Nondestructive measurement of water content and moisture migration of unsaturated red clays in South China

To reveal the moisture migration mechanism of the unsaturated red clays, which are sensitive to water content change and widely distributed in South China, and then rationally use them as a filling material for highway embankments, a method to measure the water content of red clay cylinders using X-ray computed tomography (CT) was proposed and verified. Then, studies on the moisture migrations in the red clays under the rainfall and ground water level were performed at different degrees of compaction. The results show that the relationship between dry density, water content, and CT value determined from X-ray CT tests can be used to nondestructively measure the water content of red clay cylinders at different migration time, which avoids the error reduced by the sample-to-sample variation. The rainfall, ground water level, and degree of compaction are factors that can significantly affect the moisture migration distance and migration rate. Some techniques, such as lowering groundwater table and increasing degree of compaction of the red clays, can be used to prevent or delay the moisture migration in highway embankments filled with red clays.

Grain size and mineral compositions of Pacific red clays

Hypotheses of origin of ocean deep red clays are under discussion. On an example of the Pacific Ocean grain size, mineralogy and chemical composition of clays are considered. It is shown that they formed from atmospheric dust and andesite pyroclastics. Accumulation of the clays occurred through deposition particle-by-particle and by pellet transport.

(Table 3, page 264), Composition of a manganese micronodule found in a fossil red clay bed from Western Timor

Chemical analyses are presented for two Cretaceous clays from Noil Tobee, Timor. Mineralogical examination has shown that they consist principally of quartz, feldspar, illite and chlorite, together with minor amounts of montmorillonite. Both chemically and mineralogically the clays are very similar to the recent argillaceous deep-sea sediments of the Pacific and Indian Oceans, which confirms Molengraaff's theory (1921) that they are of deep-sea origin. Further confirmation of this theory is provided by comparison of the composition of micromanganese nodules, separated from one of these clays, with that of manganese nodules from the Pacific Ocean.

黄土高原粉尘堆积源区环境及风化历史初步研究

In this study, we examined the surface features of quartz grains, the quartz oxygen isotopic ratios and the mineralogical compositions of the loess - paleosol - red clay sediments systematically. The surface features of quartz grains do not show significant changes of the dust deposits through the past seven million years. The particles were mainly created in the process of glacial and frost weathering of high mountains. Then the surfaces were altered in some degree by the flood and wind abrasion. The surface features registered all these processes. The assemblages of surface features changed for four times in the past seven million years, the occurrence ages are: 5.0~4.2MaBP, about 3.6MaBP, about 2.6MaBP and about 0.9MaBP, respectively. This may indicate that there were uplift events of the Tibetan Plateau during those times. The oxygen isotopic compositions of quartz in the sediments represent the oxygen isotopic compositions of the initial dusts because of the stable properties of quartz both physically and chemically. The oxygen isotopic compositions of 4~16um quartz changed significantly at about 2.6MaBP, decreasing from about 19.5%o to about 18.5%o. This decrease of quartz oxygen isotopic ratio suggests that the environments of the dust source areas changed at that time, or the range of dust source area changed at that time. The environmental change may result from the structural evolution of the Tibetan Plateau and global cooling at that time. The coarse fractions (>30μm) of the dust deposits were examined using the EDXA device for mineral identification. The quartz content has a decrease trend during 7~2MaBP, then increase rapidly at about 2MaBP. After 2MaBP, quartz content continues to decrease. The Ca-plagioclase content / quartz content ratio increase at about 3.6MaBP. The ratio shows a peak of 3-6 fold values at about 2.5~1.8MaBP, the cause of this is still unknown. The Ca-plagioclase content / quartz content ratio continues to increase after 1 MaBP. The flowing can be regarded as the conclusion remarks of this study: Some of the red clay sediment of the Chinese Loess Plateau (at least Lingtai and Jingchuan red clays) is eolian in origin. The quartz grains from dust deposits throughout the past seven million yeas showed the clues of glacial and frost processes. This indicates that the high mountains of western China reached a certain altitude to favor the glacial and/or frost processes at least seven millions years before. The weathering intensities of the past seven nnillion yeas have a decreasing trend. In about 5~4.5MaBP, the weathering is relatively weak, and the dust supply is relatively low. At about 3.6MaBP and 2.6MaBP, the dust supply increased significantly. The mineralogical composition, the quartz surface feature and the quartz oxygen isotope composition were influenced by the uplift of the Tibetan Plateau. The Plateau may have reached a certain altitude to generate the arid regions of inland China and favor the glacial and frost weathering. And it underwent a phased uplift, which have uplift events at about 3.6MaBP and 2.6MaBP.

Matérias-primas da plataforma do Mondego para cerâmica

O presente trabalho divulga os resultados dos estudos levados a efeito nas matérias-primas argilosas que se integram tipologicamente na argila comum, ocorrentes na designada Plataforma do Mondego, Centro de Portugal, na região entre Miranda do Corvo, a SW, e Tábua, a NE. Para tal realizou-se a cartografia superficial dos sedimentos continentais do Cretácico e do Terciário, aí preservados, estabeleceram-se as colunas sedimentares, a nível regional e a nível local, nas áreas de maior potencial reconhecido e, caracterizaram-se as matérias-primas argilosas amostradas, em termos de composição, textura e aptidão cerâmica, objectivando a definição das zonas das jazidas com maior interesse industrial. A informação obtida e compilada, relativa ao caulino e ao feldspato é também apresentada, com vista a uma percepção da potencialidade destas matériasprimas cerâmicas ocorrentes na área. O estudo de caracterização dos materiais argilosos investigados teve como base 53 amostras obtidas em seis regiões da Plataforma do Mondego aqui definidas por motivo de organização do trabalho, segundo os critérios geográfico e geotectónico. As formações de Côja e de Campelo, do Terciário, constituem as unidades onde ocorrem litótipos produtivos, em termos de matéria-prima para a Cerâmica de Barro Vermelho ou Cerâmica de Construção. Relativamente às características texturais e composicionais, em síntese, apresentam-se os factos relevantes seguintes: A matéria-prima argilosa existente na área estudada materializa, granulometricamente, na maioria das amostras, silte, caindo os níveis amostrados com maior percentagem de argila, no domínio do silte argiloso. O défice em fracção argila implica limitações quanto à possibilidade de diversificação de produtos cerâmicos fabricados com estas matérias-primas tal-qual. Os diferentes métodos analíticos utilizados na caracterização mineralógica dos materiais amostrados confirmaram uma composição em termos dos minerais argilosos, consistindo de ilite/mica (em geral, o mais abundante), caulinite e esmectite, interestratificados e clorite. Os minerais não argilosos são quartzo (predominante), feldspato (sobretudo potássico) e hematite, com uma representação baixa. A mineralogia da fracção inferior a 2μm das amostras, não difere das amostras totais, salvo no teor mais elevado dos minerais argilosos e acentuada redução dos minerais não argilosos. Os resultados da análise química por fluorescência de raios X das amostras integrais correlacionam-se com as características mineralógicas observadas através das técnicas analíticas utilizadas. No respeitante às propriedades e comportamento cerâmico verifica-se: Os parâmetros relacionados com a plasticidade indicam que parte das pastas elaboradas com estes materiais argilosos têm uma trabalhabilidade aceitável, mas existem problemas de conformação e acentuada retracção num número significativo de amostras, devido à elevada plasticidade da maioria das amostras. A extrusão é satisfatória a óptima. A RMF e a retracção em seco assumem valores, respectivamente, moderados a baixos e moderados, embora seja necessário ter em conta o procedimento de extrusão dos provetes, sem dispositivo de vácuo. Todas as amostras foram sujeitas a cozedura a 900ºC, e um conjunto seleccionado foi cozido a 1000ºC e a 1100ºC. As fases mineralógicas ocorrentes após cozeduras a 900ºC e 1100ºC foram identificadas num conjunto de amostras, tendo-se evidenciado a coerência dessas fases, com a mineralogia das amostras em seco. Após cozedura a 900ºC, os valores de RMF das amostras satisfazem geralmente os valores mínimos, exigidos para o fabrico de tijolo, abobadilha e, com alguma frequência, de telha, como já se verificava com os valores daquela propriedade em seco. Os valores de retracção seco-cozido são em geral, modestos. A capacidade de absorção de água é maioritariamente elevada. A formação de vidro, sobretudo, condiciona o comportamento destas propriedades por cozedura dos provetes a 1000ºC e a 1100ºC. A coloração predominante em cru das matérias-primas argilosas amostradas é amarelo acastanhado a castanho avermelhado. Após cozedura a 900ºC, há um acentuado escurecimento e incremento no grau de vermelho. As cozeduras a 1000ºC e 1100ºC promovem escurecimento gradual, com ligeira influência na cor. O comportamento dos provetes após as cozeduras cerâmicas revelou-se homogéneo a cada uma das respectivas temperaturas, não se registando também defeitos significativos, nem eflorescências. A análise das amostras em termos composicionais e tecnológicos permitiu destacar as principais características e aspectos distintivos das matériasprimas, nas diferentes regiões definidas objectivando as diferentes potencialidades cerâmicas. Nesta abordagem comparativa foram consideradas só as amostras dos campos silte e silte arenoso, por serem aquelas com maior interesse para a Cerâmica de Construção. Nas colunas sedimentares das regiões de Tábua e Santa Quitéria constata-se a ocorrência de dois ritmos de sedimentação, que embora assumam características específicas em cada região, têm aspectos composicionais e tecnológicos em comum, traduzindo melhor aptidão cerâmica os ritmos inferiores. A conjugação da cartografia realizada com os estudos laboratoriais permite concluir que as regiões de Tábua e de Santa Quitéria serão as que têm maior potencial por explorar, em matéria-prima para Cerâmica de Construção, apesar da primeira já ser intensamente explorada. Na região de Tábua, as amostras têm como fases mineralógicas principais ilite e quartzo na mesma proporção média (35%) e caulinite (média=19%) que regista enriquecimento significativo na fracção argila (média=38%). As argilas desta região registam a cor em cru mais vermelha e pH mais ácido observados. O ritmo de sedimentação inferior, com esmectite e interestratificados e ligeiramente menos quartzoso, apresenta melhores propriedades cerâmicas. A composição mineralógica média das amostras da região de Santa Quitéria é próxima daquela da região de Tábua, mas menos caulinítica, em especial na sequência inferior, na qual o teor médio de caulinite na fracção argila (7%) é o mais baixo observado. Na região de Côja – Arganil, a actividade extractiva é significativa na bacia de Côja. Aqui, a exploração de novas áreas potenciais é condicionada pela cobertura conglomerática e por estruturas tectónicas e não tectónicas relacionadas com comportamento plástico. Na restante área desta região, os recursos argilosos são penalizados por material areno-conglomerático. As amostras desta região distinguem-se das restantes a nível textural pela maior fracção areia e mineralogicamente pela presença de clorite, teor reduzido de caulinite e elevado de feldspato. As potencialidades em barro vermelho na região de Sanguinheda não serão significativas, pois a Formação de Côja é predominantemente arcósica e a Formação de Campelo pouco espessa e conglomerática. As argilas com melhor aptidão cerâmica foram amostradas na região de Miranda do Corvo – Lousã. Na composição, estas amostras são as que contêm maior fracção de argila, maior teor de ilite e caulinite e menor de argilas expansivas. Registam os melhores valores nas características tecnológicas, nomeadamente a RMF e absorção de água. A consistência dos grupos amostrais e ritmos definidos em termos composicionais e tecnológicos é corroborada pelas técnicas de análise estatística multivariada aplicadas, que os identificam. As condições de amostragem na região de Tábua, permitiram a elaboração de uma coluna tipológica, na qual, a partir de uma caracterização expedita de amostras é possível identificar a sua afinidade com os ritmos argilosos definidos e, consequentemente, a sua situação na coluna sedimentar regional e aptidão cerâmica. A cartografia dos recursos argilosos potenciais, elaborada à escala 1:25.000, constitui um dos objectivos principais deste trabalho e nela constam unidades litológicas, nas quais são diferenciadas unidades argilosas tendo também em consideração a tipologia e guias mineralógicos resultantes da caracterização das amostras. As características composicionais destas unidades denotam diferente aptidão cerâmica e, portanto, permitem salientar as zonas com maior interesse económico.

Análise do comportamento de queima de argilas e formulações para revestimento cerâmico

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Efeitos da composição mineralógica e distribuição de partículas na formulação de massas: pólo cerâmico de Santa Gertrudes

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Redução da susceptibilidade à deformação piroplástica das argilas do Pólo Cerâmico de Santa Gertrudes através da adição de matérias-primas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)