифрового фотоаппарата согласно [4]. На поверхность глинисто-
го образца наносили каплю воды и записывали ее цифровое изобра-
жение, которое переносили в ПК. Программное обеспечение позво-
лило рассчитать значения краевого угла и показатели смачивания.
Вычисленные значения краевых углов смачивания представлены в
таблицах 1 – 3, а исходные фотографии образцов глины показаны на
рис. 2 – 4.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
180
Таблица 1
Результаты измерения краевого угла образца
глинистого минерала № 1
Образец Краевой
угол, град
Работа адге-
зии, Н/м2
Работа сма-
чивания,
Н/м2
Глина № 1 вода, 2 с 12 143,9 71,16
Глина № 1 вода, 1 мин. 9 144,6 71,86
Глина № 1 ПС, 5 с 21 140,7 67,92
Глина № 1 ПС, 1 мин. 18 141,9 69,19
Глина № 1 ПС (2 ч.), 5 с 8 144,8 72,04
Глина № 1 ПС (2 ч.), 1 мин. 5 145,2 72,47
Глина № 1 ПС (4 ч.), 5 с 8 144,8 72,04
Глина № 1 ПС (4 ч.), 1 мин. 5 145,2 72,47
Глина № 1 ПС (1 сут.), 5 с 6 145,1 72,35
Глина № 1 ПС (1 сут.), 1 мин. 10 144,4 71,65
Таблица 2
Результаты измерения краевого угла смачивания
образца глинистого минерала № 2
Образец Краевой
угол, град
Работа ад-
гезии,Н/м2
Работа
смачива-
ния, Н/м2
Суглинок Азов № 2, 5 с 7 145,0 72,2
Суглинок Азов № 2, 1 мин. 6 145,1 72,4
Суглинок Азов № 2 ПС, 5 с 35 132,7 59,6
Суглинок Азов № 2 ПС, 1 мин. 27 137,6 64,8
Суглинок Азов № 2 ПС (2 ч.), 5
с 19 141,5 68,8
Суглинок Азов № 2 ПС (2 ч.),
1 мин. 18 141,9 69,2
Суглинок Азов № 2 ПС (4 ч.), 5
с 18 141,9 69,2
Суглинок Азов № 2 ПС (4 ч.),
1 мин. 16 142,7 70,0
Суглинок Азов № 2 ПС (1 сут.),
5 с 14 143,3 70,6
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
181
Образцы № 1 и 2 были изготовлены из глины и суглинка, ото-
бранных из массива оползня, расположенного на берегу Азовского
моря. Образец № 3 был изготовлен из суглинка, отобранного из мас-
сива оползня на берегу р. Северский Донец.
Краевые углы образцов определяли до и после их обработки
раствором комплексного иона алюминия в течение двух и четы-
рех часов, и через одни сутки.
Таблица 3
Результаты измерения краевого угла образца
глинистого минерала № 3
Образец Краевой
угол, град
Работа ад-
гезии, Н/м2
Работа
смачива-
ния, Н/м2
Суглинок Северский Донец № 3 с
водой, 5 с 8 144,8 72,1
Суглинок Северский Донец № 3 с
водой, 1 мин. 6 145,1 72,4
Суглинок Северский Донец № 3 с
ПС, 5 с 29 136,4 63,6
Суглинок Северский Донец № 3 с
ПС, 1 мин. 19 141,5 68,8
Суглинок Северский Донец № 3
пропитка ПС (2 ч.), 5 с 14 143,3 70,6
Суглинок Северский Донец № 3
пропитка ПС (2 ч.), 1 мин. 10 144,4 71,7
Суглинок Северский Донец № 3
пропитка ПС (4 ч.), 5 с 9 144,6 71,9
Суглинок Северский Донец № 3
пропитка ПС (4 ч.), 1 мин. 8 144,8 72,0
Суглинок Северский Донец № 3
пропитка ПС (1 сут.), 5 с 7 145,0 72,2
Суглинок Северский Донец № 3
ПС с водой (1 сут.), 1 мин. 6 145,1 72,4
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
182
а, б) глина № 1 с каплей воды соответственно через 2 с и
1 мин.;
в, г) глина № 1 с каплей алюминиевого комплекса (ПС) со-
ответственно через 5 с и 1 мин.;
д, е) глина № 1, обработанная в течение двух часов раство-
ром ПС, с каплей воды соответственно через 5 с и 1 мин.;
ж, з) глина № 1, обработанная в течение четырех часов рас-
твором ПС, с каплей воды соответственно через 5 с и 1 мин.;
и, к) глина № 1, обработанная в течение одних суток рас-
твором ПС, с каплей воды соответственно через 5 с и 1 мин.
Рис. 2. Фотографии глины № 1, обработанной и необрабо-
танной водным раствором ПС, для измерения краево-
го угла капли
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
183
а, б) суглинок Азов № 2 с каплей воды соответственно через
5 с и 1 мин.;
в, г) суглинок Азов № 2 с каплей алюминиевого комплекса
(ПС) соответственно через 5 с и 1 мин.;
д, е) суглинок Азов № 2, обработанный в течение двух часов
ПС, с каплей воды соответственно через 5 с и 1 мин.;
ж, з) суглинок Азов № 2, обработанный в течение четырех
часов ПС, с каплей воды соответственно через 5 с и 1 мин.
Рис. 3. Фотографии суглинка Азов № 2, обработанного и не-
обработанного раствором ПС
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
184
а, б) суглинок Северский Донец № 3 с каплей воды соответ-
ственно через 5 с и 1 мин.;
в, г) суглинок Северский Донец № 3 с каплей алюминиевого
комплекса (ПС) соответственно через 5 с и 1 мин.;
д, е) суглинок Северский Донец № 3, обработанный в течение
двух часов ПС, с каплей воды соответственно через 5 с и 1 мин.;
ж, з) суглинок Северский Донец № 3, обработанный в течение
четырех часов ПС, с каплей воды соответственно через 5 с и 1 мин.;
и, к) суглинок Северский Донец № 3, обработанный в тече-
ние одних суток ПС, с каплей воды соответственно через 5 с и
1 мин.
Рис. 4. Фотографии суглинка Северский Донец № 3, обрабо-
танного и необработанного раствором ПС
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
185
Выводы
Результаты измерений угла смачивания образцов глинистых
минералов, расчет работы смачивания и работы адгезии показы-
вают, что:
– работа смачивания поверхности глины раствором ПС на 2-
3 Н/м, меньше, чем при смачивании водой, что приводит к повы-
шению гидрофильности смачивающей поверхности глины и уве-
личению работы адгезии при пропитке 2 и 24 часа – 0,9 и 1,2 Н/м
соответственно;
– для образцов суглинка из тела оползня, расположенного на
берегу Азовского моря, работа смачивания поверхности раство-
ром ПС меньше на 7-12 Н/м, чем при смачивании водой, т.е. об-
работка раствором ПС приводит к уменьшению гидрофильности
и зависит от продолжительности обработки. А увеличение рабо-
ты адгезии составляет при продолжительности обработки 2 и
24 часа – 3,4-1,6 Н/м соответственно;
– для образцов суглинка из тела оползня возле р. Северский
Донец работа смачивания поверхности раствором ПС меньше на
3-8 Н/м, чем при смачивании водой, а при продолжительности
обработки 2 и 4 часа, гидрофильность поверхности образца
меньше исходной и составляет -1,5 и -0,2 Н/м. При увеличении
продолжительности обработки происходит дальнейшее повыше-
ние гидрофильности поверхности на 0,2 Н/м, что больше работы
адгезии поверхности исходного образца;
– обработка глинистых пород раствором ПС приводит к
увеличению гидрофильности их поверхности, которую можно
расположить в ряд: суглинки из тела оползня, расположенного на
берегу Азовского моря (от -7,4 до -12,6 Н/м) – суглинки из тела
оползня, р. Северский Донец (от -3,2 до -8,4 Н/м) и глины из тела
оползня, расположенного на берегу Азовского моря возле
пос. Рыбачий (от -2,0 до -3,2 Н/м);
– в общем случае обработка раствором ПС оползнеопасных
массивов, расположенных как на Азовском побережье, так и на
берегу Северского Донца, является эффективным способом борь-
бы с оползнями, так как приводит к повышению устойчивости
оползнеопасного массива за счет увеличения гидрофобности сло-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
186
ев суглинка или супеси и увеличения гидрофильности глинистой
породы грунта, что приводит к снижению напора грунтовых вод.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Кнорре М. Е.Оползни и меры борьбы с ними / М. Е. Кнорре,
С. К. Абрамов, И. О. Рогозин. – М., 1951. – 170 с.
2. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии / Под
ред. Ю. Г. Фролова и А. С. Гродского. – М.: Химия, 1986. –
216 с.
3. Айвазов Б. Б. Практикум по химии поверхностных явлений и
адсорбции / Б. Б.Айвазов. – М.: Высшая школа, 1973. – 208 с.
4. Измерение краевого угла смачивания поверхности мембран
методами растекающейся капли и прикреплённого пузырька
[Электронный ресурс] / Южный мембранный центр. – Режим
доступа : http://mtc.kubsu.ru/Metod4.html.
5. Измерение натяжения жидкостей [Электронный ресурс] / Де-
вайсиз Групп. – Режим доступа : http://www.tensiometers.
com.ua/index.php?option=com_conten&task=blogcategory&id=2
7&Itemid=3.
|