Изделия на основе керамики традиционно используются в строительной отрасли, что обусловлено их высокими эксплуатационными и декоративными характеристиками.

В связи с этим одной из важнейших задач исследований являлось изучение свойств местных глин, что дало бы возможность выбора оптимального вида глины для производства керамических изделий.

В данной работе исследовались глины месторождений Пензенской области (Иссинская, Лягушевская, Долгоруковская, Нижнеломовская), а также для сравнения Новочебоксарская глина, химический состав которых приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Химический состав глин

Химический состав глин является важной характеристикой для предварительной оценки пригодности глинистого сырья для производства керамических и огнеупорных изделий. В.Ф. Павлов [1] основываясь на результатах исследований А.И. Августиника [1] предложил диаграмму для определения пригодности глин в производстве тех или иных видов керамической продукции (рис. 1).

Рисунок 1 –  Глины, пригодные для производства [1]:

1 – огнеупорных шамотных изделий; 2 – для полов, канализационных  труб, кислотоупорных изделий и каменного товара; 3 – строительного кирпича (по А.И. Августинику [2]. Легкоплавкие глины: I – первая группа; II – вторая группа; III – третья группа (по В.Ф. Павлову)

Исследуемые глины: А-Иссинская глина; Б-Долгоруковская глина;

С-Нижнеломовская глина; Д-Лягушевская глина; Е-Новочебоксарская глина

Нанесение на диаграмму исследуемых легкоплавких глин (точки 1-5, рис. 1) указывает на их непригодность для изготовления огнеупорных изделий в связи с низким содержанием оксида алюминия. Две глины, вообще, являются некондиционными, неспекающимися и не входят даже в область 3 для кирпичных глин. Наиболее близко к области глин для керамических труб, кислотоупорных изделий расположена Иссинская глина, что характеризует ее как наиболее пригодную для изготовления высококачественных керамических изделий.

Минералогический состав глин зависит от их минералогического вида. В основном встречаются три типа глин: каолинитовые, гидрослюдистые и монтмориллонитовые. Известны также глины промежуточных типов. Каолинитовые глины содержат преимущественно минерал каолинит Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O, гидрогаллуазит Al₂O₃·2SiO₂·H₂O, гидрослюдистые глины – иллит и гидрослюду, глауконитовые – минерал глауконит, монтмориллонитовые – Na, Ca или Mg – монтмориллонит. Кроме основного глинообразующего минерала в состав глин могут входить кварц, кальцит, слюды, пирит, полевой шпат и другие минералы.

Полученные данные (рис. 1) дают возможность охарактеризовать минералогический состав Иссинской глины и отнести ее к преимущественно каолинито-гидрослюдистым глинам с возможным незначительным содержанием монтмориллонита и хлорита, Нижнеломовскую глину к преимущественно каолинито-монтмориллонитовым глинам, а Новочебоксарскую – к группе закварцованных и карбонизированных полиминеральных глин. Долгоруковская глина наиболее близко расположена к 3 группе глин – закварцованным и карбонизированным полиминеральным глинам. Лягушевскую глину можно отнести к группе каолинито-монтмориллонитовых глин.

Существенное значение при изготовлении керамических изделий имеет гранулометрический (зерновой) состав глин.

Наиболее ценными для производства керамических материалов считаются тонкие глинистые фракции с зернами размером менее 5 мкм (<0,005 мм). Кроме того, в глинах содержатся пылевидные фракции с зернами размером от 5 до 50 мкм (от 0,005 до0,05 мм) и песчаные – от 50 мкм до1 мми более.

Согласно данным, полученным в результате определения гранулометрического состава по Рутковскому (табл. 2), большинство исследуемых глин сильно запесочены (Нижнеломовская, Лягушевская, Новочебоксарская). Количество глинистых частиц в глинах составляет от 9,06% (Лягушевская глина) до 22,67% (Иссинская глина). Это позволяют отнести данное глинистое сырье к грубодисперсному (фр. менее0,01 мм< 40% и фр. менее0,001 мм< 20%). Запесоченность глин для производства керамических изделий крайне нежелательна, так как при высоких температурах возможны фазовые превращения кремнезема, приводящие к сильным деформациям изделий. Согласно классификации легкоплавких глин в зависимости от содержания в породе глинистых, песчаных и пылеватых частиц  все виды используемых глин относятся к группе суглинков [1]. Наиболее пригодной для изготовления высококачественных керамических изделий можно считать Иссинскую глину.

Таблица 2 – Гранулометрический состав глин

Исследуемые глины по степени пластичности относятся к умереннопластичным (число пластичности по классификации от 7 до 15). Максимальное значение пластичности имеет Иссинская глина, минимальное – Нижнеломовская (табл. 3). Эти результаты обусловлены в первую очередь низким содержанием в глине глинистых частиц (9,06-22,67%, по методу Рутковского) и высоким содержанием песка (от 30 до 65%, по методу Рутковского).

Таблица 3 – Значения пластичности исследуемых глин

Таким образом, с позиции оптимального химического, минералогического и гранулометрического состава наилучшими характеристиками обладает Иссинская глина.

1. Промышленность строительных материалов. Серия 5. Керамическая промышленность. Обзорная информация. Выпуск 1. Легкоплавкие глины в керамических массах. – Москва, 1983. – 44 с.
2. Августиник, А.И. Керамика [Текст] / А.И. Августиник.- Л.: Стройиздат, 1975. – 592 с. ил.

Все статьи автора «Макарова Людмила Викторовна»