有机硅材料改性泥岩物性变化规律研究.pdfVIP

第 32卷 第 1期 岩石力学与工程学报 V0l1．32 NO．1 2013年 1月 ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering Jan．，2013 有机硅材料改性泥岩物性变化规律研究 柴肇云 ，郭卫卫 ，康天合 ，陈维毅 (1．太原理工人学 采矿 I’艺研究所 ，山西 太原 030024；2 太原理1：大学 应用力学与生物医学T程研究所 ，LJ【西 太原 0300241 摘要：以新生代煤系地层中的泥岩作为研究对象，对泥岩进行有机硅材料改性试验。采用静态水接触角法、液氮 等温吸附、自由膨胀试验、扫捕电镜能谱分析以及常规岩石力学强度试验等物理化学测试手段对比分析泥岩改性 前后疏水性、孔裂隙、胀缩性、微结构及物理力学特征等物性变化规律，并分析有机硅改性泥岩的改性机制。结 果表明：(1)有机硅材料可有效改变泥岩的表面结构与性质，岩样表面水滴润湿角由 8．5l。增至 113．34。，由亲水 性变为憎水性。(2)改性后孔裂隙形态变化不大，但总量明显减小，氮气吸附量由26．4882cm3g／减少至 9．4773cm3g／， BET比表面积 由13．0298m ／g减少至2．8564m ／g，孔隙最大孔径 由150nm左右减小至 110nm左右。(3)岩样 自 由膨胀率由3．54％减少至0．51％。(4)改性后岩样化学元素组成比例发生了较大变化，碳元素的大量增加和硫元素 的出现表明改性材料 已渗入岩样 内部。(5)改性后岩样的强度显著增加，其中单轴抗压强度 由9_3MPa增至 26．05 MPa，抗拉强度 由 1．69MPa增至 3．22MPa。 关键词：岩石力学；有机硅材料；泥岩；改性机制；物性变化规律 中图分类号：Tu45 文献标识码：A 文章编号：1000—6915(2013)01—0168—08 CHANGERULESoFPHYSICALPRoPERTY oFARGILLACEoUSRoCK FoR oRGANIC SILICoN MATERIALM oDIFIED CHAIZhaoyun2 GUOWeiwei，KANGTianhe，CHEN Weiyi r1．InstituteofMiningTechnology，TaiyuanUniversityofTechnoloyg，Taiyuan，Shanxi030024，China； 2．InstituteofAppliedMechanicsandBiomedicalEngineering，TaiyuanUniversiytofTechnology，Taiyuan，Shanxi030024，China) Abstract：ArgillaceousshaleiSaverycommonrockthatwhen incontactwithwatercanshow considerable volumechangeandbreakdown．Thebehaviourofargillaceousshaleisfrequentlyencounteredingeotechnical engineeringandhasaconsiderable influenceon inrfastructurestability．Thisisparticularly importantin the presentwork．whichfocusesonimprovingtheharmfulpropertiesofargillaceousshale．Thesamplesstudiedareof PermianAgeargillaceousshalerfom theShandongprovince，China，modifiedtestsbyorganicsiliconmaterial were carried out．The changeurlesofsurfacehydrophobic property，porosity and rfacture，swelling and shrinkage，microstruc