XX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Тайны обычной глины

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Деликатная В.С. 1

---

1МБОУ гимназия №6 имени дважды Героя Советского Союза Д. А. Драгунского г. Солнечногорска

Винярская Н.В. 1

---

1МБОУ гимназия №6 имени дважды Героя Советского Союза Д. А. Драгунского г. Солнечногорска

Работа в формате PDF

1.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Выбор темы для моего проекта обусловлен тем, что я уже несколько лет занимаюсь изготовлением керамических изделий, и мне захотелось подробнее узнать о материале, с которым я работаю.

В последние годы человечество все больше использует искусственные материалы, что в дальнейшем приводит к трудностям при их утилизации. Проблема загрязнения окружающей среды при переработке предметов, изготовленных из неприродных материалов, определяет актуальность темы моего исследования.

Целью моего проекта является изучить такой природный материал, как глина, сферы его применения и свойства.

В рамках проекта я ставлю перед собой следующие задачи:

1. узнать, что такое глина, о свойствах и месторождениях глины, способах ее добычи

2. подробнее изучить использование глины для изготовления керамических изделий

3. провести интервью с педагогом по керамике

4. провести опрос среди одноклассников

5. провести эксперимент с обжигом глины

Основными методами, которые я использовала в своем проекте, были метод исследования, опрос, эксперимент и интервью.

Этапы моей исследовательской работы:

1. изучение открытых источников информации (энциклопедии, научные передачи, интернет), содержащих сведения о природном материале - глина

2. проведение опроса одноклассников на предмет знания ими областей применения глины и интервью с педагогом по керамике о деталях изготовления керамических изделий

3. проведение эксперимента с обжигом глины в домашних условиях

4. 1. Что такое глина

5. 1.1. Суть глины

Для того чтобы разобраться, что такое глина, я посмотрела передачи на эту тему, прочла информацию в энциклопедиях (Приложение рис. 1) и сети интернет.

Глина - это осадочная горная порода, состоящая из мелких частиц. Т.е. глина образовалась из “осевших”, “опустившихся”, скальных и горных пород под воздействием воды.

В основном глина состоит из одного минерала - он называется каолинит. Если говорить о химическом составе глины, то минерал каолинит состоит из: 1) соединения кремния с кислородом; 2) соединения алюминия с кислородом; 3) воды.

1.2. Свойства глины

Глина имеет очень необычные свойства:

1. самое интересное в глине то, что она в сухом состоянии плотная и рассыпчатая, похожа на пыль, а при добавлении воды она становится податливой и пластичной, а после обжига вообще твердеет и становится похожей на камень (Приложение рис. 2)

2. в зависимости от примесей глина имеет разные оттенки - коричневый, серый, белый, красный, желтый и другие (Приложение рис. 3)

3. изделия из глины при высыхании на воздухе и обжиге при высокой температуре уменьшаются в размере

4. огнеупорность - то есть глина не расплавляется под воздействием высоких температур

5. набухание - то есть глина увеличивается в объеме, когда впитывает воду

6. водонепропускаемость - то есть через слой глины не проходит вода. Глина является как бы замком, не пропускающим воду. Это свойство глины полезно для сохранения качества подземных вод — большая часть источников чистой воды залегает между глинистыми слоями.

7. 1.3. Добыча глины, месторождения

Чаще всего глину добывают в карьерах различной глубины открытым способом: снимают верхний плодородный слой почвы и различной техникой (бульдозерами, экскаваторами) выкапывают глину и грузят на самосвалы, конвейеры (Приложение рис.4).

Иногда пласты глины находятся под более крепкими породами, тогда сначала нужно производить буровые или взрывные работы, чтобы добраться до слоев глины.

Так как глина представляет собой скальные породы, измельченные до состояния порошка, то она присутствует практически везде. Места нахождения глины часто расположены вдоль берегов водоемов. Но не все месторождения глины подходят для промышленного производства.

Из наиболее популярных месторождений в России– Трошковское (Иркутская область), Гжельское (Московская область) и Латненское (Воронежская область).

В Солнечногорском районе, в котором я живу, добываются кирпичные глины только для местных нужд (карьеры у деревень Заовражье, Вертлино, Тимоново, Литвиново, Кочергино). Промышленного значения они не имеют.

1.4. Области применения глины

При подготовке проекта сначала было решено провести опрос на предмет того, какие сферы использования глины известны младшим школьникам. А после уже изучить информацию о местах применения глины. После этого сравнить результаты и, возможно, выявить области, о которых мы не знали.

Родители подготовили опросный лист и попросили меня провести опрос в моем классе и классе моего брата. Я сама также проходила опрос.

В опросе принимало участие - 39 чел. (20 учащихся 2 класса и 19 учащихся 4 класса)

Результаты опроса отражены на диаграмме.

После подсчета итогов опроса я изучила сферы применения глины и сравнила с результатом опроса. Итак, глину используют:

1. строительство и производство строительных материалов

В этой сфере глину используют для производства кирпича и цемента, керамической плитки, черепицы (небольшие глиняные черепки для покрытия крыш). Также для штукатурки стен, а в древности в теплых регионах и странах с малым количеством лесов ее использовали для возведения глинобитных строений - т.е. домов, стены которых сделаны из глины (Приложение рис. 5). Благодаря тому, что глина не пропускает через себя воду, ею в строительстве обкладывают фундаменты домов и погреба, чтобы внутрь не попадала вода. А еще одно необычное применение глины в этой сфере - это строительство не для человека, а для птицы. Например, ласточки соединяют веточки в гнезде с помощью глины, смачивая ее слюной.

2. производство керамики

Изделия из обожженной глины человечество использует с древних времен. В первую очередь это посуда: кувшины, тарелки, горшки. Также из керамики делали детские игрушки (Приложение рис. 6).

3. косметология

Глину из определенных источников (в том числе из водоемов) добавляют в средства по уходу за кожей тела и лица (Приложение рис. 7).

Выше я перечислила основные, самые распространенные сферы применения глины. Однако, глину применяют еще и в очень необычных областях, Итак, глину, кроме всего прочего, применяют:

4. медицина

Глина входит в состав некоторых лечебных мазей.

5. кулинария

Оказывается, глину используют для приготовления некоторых блюд - а именно, в кухнях некоторых народов рыбу и птицу запекают в глине. А еще внутри глиняного “футляра” можно довольно долго хранить продукты питания, например, виноград - полгода. Некоторые разновидности глины применяют в качестве пищевых добавок для корма скоту и для подкрашивания блюд в кулинарии.

6. применение глины в истории

Кроме того, что с древних времен глину использовали для изготовления керамической посуды, в далекие от нас времена ее использовали для письменности вместо бумаги - из глины делали таблички, на которых палочками наносили надписи, а потом обжигали. Таким образом, текст сохранялся. Также, в некоторых странах глину использовали для производства монет.

7. автомобильное производство

Пожалуй, самым необычным применением глины для меня стало то, что ее применяют для создания макета новой модели автомобиля, определения его точного внешнего вида. Казалось, что сейчас все можно прорисовать на компьютере, но оказывается, это не так. Дизайнерам легче представить, как будет выглядеть автомобиль в точности, когда они “вырезают” макет из глины (Приложение рис. 8).

Таким образом, большинство опрошенных мною ребят знают основные сферы применения глины – строительство, производство керамики. Немногие, знали о том, что глину используют в медицине, косметологии, пищевой промышленности, и автомобилестроении. Достаточно большое количество респондентов ответили, что глину применяют в судостроении, мебельном производстве, сельском хозяйстве. Однако, я такие примеры при изучении темы не встретила. Возможно, они есть, но не в промышленном, а в единичном масштабе. Когда я буду знакомить со своим исследованием одноклассников, мы обязательно обсудим результаты проведенного опроса.

2. Керамика в моих руках

2.1. Занятия керамикой

В течение трех лет я занимаюсь в ИЗО-студии изготовлением керамических изделий. У меня уже собралась целая коллекция интересных поделок (Приложение рис. 9).

Я очень люблю эти творческие занятия. Во-первых, они пробуждают фантазию и творчество. Во-вторых, работа с глиной - это очень приятный процесс, во время лепки из глины чувствуешь приятное расслабление, нахлынувшее вдохновение, даже блаженство. В-третьих, лепка развивает мелкую моторику и внимательность к деталям. Это занятие помогает реализовывать свои мечты и снимает усталость.

Углубившись в вопрос изучения глины, я решила взять интервью у своего педагога из творческой мастерской о том, откуда берется глина на наших занятиях и как она в итоге превращается в готовое изделие.

2.2. Процесс изготовления керамического изделия

По итогам интервью я узнала, что глина, которая попадает к нам это высокотемпературная глина. После того, как я вылепила свое изделие (Приложение рис. 10), оно пройдет еще долгий путь до того, как примет свой окончательный вид. Сначала поделка стоит несколько дней и подсыхает. Затем ее отправляют на первый обжиг в специальную печь. Чаще всего при изготовлении керамических изделий применяется двухэтапная схема обжига.

Результатом первого обжига еще не является готовое изделие, это промежуточный результат - он называется черепок или бисквит. Поэтому первый обжиг и называют бисквитным. Есть для него и другие названия, но мне нравится это. Чаще всего этот обжиг происходит на более низкой температуре, чем второй этап. Например, это может быть 900 °C - 1 000 °C.

Затем изделие возвращается ко мне. Теперь я покрываю его глазурью и специальными красками для глины. После этого моя работа отправляется на второй обжиг в специальную печь. Этот этап обжига кроме прочих имеет название глазурованный. Этот обжиг может происходить при температуре более 1 050 °C.

Из интервью с моим педагогом по керамике я узнала, что схема обжига (максимальная температура разогрева печи; время в течение которого она остывает; время за которое температура поднимается до максимальной) - может меняться в зависимости от типа глины, типа изделия, типа нанесенной глазури и многих других условий. Поэтому настоящие керамисты прежде чем сделать какое-то изделие делают “пробники”, чтобы проверить как поведет себя конкретный тип глины при той или иной схеме обжига.

Помимо схемы обжига, очень важно также соблюдать технологию лепки из глины и технологию покрытия глазурью:

• лепить изделие нужно плавными легкими движениями, избегая резких углов и линий

• глазурь нужно наносить не торопясь слой за слоем, избегая слишком густого наложения красок и появления “складок”.

Необходимо следить за тем, чтобы ни в глине, ни в слоях глазури не было пустот, пузырьков воздуха, иначе при обжиге изделие может треснуть, лопнуть или же глазурованное уже изделие не обожжется нужным образом. В таком случае, если это, например, предмет посуды, то использовать его будет нельзя. Такой чашкой или тарелкой нельзя будет пользоваться для питья и приема пищи.

2.3. Эксперимент по обжигу керамики в домашних условиях

Получив все описанные выше знания о глине, меня заинтересовало, а можно ли получить керамическое изделие со всеми необходимыми для него свойствами, не помещая его в специальную высокотемпературную печь. Может достаточно обычной духовки дома? Мой вопрос возник еще и из-за того, что однажды мы с семьей изготовили чудесные горшочки из глины, которую накопали в ближайшем ручье на даче. Изделия мы высушили на атмосферном воздухе в течение достаточно продолжительного периода времени.

Для ответа на свой вопрос я вылепила из одинаковой высокотемпературной глины:

- 2 почти одинаковых горшка

- 5 глиняных палочек

Один горшок и одна палочка прошли обжиг в специальной печи. Другой горшок и 4 глиняные палочки мы запекали в домашней духовке (Приложение рис. 11). Разные условия обжига представлены в таблице.

Для глиняных палочек я применяла разное время нахождения в духовке на максимальной температуре. Одна палочка обжигалась на максимальной температуре 2 часа, другая 4 часа, третья - 6 часов, четвертая – 8 часов.

Для определения результата эксперимента я провела следующие тесты:

1. сравнила цвет горшочков и палочек

2. сравнила звук, исходящий от изделий при постукивании о них

3. сравнила степень высушенности горшочков, наполнив их водой

4. сравнила хрупкость палочек, пробуя их сломать

Итоги тестов приведены в таблице (Приложение рис.12):

В результате проведенного эксперимента я готова сделать вывод о том, что качественное керамическое изделие с присущими ему свойствами (крепость, твердость, способность не смешиваться с водой и пищей и пр.) невозможно получить при обжиге на невысоких температурах в домашних условиях.

Заключение

В результате своего проекта мне удалось получить новые знания о привычном мне материале - глине, подробно узнать о ее свойствах и добыче. Я была рада узнать о неизвестных мне необычных сферах применения природной глины. В рамках исследования я провела интересный эксперимент, опрос среди своих одноклассников.

Я в очередной раз убедилась в том, что природа дает нам удивительные вещи, материалы и предметы. Один из таких привычных и очень распространенных материалов - это глина, Однако, она не так проста, как кажется на первый взгляд. Глина позволяет нам создавать удивительные и интересные изделия и предметы.

Основным из выводов по моему проекту является то, что глина - уникальный природный материал, и что в некоторых сферах применения его невозможно заменить ничем иным.

Список литературных источников

1. Видеопередачи на канале https://www.youtube.com/ о глине и керамике

2. Мир и человек: Человек: Учеб. для 4 кл. четырехлет. нач. шк./А.А. Вахрушев, О.В. Бурский, А.С. Раутиан. - М.: Дрофа, 2000. - 144 с.: ил.

3. Планета Земля / Д. В. Кошевар, В. В. Ликсо, А. А. Спектор, А. И. Третьякова. - Москва : Издательство АСТ, 2020. - 159, [1] с.: ил. - (4D-энциклопедия с дополненной реальностью).

4. Сайт в сети интернет:

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B0

5. Сайт в сети интернет:

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F:%D0%9C%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B6%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%B3%D0%BB%D0%B8%D0%BD_%D0%A0%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D0%B8

6. Сайт в сети интернет http://www.sol-online.ru/history.htm

7. Приложения

Рисунок 1. Изучение статей о глине в энциклопедиях

Рисунок 2. Главные свойства глины

Рисунок 3. Разные оттенки глины

Рисунок 4. Добыча глины

Рисунок 5. Глинобитное строение

Рисунок 6. Посуда и игрушки из глины

Рисунок 7. Ванны из лечебной глины

Рисунок 8. Создание макета автомобиля из глины

Рисунок 9. Часть коллекции моих керамических изделий

Рисунок 10. За работой по изготовлению керамики

Рисунок 11. Эксперимент по обжигу в домашних условиях

Рисунок 12. Тестирование изделий в рамках эксперимента