Phosphate Transport in Illite Due to Consolidation

Abstract

The conditions were studied under which consolidation loading caused the release of phosphate from a saturated illite clay. P³² tracer techniques were employed to follow the movement of phosphate in composite samples composed of tagged and untagged portions. The samples, initially consolidated to 1·0 kgcm⁻² stress were reconsolidated to 0·1, 0·5, 2, 4 and 8 kg cm⁻² stress and the transport of phosphate was monitored by counting the radioactivity of 0·01-in. thick sections sliced parallel to the major principal plane. Corrections were applied for P³²-P³¹ self-diffusion. It was found that: (1) for low phosphate concentrations there was no observable transport due to consolidation type flow: (2) for high phosphate concentrations and for stresses less than or equal to the preconsolidation load there was no observable transport due to consolidation type flow; and (3) for high phosphate concentrations and for loads above the preconsolidation load there was detectable transport of phosphate, presumably due to the consolidation flow. A mechanism based on self-diffusion plus uniform flow was able to semi-quantatively explain the test results.

Résumé

On a étudié les conditions dans lesquelles une charge de consolidation entraîne une libération de phosphate à partir d’une illite saturée. Des techniques utilisant P³² comme traceur ont été employées pour suivre le mouvement du phosphate dans des échantillons composites faits de parties marquées et non marquées. Les échantillons consolidés initialement sous une charge de 1.0 kg/cm² ont été reconsolidés sous des charges de 0,1, 0,5, 2, 4 et 8 kg/cm² et le transport du phosphate a été suivi en comptant la radioactivité de tranches de 0,01 pouce d’épaisseur coupées parallèlement au plan principal le plus important. On a apporté les corrections pour l’autodiffusion P³²-P³¹. Les résultats suivants ont été obtenus: (1) pour les faibles concentrations en phosphate il n’y a pas de transport observable dû à un flux du type consolidation; (2) pour les fortes concentrations en phosphate et pour des charges inférieures ou égales à la charge de préconsolidation il n’y a pas de transport observable dû à un flux du type consolidation; (3) pour les fortes concentrations en phosphate et pour des charges supérieures à la charge de préconsolidation, il y a un transport de phosphate observable, probablement dû au flux de consolidation. Un mécanisme fondé sur l’autodiffusion plus un flux uniforme peut expliquer semiquantitativement les résultats de l’essai.

Kurzreferat

Die Bedingungen wurden untersucht, unter denen Verfestigungsdruck die Freisetzung von Phosphat aus einem gesättigten Illitton hervorruft. Markierungsmethoden mit P³² wurden angewandt, um die Bewegung des Phosphates in Proben zu verfolgen, die sich aus markierten und nichtmarkierten Anteilen zU.S.A.mmensetzten. Die ursprünglich unter einem Druck von 1,0 kg/cm² verfestigten Proben wurden unter Drucken von 0,1, 0,5, 2, 4 und 8 kg/cm² wieder verfestigt und der Phosphattransport durch Messung der Radioaktivität in 0,25 mm dicken Schnitten verfolgt, die parallel zur größeren Hauptebene angelegt wurden. Korrekturen für die P³²-P³¹-Selbstdiffusion wurden vorgenommen. Es wurde gefunden, daß erstens bei niedrigen Phosphatkonzentrationen kein nachweisbarer Transport durch einen verfestigungsbedingten Fluß auftrat, daß zweitens bei hohen Phosphatkonzentrationen und bei Drucken, die niedriger als der oder gleich dem Verfestigungsdruck waren, kein Transport durch verfestigungsbedingten Fluß zu beobachten war. und daß drittens bei hohen Phosphatkonzentrationen und bei Drucken über dem Verfestigungsdruck ein nachweisbarer Phosphattransport wahrscheinlich als Folge eines verfestigungsbedingten Flusses auftrat. Ein Mechanismus, der auf Selbstdiffusion in Verbindung mit einförmigem Fluß beruht, konnte die Versuchsergebnisse halbquantitativ erklären.

Резюме

Изучали условия при которых нагрузка консолидирования вела к освобождению фосфата из насыщенной иллитовой глины. Метод меченых атомов Р³² использовался для прослеживания перемещения фосфата в сложных образцах, состоящих из маркированных и не маркированных порций. Образцы первоначально консолидированные до 1,0 кг/см² напряжения были вновь консолидированы до 0,1–0,5; 2; 4 и 8 кг/см². Транспортировку фосфата контролировали путем подсчета радиоактивности шлифов толщиной 0,01 дюйма, срезанных параллельно к главной плоскости. Ввели поправки на самодиффузию для P³²-P³¹. Нашли, что (1) при низкой концентрации фосфата не было заметной транспортировки в результате потока консолидирования; (2) при высокой концентрации фосфата и при напряжении ниже или равном нагрузке перед консолидированием также не было заметной транспортировки благодаря потоку консолидирования; и (3) при высоких концентрациях фосфата и нагрузках выше, чем перед консолидированием замечалось транспортирование фосфата, очевидно, вследствие потока консолидирования. Результаты исследования можно полукачественно объяснить механизмом, базированном на самодиффузии плюс однородный поток.