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.

Анализ параметров и оценка разведанных  месторождений  глин проведены согласно техническому заданию для следующих месторождений: Западной горнопромышленной зоны: Южно – Башмаковское (Башмаковский район), Березовый Овраг (Бековский район), Чембарское (Белинский район), Вадинское  (Вадинский район), Ушинское (Земетчинский район), Васильчиков Дол (Колышлейский район), Голицинское (Нижнеломовский район), Пачелмское (Пачелмский район), Секретарское (Сердобский район).

Выбор перспективных участков осуществлялся по следующим основным технических показателям и параметрам месторождений:

1.Характеристики  глин; 2. Объем запасов глин; 3. Наличие инфраструктуры для добычи сырья и реализации готовой продукции; 4. Условия добычи сырья; 5. Наличие в отчете по разведанным месторождениям возможности привязки скважины для отбора технологической пробы.

Выбор перспективных месторождений вначале производился по  объему запасов глины. Большинство из исследованных месторождений  являются мелкими с  объемом запасов до 1 млн. м³. Для производства облицовочной плитки и черепицы в месторождении должны иметься достаточные запасы глины, которые могут обеспечить сырьем завод по производству облицовочной плитки и черепицы в течение 50 лет при сроке окупаемости завода примерно 7 лет.

При этом для обеспечения достаточной рентабельности производительность завода должна быть в год не менее 1 млн. кв. м облицовочной плитки и 200- 250 тыс. кв. м черепицы. Таким образом объем запасов глин перспективного месторождения должен составлять не менее 1 млн. м³.  По параметру объема запасов глин первоначально как перспективные были отобраны следующие месторождения: Южно – Башмаковское (Башмаковский район), Чембарское (Белинский район), Васильчиков Дол (Колышлейский район), Пачелмское (Пачелмский район), Секретарское (Сердобский район).

Средняя мощность полезной толщи на исследуемых месторождениях глин колеблется в интервале 5-7  м. В полезной толще иногда отмечают­ся линзы, прослои и гнезда песка. При колебаниях мощности вскрышных пород от 0,1 до 4,4 м средние ее значения очень редко превышают 1 м ( Чембарское месторождение).

Содержание крупнозернистых включений в глинах на исследуемых месторождений Пензенской области чаще всего низкое, реже среднее. Среди них наиболее обычны кварц, карбонатные включения, изредка встречаются обломки опок, песчаников, алевролитов, гипса, углистые и железистые включения. В ряде случаев отмечается запесочеиность глинистых пород, иногда интенсивная.

Установлено, что исследуемые местные глины в чистом виде не пригодны для производства облицовочной плитки и черепицы, а также изготовления высококачественной керамики. Для выпуска данной строительной продукции необходимы эффективные добавки в шихту, обеспечивающие керамическим изделиям свойства согласно ГОСТам.

Анализ гранулометрического состава, пластичности глин и других физико- механических характеристик отобранных по необходимому объему запасов месторождений позволяет определить наиболее перспективные месторождения по прочности керамического черепка и марке по прочности изделий полученных из сырья данных месторождений.

Основные характеристики глин Южно – Башмаковского месторождения: гранулометрический состав фракций (в %): 0-0,001 мм – от 34,09 до 45,08; 0,001-0,005 мм – от 8,50 до 14,10; 0,005-0,01 мм – 6,73-14,76; 0,01-0,06 мм – 20,87- 40,04, п.п.п. – 5,2-7,28; водопоглощение 8,9-9,9%; объемная масса средняя 2,06-г/см3; огнеупорность 1200°С;- предел прочности- при сжатие 184-217 кгс/см², на изгиб 80,6-99 кгс/см²; усадка воздушная 9,1-9,6%; число пластичности 18,16-25,51.

Сырье легкоплавкое, неспекающееся, высокочувствительное к сушке. Из сырья с добавками опилок (15%) и шамота (7%) возможно изготовление кирпича керамического полнотелого и с 3-мя технологическими пустотами при пластической формовки и естественной сушке.

Изготовленный из сырья Южно – Башмаковского месторождения керамический кирпич в соответствии с  ГОСТ  имеет марки по прочности М 150.

Основные характеристики глин Чембарского месторождения: гранулометрический состав фракций (в %): песчаная 10,60-48,30; пылеватая – 25,38-54,95; глинистая 25,34-44,89 с низким содержанием (0,92%) крупнозернистых, мелких, кварцевых и железистых включений.

Сырье относится к группе средне- и умереннопластичного (число пластичности 7,1-22,7), неспекаюшегося, легкоплавкого, малочувствительного к сушке. Формовочная влажность 21,0-25,0 после сушки 5-6%, воздушная линейная усадка 8,0-12,0%, коэффициент чувствительности к сушке 0,48-1,23, оптимальная температура обжига 950°С, предел прочности при сжатии 160,6-425,8 кгс/см², при изгибе 38,5-80,1 кгс/см² , огневая усадка 0,6-2,2%, общая 8,2-12,3%; водопоглощение составляет 11,0-15,5%.

Лабораторные, технологические и полузаводские испытания сырья выполнены в лабораториях Пензенского УПСМ, Куйбышевской ГРЭ и на Пензенском кирпичном заводе №I УПСМ. Результатами испытания установлено, что сырье пригодно для производства обыкновенного строительного кирпича марки 100-125 методом пластического прессования с искусственной сушкой и камней керамических пустотелых, стеновых, марки 100-125.

Основные характеристики глин  месторождения Васильчиков Дол: гранулометрический состав фракций (в %): 0.0-0,01 мм – 20-32; 0,001-0,01 мм – 38,39-51-76;0,01 мм – 12,76-52,87.

Водопоглощение составляет 9,74-12,11%; объемная масса 1,84 – 2,0 г/см3; огнеупорность 1180-2500 ^оС; предел прочности при сжатии 77-144 кгс/см², на изгиб 30,6-41,3 кгс/см²; усадка воздушная 6,3-8,0%; число пластичности 15-20.

Изготовленный из сырья месторождения Васильчиков Дол керамический кирпич в соответствии с  ГОСТ  имеет марки по прочности М 75 – М125 .

Основные характеристики глин Пачелмского месторождения: по гранулометрическому составу толща в целом характеризуется следующим содержанием основных фракций (в %): глинистых 17,34 (преимущественно 20-28); пылеватых – 33,9-68, (преимущественно 45-55); песчаных 8,0-43,0 (преимущественно 25-35). По степени пластичности 67% образцов пород относятся к умереннопластичным (с числом пластичности 10,9-14,9) и 33% образцов к I классу (с числом пластичности 15). Засоренность толщи крупнозернистым материалом 0,14-3,45%.

Лабораторно-технологические и полузаводские испытания установили пригодность сырья для производства полнотелого кирпича, Методом пластического формования при естественной сушке сырца без применения вакуумирования получен кирпич марки “100″.

Основные характеристики глин Секретарского месторождения: по своему гранулометрическому составу толща сложена различными суглинками – от легких до тяжелых и содержит фракций (в %): глинистых 10,15-31,43, в среднем 18,95%; пылеватых 19,15-65,10,  в среднем 39,23; песчаных в среднем 41,99. Засоренность суглинков крупнозернистыми включениями варьирует в – пределах 0,32-4,0% и составляет в среднем 1,4%; вид включений -зерна кварца. По числу пластичности (6,8-16,9) сырье относится к умереннопластичному, со средним значением 12,7.

Лабораторные испытания проведены лабораторией Куйбышевской геологоразведочной экспедиции СВГУ, полузаводские – Пензенской областной лабораторией стройматериалов. Испытания показали, что сырье пригодно для изготовления строительного кирпича марки “100″ методом пластического формования, при естественной сушке сырца и температуре обжига 850-1050°С.

Производство облицовочной плитки и черепицы требует чтобы черепок имел максимальную прочность. Таким образом глинистое сырье Южно – Башмаковского месторождения позволяет получить максимальную прочность изделий и обеспечить наиболее эффективно  производство облицовочной плитки и черепицы

По результатам анализа параметров и оценки  разведанных  месторождений глин  Западной горнопромышленной зоны выявлена  возможность наиболее эффективного производства облицовочной плитки и черепицы на глинах месторождения Южно – Башмаковское (Башмаковский район).

Глины Южно – Башмаковского месторождения содержат в своем составе наибольшее количество оксида алюминия, обеспечивающего улучшенные технические характеристики керамической продукции. Объем запасов один из наиболее значительных – 1326 тыс.м³. Запасы утверждены в 1987г. (номер протокола  ТКЗ №394) . Наличие инфраструктуры для добычи сырья Южно – Башмаковского месторождения и реализации готовой продукции наиболее благоприятны. Рядом с месторождением (в 0,8 км) имеются железная дорога на г. Москву и автодорога, а также расположен районный центр Пензенской области .п. Башмаково. Толща глин не обводнена. Вскрыша не требует значительных затрат на съем.

Химический состав первоначально отобранных по объемам запасов месторождений глин Пензенской области для анализа и выбора перспективных участков приведен в таблице.

Таблица. Химический состав первоначально отобранных по объемам запасов месторождений глин Пензенской области для анализа и выбора перспективных участков

Для производства облицовочной плитки и черепицы также необходимы наиболее пластичные глины с максимальным содержанием оксида алюминия.

Анализ физико-механических свойств и химического состава первоначально отобранных месторождений показал, что наибольшее число пластичности  и максимальное содержание оксида алюминия имеются у глин Южно – Башмаковского месторождения:

Число пластичности данных глин  18,16-25,51; содержание Al ₂ O₃ 13,38-14,02% по массе.

В месторождении Южно – Башмаковское Пензенской области имеются достаточные запасы глины – потенциального сырья для производства керамики. Они могут обеспечить сырьем завод по производству облицовочной плитки и черепицы, обеспечивая выпуск 1 млн. кв. м плитки в год и 200 тыс. кв. м черепицы в год в течение 50 лет (с общим объемом добычи глины 37 тыс. тонн в год).

Имеются результаты исследований по использованию глины Южно-Башмаковского месторождения для изготовления безобжиговых глиношлаковых строительных материалов с высокими физико-техническими свойствами.

1. Минерально-сырьевой комплекс Пензенской области / под ред. Садыкова Р.К. – Казань.: КГУ, 2001.- 128 с.
2. Стратегия развития строительного комплекса Пензенской области на 2006 – 2010 годы и на период до 2015 года / под ред. Еремкина А.И., Хрусталева Б.Б., Саденко С.М. – Пенза: ПГУАС, 2007. – 306 с.
3. Формирование и развитие отраслевых комплексов на основе развития кластерных систем. Чуркин А.П., Хрусталев Б.Б., Саденко С.М. и др.  – Пенза: ПГУАС, 2007. – 215 с.
4. Керамические материалы /Г.Н. Масленникова, Р.А. Мамаладзе, С. Мидзута, К. Коумото: Под ред. Г.Н. Масленниковой. – М.: Стройиздат, 1991. – 320 с: ил.
5. Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении: Тезисы докладов к предстоящей Всесоюзной конференции. – 4.2. Химия и технология передовой керамики. – Белгород: “Технолог. ин-т стр. мат-ов, 1989. – 121 с.
6. Строительная керамика. Справочник. под ред. Е.Л. Рохваргера. М. Стройиздат, 1976, 493 с., ил.
7. Соломатов В.И. Строительное материаловедение на рубеже веков: ретроспектива двадцатого века, прогноз приоритетных направлений//Современные проблемы строительного материаловедения: Матер. Пятых Академических чтений РААСН. – С.5.
8. Промышленность строительных материалов. Серия 5. Керамическая промышленность. Обзорная информация. Выпуск 1. Легкоплавкие глины в керамических массах. Москва, 1983. – 44 с.
9. Павлов В.Ф. Физико-химические основы обжига строительной керамики. М., Стройиздат, 1977, 240 с.
10. Минерально-сырьевая база строительной индустрии Российской Федерации. Том 35. Пензенская область. Москва. – 1994.
11. Лукин В.С., Андрианов Н.Т. Технический анализ и контроль производства керамики: Учеб. пособие для техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1986. – 272 с
12. Калашников В.И., Нестеров В.Ю., Соломатов В.И. Перспективы внедрения технологии глиношлаковых КСМ.//Композиционные строительные материалы. Теория и практика: Сб. науч. трудов Междунар. науч. – техн. конф. Ч. 1. – Пенза, 2000. – С.111-113.
13. Михеев Е.А. «Южно-Башмаковское месторождение кирпичных глин Пензенской области. Отчет о работах Пензенской партии за 1981-87 гг. с подсчетом запасов по состоянию на 01.03.87 гг.» Куйбышевская ГГЭ, 1987 г.
14. Глиношлаковые строительные материалы /В.И. Калашников, В.Ю. Нестеров, В.Л. Хвастунов и др.; Под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. В.И. Калашникова. – Пенза: ПГАСА, 2000. – 207 с.
15. 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: 15.02.2015).

Все статьи автора «Мороз Марина Николаевна»