Effect of cyclic freezing on microstructure parameters of monoionic bentonites

• Autorzy: Kozłowski T. , Grobelska E. , Walaszczyk Ł.

Warianty tytułu

PL

Wpływ cyklicznego zamrażania na parametry mikrostruktury monojonowych bentonitów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this study the effects of cyclic freezing on microstructure of monomineral forms of bentonite were investigated. Samples of the non-frozen soil and the soil frozen were tested using scanning electron microscope SEM. The analysis of the photographs was conducted using Photo Shop CS4 software. Results obtained show that the microstructure of the frozen soil undergoes significant modifications. The analysis revealed increase in total area of pores. On the basis of statistical analysis it can be assumed that the specific surface area of bentonite depended on the type of exchangeable cation (Ca^2+, Mg^2+, K^+, Na^+).

PL

Na skutek przemarzania mikrostruktury gruntów spoistych ulegają zmianie. Identyfikacja tego procesu staje się dość trudna w przypadku bentonitu, który ma dostępną dla wody i jonów wymiennych powierzchnię w przestrzeniach międzypakietowych. Ponieważ skład kompleksu sorpcyjnego montmorylonitu determinuje wiele jego właściwości fizyko-chemicznych w niniejszej pracy przedstawiono wpływ cyklicznego zamrażania na zmiany parametrów mikrostruktur bentonitów monojonowych. Badania składu fazowego prowadzono na próbkach iłów monojonowych, czterech bentonitów: B-Ca^2+, B_Mg^2+ B-Na^+, B-K^+. Materiał wyjściowy stanowił uznawany powszechnie za modelowy bentonit z Chmielnika. Badania wykonano przy użyciu elektronowej mikroskopii skaningowej SEM oraz metody numerycznej analizy obrazu NIA. Stwierdzono różnice wartości parametrów mikrostrukturalnych pomiędzy każdym z rodzajów bentonitów naturalnych i poddanych zamrożeniu. Wyniki badań SEM pokazują, że w procesie cyklicznego zamrażania następuje wzrost sumarycznej powierzchni porów na przekrojach, jakimi są w istocie fotografie SEM. Dochodzi również do zmian w rozkładzie mikroporów. W zależności od rodzaju głównego kationu wymiennego, ilość porów z poszczególnych zakresów średnic ulega zmianie. Niekiedy pory o pewnych średnicach wprost przestają istnieć; na ich miejsce pojawiają się mikropory o średnicach nieobserwowanych w systemie niepoddanym wcześniej zamrażaniu. Uzyskane dane zostały poddane analizie statystycznej w programie SAS 9.1. Wyniki przeprowadzonej analizy wariancji sugerują, że powierzchnia właściwa bentonitu jest zależna od rodzaju głównego kationu wymiennego (Ca^2+, Mg^2+, K^+, Na^+).

Słowa kluczowe

EN

bentonite; freeze-thaw; microstructure

PL

bentonit; bentonit z Chmielnika; zamrażanie; iły monojonowe; mikrostruktura

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego
• Czasopismo: Civil and Environmental Engineering Reports
• Rocznik: 2010
• Tom: No. 5
• Strony: 273--289
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Kozłowski T.

autor

Grobelska E.

autor

Walaszczyk Ł.

• Kielce University of Technology Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, Poland,

Bibliografia

• 1. Bergaya F., Lagaly G.: Surface modification of clay minerals, Applied Clay Science, 19, (2001) 1-30.
• 2. Budziosz B.: Ciepło zwilżania gruntów spoistych, Biul. Geol. UW, 18, (1975).
• 3. Choma-Moryl K.: Ocena wpływu ujemnych temperatur na plastyczność i pęcznienie wybranych gruntów spoistych, Geologos, 11, (2007).
• 4. Glinicki S.P.: Geotechnika budowlana cz.1., Białystok, Wydawnictwo Politechniki Białostockiej 1990.
• 5. Grabowska-Olszewska B.: Wpływ własności sorpcyjnych wybranych typów gruntów spoistych na ich hydrofilność, Biul. Geol. UW, 10, (1968).
• 6. Grabowska-Olszewska B.: Elektronowy mikroskop analizujący (EMA) w inżyniersko-geologicznych badaniach gruntów spoistych, Prz. Geol, 8-9, (1971) 386-389.
• 7. Grabowska-Olszewska B.: Mikrostruktury skał górnego czerwonego spągowca rejonu Bogdaj- Uciechów (monoklina przesdsudecka) badane za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego (EMS), Biul. Geol. UW, 17, (1974).
• 8. Grabowska-Olszewska B.: SEM Analysis of Microstructures of Loess Deposits, Bull. Intern. Assoc. Eng. Geol., 11, (1975) 45-48.
• 9. Grabowska-Olszewska B.:, Osiadanie zapadowe lessów w świetle badań mikrostrukturalnych, Prz. Geol., 3, (1983) 162-165.
• 10.Grabowska-Olszewska B.: Mikrostruktury gruntów spoistych, w: Metody badań gruntów spoistych, red. Grabowska-Olszewska,Warszawa, Wydawnictwa Geologiczne 1990, 7-21.
• 11.Grabowska-Olszewska B.: Badanie mikrostruktur i przestrzeni porowej z zastosowaniem elektronowego mikroskopu skaningowego, w: Metody badań gruntów spoistych, red. Grabowska-Olszewska, Wydawnictwa Geologiczne 1990, 357-365.
• 12.Heflik W.: Petrography of volcanic glass in bentonitic clays from Ciecierze near Chmielnik, Kwart. Geol., 3, (1959) 778-789.
• 13.Kłapyta Z.: Bentonity i iły montmorillonitowe Polski, Prace mineralogiczne PAN Kraków, 43, (1975).
• 14.Kozłowski T.: Skład fazowy wody w gruntach spoistych poniżej 00C, Monografie Studia Rozprawy 6, Wyd. Polit. Świętokrzyskiej 1997.
• 15.Kulesza-Wiewióra K.: Budowa i własności minerałów ilastych, w: Metody badań gruntów spoistych, red. Grabowska-Olszewska,Warszawa, Wydawnictwa Geologiczne 1990.
• 16.Kumor M. K.: Zmiana mikrostruktury iłów monomineralnych i iłu plioceńskiego pod wpływem cyklicznego przemarzania i odmrażania, ATR w Bydgoszczy, 34, (1989).
• 17.Montes G., Duplay J., Martinez L., Mendoza C.: Swelling-shrinkage kinetics of MX80 bentonite, Applied Clay Science, 22, (2003) 279- 293.
• 18.Stępkowska E.T.: Test sorpcyjny i możliwości jego stosowania w różnych badaniach, Archiwum Hydrotechniki, t. XXIV, z. 3, 411-420.
• 19.Yang Tao., Xiao-Dong Wen., Junfen Li., Liming Yang.: Theoretical and experimental investigations on the structures of purified clay and acidactivated clay, Applied Surface Science, 252, (2006), 6154-6161.
• 20.Yong R.N. et al.: Alternation of soil behavior after cyclic freezing and thawing. Proc. 4th Int. Symp. Ground freezing, Sapporo, Vol. 1, A.A. Balkema, Rotterdam, 1985.