Физико-химические исследования керамического кирпича католического костела в Самаре Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 691.43

В. З. Абдрахимов 1 (д.т.н., проф.), Е. В. Вдовина 2 (ст. преп.)

Физико-химические исследования керамического кирпича католического костела в Самаре

Самарский государственный архитектурно-строительный университет 1 кафедра производства строительных материалов, изделий и конструкций

2 кафедра химии

443001, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 194, тел. (846) 3391468, e-mail: elvdovina@bk.ru

V. Z. Abdrakhimov E. V. Vdovina 2

Physical and chemical researches of the ceramic brick of catholic church in Samara

Samara State Architectural-Building University 194, Molodogvardeiskaya Str. 443001, Samara, Russia; ph. (846) 3391468, e-mail: elvdovina@bk.ru

Показано, что для производства кирпича католического костела в Самаре использовалась глина с содержанием, % мас.: 10—15 Л12Оз, 5—8 Ре2Оз, 4—10 СаО и 2—5 И2О. Рентгенофазовый анализ в кирпиче не обнаружил наличие муллита, который образуется, как правило, при температуре не ниже 1050 оС, следовательно, кирпич обжигался при меньшей температуре.

Ключевые слова: анортит; гематит; католический костел; кирпич; кристобалит; магнетит; рентгенофазовый анализ; фазовый состав; электронный микроскоп.

Задачей данного исследования является установление с помощью рентгенофазового и электронно-микроскопического методов анализа фазового состава керамического кирпича католического костела, имеющего возраст более 100 лет (рис. 1).

Рентгенофазовый состав исследуемых кирпичей проводился на дифрактометре ДРОН-6 с использованием СоКа-излучения при скорости вращения столика с образцом 1 град/мин. На рис. 2 представлена рентгенограмма кирпича из католического костела.

На дифракционной кривой порошка исследуемого материала отмечаются характерные интенсивные линий (а/и = 0.181; 0.197; 0.212; 0.334 и 0.423 нм) кварца, присутствие линий (а/и = 0.202; 0.283 и 0.403 нм) обусловлено кристобалитом, линий (а/и = 0.191; 0.225; 0.318 и 0.342 нм) — полевым шпатом, линий (а/и = 0.209; 0.270; 0.297; 0.313 и 0.375 нм) — анортитом, (а/и = 0.244; 0.257; 0.269 и 0.365 нм) — гематитом.

Дата поступления 18.12.09

Researches have shown, that for a brick manufacture of Catholic church in Samara was used clay with the maintenance of mass percent: 10-15 Al2O3, 5-8 Fe2O3, 4-10 CaO and 2-5 R2O. X-ray phasic analysis in a brick hasn't found out presence of mullite which is usually formed at temperature more than 1050 0C, therefore the brick was burnt at temperature less than 1050 0C.

Key words: anorthite; brick; Catholic church; crystobalite; electron microscope; hematite; magnetite; Phase structure; X-ray phasic analysis.

Минералами, образовавшимися при обжиге кирпича, являются анортит, гематит и крис-тобалит. Это говорит о том, что для производства кирпича использовалась глина с содержанием, масс. %: 10-15 А12О3, 5-8 Бе2О3, 4-10 СаО и 2-5 И2О.

Проведенные нами эксперименты в работах 1 2 показали, что при обжиге слабощелочных каолинитовых глин кристобалит образуется при температуре 1000 оС, а при обжиге као-линитовой глины с примесью монтмориллонита - при 1050 оС. При превращении а-кварца в а-кристобалит из-за разрыхления решетки реакционная способность кремнезема в твердом состоянии возрастает. В процессе нагревания и превращения в метакристобалит, кварцевые зерна растрескиваются, жидкая фаза воздействует на их поверхность и отчасти проникает внутрь, способствуя образованию метакристобалита. Такой переход соответствует правилу Оствальда, согласно которому при полиморфных превращениях вначале образуется метастабильная модификация, медленно переходящая затем в устойчивую при данной температуре 3. Внутри же зерен, где минерали-

Рис. 3. Электронно-микроскопические снимки кирпича католического костела. Увеличение А, В х7000; Б, Г х5000

заторов мало, может сохраняться метакристо-балит. Скорость превращения кварцевых материалов в модификации с низкой плотностью имеет большое значение. В производстве ею определяется режим обжига керамических материалов. Степень превращения увеличивается с ростом дисперсности кварцевых зерен и температуры.

Для получения наиболее полных сведений о структурообразовании в кирпиче костела проводилось изучение микроструктуры с помощью электронного микроскопа ЭМБ-100БР, метод «на просвет», реплика платино-углеродная. Электронно-микроскопические снимки исследуемых образцов (рис. 3) подтверждают результаты рентгенофазового анализа.

Как видно из рис. 3, в исследуемом кирпиче наблюдаются следующие фазы: кварц с каемкой оплавления, псевдоморфозы стекла с кристобалитом образуют пластинчатые кристаллы размером до 5 мкм, располагающиеся обычно в тех участках стеклофазы, где отсутствует анортит, образуя наросты в один или несколько этажей. Анортит представлен призматическими кристаллами, которые образуют агрегаты, располагающимися преимущественно вдоль границ стеклофазы. Кристобалитом замещаются все мелкие зерна кварца, которые раскристаллизовываются частично. Крупные

зерна кварца содержат кристобалит только в приконтактных участках.

Таким образом, исследования показали, что для производства кирпича католического костела использовалась глина с содержанием, % мас.: 10-15 А12О3, 5-8 Ре2О3, 4-10 СаО и 2-5 И2О. Рентгенофазовый анализ не обнаружил в кирпиче костела муллит, который образуется, как правило, при температуре не ниже 1050 оС, а это означает, что кирпич обжигался при меньшей температуре.

Литература

1. Абдрахимов В. З. Исследование влияния железосодержащего традиционного природного и техногенного сырья на спекание керамических материалов. Влияние ионов Бе2+ и Бе3+ на образование низкотемпературного муллита: монография.- Самара: Самарский государственный архитектурно-строительный университет, 2009.- 428 с.

2. Абдрахимов В. З., Абдрахимова Е. С. Химическая технология керамического кирпича с использованием техногенного сырья.- Самара: Самарский государственный архитектурно-строительный университет, 2007.- 431 с.

3. Куколев Г. В. Химия кремния и физхимия силикатов.- М.: Высшая школа.- 1966.- 250 с.