Лепка - один из видов изобразительного искусства, создание скульптуры из мягких материалов. Этот вид искусства доступен для занятий как в детском саду и школе, так и в клубной работе. Занятия по лепке способствуют формированию умственных способностей детей, расширяют их художественный кругозор, содействуют формированию творческого отношения к окружающему миру.
Лепка -- придание формы пластическому материалу (пластилину, глине, пластике, пластмассам типа поликапролактона и др.) с помощью рук и вспомогательных инструментов -- стеков ит.п. Один из базовых приёмов широкого жанрового диапазона станковой и декоративно-прикладной скульптуры. Варьируется от мелкой пластики, этюда -- до произведений близких по размерам к монументальным. Термин может расцениваться как синоним самого понятия «скульптура», однако употребляется обычно в таком качестве преимущественно по отношению к занятиям в начальных учебных заведениях (художественных школах), кружках ит.д. как вводный курс освоения первичных принципов техники.
Н.М. Конышева выделяет следующие основные задачи, которые необходимо решать на уроках лепки в начальной школе: развитие творческих способностей учащихся; эстетическое воспитание; воспитание трудолюбия; развитие умения наблюдать предметы окружающей действительности, выделять главное, наиболее характерное; художественное просвещение детей, развитие у них интереса к искусству; развитие трудовых умений и навыков.
Различают следующие виды пластичных материалов.
Пластилин (итал. -- пластический) изготавливается из очищенного и размельченного порошка глины с добавлением воска, сала и других веществ, препятствующих высыханию. Окрашивается в различные цвета. Служит для выполнения фигур эскизов для скульптурных работ, небольших моделей, произведений малых форм.
Пластилин -- прекрасный пластический материал, позволяющий учащимся начальной школы лепить разнообразные объемные предметы. В процессе лепки дети получают практическое представление о пропорциях, форме и соотношении предметов. В то же время лепка является активным средством эстетического воспитания школьников. Она развивает координацию движений рук и пальцев. На занятиях лепкой у школьников формируется способность объемного видения предметов, осмысливаются пластические особенности и формы, развивается чувство цельности композиции.
Для лепки фигурок хорошо подходит пластилин отечественного производства, который достаточно липкий, чтобы вылепленные детали склеивались между собой. Единственный его недостаток в том, что он не очень пластичен. Перед тем как начать лепить, его нужно долго разминать в руках, чтобы сделать мягче. Маленьким детям это не под силу.
Восковой пластилин -- предназначен для еще не окрепших детских рук. За счет своей восковой основы он мягче и пластичнее обычного и безопасен при использовании по назначению. Кусочки воскового пластилина хорошо прилипают друг к другу. Восковой пластилин отлично подходит для изготовления пластилиновых панно.
Шариковый пластилин -- состоит из маленьких шариков, соединенных между собой клеевым раствором, его структура отлично скрывает небольшие неровности на детских поделках.
Плавающий пластилин -- не прилипает к рукам, хорошо смешивается, не высыхает и плавает, если вылепленная фигура имеет плоское и широкое основание и детали распределены сбалансировано.
Глина -- мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении. Глина - это природный материал, который встречается повсеместно, легко обрабатываемый, долго сохраняющий форму изготовленного изделия. Самый древний материал для лепки. Для уроков труда в начальных классах по работе с глиной необходимо: глина, блюдце с водой, подкладная доска, стеки, тряпочки для рук для каждого ученика. Занятия проводятся в классе или обычной комнате.
Чтобы придать изделию прочность, поделки из глины нужно обжигать минимум при 900 °С, т.е. в специальных печах для обжига. Если просто высушить изделие из глины, оно, конечно, затвердеет, но будет очень хрупким. Так что если необходимо сохранить поделку, то можно облить ее клеем ПВА. Он чуть впитается, высохнет, станет прозрачным и блестящим и сделает игрушку не такой хрупкой.
Глина служит хорошим материалом для изготовления игрушек и поделок на уроках труда и внеклассных занятиях. Это прекрасный пластический материал, позволяющие учащимся лепить разнообразные объемные предметы.
На уроках труда, посвященных работе с глиной, дети учатся объемно лепить посуду, овощи, фрукты, животных, растения и т.п. Лепить ученикам легче, чем рисовать. Наблюдения показывают, что после лепки сложных объемных форм животных и зверей ученики уверенно и даже по памяти изображают их на плоскости.
Лепить можно различными способами: раскатыванием, оттягиванием, налепливанием, штамповкой, продавливанием.
Методов лепки - два.
Первый метод - изучение внешнего строения объекта: определяем упрощенную форму его основной массы - туловища. Затем придаем пальцами глине приблизительную форму туловища и сохраняя ее способом оттягивания, лепим сначала приблизительно, а затем точнее - форму головы, хвоста, конечностей. Во время лепки обращаем внимание на соотношение размеров головы, хвоста, конечностей, туловища. Обучать таким методом лепке сложных форм, безусловно, трудно.
Поэтому можно пользоваться другим методом: он заключается в пропорциональном делении предназначенной для лепки массы глины на все главные части объекта, который предстоит лепить. От точного определения массы тут зависит многое: экономия материала, точность изготовления. Последовательность лепки вторым методом такая:
- 1. Изучение внешнего строения избранного для лепки объекта.
- 2. Определение массы глины для лепки всего объекта и его пропорциональное расчерчивание и разрезание на части.
- 3. Упрощенная лепка формы туловища, головы, конечностей до доступных детям объемных форм, лепка всех частей.
- 4. Сборка и выполнение детализации.
Таким образом, обобщая вышесказанное, можно сделать вывод о том, что процесс работы с природным материалом глиной является мощным источником всестороннего развития личности ребенка.
В первом классе учащиеся уже познакомились с основным свойством этих материалов - пластичностью, которое позволяет использовать их для лепки. Во втором классе целесообразно изучать состав и свойства глины, сравнивая ее с кварцевым песком.
Нужно провести опыт, в ходе которого дети рассмотрят комочек сухой глины и сухой песок, определят их цвет, затем разотрут эти материалы в ладонях и сделают вывод, из чего они состоят: глина - из мельчайших пылинок, песок - из отдельных крупинок. Кроме того, наблюдение покажет, как изменяется пластичность глины и песка при увлажнении, что происходит с ними после высыхания: они становятся темнее, глина превращается в пластичную массу, а крупинки песка только слипаются между собой.
Рассказать ученикам, что сухая глина бывает разных цветов: белого, серого, коричневого, красного и даже черного.
Сырая глина и песок могут принимать любую форму, так как они обладают пластичностью. Но глина более пластична, чем песок: после сушки глина затвердевает и не меняет обретенной формы, песок же рассыпается на отдельные частички.
Темы «Спиральная лепка из жгутов» и «Лепка из целого куска глины» знакомят второклассников с новыми технологиями лепки. Учителю следует подчеркнуть, что способ лепки зависит от конструкции изделия и замысла мастера.
Второклассники осваивают простейшие приемы декоративной отделки изделий из глины - рельефную (тиснение, лепные узоры) и роспись.
Тиснение осуществляют пальцами и с помощью различных штампиков, пробойников. Лепные украшения (жгуты, шарики, бусины и т.д.) делают пальцами. Расписывают глиняные изделия в начальных классах наиболее доступной росписью гуашью с добавлением клея ПВА.
Роспись изделия осуществляется после того, как оно полностью готово. Если работа над изделием продолжается несколько дней, то глину надо опрыскивать водой, покрывать мокрой тканью и заворачивать в целлофановую пленку.
Сушка - очень сложный процесс. Сначала изделие сушат под навесом 2-3 суток без сквозняков, а затем обжигают в русской печи, в горнах или на костре. Обжиг должен осуществляться только с помощью учителя и под его контролем. Оценивая работы учащихся, нужно обратить внимание на их оригинальность, соответствие образу, чувство меры в декоративной отделке и ее соответствие форме и назначению изделия, а также степень самостоятельности при выполнении изделия.
Пример: Лепка Дымковской или Филимоновской лошадки из глины
Ход выполнения работы.
Чтобы слепить игрушку лошадки, надо разделить кусок глины на две части (рис. 2).
Из первого куска мы слепим туловище и ноги (рис. 3).
Второй кусок (рис. 2 б) поделим на две неравные части (рис. 6),
из большого куска (рис. 7) сделаем шею и голову.
У Дымковской лошадки вытягиванием и прищипыванием сделаем гриву. Из второй части (рис. 6 б) - сделаем хвост.
И так, раскатаем первый кусок в виде цилиндра, оба конца разрежем стеком 1/3 куска пополам (рис. 3).
Это будет туловище и ноги, разрезанные концы глины нужно отжать и придать форму «колбаски» (рис. 4).
Затем придать форму дуги, т.е. поставить туловище на ноги (рис. 5).
Начинаем работать со вторым куском глины (рис. 2 б)
делим его на две неравные части (рис. 2).
Из большего куска делаем шею лошадки (рис. 7),
не забывайте у Филимоновской лошадки шея гораздо длиннее (рис. 7), чем у Дымковской,
вытягиваем голову лошадки, оттягиваем ушки и гриву у дымковской лошадки.
Напоминаю - голова и шея лепиться из одного куска глины. Смачиваем туловище и шею водой и соединяем части, тщательно заглаживаем место соединения (рис. 8).
Меньшую часть глины раскатываем в виде конуса и делаем из него хвост лошадке (рис.9).Если вы считаете что кусок глины больше нормы, оторвите лишнюю глину, и наоборот, если глины не хватает, то нужно добавить.
Пластилин-глина, или паста для моделирования -- пластичная, приятная на ощупь, легко разминающаяся. По своим свойствам похожа на глину, но имеет одно существенное отличие -- паста отвердевает на воздухе и не требует обжига.
Соленое тесто для лепки можно купить, а можно приготовить самостоятельно. Тесто для лепки мягче пластилина, поэтому оно лучше подходит для учащихся 1--2 классов. Дети могут использовать формочки для теста и скалку. При высыхании тесто твердеет. Можно лепить из неокрашенного теста, а получившиеся фигурки раскрашивать. Можно подкрашивать тесто при его замесе.
Масса для лепки -- мягкая, легкая, бархатистая, приятная на ощупь. По пластичности ее можно сравнить с жевательной резинкой, она хорошо растягивается, но не прилипает к рукам. Кусочки массы разных цветов можно смешивать. Поделка такой массы высыхает на воздухе в течение 6 -- 8 ч.
Масса для лепки, не достигшая полного высыхания (наступает за 12 ч), способна восстанавливаться -- для этого ее надо сбрызнуть водой из пульверизатора (некоторые оборачивают влажной тканью) и герметично закрыть. Так же советуют поступать для исправлений при изготовлении поделок.
Поскольку существует множество разновидностей пластичных материалов, есть широкие возможности развития воображения и художественного вкуса у детей. Использование всего богатства материалов не является насущной потребностью в начальной школе. Тем не менее, будущему учителю необходимо ориентироваться в них для обучения детей на кружковой работе.
Скульптура -- один из видов искусства, создание объемных произведений (так называемых круглых скульптур -- статуй, бюстов и прочих рельефов). Скульптуру, выполненную из твердого материала, называют ваянием, из мягкого -- лепкой.
Скульптурное изображение всегда объемно, но степень объема может быть разной. Круглая скульптура трехмерна. А когда предмет изображен с одной стороны и выпуклое изображение выступает над плоскостью -- это рельеф. Рельефное изображение имеет разновидности: барельеф и горельеф. Изображение в барельефе выступает над плоскостью не более чем на половину своего объема, в горельефе изображение возвышается над плоскостью более чем на половину, а иногда выступает как полное объемное и лишь прикасается к фону отдельными частями. Кроме выпуклого рельефа, существует углубленный рельеф, или контррельеф. Знакомство с данными понятиями в начальной школе можно проводить по теме «Изразцы».
Будущая керамика
Из какого материала был сделан первый шрифт Иоганна Гутенберга - основоположника европейского книгопечатания
Материал начинающего скульптора
Осадочная горная порода, употребляющаяся для гончарных изделий, кирпича, строительных и скульптурных работ
Пластичная осадочная горная порода, состоящая в основном из глинистых минералов
Почва, осадочная горная порода
Строительное тесто
Сырье для гончарных изделий
Осадочная, вязкая во влажном состоянии горная порода из мельчайших частиц минералов
Какой материал использует ласточка для строительства своего гнезда?
Что означает греческое слово «keramos», от которого произошла керамика?
Именно из этого аллах создал верблюда и финиковую пальму
Из чего сделан мифический великан голем?
Сырье гончара
Из этого природного материала Бог смастерил Адама
Гончарный «пластилин»
Почва-пластилин
Осадочная горная порода
Материал гончара
Огнеупорная и обожженая
Из нее творит гончар
Из чего сделан великан голем?
Материал для лепки
Почвапластилин
Примитивный заменитель цемента
Сырье для Адама
Масса на гончарном круге
Основа пластилина
Месиво для горшка и кирпича
Каолин, терракота
Стройматериал для казахских мазанок
Сырье для керамики
Порода, годная для горшков
. «пластилин» для гончара
Минерал для масок
Из нее Бог вылепил Адама
Сырье для красного кирпича
Сырье гончара и скульптора
Сырье для лепки Адама
Керамика в зародыше
Что есть в самане, кроме соломы?
. «пластилин» для скульптора
Пластичная осадочная горная порода, основной материал для керамики
. "Пластилин" для гончара
. "Пластилин" для скульптора
Гончарный "пластилин"
Ж. земля или землистое вещество, которое с водою составляет мягкое, вязкое и скользкое тесто, сохнущее на воздухе и принимающее в огне каменистую твердость и крепость. Основанием глине служить метал глиний м. алюмний, алюмий или алюминий, в окисленном виде глинозем м. Живая глина, у кирпичников и гончаров, в том виде, как она в пластах, в земле; пресная, налитая водой и вымятая, вымешанная; кислая, лежалая в замеске, готовая в дело. Валяльная, сукновальная глина, белая и тощая, отбирающая жир из шерсти. Глина зеленка, моск. малярная зелень, празелень. Разживайся угольком да глинкой, о нищете. Орем землю до глины, а едим мякину. Человек не глина, а дождь не дубина, не убьет и не размоет. Глинка ж. дикий полевой голубь (не искажено ли из клинтух?). Глиноземный, -земовый, -земистый, до глинозема относящийся или из него составленный. Глиняный, сделанный из глины; скудельный. Простую гончарную посуду называют глиняною, а белую фаянсовою и каменною. Не глиняный, от дождя не размокнешь. Бородка Минина, а совесть глиняна. Есть девка серебряна, поискать парня глиняного, жениха. Глинчатый или глинистый, содержащий глину; похожий на глину, ей подобный. Глинистая почва, в которой до половины глины; тяжелая, вязкая; белая глинистая, лудяк, холодная. Глинистый сланец, слоистая, сильно отвердевшая глина, с другою примесью. Глиноватый, о почве, глинистый, в меньшей степени. Глинище ср. глинница ж. или глинокопня ж. яма или копь, где берут глину; глинище влад. глиняная почва. Глинник стар. гончар, горшечник, горшеня, скудельник. Глинобитный, глинобойный, о строении, сбитый из земли, глины, иногда с примесью соломы. Глиновал м. рабочий, валяющий глину. Глиновальня ж. место, где ее валяют. Глиномял, топтун, работник, мнущий глину, обычно ногами. Глинокоп м. рабочий, копающий глину. Глиномес м. работник для мешения глины. Глиномесный, до замески глины относящийся, напр. снаряд. Глинник или глинчак м. глинище, глинник, чисто глиняная почва. Растение этой же почвы Lygeum. Он персты слюнит, да дудки глинит, лепит, тунеядничает. Глиносоломенные крыши, кроются пучками соломы, обмокнутыми в жидкую глину, сверху смазываются вгладь, а по просушке иногда смолятся, особенно горною смолою, и посыпаются песком
Из чего сделан великан голем
Из чего сделан мифический великан голем
Какой материал использует ласточка для строительства своего гнезда
Партнер соломы в самане
Терракота
Что есть в самане, кроме соломы
Что означает греческое слово "keramos", от которого произошла керамика
Сырьё для лепки Адама
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования
Кузбасский государственный технический университет
Контрольная работа № 1
Дисциплина: Материаловедение
Выполнил: Сайгина М.В.
Кемерово, 2011
1. Камневидный материал в виде образца кубической формы, ребро которого равно 6,5 см, в воздушно-сухом состоянии имеет массу 495 г. Определить коэффициент теплопроводности (ориентировочный) и возможное наименование материала
Объем образца каменного материала:
Плотность образца каменного материала:
Коэффициент теплопроводности каменного материала:
Исходя из полученных данных, каменным материалом может быть обыкновенный камень.
Ответ:
2. Определить пористость цементного камня с В/Ц=0,62, если химически связанная вода оставляет 21% от массы цемента, плотность которого 3,1 г/см
³
1) Пористость равна:
Тогда:
Так как, то
По условию задачи:
Тогда:
Ответ:
. Как изменяются свойства строительных материалов по мере их увлажнения? Приведите примеры
Физические свойства материала характеризуют его поведение под воздействием физических факторов, моделирующих воздействие внешней среды и условия работы материала (действие воды, высоких и низких температур и т. п.).
Свойства, связанные с воздействием на материал воды, называют гидрофизическими .
Строительные материалы в процессе их транспортировки, эксплуатации и хранения подвергаются действию воды или водяных паров, находящихся в воздухе. При этом их свойства существенно изменяются. Так, при увлажнении материала повышается его теплопроводность, изменяются средняя плотность, уменьшается прочность и другие свойства, материалы становятся более тяжелыми.
Цемент, гипсовые вяжущие, пигменты, клей, и другие материалы портятся от атмосферной влаги, а влажная древесина легко поддается гниению. Поэтому при всех расчетах необходимо учитывать как влажность материала, так и его способность к поглощению влаги (водопоглощение и гигроскопичность). Во всех случаях при применении и хранении пористые строительные материалы предохраняют от увлажнения.
Гидрофильность и гидрофобность- свойства поверхности материала по отношению к воде. Мерой гидрофильности служит энергия связи молекул воды с поверхностью вещества, из которого состоит материал.
Гидрофильные (от греч. Phileo-люблю) материалы имеют высокую степень связи с водой. На гидрофильной поверхности капля воды растекается, а капиллярные поры гидрофильных веществ способны втягивать воду и поднимать ее на значительную высоту.
Гидрофобные (от греч. Phobos-страх) материалы имеют низкую степень связи с водой. На их поверхности капли воды почти не растекаются, а в капиллярные поры вода проникает на минимальную глубину или вообще не проникает.
Для снижения смачиваемости материала и поглощения им воды можно изменять характер его поверхности. Особенно эффективны в роли гидрофобизаторов кремнийорганические вещества. Так, кирпич или бетон, обработанные гидрофобизирующей кремнийорганической жидкостью (ГКЖ), перестают поглощать воду, и более того, вода скатывается с поверхности таких гидрофобизированных материалов «как с гуся вода».
Гигроскопичность- способность материала изменять свою влажность при изменении влажности воздуха. При увеличении влажности воздуха гигроскопичный материал поглощает и конденсирует водяной пар на своей поверхности, в том числе и на поверхности пор. Этот процесс называют сорбцией. Гигроскопичность отрицательно сказывается на качестве строительных материалов. Так, цемент при хранении под влиянием влаги воздуха комкуется и снижает свою прочность. Весьма гигроскопична древесина, от влаги воздуха она разбухает, коробится. Чтобы уменьшить гигроскопичность деревянных конструкций и предохранить их от разбухания, древесину покрывают маслеными красками и лаками, пропитывают полимерами, которые препятствуют проникновению влаги в материал. Капиллярное всасывание - свойство пористо-капиллярных материалов поднимать воду по капиллярам. Оно вызывается силами поверхностного натяжения, возникающими на границе раздела твердой и жидких фаз. Капиллярное всасывание характеризуют высотой поднятия уровня воды в капиллярных материалах и количеством поглощенной воды и интенсивность всасывания. Когда фундамент находится во влажном грунте, грунтовые воды могут подыматся по капиллярам и увлажнять низ стены здания. Во избежание сырости в помещении устраивают слой гидроизоляции, отделяющий фундамент от стены. С увеличением капиллярного всасывания снижается прочность, стойкость к химической коррозии и морозостойкость строительных материалов.
Водопоглощение - свойство материала при непосредственном соприкосновении с водой впитывать и удерживать ее в своих порах. Водопоглощение выражают степенью заполнения объема материала водой или отношением количества поглощенной воды к массе сухого материала.
У высокопористых материалов водопоглощение по массе может превышать пористость, но водопоглощение по объему всегда меньше пористости, так как вода не проникает в очень мелкие поры, а в очень крупных не удерживается. Водопоглощение плотных материалов равно нулю (стекло, сталь, битум) Водопоглощение отрицательно сказывается на других свойствах материалов: понижается прочность и морозостойкость, материал набухает, возрастает его теплопроводность и увеличивается плотность.
Паропроницаемость - способность материала пропускать водяные пары при наличии разницы абсолютной влажности воздуха (парциального давления пара в воздухе) по обе стороны материала. Пар стремится пройти через материал в ту сторону, где его парциальное давление ниже (обычно из теплого помещения в холодное). В одних случаях нужна высокая паропроницаемость (например, материал стены должен «дышать»); в других желательно отсутствие паропрони-цаемости (теплоизоляция не должна отсыревать). Необходимая степень паропроницаемости конструкции достигается правильным выбором материалов и их взаимным расположением в конструкции.
Влагоотдача - способность материала терять находящуюся в его порах воду. Влагоотдачу определяют количеством воды, испаряющейся из образца материала в течение суток при температуре воздуха 20 °С и относительной влажности 60 %. Влагоотдачу учитывают, например, при сушке стен зданий и уходе за твердеющим бетоном. В первом случае желательна быстрая влагоотдача, а во втором, наоборот, замедленная.
Водопроницаемост ь - свойство материала пропускать через себя воду под давлением. Степень водопроницаемости в основном зависит от строения пористости материала. Чем больше в материале открытых пор и пустот, тем больше его водопроницаемость. Водопроницаемость характеризуется коэффициентом фильтрации (м/ч) - количеством воды (в м3), проходящей через материал площадью 1 м2, толщиной 1м за 1 ч при разности гидростатического давления на границах стенки 9,81 Па. Чем ниже коэффициент фильтрации, тем выше марка материала по водонепроницаемости. Водонепроницаемыми являются плотные материалы (гранит, металлы, стекло) и материалы с мелкими замкнутыми порами (пенопласты, экструдированный полистирол).
Для гидроизоляционных материалов важна оценка не водопроницаемости, а их водонепроницаемости, которая характеризуется или временем, по истечении которого появляется просачивание воды под определенным давлением через образец материала (мастика, гидроизол), или максимальным давлением воды, при котором она еще не проходит через образец материала за время испытания (специальные строительные растворы).
Морозостойкость - свойство материалов в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное число циклов попеременного замораживания и оттаивания без видимых признаков разрушения и без значительного снижения прочности и массы. Морозостойкость - одно из основных свойств, характеризующих долговечность строительных материалов в конструкциях и сооружениях. При смене времен года некоторые материалы, подвергаются периодическому замораживанию и оттаиванию в обычных атмосферных условиях, разрушаются. Это объясняется тем, что вода, находящиеся в порах материала, при замерзании увеличивается в объеме примерно на 9…10 %; только очень прочные материалы способны выдерживать это давление льда (200 МПа) на стенки пор.
Высокой морозостойкостью обладают плотные материалы, которые имеют малую пористость и закрытые поры. Материалы пористые с открытыми порами и соответственно с большим водопоглащением часто оказываются не морозостойкими.
4. Наличие каких минералов в составе камня придает ему прочность при ударном воздействии нагрузки
теплопроводность портландцемент термозит пористость
Свойство камня разрушаться под ударной нагрузкой называется хрупкостью. Хрупкость каменного материала зависит от минералогического состава, характера сцепления между отдельными минералами, цементирующего вещества, его состояния, строения и сложения породы. Наиболее хрупкие породы: кварцит, некоторые песчаники и изверженные породы стекловатого строения. Хрупкость является отрицательным свойством каменного материала, применяемого для устройства дорожной одежды. Обратная величина хрупкости называется вязкостью. Ударная вязкость (или сопротивление удару) - способность материала сопротивляться деформированию или разрушению при ударе. Сопротивление удару важно для каменных материалов, которые в процессе эксплуатации в конструкциях подвергаются динамическим воздействиям (например, в дорожных покрытиях, покрытиях полов промышленных зданий и т. п.).
При рассмотрении разнообразных представителей минералов и горных пород в отношении каждого из них была установлена зависимость его свойств от состава и структуры.
По составу породы могут быть мономинеральными и полиминеральными. Качественные характеристики первых в основном определяются свойствами их породообразующего минерала: формой и размером его частиц, дефектами структуры, типом химической связи между частицами, макро- и микропористостью и т. п.
В зависимости от твердости минералов, входящих в состав горной породы и в значительной степени определяющих ее свойства, камни условно делятся на три группы:
прочные - кварциты, граниты, габбро;
средней прочности - мрамор, известняки, травертины;
низкой прочности - рыхлые известняки, туфы.
Кварцитам, например, передаются свойства их породообразующего компонента кварца: высокие твердость, плотность и механическая прочность, малая деформативность (хрупкость), раковистость излома, высокая стойкость к химическому выветриванию и др.
Аналогичным образом на физико-механических свойствах известняков отражаются характерные особенности породообразующего кальцита: сравнительно легкая растворимость в воде, низкая твердость и совершенная спайность, с которыми непосредственно связана пониженная прочность этих пород. Подобное влияние упомянутых свойств кальцита проявляется также на свойствах мраморов, являющихся метаморфизованными разновидностями известняков.
Особенно отчетливо прослеживается негативное влияние совершенной спайности кальцита на прочность крупнокристаллических разновидностей карбонатных пород химического генезиса. Снижение их прочности при механическом воздействии объясняется прежде всего разрушением частиц кальцита по плоскостям спайности, а также по границам их контакта друг с другом.
С увеличением пористости, а также с появлением неплотностей в контактах и некоторых других структурных дефектов, неизбежно возникающих при формировании мономинеральных пород, их упругие и прочностные свойства интенсивно снижаются. Аналогичные явления происходят в полиминеральных породах, когда превалирующий количественно породообразующий минерал оказывает наиболее заметное влияние на формирование определенных свойств породы. У магматических пород, например гранитов, с увеличением содержания кварца, имеющего очень высокий предел прочности при сжатии (около 2000 МПа), повышается механическая прочность. Наоборот, увеличение количества полевых шпатов и слюды в этих породах снижает их прочность, обычно составляющую до 200 МПа для мелкозернистых и до 120... 140 МПа для крупнозернистых их разновидностей. Это происходит вследствие того, что полевой шпат не отличается высоким пределом прочности при сжатии, аналогично кварцу (всего около 170 МПа), а слюда с присущей ей высокой спайностью и способностью образовывать плоскости скольжения способствует механическому разрушению гранита с появлением внутренних скалывающих напряжений. При небольшом количестве слюды или полной ее заменой роговой обманкой гранит приобретает повышенные вязкость и прочность (в том числе и на ударную нагрузку). С повышением пористости у выветрелых и одресвелых гранитов их прочность быстро снижается, достигая 80... 60 МПа и ниже.
Что является сырьем для производства портландцемента и какова технология его получения по мокрому способу
Портландцемент - наиболее распространённый в современном строительстве вид цемента. Получают портландцемент тонким измельчением клинкера с гипсом (3-7%); допускается введение в смесь активных минеральных добавок (10-15%). Клинкер - продукт обжига (до полного спекания) искусственной сырьевой смеси, состоящей приблизительно из 75% карбоната кальция (обычно известняка) и 25% глины. Обжиг сырья ведут преимущественно во вращающихся печах при 1450-1500°С. Свойства портландцемента зависят главным образом от состава клинкера и степени его измельчения. Важнейшее свойство портландцемента - способность твердеть при взаимодействии с водой. Оно характеризуется маркой портландцемента, определяемой по прочности на сжатие и изгиб стандартных образцов цементно-песчаного раствора после 28 суток твердения во влажных условиях. Сырьем для производства портландцемента служат: известковые, мергелистые, глинистые породы и различные добавки - шлак, бокситы и др. Для получения портландцемента применяют, главным образом, карбонатные и глинистые породы. Кроме того, в качестве сырьевых материалов можно использовать и другие природные виды сырья, а также искусственные материалы, получаемые в виде отходов тех или иных производств. К ним относятся основные и кислые доменные шлаки, отходы, получаемые при производстве глинозема, белитовый (нефелиновый) шлам, отходы от переработки горючих сланцев, зола и др. Помимо основных сырьевых материалов в производстве портландцемента используют и различные корректирующие добавки.
Производство цемента "мокрым" способом.
При подготовке сырьевой смеси по мокрому способу в большинстве случаев используют твердый карбонатный (известняк) и мягкий глинистый (глина) компоненты.
Известняк как более твердый материал предварительно подвергается дроблению, а пластичная глина измельчается в присутствии воды в специальных аппаратах (болтушках или мельницах-мешалках). Окончательное тонкое измельчение с получением однородной смеси известняка, глиняного шлама и корректирующих добавок происходит в шаровых трубных мельницах. Хотя компоненты дозируют в мельницы в заданном соотношении, из-за колебаний их химико-минералогических характеристик не удается получить в мельнице шлам состава, отвечающего установленным параметрам. Поэтому необходима специальная технологическая операция по корректировке его состава. После проверки соответствия состава шлама заданным показателям его подают на обжиг во вращающуюся печь, где завершаются химические реакции, приводящие к получению клинкера. Затем клинкер охлаждается в холодильнике и поступает на склад, где также хранятся гипс и активные минеральные добавки. Эти компоненты предварительно должны быть подготовлены к помолу. Активные минеральные добавки высушивают до влажности не более 1 %, гипс подвергают дроблению. Совместный тонкий размол клинкера, гипса и активных минеральных добавок в шаровых трубных мельницах обеспечивает получение цемента высокого качества. Из мельниц цемент поступает в склады силосного типа. Отгружают его либо навалом (в автомобильных и железнодорожных цементовозах), либо упакованным в многослойные бумажные мешки.
При приготовлении шлама из двух мягких (мела и глины) и двух твердых компонентов (известняка и глинистого мергеля) последовательность основных технологических операций не меняется. Однако особенности свойств измельченного сырья и стремление к выбору наименее энергоемких технических решений обусловливают существенные отличия способов измельчения компонентов.
При использовании двух мягких компонентов технологическая схема позволяет эффективно использовать способность мягкого сырья распускаться в воде. Применение мощного оборудования для предварительного измельчения сырья (например, мельниц "Гидрофол") позволяет отказаться от его дробления. Однако на стадии предварительного измельчения часть сырья остается недоизмельченной, и получение шлама также должно завершаться в шаровой трубной мельнице.
При использовании двух твердых компонентов повышенная твердость глинистого сырья обусловливает необходимость его предварительного дробления. Тонкое измельчение всех компонентов происходит в одну стадию в шаровой мельнице. В водной среде облегчается измельчение материалов и улучшается их перемешивание. В результате снижается расход электроэнергии (при мягком сырье экономия может достигать 36 МДж/т сырья) и получается более однородная шихта, что в конечном счете приводит к росту марки цемента. Кроме того, при мокром способе упрощается транспортировка шлама и улучшаются санитарно-гигиенические условия труда. Сравнительная простота мокрого способа и возможность получения высокомарочной продукции на сырье пониженного качества обусловили его широкое распространение в цементной промышленности нашей страны. В настоящее время этим способом выпускается около 85 % клинкера. В то же время введение в шлам значительного количества воды (30-50 % массы шлама) обусловливает резкое повышение расхода теплоты на ее испарение. В результате расход теплоты при мокром способе (5,8-6,7 МДж/кг) на 30-40 % выше, чем при сухом способе. Кроме того, при мокром способе возрастают габариты и соответственно металлоемкость печей.
6. Как образовались глины в природе и каковы их основные минеральные компоненты
Глина - это мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении.
Происхождение глины.
Глины образовались в результате выветривания изверженных полевошпатных горных пород. Процесс выветривания горной породы состоит из механического разрушения и химического разложения. Механическое разрушение происходит в результате воздействия переменной температуры, воды и ветра, химическое разложение - в результате воздействия различных реагентов, например воды и углекислоты на полевой шпат, когда образуется минерал каолинит.
Наиболее чистые глины, состоящие преимущественно из каолинита, называют каолинами. Обычные глины отличаются от каолинов химическим и минералогическим составом, так как помимо каолинита они содержат кварц, слюду, полевые шпаты, кальцит, магнезит и др.
В целом по происхождению и составу все глины подразделяются на осадочные
, образовавшиеся в результате переноса в другое место и отложения там глинистых и других продуктов коры выветривания, и остаточные
, возникающие в результате выветривания различных горных пород на суше, и в море в результате изменения лав, их пеплов и туфов.
По происхождению осадочные глины делятся на:
.
морские глины,
отложившиеся на дне моря:
прибрежно-морские - образуются в береговых зонах (зонах взмучивания) морей, незамкнутых заливах, дельтах рек. Характеризуются часто неотсортированностью материала. Быстро переходят в песчанистые и грубозернистые разновидности. Замещаются песчаными и карбонатными отложениями по простиранию. лагунные - образуются в морских лагунах, полузамкнутых с повышенной концентрацией солей или опресненных. В первом случае глины неоднородны по гранулометрическому составу, недостаточно отсортированы и встречаются совместно с гипсом или солями. Глины опреснённых лагун обычно тонкодисперсные, тонкослоистые, содержат включения кальцита, сидерита, сульфидов железа и др. Среди этих глин встречаются огнеупорные разновидности. шельфовые - образуются на глубине до 200 м. при отсутствии течений. Характеризуются однородным гранулометрическим составом, большой мощностью (до 100 м. и более). 2.
континентальные глины
, образовавшиеся на материке.
-
делювиальные - характеризуются смешанным гранулометрическим составом, резкой его изменчивостью и неправильной слоистостью (иногда отсутствует).
-
озёрные, с однородным гранулометрическим составом и тонкодисперсные. В таких глинах присутствуют все глинистые минералы, но каолинит и гидрослюды, а также минералы водных окислов Fе и Аl преобладают в глинах пресных озёр, а минералы монтмориллонитовой группы и карбонаты - в глинах соляных озёр. К озёрным глинам принадлежит лучшие разновидности огнеупорных глин.
-
пролювиальные, образованные временными потоками. Характеризуются очень плохой сортировкой.
-
речные - развиты в речных террасах, особенно в пойме. Обычно плохо отсортированы. Быстро переходят в пески и галечники, чаще всего неслоистые.
Глины остаточные
- глины, возникающие в результате выветривания различных горных пород на суше, и в море в результате изменения лав, их пеплов и туфов. Вниз по разрезу остаточные глины постепенно переходят в материнские породы. Гранулометрический состав остаточных глин изменчив - от тонкодисперсных разновидностей в верхней части залежи до неравномерно зернистых - в нижней. Остаточные глины, образовавшиеся из кислых массивных пород, не пластичны или мало пластичны; более пластичны глины, возникшие при разрушении осадочных глинистых пород.
Глины состоят из различных окислов, свободной и химически связанной воды и органических примесей. В число окислов входят: глинозем, кремнезем, окись железа, окись кальция, окись натрия, окись магния и окись калия. Глинозем оказывает наибольшее влияние на свойства керамических изделий и является важнейшей составной частью глины. Чем выше содержанке глинозема, тем выше пластичность и огнеупорность глины. Кремнезем является основным (по количеству) окислом, образующим глины - количество его достигает 60-78%. Помимо окиси железа в состав глин входят закись железа FeO, пирит FeS2 и другие модификации железа. От количества железа и его модификации зависит цвет керамических изделий и температура спекания черепка. Наиболее плотный черепок получается при наличии, в глине закиси железа. Содержание окиси кальция (в виде карбонатов и сульфатов кальция) в некоторых глинах достигает 25%. Эти соединения кальция сокращают период спекания глин, что ухудшает условия обжига керамических изделий. Такое же влияние на обжиг изделий оказывает и окись магния, находящаяся в глинах в виде карбоната MgCO3 и доломита MgCO3-CaCO3. В незначительных количествах в глинах встречается в виде примесей сернистый ангидрид SO3. Однако если он находится в соединениях с магнием или натрием, то он может вредно влиять на прочность изделий. Полезными примесями можно считать окись калия и окись натрия, которые служат плавнями, понижающими температуру обжига изделий и придающими им большую прочность. Окиси различных металлов, например марганца, титана и др., содержатся в очень небольших количествах и мало влияют на свойства глин. Вообще на свойства глин влияет не только количественное содержание тех или иных окислов, но и их соотношение. Примеси оказывают большое влияние на свойства глин. Так, при повышенном содержании свободного кремнезема, не связанного с А12О3 в глинистые минералы, уменьшается связующая способность глин, повышается пористость обожженных изделий и понижается их прочность. В составе глин также присутствует вода, которая содержится в глинах как в виде свободной, так и химически связанной, т. е. входящей в состав глинообразующих минералов. Наличие в глине тех или иных минералов дает возможность судить о количестве химически связанной воды и, следовательно, об отношении к сушке и обжигу. От содержания органических веществ, находящихся в глине в виде остатков растений и гумусовых веществ, также зависят потери глин при обжиге и, следовательно, усадка изделий. Кроме того, повышенное количество органики снижает огнеупорность глин.
7. Что такое термозит, каковы его свойства и для каких целей применяется в строительстве
Материалы и изделия из шлаковых расплавов являются разновидностью изделий, получаемых из расплавленных горных пород. Огненно-жидкие шлаки металлургической промышленности являются ценным сырьем для получения различных материалов и изделий. Производство изделий из шлаковых расплавов выгодно и экономически, поскольку для их получения не требуется дополнительных затрат топлива, отпадает необходимость в специальных плавильных печах, значительно снижаются удельные капитальные вложения и себестоимость единицы продукции. Однако для надлежащего качества выпускаемых изделий шлаковые расплавы нуждаются в обогащении специальными добавками, что несколько усложняет производство изделий. Из огненно-жидких шлаков получают изделия для покрытий полов промышленных предприятий, облицовочные плитки, используемые в коррозионных средах, тюбинги для крепления горных выработок, легкие материалы - термозит, шлаковую вату и др. Термозит
представляет собой ячеистый материал, получаемый в результате вспучивания расплавленного шлака при быстром его охлаждении. Объемный вес термозита колеблется от 300 до 1100 кг/м3 в зависимости от размера кусков и степени вспучивания. Щебень из термозита является хорошим заполнителем для получения легких термозитобетонов. При заливке расплавленного шлака в специальные формы можно, получать изделия различного профиля и конфигурации. Для уменьшения напряжений и предотвращения образования трещин в период кристаллизации и последующего охлаждения изделий в формы перед заливкой укладывается стальная арматурная сетка.
Термозит - шлаковая пемза. Шлаковая пемза является искусственным пористым материалом. Благодаря своим универсальным физико-механическим и теплотехническим свойствам шлаковая пемза применяется: как заполнитель в лёгких бетонах, в теплоизоляционно-конструкционных и высокопрочных мелкозернистых бетонах; как утеплитель для кровельно-промышленных и гражданских зданий, тёплых полов; в смесях для дорожных одежд; в виде тонкомолотых добавок в цементные и асфальтовые бетоны; в производстве минераловатных изделий. Шлаковая пемза выпускается двух фракций: 0-5 мм и 5-20 мм, отгружается потребителям по ГОСТ 9757 со следующими характеристиками: насыпной плотностью следующих марок 600-1000; прочностью П75-П150; пористостью - 40-45%; коэффициентом формы зёрен 1,8-2,0; устойчивой структурой против силикатного распада; морозостойкостью Мрз 15 и выше. Шлаковая пемза относится к первому классу строительных материалов в соответствии с ГОСТ 30108-94, может использоваться в строительстве без ограничений. Термозит как субстрат для разведения комнатных растений неидеален, так как обладает следующими недостатками: частицы термозита имеют острые края, что делает его небезопасным в применении, характеризуется высокой щелочностью (до 43% СаО). Оба недостатка можно устранить. В первом случае к термозиту рекомендуется добавить 10% кварцевого песка. Песок вводят в субстрат перед обработкой. Во втором случае, как и вулканические породы, термозит подвергают предварительной обработке с целью удаления из него ядовитых веществ (соединений серы и извести). Впервые в конце 1960-х годов термозит начали применять для промышленных целей в таких областях, как различные типы свай, шпунтованные сваи, анкерные сваи, Вертикальные Опорные Элементы (ВОЭ), трубы, трубопроводы, границы зон облучения и т.п. Применение изготовляемого термозита получило широкое признание в ряде мест континентальной части Соединенных Штатов в качестве альтернативного средства забутовки вокруг опор электропередач, свай и анкерных опор. Сваи и ВОЭ крепятся в стволах, пробуренных обычным способом, а затем заранее отмеренное количество термозита заливается или впрыскивается в стволы. Жидкий термозит немедленно начинает реагировать и расширяется до 15 раз по сравнению с исходным объектом, а затем затвердевает. В течение десяти минут свая или ВОЭ дают усадку и их можно освободить.
Глина - это мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении.
Происхождение глины.
Глина - вторичный продукт, образующийся в результате разрушения скальных пород в процессе выветривания. Основным источником глинистых пластов служат полевые шпаты, при разрушении которых под воздействием атмосферных агентов образуются силикаты группы глинистых минералов. Некоторые глины образуются в процессе местного накопления этих минералов, но большинство из них представляют собой наносы водных потоков, скапливающиеся на дне озёр и морей.
В целом по происхождению и составу все глины подразделяются на:
- глины осадочные , образовавщиеся в результате переноса в другое место и отложения там глинистых и других продуктов коры выветривания. По происхождению осадочные глины делятся на морские глины, отложившиеся на дне моря, и континентальные глины, образовавшиеся на материке.
Среди морских глин различают:
- Прибрежно-морские - образуются в береговых зонах (зонах взмучивания) морей, незамкнутых заливах, дельтах рек. Характеризуются часто неотсортированностью материала. Быстро переходят в песчанистые и грубозернистые разновидности. Замещаются песчаными и карбонатными отложениями по простиранию Такие глины обычно переслаиваются с песчаниками, алевролитами, пластами угля и карбонатными породамм.
- Лагунные - образуются в морских лагунах, полузамкнутых с повышенной концентрацией солей или опресненных. В первом случае глины неоднородны по гранулометрическому составу, недостаточно отсортированы и ветречаются совместно с гипсом или солями. Глины опреснённых лагун обычно тонкодисперсные, тонкослоистые, содержат включения кальцита, сидерита, сульфидов железа и др. Среди этих глин встречаются огнеупорные разновидности.
- Шельфовые - образуются на глубине до 200 м. при отсутствии течений. Характеризуются однродным гранулометрическим составом, большой мощностью (до 100 м. и более). Распространены на большой площади.
Среди континентальных глин выделяют:
- Делювиальные - характеризуются смешанным гранулометрическим составом, резкой его изменчивостью и неправильной слоистостью (иногда отсутствует).
- Озёрные с однородным гранулометрическим составом и тонкодисперсные. В таких глинах присутствуют все глинистые минералы, но каолинит и гидрослюды, а также минералы водных окислов Fе и Аl преобладают в глинах пресных озёр, а минералы монтмориллонитовой группы и карбонаты - в глинах соляных озёр. К озёрным глинам принадлежит лучшие разновидности огнеупорных глин.
- Пролювиальные , образованные временными потоками. Характеризуются очень плохой сортировкой.
- Речные - развиты в речных террасах, особенно в пойме. Обычно плохо отсортированы. Быстро переходят в пески и галечники, чаще всего неслоистые.
Остаточные - глины, возникающие в результате выветривания различных горных пород на суше, и в море в результате изменения лав, их пеплов и туфов. Вниз по разрезу остаточные глины постепенно переходят в материнские породы.
Гранулометрический состав остаточных глин изменчив - от тонкодисперсных разновидностей в верхней части залежи до неравномернозернистых - в нижней. Остаточные глины, образовавшиеся из кислых массивных пород, не пластичны или
мало пластичны; более пластичны глины, возникшие при разрушении осадочных глинистых пород. К континентальным остаточным глинам относятся каолины и др.
элювиальные глины. В Российской Федерации широко распространены, кроме современных, древние остаточные глины - на Урале, в Зап. и Вост. Сибири, (их много также на Украине),
- имеющие большое практическое значение. В упомянутых районах на основных породах возникают глины преимущественно монтмориллонитовые, нонтронитовые и др.,
на средних и кислых - каолины и гидрослюдистые глины. Морские остаточные глины образуют группу глин отбеливающих, сложенных минералами монтмориллонитовой
группы.
Глина есть повсюду. Не в смысле - в каждой квартире и тарелке борща, а в любой стране. И если алмазов, желтого металла или черного золота кое-где не хватает, то глины хватает везде. Что, в общем, неудивительно - глина, осадочная порода, это камень, потертый временем и внешним влиянием до состояния порошка. Последняя стадия эволюции камня. Камень-песок-глина. Впрочем, последняя? И песок может залежатса в камень - золотистый и мягкий песчаник, а глина стать кирпичом. Или человеком. У кого какая удача.
Глину окрашивает камень-создатель и соли железа, алюминия и тому подобных полезных ископаемых, оказавшихся рядом. В глине размножаются, живут и умирают разные организмы. Так и получается красная, желтая, голубая, зеленая, розовая и другие цветные глины.
Ранее глину добывали по берегам рек и озер. Или копали специально под нее яму. Затем глину оказалось возможным не копать самостоятельно, а купить у гончара, например. Во времена нашего детства обычную, красную глину, выкапывали сами, а благородную белую покупали в магазинах для художников или, особенно чистую, в аптеке. Теперь в найпоганенький лавке, торгующей косметикой, непременно есть глина. Правда, не совсем в чистом виде, а в смеси с различными моющими, увлажняющими и питательными средствами.
Наша земля глиной богата. Пробиты в суглинистом почве дороги и тропы в жару становятся источниками пыли, а в слякоть - сплошной грязью. Глинистый пыль покрывал путника с головы до ног и добавлял домашней работы хозяйкам, чей дом стоял у дороги. Удивительно, но вблизи дорог, одетых в асфальт, пыли меньше не стало. Правда, с рыжего он стал черным. Багульник, густо замешано на глине, не только мешает ходить пешеходу и ездить колесу, но и под настроение не против проглотить сапог или джип.
Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита (происходит от названия местности Каолин в Китайской Народной Республике (КНР)), монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы. Как правило породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47 % оксида кремния (IV) (SiO 2), 39 % оксида алюминия (Al 2 О 3) и 14 % воды (Н 2 0). Al 2 O 3 и SiO 2 - составляют значительную часть химического состава глинообразующих минералов.
Диаметр частиц глин менее 0,005 мм; породы, состоящие из более крупных частиц, принято классифицировать как лёсс. Большинство глин - серого цвета, но встречаются глины белого, красного, жёлтого, коричневого, синего, зелёного, лилового и даже чёрного цветов. Окраска обусловлена примесями ионов - хромофоров, в основном железа в валентности 3 (красный, желтый цвет) или 2 (зеленый, синеватый).
Сухая глина хорошо поглощает воду, но намокнув, становится водонепроницаемой. После переминания и перемешивания она приобретает свойство принимать различные формы и сохранять их после высыхания. Такое свойство называется пластичностью. К тому же глина обладает связывающей способностью: с порошкообразными твердыми телами (песок) дает однородное "тесто", также обладающее пластичностью, но уже в меньшей степени. Очевидно, что чем больше в глине примеси песка или воды, тем ниже пластичность смеси.
По характеру глины делятся на "жирные" и "тощие".
Глины с высокой пластичностью называются "жирными", так как в замоченном состоянии дают осязательное ощущение жирного вещества. "Жирная" глина блестяща и скользка на ощупь (если такую глину взять на зубы, то она скользит), содержит мало примесей. Тесто", приготовленное из нее, нежное. Кирпич из такой глины при сушке и обжиге дает трещины, и во избежание этого к замесу прибавляют так называемые "отощающие" вещества: песок, "тощую" глину, жженый кирпич, гончарный бой, древесные опилки и проч.
Глины малопластичные или непластичные называются "тощими". На ощупь они шероховатые, с матовой поверхностью, и при трении пальцем легко крошатся, отделяя землистые пылинки. "Тощие" глины содержат много примеси (хрустят на зубах), при разрезании ножом не дают стружек. Кирпич из "тощей" глины непрочен и рассыпчат.
Важным свойством глины является ее отношение к обжигу и вообще к повышенной температуре: если замоченная глина на воздухе твердеет, высыхает и легко вытирается в порошок, не претерпев при этом никаких внутренних изменений, то при высокой температуре происходят химические процессы и состав вещества меняется.
При очень высокой температуре глина плавится. Температура оплавливания (начала плавления) характеризует огнеупорность глины, которая неодинакова для различных ее сортов. Редкие сорта глины требуют для обжига колоссального жара - до 2000°С, трудно получаемого даже в заводских условиях. В этом случае возникает необходимость снижения огнеупорности. Снизить температуру оплавливания можно за счет введения добавок следующих веществ (до 1% по массе): магнезии, окиси железа, извести. Такие добавки называются флюсами (плавнями).
Окраска глин разнообразна: светлосерая, голубоватая, желтая, белая, красноватая, бурая с различными оттенками.
Минералы, содержащиеся в глинах:
- Каолинит (Al2O3·2SiO2·2H2O)
- Андалузит, дистен и силлиманит (Al2O3·SiO2)
- Галлуазит (Al2O3·SiO2·H2O)
- Гидраргиллит (Al2O3·3H2O)
- Диаспор (Al2O3·H2O)
- Корунд (Al2O3)
- Монотермит (0,20·Al2O3·2SiO2·1,5H2O)
- Монтмориллонит (MgO·Al2O3·3SiO2·1,5H2O)
- Мусковит (K2O·Al2O3·6SiO2·2H2O)
- Наркит (Al2O3·SiO2·2H2O)
- Пирофиллит (Al2O3·4SiO2·H2O)
Минералы, загрязняющие глины и каолины:
- Кварц(SiO2)
- гипс (CaSO4·2H2O)
- доломит (MgO·CaO·CO2)
- Кальцит (CaO·CO2)
- Глауконит (K2O·Fe2O3·4SiO2·10H2O)
- Лимонит (Fe2O3·3H2O)
- Магнетит (FeO·Fe2O3)
- Марказит (FeS2)
- Пирит (FeS2)
- Рутил (TiO2)
- Серпентин (3MgO·2SiO2·2H2O)
- Сидерит (FeO·CO2)
Глина появилась на земле много тысяч лет назад. Ее «родителями» считаются известные в геологии породообразующие минералы - каолиниты, шпаты, некоторые разновидности слюды, известняки и мраморы. При опрделенных условиях даже некоторые виды песка трансформируются в глину. Все известные породы, имеющие геологические выходы на поверхности земли, подвержены влиянию стихий - дождя, вихревой бури, снегов и паводковых вод.
Перепады температур днем и ночью, нагревание породы солнечными лучами способствуют появлению микротрещин. В образовавшиеся трещинки попадает вода и, замерзая, разрывает поверхность камня, образуя на ней большое количество мельчайшей пыли. Природные циклоны дробят и растирают пыль в еще более мелкую пыль. Там, где циклон меняет свое направление или просто затихает, со временем образовываются огромные скопления частичек породы. Они спрессовываются, пропитываются водой, и в результате получается глина.
В зависимости от того, из какой породы образуется глина и каким образом идет ее образование, она приобретает различные цвета. Наиболее часто встречаются желтая, красная, белая, голубая, зеленая, темно-коричневая и черная глины. Все цвета, кроме черного, коричневого и красного, говорят о глубинном происхождении глины.
Цвета глины определяются присутствием в ней следующих солей:
- красная глина - калий, железо;
- зеленоватая глина - медь, двухвалентное железо;
- голубая глина - кобальт, кадмий;
- темно-коричневая и черная глина - углерод, железо;
- желтая глина - натрий, трехвалентное железо, сера и ее соли.
Различно окрашеные глины.
Также мы можем привести промышленную классификацию глин, которая основывается на оценке этих глин по совокупности ряда признаков. К примеру, это внешний вид изделия, цвет, интервал спекания (плавления), стойкость изделия к резкой смене температуры, а также прочность изделия к ударам. По данным признакам можно определить название глины и ее назначение:
- фарфоровая глина
- фаянсовая глина
- беложгущаяся глина
- кирпичная и черепичная глина
- трубочная глина
- клинкерная глина
- капсульная глина
- терракотовая глина
Практическое использование глины.
Глины широко применяются в промышленности (в производстве керамической плитки, огнеупоров, тонкой керамики, фарфоро-фаянсовых и сантехнческих предметов торговли), строительстве (производство кирпича, керамзита и др. стойматериалов), для бытовых нужд, в косметике и как материал для художественных работ (лепка). Производимый из керамзитовых глин путём отжига со вспучиванием керамзитовый гравий и песок широко используются при производстве строительных материалов (керамзитобетон, керамзитобетонные блоки, стеновые панели и др.) и как тепло- и звукоизоляционный материал. Это лёгкий пористый строительный материал, получаемый путём обжига легкоплавкой глины. Имеет форму овальных гранул. Производится также в виде песка - керамзитовый песок.
В зависимости от режима обработки глины получается керамзит различной насыпной плотности (объемного веса) - от 200 до 400 кг/ M3 и выше. Керамзит обладает высокими тепло- и шумо-изоляционными свойствами и используется преимущественно как пористый заполнитель для лёгких бетонов, не имеющий серьёзной альтернативы. Стены из керамзитобетона долговечны, имеют высокие санитарно-гигиенические характеристики, а сооружения из керамзитобетона, построенные более 50 лет назад, эксплуатируются и по сей день. Жилье, возводимое из сборного керамзитобетона, дёшево, качественно и доступно. Самым крупным производителем керамзита является Россия.
Глина является основой гончарного, кирпичного производства. В смеси с водой глина образует тестообразную пластичную массу, пригодную для дальнейшей обработки. В зависимости от места происхождения природное сырьё имеет существенные различия. Одно можно использовать в чистом виде, другое необходимо просеивать и смешивать, чтобы получить материал, пригодный для изготовления различных предметов торговли.
Природная красная глина.
В природе эта глина имеет зеленовато-коричневую окраску, которую придает ей оксид железа (Fe2O3), составляющий 5-8% от общей массы. При обжиге в зависимости от температуры или типа печи глина приобретает красную или белесую окраску. Она легко разминается и выдерживает нагрев не более 1050-1100 С. Большая эластичность этого вида сырья позволяет использовать его для работ с глиняными пластинами или для моделирования небольших скульптур.
Белая глина.
Ее месторождения встречаются во всем мире. Во влажном состоянии она светло-серая, а после обжига приобретает белесый цвет или цвет слоновой кости. Белой глине свойственна эластичность и просвечиваемость из-за отсутствия в ее составе оксида железа.
Глина используется для изготовления посуды, кафеля и предметов сантехники или для поделок из глиняных пластин. Температура обжига: 1050-1150 °С. Перед глазурованием рекомендуется выдерживать работу в печи при температуре 900-1000 °С. (Обжиг неглазурованного фарфора называется бисквитным.)
Пористая керамическая масса.
Глина для керамики представляет собой белую массу с умеренным содержанием кальция и повышенной пористостью. Ее натуральный цвет - от чисто-белого до зеленовато-коричневого. Обжигается при низких температурах. Рекомендуется необожженная глина, так как для некоторых глазурей однократного обжига недостаточно.
Майолика - это вид сырья из легкоплавких пород глины с повышенным содержанием белого глинозема, обжигается при низкой температуре и покрывается глазурью с содержанием олова.
Название «майолика» происходит от острова Майорка, где ее впервые использовал скульптор Флорентино Лука де ла Роббиа (1400-1481). Позднее эта техника имела широкое распространение в Италии. Керамические предмета торговли из майолики называли также фаянсовыми, так как их изготовление началось в цехах по производству фаянсовой посуды.
Каменная керамическая масса.
Основу этого сырья составляют шамот, кварц, каолин и полевой шпат. Во влажном состоянии оно имеет черно-коричневый цвет, а после сырого обжига - цвет слоновой кости. При нанесении глазури каменная керамика превращается в прочное, водостойкое и несгораемое изделие. Она бывает очень тонкой, непрозрачной или в виде однородной, плотно спекшейся массы. Рекомендуемая температура обжига: 1100-1300 °С. При ее нарушении глина может рассыпаться. Материал используют в различных технологиях изготовления гончарных предметов торговли из пластинчатой глины и для моделирования. Отличают предмета торговли из красной глины и каменную керамику в зависимости от их технических свойств.
Глина для фарфоровых предметов торговли состоит из каолина, кварца и полевого шпата. Она не содержит оксида железа. Во влажном состоянии имеет светло-серый цвет, после обжига - белый. Рекомендуемая температура обжига: 1300-1400 °С. Этот вид сырья обладает эластичностью. Работа с ним на гончарном круге требует больших технических издержек, поэтому лучше использовать готовые формы. Это твердая, непористая глина (с низким во-допоглощением. - Ред.). После обжига фарфор становится прозрачным. Обжиг глазури проходит при температуре 900-1000 °С.
Различные предмета торговли из фарфора, сформованные и обожженные при температуре 1400 °С.
Крупнопористые крупнозернистые керамические материалы применяются для изготовления крупногабаритных предметов торговли в строительстве, архитектуре малых форм и т. п. Эти сорта выдерживают высокие температуры и термические колебания. Их пластичность зависит от содержания в породе кварца и алюминия (кремнезема и глинозема. - Ред.). В общей структуре много глинозема с высоким содержанием шамота. Температура плавления колеблется от 1440 до 1600 °С. Материал хорошо спекается и дает незначительную усадку, поэтому используется для создания больших объектов и крупноформатных настенных панно. При изготовлении художественных объектов не следует превышать температуру в1300°С.
Это глиняная масса с содержанием оксида или красочного пигмента, представляющая собой гомогенную смесь. Если, проникая глубоко в глину, часть краски останется во взвешенном состоянии, то может нарушиться ровный тон сырья. Как цветную, так и обыкновенную белую или пористую глину можно приобрести в специализированных магазинах.
Массы с цветным пигментом.
Пигменты - это неорганические соединения, которые окрашивают глину и глазурь. Пигменты можно разделить на две группы: оксиды и красящие вещества. Оксиды - основной материал естественного происхождения, который образуется среди пород земной коры, очищается и распыляется. Чаще всего используются: медный оксид, который в окислительной среде обжига принимает зеленый цвет; оксид кобальта, образующий голубые тона; оксид железа, дающий в смеси с глазурью голубые тона, а в смеси с глиной -ангобы земляных тонов. Оксид хрома придает глине оливково-зеленый цвет, оксид магния - коричневый и пурпурный, оксид никеля - серовато-зеленые тона. Все эти оксиды можно смешивать с глиной в пропорции 0,5-6%. Если превысить их процентное содержание, то оксид будет действовать как флюс, понижая температуру плавления глины. При окраске предметов торговли температура не должна превышать 1020 °С, иначе обжиг не даст результата. Вторая группа - красящие вещества. Их получают промышленным способом или путем механической обработки природных материалов, которые представляют полную гамму красок. Красящие вещества смешиваются с глиной в пропорции 5-20%, отчего зависит светлый или темный тон материала. Все специализированные магазины имеют в ассортименте пигменты и красящие вещества как для глины, так и для ангобов.
Приготовление керамической массы требует большого внимания. Ее можно составить двумя способами, которые дают совершенно разные результаты. Более логичный и надежный путь: вносить красящие вещества под давлением. Более простой и, разумеется, менее надежный метод: подмешивать красители в глину рукой. Второй способ применяется, если нет точных представлений об окончательных результатах окраски или же есть необходимость повторить какие-то определенные цвета.
Техническая керамика.
Техническая керамика - большая группа керамических предметов торговли и материалов, получаемых термической обработкой массы заданного химического состава из минерального сырья и других сырьевых материалов высокого качества, которые имеют необходимую прочность, электрические свойства (большое удельное объемное и поверхностное сопротивление, большую электрическую прочность, небольшой тангенс угла диэлектрических потерь).
Производство цемента.
Для изготовления цемента сначала добывают карбонат кальция и глину из карьеров. Карбонат кальция (приблизительно 75 % количества) измельчают и тщательно перемешивают с глиной (примерно 25 % смеси). Дозировка исходных материалов является чрезвычайно трудным процессом, так как содержание извести должно отвечать заданному количеству с точностью до 0,1 %.
Эти соотношения определяются в специальной литературе понятиями «известковый», «кремнистый» и «глиноземистый» модули. Поскольку химический состав исходных сырьевых материалов вследствие зависимости от геологического происхождения постоянно колеблется, легко понять, как сложно поддерживать постоянство модулей. На современных цементных заводах хорошо зарекомендовало себя управление с помощью ЭВМ в комбинации с автоматическими методами анализа.
Правильно составленный шлам, подготовленный в зависимости от избранной технологии (сухой или мокрый метод), вводится во вращающуюся печь (длиной до 200 м и диаметром до 2-7 м) и обжигается при температуре около 1450 °C - так называемой температуре спекания. При этой температуре материал начинает оплавляться (спекаться), он покидает печь в виде более или менее крупных комьев клинкера (называемого иногда и портландцементным клинкером). Происходит обжиг.
В результате этих реакций образуются клинкерные материалы. После выхода из вращающейся печи клинкер попадает в охладитель, где происходит его резкое охлаждение от 1300 до 130 °C. После охлаждения клинкер измельчается с небольшой добавкой гипса (максимум 6 %). Размер зерен цемента лежит в пределах от 1 до 100 мкм. Его лучше иллюстрировать понятием «удельная поверхность». Если просуммировать площадь поверхности зёрен в одном грамме цемента, то в зависимости от толщины помола цемента получатся значения от 2000 до 5000 см² (0,2-0,5 м²). Преобладающая часть цемента в специальных емкостях перевозится автомобильным или железнодорожным транспортом. Все перегрузки производятся пневматическим способом. Меньшая часть цементной продукции доставляется во влаго- и разрывостойких бумажных мешках. Хранится цемент на стройках преимущественно в жидком и сухом состояниях.
Вспомогательная информация.