День научного творчества студентов МГУ, 2004г. Геологический факультет. Тезисы докладов

Деформируемость известняков в водных растворах поверхностно-активных веществ

Пацевич Сергей Львович, IV курс

Кафедра инженерной и экологической геологии

Научный руководитель - доцент Широков В.Н.

Нами изучалась деформируемость в цикле замачивания-высушивания цилиндрических образцов (диаметр 3,5 см, высота 4 см), изготовленных из мячковского известняка (C₂mc). Эксперимент проводился без дополнительной нагрузки, а деформации измерялись тензометрической системой СИИТ-3 с применением мостовой схемы.

В качестве насыщающих жидкостей использовались водные растворы мицеллообразующих поверхностно-активных веществ различных концентраций (ниже критической концентрации мицеллообразования (ККМ), близкой к ККМ и выше ККМ)

Показания прибора, фиксирующего деформации образца, снимались каждый час в автоматическом режиме (система СИИТ-3 была совмещена с ЭВМ). За деформациями при замачивании наблюдения проводились в течение суток (до наступления стабилизации), после удаления жидкости опыт длился ещё двое суток.

Таблица. Значения максимальных и остаточных деформаций, развивающихся в образцах при насыщении водными растворами ПАВ разных концентраций

Анализ полученных данных (см.таблицу) показывает, что водные растворы поверхностно-активных веществ даже в незначительных концентрациях вызывают бoльшие деформации, чем чистый растворитель.

Наибольшие деформации образцов при замачивании развиваются при насыщении растворами концентрации, близкой к ККМ. Наибольшие деформации, как остаточные, так и максимальные, развиваются при взаимодействии с раствором нейоногенного ПАВ.

Кинетика деформирования образцов сходна и представлена на графике. В первые часы замачивания величины деформаций начинают расти, и приблизительно через 6-12 часов наступает стабилизация. При высушивании стабилизация наступает примерно через сутки после удаления жидкости.

Результаты определения краевого угла смачивания на горизонтальном микроскопе указывают на то, что используемые ПАВ адсорбируются необратимо, при этом происходит гидрофобизация поверхности кальцита. Исходя из этого, возможным механизмом формирования остаточных деформаций может быть возникновение расклинивающего давления адсорбционных слоев вблизи контактов между частицами и в вершинах микротрещин. Подтверждением этому предположению должны служить данные о деформировании образцов в последующих циклах замачивания-высушивания.