УДК 691.3

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЛИНЫ ЮЖНО-БАШМАКОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Саденко Сергей Михайлович1, Мороз Марина Николаевна2, Белякова Елена Александровна3, Белякова Варвара Сергеевна4
1ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, к.т.н.
2ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, к.т.н.
3ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, к.т.н.
4ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, студент

Аннотация
В статье приведены результаты исследований основных физико-технических свойств керамических материалов с использованием глины Южно-Башмаковского месторождения Пензенской области.

Ключевые слова: глина, керамические материалы, свойства, физико-технические показатели


STUDY OF THE BASIC PHYSICAL AND TECHNICAL PROPERTIES OF CERAMIC MATERIALS USING CLAY SOUTH BASHMAKOVO FIELD

Sadenko Sergey Mikhailovich1, Moroz Marina Nikolaevna2, Belykova Elena Аleksandrovna3, Belykova Varvara Sergeevna4
1Penza State University of Architecture and Construction, сandidate of technical sciences
2Penza State University of Architecture and Construction, сandidate of technical sciences
3Penza State University of Architecture and Construction, сandidate of technical sciences
4Penza State University of Architecture and Construction, student

Abstract
The paper presents the results of studies of basic physical and technical properties of ceramic materials using clay South Bashmakovo field of Penza region.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Саденко С.М., Мороз М.Н., Белякова Е.А., Белякова В.С. Исследование основных физико-технических свойств керамических материалов с использованием глины Южно-Башмаковского месторождения // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 4. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/04/51249 (дата обращения: 30.09.2017).

Строительная практика в настоящее время показала, что без постоянного анализа местных минеральных ресурсов, как сырья промышленности строительных материалов, не возможен прогресс всей строительной отрасли. Материальной основой строительства являются местные строительные материалы, разработка и совершенствование которых – важная научно-практическая задача отраслевых строительных институтов и строительных вузов.

Многообразие минерального сырья на территории Пензенской области и, в частности глин, делает актуальной задачу разработки видов и номенклатуры керамических изделий для выпуска в регионе. Строительный комплекс является одной из базовых высокорентабельных отраслей промышленности способной на основе местной минерально-сырьевой базы обеспечить стабильное развитие фирм и организаций, использующих глины и другие виды минерального сырья.

Для изучения основных физико-технических свойств глины для изготовления керамических материалов использовали глину Южно-Башмаковского месторождения (Башмаковский район Пензенской области).

Установленны основные физико-технических свойства и химический состав глин  позволили выбрать эффективные добавки в шихту.

Месторождение расположено в 0,8 км юго-восточнее р.п. Башмаково, где имеются железная дорога на г. Москву и автодорога, вся необходимая инфраструктура для добычи сырья и производства строительной продукции.

Объем запасов один из наиболее значительных- 1326 тыс.м3. Запасы утверждены в 1987 г. (номер протокола  ТКЗ №394).

Полезная толща не обводнена и вскрыша не требует значительных затрат на съем.

Горнотехнические условия благоприятны для разработки месторождения открытым способом.

Средние показатели физико-механических свойств глин следующие: Число пластичности сырья – 18,6. Гранулометрический состав фракций в % по массе: 0-0,001  – 34,09-45,08 %; 0,001-0,005  – 8,5 -14,10 %; 0,005- 0,01 – 6,73-14,76 %; 0,01- 0,06 – 20,87-40,04 %.

Глины соответствуют ГОСТ и относятся по содержанию Al2O3  в прокаленном состоянии к группе кислого сырья; по содержанию Fe2O3  к группе с высоким содержанием красящих окислов. Распределение проб глинистого сырья по группам пластичности представлены в табл. 1.

Таблица 1

Группа сырья по дисперсности

Рядовая

Проба

%

Среднедисперсное

45

78

Низкодисперсное

12

23

Распределение проб глинистого сырья по группам дисперсности представлены в табл. 2.

 Таблица 2

Группа сырья по дисперсности

Рядовая

проба

%

Среднедисперсное

2

3

Низкодисперсное

56

97

Итого

58

100

Физико-механические свойства сырья представлены в табл. 3.

Таблица 3

Показатель

Единица измерения

Значения

Формовочная влажность

%

22,5-36,6

Коэффициент чувствительности к сушке по методу Чижского

сек

58-60

Воздушная линейная усадка

%

9,1- 9,6

Общая линейная усадка

%

8,7 -14,1

Водопоглощение  по массе

%

8,9 -9,8

Предел прочности при сжатии

МПа

18,4 -21,7

Предел прочности при изгибе

Мпа

8,1- 9,9

Огнеупорность

оС

1200

По степени пластичности сырье почти целиком (96,5% )  относится к I классу (с числом-пластичности 15,8-26,3). По размерам включений все пробы относятся к группе с мелкими включениями.

Сырье относится к группе легкоплавкого с температурой плавления 1200-12600С, сырье относится к группе неспекающегося и к группе низкотемпературного спекания. При оптимальной температуре обжига 900-10000С водопоглощение черепка по массе более 6%  и составляет 8,9-9,8%.

На основе установленных  основных физико-технических свойств глин Южно-Башмаковского месторождения предложены корректирующие добавки в шихту для обеспечения керамике свойств в соответствии с ГОСТ. В качестве добавок использовали наиболее эффективные, повышающие физико-механические характеристики керамики:

- доменный шлак Липецкого металлургического комбината в количестве 5%, 10%, 15% от массы шихты;

- легкоплавкая глина Махалинского месторождения в количестве 10%, 20%, 30% от массы шихты;

- доломитовая мука в количестве 3%, 5%, 7% от массы шихты;

-легкоплавкое стекло марки ТФ 4 с удельной поверхностью 1500 г/см2 в количестве 3%,  5%, 7% от массы шихты;

- молотый кварцевый песок с удельной поверхностью 1500 г/см2 Ухтинского месторождения в количестве 3%, 5%, 7% от массы шихты;

Влажность шихты составляла 6 %, давление прессования – 50 МПа. Режим обжига:  подъем температуры – 4,5 часа, выдержка при температуре 920 °С – 1,5 часа и остывание.

Результаты исследования составов и свойств шихты приведены в табл. 4.

Таблица 4

№ состава

Добавка

Прочность при сжатии, МПа

Средняя прочность при изгибе, МПа

Водопоглощение, масс. %

1

песок 7%

41,2

31,8

44,9

18,5

8,3

2

песок 7%

шлак 10%

43,7

32,0

41,4

17,4

9,2

Показатель твердости по Моосу составов №1, №2 (табл. 4) – 6. Прогнозируемая морозостойкость более 100 циклов. Нами на основе анализа параметров технологии предложено формование облицовочной плитки и черепицы из глины Южно-Башмаковского месторождения методом полусухого прессования, так как этот способ наиболее экономически эффективен, в технологии используется пластическая масса с влажностью 8-10 %, в то время как при пластическом формовании влажность шихты составляет 18%.

Выводы:

Южно-Башмаковское месторождение глины Пензенской области по установленным наиболее значимым технико-экономическим показателям максимально пригодно для производства облицовочной плитки и черепицы и является наиболее перспективным месторождением.

Глины Южно-Башмаковского месторождения наиболее пластичны и содержат в своем составе большее количество оксида алюминия, что обеспечивает лучшие технические характеристики керамической продукции.

Глины Южно-Башмаковского месторождения Пензенской области с предложенными компонентами шихты и сырьевыми компонентами пригодны для производства облицовочной плитки и черепицы по технологии полусухого прессования керамических изделий соответствующих требованиям ГОСТ.

Установлены основные физико-механические свойства материалов для производства облицовочной плитки и черепицы :

- Прочность при сжатии, МПа – 39,1-37,4;

- Прочность при изгибе, МПа – 17,4-17,9;

- Водопоглощение, масс % – 7,3-8,3;

- Твердости по шкале Мооса – 6;

- Морозостойкость более 100 циклов.

В Южно-Башмаковском месторождении глин Пензенской области имеются достаточные запасы глины, которые могут обеспечить сырьем завод по производства облицовочной плитки и черепицы производительностью с общим объемом добычи глины 37 тыс. тонн в год, обеспечивая выпуск 1 млн. кв. м облицовочной плитки в год и 200 тыс. кв. м черепицы в год в течение 50 лет.


Библиографический список
  1. Саденко С.М., Мороз М.Н., Белякова Е.А., Белякова В.С. Анализ параметров и оценка разведанных месторождений глин Пензенской области с целью изучения возможности производства керамических материалов // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/02/47178 (дата обращения: 04.04.2015).
  2. Калашников В.И., Мороз М.Н., Саденко С.М., Белякова Е.А., Москвин Р.Н., Белякова В.С. Эффективные глиношлаковые строительные материалы с использованием глины Южно-Башмаковского месторождения // Современная техника и технологии. 2015. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/02/5636 (дата обращения: 03.02.2015).


Все статьи автора «Мороз Марина Николаевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: