Особенности использования глинистых пород при производстве строительных материалов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Содержание

Глинистые горные породы как строительный материал

Toggle navigation

Ремонт в регионах

Глины образовались в результате выветривания изверженных полевошпатовых горных пород (гранита, гнейса и др.). Процесс выветривания этих горных пород заключается в их механическом разрушении и химическом разложении полевого шпата и других алюмосиликатных минералов при воздействии воды и углекислоты.

Происхождение глины

Вещество, образующееся при разложении полевого шпата называется каолинитом. Так как изверженные горные породы содержат, кроме полевого шпата, также кварц, слюду, железистые минералы и др., то при их выветривании получается смесь мельчайших частичек каолинита и более крупных частиц кварца (песка), слюды, зерен не разложившегося полевого шпата и других минералов.

Эта сложная смесь называется первичной глиной. Когда первичная глина переносится водой или воздухом, от нее отделяются песчаные частицы, что повышает содержание в ней мельчайших глинистых частиц. Однако при таком переносе глина может и загрязняться, смешиваясь с илом, пылью (в том числе с углекислым кальцием), железистыми соединениями и т. п.

глина фото

Глина, отложившаяся на новом месте, называется вторичной глиной. Глина, образовавшаяся из полевого шпата или других пород, почти или вовсе не содержащая окислов железа, называется каолином и имеет после обжига белый или светло-серый цвет.

Глина — это продукт природного происхождения, образованный из полевого шпата и магматических скальных пород, который в сухом состоянии имеет мелкодисперсную структуру. По происхождению эти породы бывают континентальными, образованными на материке, и морскими — образованными на дне морей.

Глины морской группы бывают:

  • прибрежно-морскими
  • лагунными
  • шельфовыми

происхождение глины

Континентальные глины бывают:

  • делювиальными;
  • озерными;
  • пролювиальными;
  • речными.

Виды глины:

Виды определяется сочетанием свойств, как пластичность, спекаемость, огнеупорность, количество примесей.

Самыми распространенными являются:

  • каолиновая (белая) глина — применяют в производстве фарфора и фаянса;
  • голубая глина — в косметологии и медицине;
  • бентонитовая глина — в строительстве свайных фундаментов, бурении скважин;
  • шамотная глина — в производстве огнеупорного кирпича;
  • сланцевая глина- идет на изготовление цемента;
  • гончарная (комовая) глина — на изготовление гончарных изделий;
  • монтмориллонитовая (сукновальная) глина — в нефтеперерабатывающей и пищевой промышленности

виды глины

Состав глины очень разнообразен

Кроме глин каолинитового типа, встречаются глины, содержащие и другие силикаты.

  • а) гончарные глины более загрязненные, чем каолин, но все же пригодные для изготовления посуды и тонких строительных керамических изделий;
  • б) кирпичные глины сильно загрязненные песком, органическими примесями, углекислыми и железистыми соединениями и др.; их применяют для производства строительного кирпича.

В обычной глине содержится значительно больше кремнезема (до 80 %) и меньше глинозема, чем в каолините. Мелкий песок в известных пределах полезная примесь; образует как бы скелет глиняной массы, препятствующий ее усадке при сушке и обжиге. Однако большое содержание песка уменьшает пластичность глины, что затрудняет формовку изделий. Такая глина называется тощей, в отличие от жирной, содержащей мало песка.

Тонко распределенный углекислый кальций и окислы железа могут содержаться в глине, применяемой для производства (обыкновенных керамических изделий, но их почти не должно быть в огнеупорных глинах, так как они значительно понижают ее огнеупорность. Крупные же зерна углекислого кальция в глинax недопустимы вообще, так как при обжиге они превращаются в известь, а затем на воздухе гасятся, расширяются, растрескиваются и разрушают изделия такие включения называются дутиком.

Глины с высоким содержанием окислов железа (иногда и марганца) окрашены в желтый, красный или бурый цвета, в зависимости от количества и вида окислов.

Механический состав глины

химический состав глины

Глинистым веществом в составе глины принято считать очень мелкие частицы (мельче 0,005 мм). Более крупные частицы (от 3,005 до 0,15 мм) называют пылью, а частицы размером от 0,15 до 5 мм песком. Глинистые частицы отличаются от пылевидяых тем, что первые разбухают при насыщении водой, а вторые нет. Строение глинистых частиц (каолинита) в основном пластинчатое.

Для кирпичного производства пригодны глины и суглинки тяжелые и средние.
Лёссовидные глины и суглинки представляют собой разновидность глинисто-песчаных смесей высоким содержанием пылевидных частиц, в том числе углекислого кальция, кварцевых включений и окислов железа. Они широко распространены на Украине, в Казахстане и в других районах.

Механический анализ глин

Для механического анализа глин т. е. определения содержания в них частиц различной крупности, обыкновенное отмучивание непригодно, так как в этом случае вместе с глиной отделяется пыль. Поэтому механический анализ глин производят в лабораториях в особых приборах, например в приборе Сабиина и др. Исследуемую глину разводят большим количеством воды (1:20), затем тщательно размешивают или кипятят для разъединения частиц, после этого дают отстояться и через определенные промежутки времени сливают воду, содержащую частицы различной крупности, или отмывают эти частицы проточной водой. Чем мельче частицы, тем медленнее они осаждаются и захватываются водой при меньшей скорости течения.

Приготовления строительных изделий из глины

Способность глиняного теста изменять форму под давлением без образования трещин и сохранять полученную форму после того, как давление прекратится, называется пластичностью и является важнейшим свойством, позволяющим формовать из глины различные изделия.

состав природной глины

Пластичность глины

Так как степень пластичности глин важна для производства, ее необходимо определять количественно, например, по методу проф. П. А. Земятченского. При этом глиняный образец сжимают под возрастающей нагрузкой до появления первых трещин и измеряют его деформацию с помощью прибора.Для изготовления образца глину замешивают с таким количеством воды, какое необходимо для формовки изделий. В зависимости от состава глины оно равняется 17—30% от веса последней.

Из приготовленного глиняного теста скатывают несколько шариков диаметром 4,6 см и кладут их по очереди в прибор под нагрузку, Нагрузку увеличивают до тех пор, пока шарик при сжатии не растрескается. В этот момент определяют нагрузку и величину сжатия по шкале. Пластичность глины будет тем выше, чем большую нагрузку она выдержит, не растрескиваясь,
и чем больше будет величина сжатия. Произведение нагрузки Р на величину сжатия а называется коэффициентом пластичности К.
К=Р — а кг/см.
Этот коэффициент выражает величину работы, затраченной на сжатие глины до потери ею пластичности. Высокопластичные глины имеют К не менее 3—3,5 кг • см.

Изменения при нагревании, огнеупорность глины

При нагревании в глине происходит ряд физико-химических изменений. При высокой температуре, т. е. в процессе обжига, глина превращается в камневидный материал, не размокающий в воде. Последовательность процессов, происходящих в глине при нагревании, следующая.
Сначала испаряется свободная вода, затем удаляется вода, химически связанная каолинитом и другими минералами; попутно выгорают органические примеси, а далее из карбоната кальция, содержащегося обычно в глине, выделяется углекислый газ.

Интенсивная потеря химически связанной воды начинается с 430 и заканчивается при температуре 750°. В результате глина теряет пластичность и приобретает максимальную пористость. Вследствие нагревания до 750° каолинит переходит в безводный каолнитовый ангидрид А12Оз • 2SiO2, а нагревание выше 900° вызывает распад его на свободные окислы Аl2 Оз и SiO2; при температуре выше 1000° они вновь соединяются, но уже в других соотношениях, образуя новые силикаты алюминия (силлиманит А12Оз • SiO2 и муллит ЗА12Оз • 2SiO2).

Если глину, которая приобрела максимальную пористость, продолжать нагревать, то легкоплавкие вещества начнут плавиться и связывать всю массу. Этот процесс называется спеканием глины. Большинство глин начинает спекаться при температуре не ниже 900°.

При продолжающемся повышении температуры происходит полное спекание глины все промежутки заполняются расплавившимся материалом, однако масса еще способна выдерживать собственный вес, лишь незначительно деформируясь. При спекании глина уплотняется, и этим пользуются для получения плотных изделий.
Затем наступает размягчение, масса не выдерживает собственного веса и растекается.

что входит в состав глины

Для производства плотных изделий необходимо, чтобы между температурами спекания и полного размягчения был достаточно большой интервал (не менее 100°). Такой интервал характерен для чистых каолинитовых глин; для глин же, содержащих, например, много углекислого кальция, этот интервал — значительно меньше и составляет иногда только 25°. При этом трудно следить за правильным режимом обжига.

Огнеупорность глин зависит от их состава

Чистый каолинит плавится при 1780°, кварц — при 1710°. Смесь этих двух веществ, обычно содержащаяся в глине, имеет более низкую температуру размягчения; самая низкая температура размягчения (около 1580°) у смеси, состоящей из 81% кремнезема и 19% каолинита. Эту температуру и считают нижним пределом температуры размягчения огнеупорных материалов. Температуры спекания и размягчения резко понижают так называемые плавни — окись железа, окись магния, окись кальция, щелочи.

Так, например, температура размягчения глины, применяемой для приготовления кирпича и содержащей обычно 12—15% плавней, составляет всего около 1100°. Значение плавней очень велико, так как снижение температуры спекания глины позволяет сократить расход топлива при обжиге плотных изделий. Но при производстве огнеупорных изделий содержание в глине большого количества плавней недопустимо, так как размягчение произойдет слишком рано.
Температуру размягчения определяют двумя методами:

  1. измерением ее электрическими или оптическими пирометрами во время деформации образцов глины;
  2. сравнением степени размягчения образца данной глины и эталонных образцов (пироскопов).

Керамические пироскопы — небольшие трехгранные пирамидки, изготовляемые из различных смесей тонкомолотых каолина, кварца, полевого шпата, мрамора, окиси железа и борной кислоты (сильный плавень)

Смеси в образцах подобраны так, чтобы получить различные температуры размягчения — от 600 до 2000 с интервалами через 20°. Пироскопы имеют номера, соответствующие 1/10 температуры размягчения; например, № 130 (ПК-130) обозначает температуру размягчения 1300°. Эти температуры служат показателем огнеупорности глины.

Температура, соответствующая тому моменту, когда пироскоп размягчится настолько, что согнется и его вершина коснется подставки, на которой он укреплен, принимается за огнеупорность. Обычно в печь ставят несколько пироскопов соседних номеров и пирамидку исследуемой глины; тот пироскоп, который будет размягчаться одновременно с образцом исследуемой глины, и укажет ее огнеупорность.

минеральный состав глины

Рис. Керамические пироскопы

Изменение объема при сушке и обжиге глины

Глины во время сушки и обжига уменьшаются в объеме. Изменение объема при сушке называют воздушной усадкой, а при обжиге — огневой усадкой.
Воздушная усадка происходит оттого, что при испарении воды глина сжимается. В глинах, содержащих большое количество мельчайших частиц, вода поступает из внутренних частей медленнее, чем испаряется с поверхности; в результате этого поверхностный слой глины высыхает раньше, чем внутренний, и на поверхности изделия могут образоваться трещины.

Чтобы уменьшить усадку и растрескивание и ускорить сушку изделий, к глине добавляют мелкий песок и другие отощающие примеси: шлак, золу, шамот (предварительно обожженная и измельченная глина), дегидратированную при 500° глину. Эти вещества образуют в глине жесткий скелет, препятствующий ее сжатию. Сушить глиняные изделия необходимо постепенно во избежание их коробления и растрескивания.
Величина линейной воздушной усадки у разных глин колеблется от 5 до 12%. Ее определяют для каждой глины опытным путем и учитывают при выборе размеров форм для изделий, эти формы должны изготовляться с учетом воздушной и огневой усадки.

глиняный дом

Огневая усадка достигает 1— 2%, а иногда и выше. Если же в глине содержится значительная примесь кварцевого песка, то огневой усадки может не быть, наоборот, может произойти расширение глины из-за особых свойств кварца. Огневая усадка возникает тогда, когда из глины начинает удаляться химически связанная вода, и достигает максимума при спекании глины. Жирные глины дают большую огневую усадку, чем тощие, поэтому к ним во избежание растрескивания часто добавляют более тощие глины или песок, шлак, золу, тпамот и т. п. В глине, содержащей мелкие камни и гравий, при обжиге образуются трещины, которые служат одной из причин брака кирпича. Поэтому крупные примеси в глине недопустимы.

Читать статью  Маркировка Е0, Е1 - классы эмиссии Формальдегида

Применение и использование глины:

глина в косметологии

При соединении сухой глины с водой образуется пластичная масса. В зависимости от места выработки и состава ее применяют в самых разных сферах и отраслях:

Особенности использования глинистых пород при производстве строительных материалов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ГЛИНИСТЫЕ ПОРОДЫ / CLAY ROCKS / СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ / АЛЮМОСИЛИКАТНОЕ СЫРЬЕ / ALUMINUM SILICATE RAW MATERIALS / КОМПОЗИЦИОННОЕ ВЯЖУЩЕЕ / COMPOSITE BINDER / ТЕРМОАКТИВАЦИЯ / THERMAL ACTIVATION / CONSTRUCTIONMATERIALS

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Лебедев М.С., Жерновский И.В., Фомина Е.В., Фомин А.Е.

На основании анализа литературных данных и экспериментальных исследований, с учетом особенностей состава и свойств алюмосиликатного сырья осадочной толщи показаны возможности его использования в составе строительных материалов в качестве: компонента сырьевой шихты для получения цемента, керамики, пористых заполнителей; составляющей композиционных вяжущих гидравлического, воздушного и автоклавного твердения; добавок, заполнителей и наполнителей в цементные,керамические, органоминеральные системы. Однако исходя из генетических особенностей такого нетрадиционного сырья имеются ограничения по применению, поэтому в большинстве случаев для повышения его эффективности необходима модификация. В данной работе рассматривается расширение областей использования алюмосиликатных пород осадочной толщи, модифицированных термической обработкой при умеренной температуре 300-900°С. Термическая модификация позволяет улучшить качественные и технико-экономические характеристики полифункциональных композитов для строительной отрасли.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Лебедев М.С., Жерновский И.В., Фомина Е.В., Фомин А.Е.

Аспекты применения инфракрасной спектроскопии алюмосиликатных сырьевых компонентов в строительном материаловедении

Влияние условий эксплуатации на свойства неавтоклавных силикатных материалов на основе нетрадиционного сырья

Features of Clay Rocks Application when Construction Material Production

On the basis of the analysis of literature data and experimental results with due regard for characteristics of composition and properties of aluminum silicate raw materials fromsedimentationmass, the opportunities of its usage in construction materials as a raw component for productionof cement, ceramic, porous aggregates; as a component in composite bindersof hydration, air and autoclaved hardening; additives, aggregates and fillers in cement, ceramic,organo-mineral systems are demonstrated. However, on the basis of genetic featuresof these non-traditional raw materials there are restrictions on its application. Therefore, in mostcases, a modification is required to increase its efficiency. In this paper the expansionof fields of application of aluminum silicate rocks from sedimentation mass modified by heattreatment at 300-900оС is considered. Thermal modification makes it possible toimprove qualitative and techno-economic characteristics of polyfunctional composites for theconstruction industry.

Текст научной работы на тему «Особенности использования глинистых пород при производстве строительных материалов»

М.С. ЛЕБЕДЕВ, канд. техн. наук (lebedevms@mail.ru), И.В. ЖЕРНОВСКИЙ, канд. геол.-мин. наук, Е.В. ФОМИНА, канд. техн. наук, А.Е. ФОМИН, магистрант

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46)

Особенности использования глинистых пород при производстве строительных материалов

На основании анализа литературных данных и экспериментальных исследований, с учетом особенностей состава и свойств алюмосиликатного сырья осадочной толщи показаны возможности его использования в составе строительных материалов в качестве: компонента сырьевой шихты для получения цемента, керамики, пористых заполнителей; составляющей композиционных вяжущих гидравлического, воздушного и автоклавного твердения; добавок, заполнителей и наполнителей в цементные, керамические, органоминеральные системы. Однако исходя из генетических особенностей такого нетрадиционного сырья имеются ограничения по применению, поэтому в большинстве случаев для повышения его эффективности необходима модификация. В данной работе рассматривается расширение областей использования алюмосиликатных пород осадочной толщи, модифицированных термической обработкой при умеренной температуре 300-900°С. Термическая модификация позволяет улучшить качественные и технико-экономические характеристики полифункциональных композитов для строительной отрасли.

Ключевые слова: глинистые породы, алюмосиликатное сырье, композиционное вяжущее, строительные материалы, термоактивация.

M.S. LEBEDEV, Candidate of Sciences (Engineering) (lebedevms@mail.ru), I.V. ZHERNOVSKIY, Candidate of Sciences (Geology and Mineralogy), E.V. FOMINA, Candidate of Sciences (Engineering), A.E. FOMIN, Master Student

Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov(46, Kostyukov Street, Belgorod, 308012, Russian Federation)

Features of Clay Rocks Application when Construction Material Production*

On the basis of the analysis of literature data and experimental results with due regard for characteristics of composition and properties of aluminum silicate raw materials from sedimentation mass, the opportunities of its usage in construction materials as a raw component for production of cement, ceramic, porous aggregates; as a component in composite binders of hydration, air and autoclaved hardening; additives, aggregates and fillers in cement, ceramic, organo-mineral systems are demonstrated. However, on the basis of genetic features of these non-traditional raw materials there are restrictions on its application. Therefore, in most cases, a modification is required to increase its efficiency. In this paper the expansion of fields of application of aluminum silicate rocks from sedimentation mass modified by heat treatment at 300-900oC is considered. Thermal modification makes it possible to improve qualitative and techno-economic characteristics of polyfunctional composites for the construction industry. Keywords: clay rocks, aluminum silicate raw materials, composite binder, construction materials, thermal activation.

На современном этапе развития промышленности РФ взамен установившихся консервативных подходов находят применение новые и перспективные идеи, направленные на снижение энерго- и ресурсопотребления. Не является исключением и строительная отрасль, где в основном для получения строительных материалов различного назначения используется ограниченный спектр минерального сырья, выбор которого производится по сформулированным в стандартах правилам. Однако постепенно внедряются новые технологии, направленные на модернизацию отдельных видов производств и основанные на применении местных сырьевых ресурсов, способных без потери качества заменить традиционные материалы. Последнее направление представляется весьма актуальным и перспективным.

Учитывая, что из толщи осадочных пород добывается более 95% всех полезных ископаемых [1], существуют предпосылки применения крупнотоннажных отложений вскрышных пород в качестве сырья для производства основной массы строительных материалов.

В большинстве своем осадочные породы представляют собой полиминеральные системы, для которых характерны значительные колебания в химическом и видовом составе, обусловленные условиями и локализацией мест образования. В частности, к таким образованиям относятся алюмосиликатные породы палеозойских, нижнемезозойских, верхнемеловых и кайнозой-

ских отложений Южного Урала, вмещающих угленосные пласты, особенности состава которых были изучены ранее [2, 3]. В минеральном составе, согласно данным РФА, присутствуют кристаллические фазы кварца, каолинита, монтмориллонита, иллита, биотита и полевых шпатов. Часть вещества пород является рентгеноа-морфным, в него входят примеси углистого вещества, а также диатомиты, сформированные кристобалит-тридимитовыми опалами, диагностируемые по данным сканирующей электронной микроскопии.

В своем большинстве эти породы не удовлетворяют требованиям нормативных документов в качестве сырья для производства вяжущих и керамических материалов и их не рассматривают как полезные ископаемые, запасы их не утверждены Государственной комиссией по запасам полезных ископаемых. Принимая во внимание тот факт, что эти породы являются достаточно типичными представителями осадочного чехла не только России, но и планеты в целом, в настоящей статье рассмотрены возможные области применения их при производстве строительных материалов.

Содержание в осадочных отложениях глинистых минералов, а также различных примесей является основной причиной, препятствующей применению пород в качестве сырья для получения различных строительных материалов и их компонентов. Однако, как показывает практика, путем модифицирования такого минерально-

* Работа выполнена в рамках служебного задания по госбюджетной теме № А-4/14 Программы стратегического развития БГТУ им. В.Г. Шухова на 2012—2016 годы (№ 2011-ПР-146. Мероприятие 2 «Модернизация научно-исследовательского процесса и инновационной деятельности») ; стипендии Президента Российской Федерации № СП-2099.2015.1.

* The work was completed under the duty assignments for the state budget topic № A-4/14 of The Program of Strategic Development of Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov (№ 2011-PR-146. The Event 2 «Modernization of scientific-research process and innovative activities») ; Scholarship of the President of the Russian Federation № SP-2099.2015.1.

го сырья можно добиться повышения эффективности его применения в строительной индустрии. Использование осадочных пород является перспективным еще и потому, что слоистые алюмосиликаты в силу своих размеров и строения являются высокореакционным материалом [2]. Реализация потенциала этих минералов в строительных композитах может способствовать повышению физико-механических и эксплуатационных характеристик последних.

На основании ранее полученных сведений о составе [2, 3] и имеющихся литературных данных о применимости различных методов модифицирования и возможных областях использования подобных материалов [4] было сформулировано предположение о целесообразности термической модификации алюмо-силикатного сырья для его перевода в материал со стабильными свойствами при воздействии воды. Этот способ является одним из наиболее доступных, а также позволяет снизить влияние нежелательных примесей, например углистого вещества, и повысить реакционную способность слагающих породу минералов за счет удаления адсорбированной воды и образования новых поверхностей с активными центрами.

В связи с этим возникает необходимость выбора наиболее приемлемых условий термической обработки для решения этой задачи.

Согласно ранее проведенному анализу выбора температуры обработки минеральных компонентов в технологии строительных материалов низкотемпературная обработка (сушка) до 300оС должна обеспечивать полное удаление содержащейся свободной влаги без изменения структуры вещества [5]. При обжиге (свыше 900оС) происходят необратимые изменения фазового состава и структуры исходного материала. Умеренной температурной обработки (~300—900оС), как правило, недостаточно для получения строительных материалов и их компонентов. Однако, согласно литературным данным [4, 6], обработка минеральных материалов в данном температурном интервале позволяет повысить их активность за счет формирования наиболее реакционноспособного состояния вещества. Кроме того, эти материалы характеризуются возрастанием удельной поверхности и изменением распределения частиц по размерам в области малых значений при механической обработке [7]. Реализация возникающего энергетического потенциала при получении строительных материалов может способствовать не только повышению качественных характеристик композитов при использовании дешевого местного попутноизвлекаемого сырья, но и снижению энергоемкости при помоле.

Предложенная технология модифицирования (термическая обработка сырья) на основании анализа лите-

Схема рациональных областей использования исходных и термообработанных алюмосиликатных пород осадочной толщи при получении строительных материалов

ратурных данных и экспериментальных исследований позволила определить альтернативные области использования получаемого термообработанного сырья. С учетом ранее проведенных в БГТУ им. В.Г. Шухова исследований в области производства строительных материалов, дорожного строительства и разработанных схем рациональных областей использования [8, 9] была составлена обобщенная схема отраслей применения глинистого алюмосиликатного сырья в естественном состоянии и после термообработки при получении строительных материалов (рисунок).

Подобные необработанные сырьевые материалы используются в основном в производстве стеновых керамических материалов, керамзита, пористых заполнителей, а также в качестве компонента цементной шихты, так как по химическому и минеральному составам они соответствуют традиционному глинистому сырью. Однако в качестве примеси в них присутствует органический материал в виде углистого вещества и соединений серы.

Содержание алюминатной части и угля являются определяющими параметрами сырья для получения керамических стеновых изделий. Например, при содержании А1203 более 15% в минеральной части и угля менее 15% алюмосиликатные породы могут являться бездобавочным сырьем с требуемой пластичностью [6]. При бо-

научно-технический и производственный журнал £J±Jгi>’::

68 сентябрь 2015

лее высоком содержании органики снижается пластичность и связующая способность массы и в сырьевую смесь необходимо дополнительно вводить глину.

Углесодержащие материалы применяют также как отощающую и выгорающую топливосодержащую добавку в глиняную шихту. Это дает возможность улучшить прочностные показатели изделий (до 30—40%) при одновременной экономии топлива (угля) и повышении производительности печей.

Для повышения морозостойкости и улучшения теплоизоляционных свойств керамических изделий на основе аргиллита, алевролита и др. углесодержащие породы могут выступать в качестве поризующих и отоща-ющих добавок при совместном их применении с подобными сырьевыми материалами.

Кроме применения в качестве добавок углесодер-жащие породы могут выступать и как основной компонент керамической шихты. С использованием такого сырья возможно получать пустотелый кирпич и керамические камни пластическим и полусухим формованием. Присутствие в алюмосиликатном сырье углистого компонента делает его эффективным для производства пористых заполнителей и керамзита. Однако следует учитывать, что значительные колебания в алюмосиликатном сырье углистого компонента, его дисперсное распределение, низкая пластичность и связующая способность требуют корректировки состава и технологии производства пористых керамических изделий [10].

Читать статью  Что относится к строительным материалам косгу

Другим весьма значительным направлением использования алюмосиликатных пород осадочной толщи является цементная промышленность. По данным химического состава подобные породы, в том числе с примесью угля, могут быть компонентом сырьевой шихты при производстве портландцемента и исходя из содержания основных оксидов могут частично или полностью заменить силикатную, алюмосиликатную и железистую составляющие, что подтверждено промышленными испытаниями. Кроме того, в процессе производства улучшается подготовка материала за счет гомогенизации шихты, повышается прочность гранул и спекаемость клинкера, увеличивается производительность вращающейся печи [11].

Перспективным является применение алюмосиликатных пород в качестве добавок к цементу. Эти материалы могут применяться в сырьевой шихте для получения расширяющегося компонента, содержащего суль-фоалюминат кальция. За счет введения таких добавок в цемент (10—20%) удается повысить прочностные показатели образцов при сжатии и изгибе [12]. Породы, богатые аморфным кремнеземом и/или глиноземом (например, опоки), представляют ценность с точки зрения применения их в качестве активной минеральной добавки при помоле с цементным клинкером. Однако при содержании в минеральном сырье органических веществ (угля) необходима предварительная термообработка, которая дает возможность еще и значительно активировать материал.

На основе кремнеземистого сырья с существенным содержанием наноразмерной минеральной компоненты (опоки) разработаны составы гранулированного на-ноструктурирующего заполнителя пролонгированного действия для получения конструкционно-теплоизоляционных бетонов [13, 14]. В результате использования такого заполнителя в бетонных изделиях на 8—10% снижается водопоглощение и в 1,8—2 раза уменьшается средняя плотность композита.

Крупнотоннажным потребителем глинистого алю-мосиликатного сырья может стать дорожно-строительная отрасль. Эти породы в виде отходов горных выработок могут применяться для отсыпки слоев насыпи

взамен природных грунтов, требующих разработки, в районе строительства автомобильных дорог, прилегающих к месторождениям, имеющим подобные материалы в отвалах. Применение осадочных пород в земляном полотне в настоящее время является наиболее эффективным, поскольку практически не требует дополнительной переработки материала, а объемы материала для насыпей требуются значительные.

Другим направлением может стать применение их в качестве компонента комплексного вяжущего, а также укрепляемого материала при устройстве оснований дорожных одежд при использовании органических и неорганических вяжущих. Например, на основе глины опоковидной было разработано композиционное грунтоизвестковое вяжущее для укрепления грунтов [15].

Термическая обработка алюмосиликатных пород при умеренной температуре 300—900оС, обоснование которой было дано ранее, способствует, во-первых, удалению нежелательных примесей, например органических (угля), а во-вторых, значительной активации минеральных частиц. В результате дегидратации глинистых минералов образуются аморфные и псевдокристаллические фазы, интенсивно взаимодействующие с гидроксидом кальция, что способствует повышению пуццолановой активности. Исходя из описанной особенности можно утверждать, что наиболее рационально использовать полученные материалы как активные минеральные добавки в вяжущих известково-пуццоланового типа, портландцементе, пуццолановом портландцементе и автоклавных материалах. Например, введение до 20% термообработанных глинистых пород в цементное вяжущее изменяет процессы гидратации в результате взаимодействия вышеописанных продуктов и гидроксида кальция и соотношение гидратных фаз, что приводит к повышению прочности цементного камня при сжатии и изгибе, не снижая при этом интенсивности роста прочности при длительном твердении [12]. Стоит отметить, что, несмотря на увеличение содержания глинозема в цементе, повышается плотность цементного камня и стойкость к сульфатной коррозии в результате образования низкоосновных гелеобразных гидросиликатов кальция и снижения содержания порт-ландита.

На основе алюмосиликатного сырья были получены кристаллизационные добавки путем их термообработки с последующим добавлением концентрированной серной кислоты до состояния пластичности [12]. В результате удается получить высокую марочную прочность цементного камня за счет активизации процессов гидратации неорганического вяжущего, а формирование в процессе гидратации дополнительного количества эттрингита позволяет получить безусадочный и даже расширяющийся цементы.

Перспективным направлением применения термо-модифицированного сырья может стать их использование в качестве активных минеральных добавок для известково-глинитных и сульфатно-глинитных вяжущих [6].

Использование термоактивированных кремнезем-содержащих пород в качестве сырьевых компонентов композиционных вяжущих (вяжущих низкой водопо-требности, тонкомолотых цементов) позволяет снизить количество дорогостоящего цемента в составе вяжущего и сократить энергоемкость при помоле сырьевых материалов, что было подтверждено экспериментально [16].

Доказана возможность применения алюмосиликат-ных пород в своем естественном виде в материалах автоклавного твердения в качестве компонента известково-кремнеземистого вяжущего и заполните-

лей [17]. Однако можно предположить, что эффективность применения термообработанного сырья в растворах и бетонах гидротермального твердения будет выше за счет увеличения физико-химической активности, интенсификации процессов структурообразования и увеличения прочности материалов [6, 18, 19]. В частности, проведены исследования, в которых показано улучшение физико-механических характеристик прессованных силикатных автоклавных материалов при использовании алюмосиликатного сырья после разной степени температурного воздействия [20].

В бетонах и растворах термомодифицированные алюмосиликатные породы могут служить не только активными минеральными добавками в составе вяжущих, но и выполнять функции заполнителей. Предпосылками этого является положительный опыт применения горелых пород различных угольных месторождений, которые являются природными аналогами искусственно термообработанных алюмосили-катных осадочных пород, в качестве заполнителей в мелкозернистые плотные и пористые, а также легкие бетоны [4]. При использовании глинистых материалов определенного состава (например, с примесями углистого вещества, снижающего пластичность и связующую способность) в своем естественном виде (без термической обработки) в качестве мелкого заполнителя в цементные бетоны и растворы необходимо проведение исследований и технико-экономическое обоснование.

Термомодифицированные алюмосиликатные материалы благодаря высоким огнеупорным свойствам мо-

1. Сидоренко А.В., Лунева О.Н. К вопросу о литологи-ческом изучении метаморфических толщ. М.: АН СССР, 1961. 176 с.

2. Лебедев М.С., Потапова И.Ю., Лютенко А.О. Особенности состава алюмосиликатного сырья с точки зрения его использования для получения дорожно-строительных материалов // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2013. № 5 (52). С. 70-74.

3. Лебедев М.С., Жерновский И.В., Фомина Е.В., Потапова И.Ю. Аспекты применения инфракрасной спектроскопии алюмосиликатных сырьевых компонентов в строительном материаловедении // Технические науки — от теории к практике: сборник статей по материалам XXIVМеждународной заочной научно-практической конференции. Новосибирск: Изд-во «СибАК», 2013. С. 94-105.

4. Книгина Г.И. Строительные материалы из горелых пород. М.: Стройиздат, 1966. 208 с.

5. Лебедев М.С. Обоснование выбора температуры обработки минеральных компонентов в промышленности строительных материалов и дорожном строительстве. Materialy VIII Mi%dzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Nauka: teoria i praktyka — 2012». Przemysl. Nauka i studia. 2012. Vol. 12. Str. 58-60.

6. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Строительные материалы из отходов промышленности. Ростов н/Д: Феникс, 2007. 368 с.

7. Фомина Е.В., Кожухова Н.И., Пальшина Ю.В., Строкова В.В., Фомин А.Е. Влияние механоактива-ции на размерные параметры алюмосиликатных пород // Строительные материалы. 2014. № 10. С. 28-33.

8. Ходыкин Е.И., Фомина Е.В., Николаенко М.А., Лебедев М.С. Рациональные области использования

гут найти применение в жаростойких бетонах в качестве тонкомолотой добавки и заполнителей.

Наряду с высокой гидравлической активностью, характеризуемой взаимодействием с гидроксидом кальция, термообработанные породы обладают значительной адсорбционной активностью и сцеплением с органическими вяжущими, что позволяет рекомендовать их в качестве заполнителей и наполнителей в асфальтовые вяжущие, бетоны и полимерминеральные композиции [4, 6]. Экспериментально установлено, что после обработки при температуре 500—600оС удается получить наполнители для асфальтовяжущих, которые, во-первых, обладают стабильными свойствами при воздействии воды, а во-вторых, имеют на поверхности высокореакционные активные центры, позволяющие добиться высокого сцепления битума с поверхностью минеральных частиц. В результате асфальтовые вяжущие отличаются достаточно высокими показателями физико-механических свойств [21].

Приведенные факты свидетельствуют о значительном расширении областей использования глинистых алюмосиликатных пород осадочной толщи в результате их термической обработки. Отмеченные изменения в алюмосиликатных осадочных породах и появляющиеся достоинства будут способствовать также повышению качественных показателей синтезируемых композиций, что делает применение термически модифицированного алюмосиликатного сырья весьма актуальным, технологически и технически оправданным при производстве различных видов строительных материалов полифункционального назначения.

1. Sidorenko A.V., Luneva O.N. K voprasu o litologiches-kom izuchenii metamorficheskikh tolshch [About litho-logic study of metamorphous mass]. Moscow: AN SSSR. 1961. 176 p.

2. Lebedev M.S., Potapova I.Yu., Lyutenko A.O. Features of aluminosilicate raw composition in the context of usage in road-building materials. Aktual’nye problemy gu-manitarnykh i estestvennykh nauk. 2013. No. 5 (52), pp. 70—74. (In Russian).

3. Lebedev M.S., Zhernovsky I.V., Fomina E.V., Potapova I.Yu. Aspects of application of IR-spectroscopy for aluminosilicate raw components in construction materials sciences. «Engineering sciences — from theory to practice»: Proceedings of XXIV International correspondence research and practice conference. Novosibirsk. 2013, pp. 94-105. (In Russian).

4. Knigina G.I. Stroitel’nye materialy iz gorelykh porod [Construction materials from burnt rocks]. Moscow: Stroiizdat. 1966. 208 p.

5. Lebedev M.S. Rationale for choosing of temperature treatment for mineral components in constructions materials industry and road construction. Materialy VIII Miq dzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Nauka: teoria ipraktyka — 2012». Przemysl. Nauka i studia. 2012. Vol. 12, pp. 58-60. (In Russian).

6. Dvorkin L.I., Dvorkin O.L. Stroitel’nye materialy iz otkhodov promyshlennosti [Construction materials based on industrial wastes]. Rostov-on-Don: Feniks. 2007. 368 p.

7. Fomina E.V., Kozhukhova N.I., Pal’shina Yu.V., Strokova V.V., Fomin A.E. Effect of mechanoactivation on dimensional parameters of aluminosilicate rocks. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2014. No. 10, pp. 28-33. (In Russian).

8. Khodykin E.I., Fomina E.V., Nikolaenko M.A., Lebedev M.S. Rational fields of application of coal strip mine

сырья угольных разрезов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. № 3. С. 125-128.

9. Лютенко А.О., Лебедев М.С., Строкова В.В. Анализ отходов горной добычи как потенциального источника сырья для производства дорожно-строительных материалов // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2013. Вып. 31 (50). Ч. 2. Строительные науки. С. 445-449.

10. Равич Б.М., Окладников В.П., Лыгач В.Н. и др. Комплексное использование сырья и отходов. М.: Химия, 1988. 288 с.

11. Ходыкин Е.И. К проблеме использования топливо-содержащих отходов в промышленности строительных материалов: монография. Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 2000. 40 с.

12. Ходыкин Е.И. Техногенные минеральные добавки для производства портландцементного клинкера: монография. Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 2003. 96 с.

13. Строкова В.В., Соловьева Л.Н., Максаков А.В., Огурцова Ю.Н. Механизм структурообразования строительных композитов с гранулированным нано-структурирующим заполнителем // Строительные материалы. 2011. № 9. С. 64-65.

14. Строкова В.В., Лозовая С.Ю., Соловьева Л.Н., Огурцова Ю.Н. Прогнозирование свойств конструкционно-теплоизоляционного бетона на основе гранулированного наноструктурирующего заполнителя // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2011. № 1. С. 15-19.

15. Лютенко А.О., Ходыкин Е.И., Щеглов А.Ф., Николаенко М.А. Композиционное вяжущее на основе попутно-добываемых пород угольных месторождений для укрепления грунтов в дорожном строительстве // Строительные материалы. 2009. № 7. С. 22-24.

16. Носова А.Н., Фомина Е.В. Термоактивация опал-кристобалитовой породы — отхода Коркинского угольного месторождения // «Технические науки — от теории к практике»: сборник статей по материалам XXIV Международной заочной научно-практической конференции. Новосибирск: Изд-во «СибАК», 2013. С. 106-111.

17. Володченко А.Н., Ходыкин Е.И., Строкова В.В. К проблеме использования попутно-добываемого сырья угольных месторождений для производства автоклавных силикатных материалов // «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в промышленности строительных материалов»: сборник докладов Международной научно-практической конференции. Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2010. Ч. 1. С. 110-113.

18. Виноградов Б.Н. Сырье для производства автоклавных силикатных бетонов. М.: Стройиздат, 1966. 131 с.

19. Лесовик В.С. Повышение эффективности производства строительных материалов с учетом генезиса горных пород. М.: АСВ. 2006. 526 с.

20. Строкова В.В., Алфимова Н.И., Черкасов В.С., Шаповалов Н.Н. Прессованные силикатные материалы автоклавного твердения с использованием отходов производства керамзита // Строительные материалы. 2012. № 3. С. 14-15.

21. Лебедев М.С., Строкова В.В., Жерновский И.В., Потапова И.Ю. Изменение свойств минеральных порошков из алюмосиликатного сырья под влиянием термической модификации // Строительные материалы. 2012. № 9. С. 68-70.

raw materials. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V.G. Shukhova. 2009. No. 3, pp. 125-128. (In Russian).

9. Lyutenko A.O., Lebedev M.S., Strokova V.V. Analysis of mining wastes as potential source of raw materials for road-building materials production. Vestnik Volgo-gradskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel’nogo universiteta. Seriya: Stroitel’stvo i arkhitektura. 2013. Vol. 31 (50). Part 2. Stroitel’nye nauki, pp. 445-449. (In Russian).

10. Ravich B.M., Okladnikov V.P., Lygach V.N. i dr. Kompleksnoe ispol’zovanie syr’ya i otkhodov [Complex use of raw materials and wastes]. Moscow: Khimiya. 1988. 288 p.

11. Khodykin E.I. K probleme ispol’zovaniya toplivosoder-zhashchikh otkhodov v promyshlennosti stroitel’nykh materialov: monografiya [To problem of application of fuel-bearing wastes in constructions materials industry: monograph]. Belgorod: BelGTASM. 2000. 40 p.

Читать статью  Каталог товаров

12. Khodykin E.I. Tekhnogennye mineral’nye dobavki dlya proizvodstva portlandtsementnogo klinkera: monografiya [Industrial mineral additives for Portland cement clinker producing: monograph]. Belgorod: BelGTASM. 2003. 96 p.

13. Strokova V.V., Solov’eva L.N., Maksakov A.V., Ogurtsova Yu.N. Structure formation mechanism for construction compositions with granulated nano-struc-turing aggregate. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2011. No. 9, pp. 64-65. (In Russian).

14. Strokova V.V., Lozovaya S.Yu., Solov’eva L.N., Ogurtsova Yu.N. Properties forecasting of structural-insulating concrete on basis of granulated nano-structuring aggregate. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V.G. Shukhova. 2011. No. 1, pp. 15-19. (In Russian).

15. Lyutenko A.O., Khodykin E.I., Shcheglov A.F., Nikolaenko M.A. Composite binder on basis of by-product rocks of coal deposits for soil stabilization in road construction. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2009. No. 7, pp. 22-24. (In Russian).

16. Nosova A.N., Fomina E.V. Thermoactivation of the opal-cristobalite rock — waste of Korkino coal deposit. «Engineering sciences — from theory to practice»: Proceding of XXIV International correspondence research and practice conference. Novosibirsk. 2013, pp. 106-111. (In Russian).

17. Volodchenko A.N., Khodykin E.I., Strokova V.V. To problem of application by-product raw materials of coal deposits for producing autoclave silicate materials. «Scientific studies, nanosystems and resource-saving technologies in constructions materials industry»: book of reports of International research and practice conference. Belgorod. 2010. Part. 1, pp. 110-113. (In Russian).

18. Vinogradov B.N. Syr’e dlya proizvodstva avtoklavnykh silikatnykh betonov [Raw materials for autoclave silicate concretes production]. Moscow: Stroiizdat. 1966. 131 p.

19. Lesovik V.S. Povyshenie effektivnosti proizvodstva stroitel’nykh materialov s uchetom genezisa gornykh po-rod [Efficiency enhancement of construction materials taking into account the rock’s genesis]. Moscow: ASV. 2006. 526 p.

20. Strokova V.V., Alfimova N.I., Cherkasov V.S., Shapovalov N.N. Pressed silicate materials of autoclave hardening with the use of claydite production waste Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2012. No. 3, pp. 14-15. (In Russian).

21. Lebedev M.S., Strokova V.V., Zhernovsky I.V., Potapo-va I.Yu. Changing of properties of mineral fillers based on aluminosilicate raw materials under thermal modification. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2012. No. 9, pp. 68-70. (In Russian).

Глина, свойства, виды и разновидности, происхождение, добыча и применение

Глина

Глина, свойства, виды и разновидности, происхождение, добыча и применение.

Глина представляет собой осадочную горную породу с мелкозернистой структурой и сложным составом. Пластичность, вязкость, огнеупорность и другие свойства глины определяются тем, какое породообразующее вещество является основным.

Глина:

Глина представляет собой осадочную горную породу с мелкозернистой структурой и сложным составом. Пластичность, вязкость, огнеупорность и другие свойства глины определяются тем, какое породообразующее вещество является основным.

Например, монтмориллонит, который относится к слоистым силикатам, обладает сорбционными свойствами и имеет ярко выраженную способность к сильному набуханию.

Различные виды глины могут содержать в разном соотношении частицы каолинита, андалузита, мусковита, гидраргиллита, накрита, корунда, пирофиллита и прочих составляющих минералов.

Среди примесей наиболее часто встречаются частицы кварца, гипса, кальция, доломита, пирита, сидерита, магнетита, глауконита.

Характеристики и свойства глины:

Характеристики глинистых материалов зависят от их состава, размера гранул, влажности материала, места добычи. При оценке свойств глины применяется целый комплекс характеристик – от плотности и растворимости в воде до пористости и теплопроводности.

Основные свойства глины:

– при попадании в воду она размокает и распадается на отдельные частицы, образуя взвесь или образует массу, похожую на тесто;

– в сухом состоянии она имеет структуру пыли, во влажном – приобретает мягкость, пластичность, легко принимает любую форму;

– после высыхания или обжига она становится крепкой и прочной. Высыхая, она немного уменьшается в объеме из-за естественной усадки;

– во увлажненном состоянии она обладает хорошими связующими способностями. Благодаря этим качествам ее применяют в изготовлении кирпича, некоторых видов посуды;

– глина во влажном состоянии имеет хорошие кроющие качества, поэтому раньше она часто применялась для обмазки дровяных печей , стен домов и хозяйственных построек;

– этот материал способен поглощать вещества, растворенные в жидкостях. Сорбционные свойства позволяют использовать ее для фильтрации и очистки от посторонних примесей растительных жиров, нефтепродуктов.

Технологии обработки глины, изменение ее состава или «жирности» позволяют получать сырье с заданными свойствами – нужного оттенка, с большей огнеупорностью, меньшей усадкой и пр.

«Жирная» и «тощая» глины:

Изменение пропорций основных компонентов и примесей делают глину «тощей» или «жирной». От этого свойства зависит пластичность материала , качество конечного продукта.

Изделия из слишком «жирной» глины портятся на этапе сушки или обжига – покрываются трещинами или коробятся. Применение отощающих добавок позволяет уменьшить усадку материала при естественной сушке или термической обработке. В качестве такой добавки чаще всего применяется песок: мелкий, средней дисперсности или крупный. Его тщательно промывают, чтобы избавиться от пыли, поскольку она снижает вязкость глиняной массы.

«Тощая» глина имеет низкую пластичность и малопригодна для лепки или формования. Для повышения пластических свойств применяется технология отмучивания. Это обогащение материала путем отделения частиц глины от примесей. После разведения исходного сырья водой медленно оседающие глиняные частицы отфильтровывают от более тяжелого песка, камней.

Цвет глины:

Окраска породы может быть желтой, коричневой, синей, зеленоватой, черной. Цвет зависит от концентрации хромофоров – ненасыщенных атомов . Соединения кобальта придают материалу голубой оттенок, хром делает ее оливковой, примеси магния и никеля — коричневого и серого. После обжига изделия из глины становятся красного или белого цвета.

Водоупорность глины:

После того, как материал впитает в себя достаточное количество влаги, он перестает пропускать через себя воду. Это свойство позволяет делать из глины различные сосуды и емкости.

Пластичность глины:

Пластические свойства материала определяются его способностью принимать требуемую форму. Они зависят от объема воды, необходимого для получения хорошо формируемой массы. Среди натуральных материалов глина занимает одно из первых мест по пластичности – она с легкостью принимает любую форму и сохраняет ее долгое время. Изделия из материала с низкой пластичностью быстро рассыхаются, покрываются трещинами.

Огнеупорность глины:

По способности выдерживать воздействие высоких температур без потери прочности глинистые материалы бывают:

– легкоплавкими. Их обработка выполняется при температуре +1350 °C. Они применяются в производстве облицовочного кирпича, черепицы, декоративных элементов кладки стен;

– тугоплавкими. Минимальное количество примесей в составе делает возможной обработку при более высокой температуре — до +1580 °C. Их используют в производстве облицовочных строительных материалов, канализационных труб;

– огнеупорными. Материалы этой группы практически не содержат примесей в своем составе, поэтому для их плавки нужна температура выше +1580 °C. В основном их используют в производстве шамотного кирпича для облицовки печей, кладки каминов, дымоходов.

Спекаемость глины:

Это свойство определяется как способность пластичного материала при высокотемпературном обжиге переходить в твердое, камневидное состояние. Глина после обжига не должна размокать в воде. Это свойство приобретается из-за необратимых изменений структуры материала, а именно — удаления физически связанной воды, разложения глинистого материала на оксид кремния и оксид алюминия . При температуре от +1000 °C до +1200 °C образуются новые водостойкие минеральные соединения. Расплав легкоплавких составляющих при охлаждении затвердевает, делая массу твердой и прочной.

Виды и разновидности глины:

В промышленности, строительстве, косметологии применяются глины разные по составу, характеристикам, цвету. Разделение материалов на виды определяется сочетанием таких свойств, как пластичность, спекаемость, огнеупорность, количество примесей. Самыми распространенными являются:

каолиновая (белая) глина. Белую глину применяют в производстве фарфора и фаянса;

голубая глина. Востребована в косметологии и медицине;

бентонитовая глина. При изготовлении водного раствора она увеличивается в объеме в несколько раз. Это свойство делает ее незаменимой в строительстве свайных фундаментов, бурении скважин;

шамотная глина. Используется в производстве огнеупорного кирпича;

сланцевая глина. Глинистый сланец идет на изготовление цемента;

гончарная (комовая) глина. Комовая глина идет на изготовление гончарных изделий;

монтмориллонитовая (сукновальная) глина. Ее применяют для очистки таких продуктов, как патока, пиво, вино, сиропы, соки, масла , нефтепродукты, а также применяют как улучшающую добавку при изготовлении мыла.

Происхождение глины:

Глина — это продукт природного происхождения, образованный из полевого шпата и магматических скальных пород, который в сухом состоянии имеет мелкодисперсную структуру. По происхождению эти породы бывают континентальными, образованными на материке, и морскими — образованными на дне морей.

В результате сдвигов земных пластов, землетрясений, наводнений происходило измельчение гранитов, вулканического стекла, туфов, порфиритов. На физическое изменение и разрушение горных пород оказывала влияние кристаллизация солей, замерзание воды , жизнедеятельность микроорганизмов.

Образование пластов морской глины происходило при наносе глинистых веществ водными течениями, их скоплении и оседании. Глины морской группы бывают:

– прибрежно-морскими. Их место образования это береговые регионы, дельты рек и заливов. Часто глинистые пласты чередуются с угольными, песчаными, алевритовыми;

– лагунными. Глины, образованные в морских лагунах, содержат в высокой концентрации сульфиды, кальциты, железо. Среди лагунных наносных пород часто встречаются огнеупорные виды;

– шельфовыми. Породы, которые были образованы на глубине более 200 м, имеют более плотную структуру и однородный состав.

Континентальные глины также делятся по месту происхождения. Они бывают:

– делювиальными. Характерная черта — смешанный состав, его неоднородность даже в одном временном пласте;

– озерными. Самые лучшие огнеупорные глины образованы именно на дне и берегах озер. В их составе содержатся все компоненты, необходимые для изготовления шамотных материалов;

– пролювиальными. Они образованы путем разрушения скальных пород, смываемых и выносимых по эрозионным бороздам к подножиям гор. Их характерная черта — слоистость, рыхлость, неоднородный состав;

– речными. Их можно встретить в поймах рек, они содержат большое количество примесей в составе и чаще всего переходят в галечники.

Еще выделяют остаточные породы с невысокой пластичностью, образованные в результате выветривания горных пород.

Добыча глины. Методы разработки карьеров:

В нашей стране добыча глины ведется на Урале, в Восточной и Западной Сибири. Часто на одном месторождении ведется выработка нескольких типов глины. По сложности добычи карьеры бывают 3 групп:

– первая группа. Разработка верхних слоев почвы с растительными остатками, ведутся работы по выемке суглинка;

– вторая группа. Это уплотненная порода, насыщенная влагой, а также залежи комковатых пород, с примесями гравия;

– третья группа. Ведется разработка затвердевших сланцевых пластов, промерзшего глинистого грунта.

Методы разработки карьеров зависят от объема и глубины залежей, их расположения. Самым распространенным способом добычи глиносодержащих пород является выемка полезных ископаемых при помощи спецтехники – зубофрезерных экскаваторов. Подрыв скальных пород применяется при глубинной разработке больших залежей. Каолиновую белую и голубую глину добывают с применением устройств, создающих плотную водяную струю. Чаще всего гидромониторы применяют при большой влажности слоя.

Добыча материалов для предприятий по изготовлению керамики ведется зубофрезерными экскаваторами путем срезания слоев разной толщины. Перед началом разработки проводится подготовка:

– прокладка подъездных путей;

– очистка карьерного горизонта;

Разработанный грунт и песок вывозят из карьера и высыпают в отвал, а глину перевозят к месту назначения. Если в одном месторождении найдено несколько разновидностей глин, разработка пластов ведется по отдельности. Эта технология носит название «Селективная выработка». Она более эффективна, чем валовая добыча, в процессе которой одновременно срезаются все слои.

Применение и использование глины:

При соединении сухой глины с водой образуется пластичная масса. В зависимости от места выработки и состава ее применяют в самых разных сферах и отраслях:

производство керамики. Это одна из основных областей применения глины. Разные сорта идут на изготовление керамики, фаянса, фарфора. Из этих материалов изготавливают посуду, статуэтки, вазы, сувениры. Хотя гончарное дело известно уже очень давно, оно продолжает совершенствоваться и сейчас;

изготовление строительных материалов. Глина является основным компонентом растворов, которые применяют в изготовлении облицовочного и кладочного кирпича, черепицы. Глиняная или керамическая черепица считается одним из самых лучших кровельных материалов. Она отличается долговечностью, прочностью, морозостойкостью, хорошо держит тепло, не «шумит» во время дождя;

производство цемента. Для изготовления цемента применяют глинистый сланец, который содержит 22% диоксида кремния, 5% оксида кальция. Содержание глины в цементе не превышает 25%, на долю второго компонента, известняка, приходится 75%. Компоненты разводят водой, полученную массу отправляют на обжиг. Полученный гранулированный клинкер охлаждают, измельчают до состояния пыли, добавляют 5% гипса;

техническая керамика. К этой категории относится довольно большая группа керамических изделий, для которых характерна повышенная твердость, жаростойкость, устойчивость к абразивному износу и механической деформации. Основные виды технокерамики — конструкционная, инструментальная, электрорадиотехничесчкая, керамика со специальными свойствами. Это сантехника, электрические изоляторы, нитепроводящая гарнитура, ролики, муфты, втулки. Корундовые керамические материалы применяют в производстве бронепанелей и бронежилетов.

Преимущества применения глины:

экологическая безопасность. В состав материала входят натуральные компоненты природного происхождения;

термостойкость. В сухом виде она сохраняет свои свойства при воздействии высоких и низких температур;

эксплуатационные характеристики. Изделия из глины после обработки приобретают высокую прочность и твердость;

универсальность. Благодаря большому разнообразию видов и свойств глина является материалом, применяемым в производстве стройматериалов, технической керамики, декоративных элементов, посуды.

Источник https://www.masterovoi.ru/stroy-mat/glina

Источник https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-ispolzovaniya-glinistyh-porod-pri-proizvodstve-stroitelnyh-materialov

Источник https://xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai/glina-svoystva-vidyi-i-raznovidnosti-proishozhdenie-dobyicha-i-primenenie/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: