有机硅材料改性泥岩物性变化规律研究

作     者：柴肇云 郭卫卫 康天合 陈维毅 

作者机构：太原理工大学采矿工艺研究所山西太原030024 太原理工大学应用力学与生物医学工程研究所山西太原030024 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2013年第32卷第1期

页      面：168-175页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51004075) 山西省青年科技研究基金项目(2011021024-2) 山西省高校优秀青年学术带头人支持计划项目(2012) 

主　　题：岩石力学 有机硅材料 泥岩 改性机制 物性变化规律 

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、扫描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8.51°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26.488 2 cm3/g减少至9.477 3 cm3/g,BET比表面积由13.029 8 m2/g减少至2.856 4 m2/g,孔隙最大孔径由150 nm左右减小至110 nm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9.3 MPa增至26.05MPa,抗拉强度由1.69 MPa增至3.22 MPa。