Исследование физических и химических свойств мрамора Коелгинского месторождения Челябинской области

V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Исследование физических и химических свойств мрамора Коелгинского месторождения Челябинской области

Кондобарова  Е.Д. 1
1МАОУ лицей № 82 г.Челябинска
Терентьева  С.В. 1
1Челябинский филиал РАНХиГС
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

В настоящее время сфера применения мрамора очень широка: от постройки различных строений, дизайна в интерьере, облицовки и отделки, до разнообразных украшений и ценится за необычайную красоту и прочность. Уральский мрамор знают еще с Петровской эпохи, начиная с XVIII века мрамор Урала широко использовали при строительстве дворцов в Петербурге, Москве, в загородных усадьбах. Основные его месторождения находятся в пределах Челябинской и Свердловской областей, самых различных оттенков и сочетаний. Особое внимание стоит обратить на великолепный белый мрамор Коелгинского месторождения Челябинской области. Он был использован при облицовке крупных зданий Москвы: Кремлевский Дворец съездов, здание правительства России, известное как "Белый дом", Министерства обороны на Арбатской площади, Министерства внутренних дел на Октябрьской площади, комплекс на Поклонной горе, украсил подземный зал станций столичного метрополитена: "Пушкинская", "Сокольники", "Чистые пруды", "Кропоткинская", "Александровский сад". Коелгинский мрамор известен и используется не только на территории России и стран СНГ, но и во многих других странах мира: США, Израиле, Японии, Швеции, Бельгии, Финляндии, Германии, Болгарии, в частности в Женеве, для облицовки здания Всемирной организации здравоохранения.

Актуальность исследований: имеется ряд свойств мрамора, которые могут быть предметом рассмотрения его не только в сферах промышленной эксплуатации, но и использоваться во внутренней отделке или приобретают статус уникального элемента в любом интерьере, не исключено применение в медицине и других отраслях промышленности.

Многие разновидности мрамора по своим декоративно-художественным и геммологическим характеристикам могут представлять большую ценность при использовании в новых сферах, чем для производства традиционных для них продуктов. Мрамор, как природный камень, обладает рядом неоспоримых преимуществ, в числе которых красота, долговечность, повышенные показатели прочности, гигиеничности, разнообразие в расцветках. Именно поэтому вряд ли когда-либо натуральный мрамор перестанет быть востребованным в применении.

Гипотеза: в физических и химических свойствах, которыми обладает белый мрамор Коелгинского месторождения, имеет ряд преимуществ перед другими российскими и зарубежными видами мрамора.

Цель работы: выявить физико-химические свойства мрамора Коелгинского месторождения, дающие ему преимущество перед другими видами мрамора.

В соответствии с поставленной целью и выдвинутой гипотезой определены следующие задачи исследования:

- изучение и анализ научной и публицистической литературы, посвященной процессу образования мрамора;

- ознакомиться с особенностью добычи и производства мрамора ;

- исследование физико-механических свойств и химического состава мрамора;

- провести качественный анализ соединений мрамора ;

- выработка рекомендаций и предложений по практическому использованию мрамора Коелгинского месторождения Челябинской области;

Объект исследования: физико-механические свойства мрамора.

Предмет исследования: образец мрамора из Коелгинского месторождения Челябинской области.

Методы исследования:

- теоретические: наблюдения, метод сравнения, анализ, обобщение;

- практические: проведение химических экспериментов, физические опыты.

Оборудование и реактивы: образец мрамора Коелгинского месторождения, кусочек мела, соляная кислота, пробирки, стеклянная трубка, коническая колба, роданид аммония, муфельная печь, вода, фонарик, брусок деревянный массой 100 грамм, динамометр, экран оптический, свеча, линейка деревянная, дозиметр «RADEX» РД 1706.

Нами была изучены и проанализированы отечественные и зарубежные источники по методологии, теории и практике добычи и обработке облицовочного камня; изучался практический опыт по добыче и обработке мрамора (посетили ЗАО «Коелгамрамор»); накапливался личный опыт работы в данном направлении, что позволило сформулировать исходные позиции исследования, уточнить понятийно – терминологический аппарат, сформировать проблему, определить цель исследования, объект и предмет, выдвинуть гипотезу и сформулировать задачи. Проводились физические опыты и эксперименты на определение элементов состава мрамора в химических лабораториях лицея и Южно – Уральского государственного университета. Изучив свойства природного камня и технологию его производства, мы выявили, что по некоторым показателям мрамор Коелги имеет преимущества перед зарубежными аналогами, поэтому хочется продолжить работу по рассмотрению физических и химических свойств мрамора Коелгинского месторождения Челябинской области.

Глава 1.Теоритическое описание горной породы мрамора Коелгинского месторождения.

1.1Природа образования мрамора и его местонахождение в природе.

Мрамор (др . -греч. μάρμαρος — «белый или блестящий камень») — метаморфическая горная порода, состоящая только из кальцита (карбоната кальция), или доломита (карбоната кальция и магния), или из обоих минералов. Образование мрамора - явление метаморфизма известняка. Он имеет тот же химический состав, что и известняк (основное вещество СаСО3), но иную структуру и свойства, связанные с его происхождением. Метаморфизм известняка заключается в следующем: в результате сдвигов земной коры, например, при землетрясениях, находившийся на её поверхности известняк ушел вглубь, где существует большое давление и имеется высокая температура. В результате происходила перекристаллизация и уплотнение известняка. Получилась горная порода более плотная и прочная, чем известняк. Это и есть мрамор. К тому же там на глубине могли циркулировать какие-нибудь растворы или расплавы второстепенных минералов, имеющих цвет. В результате мог образоваться цветной мрамор за счет пропитки такими растворами продукта метаморфизма известняка. Мрамор из глубины мог снова приблизиться к поверхности, благодаря новым процессам горообразования. В результате мы можем добывать мрамор и обрабатывать его. В мраморе почти всегда содержатся примеси других минералов, а также органические соединения. Примеси, содержащиеся в мраморе, по разному влияют на его качество, снижая или повышая его определенные свойства. Окраска мрамора также зависит от примесей. Большинство цветных мраморов имеет пёструю или полосчатую (циполин) окраску. Оксид железа окрашивает его в красный цвет (иногда цвет бывает розовым или оттенком ржавчины), высокодисперсный сульфид железа — в сине-чёрный, железосодержащие силикаты (особенно хлорит и эпидот) — в зелёный, лимонит (гидроксиды железа) и карбонаты железа и марганца — в жёлтые и бурые тона. Серые, голубоватые и чёрные цвета могут быть обусловлены также примесями битумов или графита. В России и странах бывшего СССР известно до 60 месторождений мрамора и мраморизованного известняка, а на Урале более 20 месторождений, но добывают белый мрамор в Айдырлинском и Коелгинском месторождениях, остальные месторождения цветного камня.

1.2. Особенности добычи и производства мрамора

Поселок Коелга знаменит своим мраморным карьером, который является самым большим в России по добыче белого мрамора. ЗАО «Коелгамрамор» передовое предприятие по добыче и обработке белого мрамора на территории Российской Федерации. Разработка месторождения мрамора «Коелга» ведётся с 1924 года, добывается камень открытым способом. Американской ассоциацией тестирования материалов, был проведен сравнительный анализ качества южноуральского и итальянского мрамора «Бианко Каррара», который долгое время считался самым лучшим в мире. Экспертиза установила, что коелгинский мрамор опережает своего итальянского «собрата» по большинству показателей. В середине 90-х, хитрые итальянцы не раз через подставные компании покупали уральский мрамор и перепродавали его в несколько раз дороже, выдавая за свой: «знаменитый каррарский». Клиенты подмены не замечали. Возможность круглогодичной добычи мрамора без снижения производственной мощности зимой делает его поистине уникальным. Коелгинский мраморный карьер второй в мире по величине. Глубина его 75 метров, диаметр – более полукилометра. Сверху, со смотровой площадки мраморный карьер похож на развалины Колизея. С той разницей, что под солнцем они сверкают, поэтому многие горняки работают в темных очках. По форме залегания встречается пласто- и линзообразные тела, размеры мраморных тел изменяются по мощности пластов от 3-4 м до нескольких сотен метров (в среднем 25-100 м) с простиранием от десятков метров до нескольких километров. За почти столетнюю историю добычи Коелгинского мрамора, технология менялась как минимум 4 раза. От самой примитивной-клиновой, это когда в природные трещины забивали клин и разламывали породу, до канатно-алмазной. Верхняя кромка карьера выглядит почти ажурной, там мрамор брали буроклиновым способом. Суть методов состоит в применении оборудования (перфораторов) для строчечного бурения для проделывания скважин, куда затем закачивают воздух, воду, либо расширяющиеся смеси, которые под давление раскалывают породу по намеченным линиям. Ниже уступы напоминают высоченные колонны. Современная техника позволяет отпиливать от массива огромные глыбы весом от 100 до 250 тонн, высотой около шести метров. В материке просверливают скважины, сквозь них продевается металлический трос с алмазным напылением, он охватывает намеченную глыбу, трос натягивается и приходит в движение. Отвал такого гиганта – зрелище грандиозное. В зависимости от размеров блока, который требуется добыть, могут применяться дисковые и канатные камнерезные машины. Вырезка мраморных блоков небольшого и среднего размера ведется с применением дисковых пил. Размер блока зависит от размера дисковой пилы и составляет от одной до двух третей от ее диаметра. Канатные камнерезы предназначены для добычи блоков крупного размера, режущим органом в данном случае является стальной канат. Кроме канатных камнерезов крупные блоки позволяют добывать боровые машины. Рабочий орган – бар, длина лезвия которого может достигать 3.2 или 3.6 метров. Повышение производительности и износостойкости всех видов камнерезных машин осуществляется за счет армирования режущих элементов. Современные модели обычно имеют несколько режущих органов для осуществления как горизонтальных, так и вертикальных пропилов, необходимых для отделения блока от горного массива. Глыбы распиливают на более мелкие (иначе с ними не справиться) и вывозят наверх БЕЛАЗами, так из карьера мрамор поступает на завод. На итальянском оборудовании камни режут, пилят, шлифуют пласты, при этом обильно поливая водой поверхности, это спасает технику от перегрева и поломок. Подъемные краны, камнеобрабатывающие центры, гравировально-фрезерный станок и везде вода. От самых лучших кусков мрамора на камнеобрабатывающем заводе делают вазоны, камины, балясины, просто нужно отсечь от глыбы все лишнее. В 90-х годах на предприятии создали собственную школу мастеров-камнерезов и цех по изготовлению микропорошков по австрийской технологии. Получается мраморная мука различного «помола», она входит в состав сухих строительных смесей, чистящих средств и даже зубных паст. Одним из направлений деятельности компании «Коелгамрамор» является изготовление измельченного, микроизмельченного мрамора, а также монофракционного мраморного песка с узкими границами по гранулометрическому составу.

1.3.Химический состав Коелгинского мрамора.

Химический состав мрамора определяется его практически мономинеральным составом. Так, суммарное содержание CaO и потерь при прокаливание (примерно приравненное к содержанию СО2) – компонентов минерала кальцита, колеблется в них пределах от 95,7 до 100% . Более 90% мраморов месторождения состоят из минерала кальцита с концентрацией примесей в количестве менее 1,2%. Содержание SiO2 в мраморах связанно с присутствием незначительного количества кварца, Al2O3 – с серицитом, железо и сера – частично с пиритом, а MgO – с доломитом.(таблица№1)

1.4.Физико-механические свойства мрамора.

Коелгинский мрамор отличает лёгкость в обработке, спектр оттенков цвета от серого с голубым отливом до белого, стойкость к зимним морозам, обладает средне- и мелкозернистой структурой белого и бело-серого цвета, может быть легко разрезан и отполирован до зеркального блеска. Относится к первому классу стройматериалов. Структура мрамора преимущественно гранобластовая с изометричной формой зерен, реже гетеробластовая, текстура мраморовидная, средний размер зерен кальцита мрамора Коелгинского месторождения – 0,4 мм. По минералогическому составу мрамор месторождения относится к мономинеральным породам, на 96,4-100% состоящим из кальцита. Кроме этого выявлены: пирит, магнетит, гематит, кварц, доломит и серицит в виде изометричных зерен размером около 0,1 мм. Суммарное максимальное количество минералов – примесей достигает 3,62%, в среднем составляет немногим больше 1%. Твердость - способность минералов противостоять проникновению в них других, более твердых тел, например, прочерчивание одного минерала другим более твердым. От твердости зависит износостойкость камня, минералы входящие в состав горной породы условно делятся на три группы:1-высокопрочные,2-средней твердости,3-мягкие. Мрамор относится к группе средней твердости. Плотность любого вещества – это масса единичного объема этого вещества. Плотность камня зависит от его минералогического вещественного состава и пористости, породы делят на легкие и тяжелые, мрамор Коелги обладает высокой плотностью. От плотности зависит вес изделия или облицовки. Пористость - это основной показатель долговечности изделия, от пористости зависит водопоглощение, соле- и кислотостойкость. Пористость определяет прочностные и упругие параметры: теплопроводность, полируемость, обрабатываемость, декоративность и другие качественные показатели. С повышением общей пористости снижаются прочностные характеристики, объемная масса, ухудшается полируемость материала, но также уменьшается вес изделия, улучшается обрабатываемость камня. Горные породы по пористости делят на: низкопористые, среднепористые, высокопористые и породы весьма высокой пористости. Мрамор Коелги - низкопористый. Полируемость - это «предельный блеск» материала, полировка поверхностей камня увеличивает долговечность изделия, раскрывает декоративные свойства породы. Большая долговечность полированной поверхности достигается за счет меньшего сцепления частиц воды с поверхностью, что уменьшает водопоглощение изделия. Каждая порода и материал характеризуются предельным блеском, после достижения которого качества полированной фактуры в процессе обработки не улучшается. Классификация по полируемости: отличная, хорошая, средняя, плохая. Мрамор Коелги отличается полировкой до зеркального блеска. Водопоглощение, соле-, кислото- и морозостойкость, от водопоглощения в совокупности с минеральным составом зависит кислото- и солестойкость камня. Количественное отношение водопоглощения к объему пор и трещин напрямую влияет на показатели морозостойкости, т.к. вода в порах при замерзании увеличивает свой объем на 9%, создавая мощное кристаллизационное давление. Та же вода, всегда несущая растворы солей, проникая в поры материалов, после высыхания оставляет в них концентрированные растворы этих солей, из которых начинается рост кристаллов, создавая огромное кристаллизационное давление. При высоком водопоглощении и низкой пористости под этим давлением начинается образование трещин в материале. А вот в случае обилия пор кристаллизационное давление разгружается в существующих порах без образования новых трещин (например, известняк). Мрамор Коелги отличается морозостойкостью и долговечностью вследствие малой пористости. Кислотостойкость - свойство пород и материалов реагировать с различными кислотами, с разрушением или преобразованием пород. С кислотами реагируют только карбонатные породы (мрамора и известняки). Важной технологической характеристикой камня является абразивность, которая определяется степенью износа инструмента в процессах добычи и обработки камня. Высокую абразивность имеют крупнозернистые породы с остроугольными зернами кварца, полевых шпатов, вулканического стекла. Мелкозернистые породы с скатанной формой зерен, как правило, менее абразивны, все горные породы по абразивности разделяются на восемь классов. По этой классификации мрамор относится к весьма малообразивным материалам. Долговечность характеризует природный материал - это способность длительное время сопротивляться атмосферным воздействиям, сохраняя при этом первоначальные физико-механические свойства и внешний вид. Долговечными считаются породы, начало разрушения которых наблюдается через 220 лет и более. По долговечности природные камни можно разделить на четыре группы: весьма долговечные , долговечные , относительно долговечные , недолговечные. Мрамор Коелги занимает место между двумя группами долговечные и относительно долговечные. В 1994 г образцы Коелгинского мрамора были протестированы в лаборатории U.S. Testing штата Оклахома США, согласно стандарта АСТМ (Американская Ассоциация по Тестированию и Материалом). По заключению лаборатории мрамор имеет сопротивление скольжению (коэффициент трения) 0,78 и в соответствии с требованиями ФТС (Федеральная Торговая Комиссия) может быть использован в сухих помещениях для перемещения людей по горизонтальному покрытию. Кроме этого, согласно требованиям АСТМ камень отвечает минимальным стандартам наружного тестирования. В таблице №2(приложение) приведены физико-механические свойства мрамора Коелгинского месторождения (результаты тестирования по стандартам Американской ассоциации тестирования материалов АСТМ503-89 от 20апреля 1994г.)

Глава 2.Опытно-экспериментальная работа по исследованию физико-химических свойств мрамора.

2.1 Качественный анализ соединений мрамора

Опыт №1.На определение карбоната кальция в мраморе (CaCO3).(фото № 8)

Кусочек мрамора весом 70гр.(образец взят в Коелгинском карьере) поместим в муфельную печь и нагреваем мрамор до t = 1200о. В результате достаем из печи образец бело-серого цвета, который легко рассыпается и менее прочный, потеря массы 30гр (таблица №2).

Вывод: Произошла реакция разложения мрамора на известь и углекислый газ. Опыт показал, что исходный состав мрамора - карбонат кальция: CaCO3=CaO+CO2

Опыт №2. Реакция полученного образца с водой.

Обожженный образец (кусочек) раскрошим руками и поместим в стаканчик с водой на несколько секунд, он нагрелся (шипение и растворение), произошла реакция воды с известью. Получилась гашеная известь.

Вывод: Это доказывает разложение кальцита до извести: СаО +Н2О=Са(ОН)2, где СаО- негашеная известь, Са(ОН)2- гашеная известь (фото № 9).

Опыт №3.Определение карбоната иона в мраморе.

В колбу с кусочками мела и в колбу с кусочками мрамора добавляем несколько капель соляной кислоты. В двух пробирках наблюдаем реакцию (шипение), выделяется углекислый газ.

Вывод: в состав мрамора входит карбонат кальция, так же как и в состав мела (фото №10).

СаСО3 +2 НСI= CаСI22О +СО2 ↑, где CаСI2- хлорид кальция; СО2- углекислый газ

Опыт № 4.На содержание соединений железа в мраморе.

Для обнаружения соединений железа используют несколько реактивов. Одним из наиболее чувствительных, позволяющих обнаружить даже следы, является роданид аммония, дающий с ионом Fe3+ кроваво-красное окрашивание. В пробирку после опыта №3(с растворенным мрамором) добавляем роданид аммония (фото №11).

Вывод: Содержимое пробирки окрасилось в светло-красный цвет, по интенсивности окраски можно сказать о небольшом содержании железа .

FeCl3 + 3NH4CNS= Fe(CNS)3 +3 NH4Cl, где Fe(CNS)3- родонит железа.

Опыт №5.Определение светопроницаемости мрамора.

Мы провели опыт по просвечиванию мраморной плитки Коелгинского месторождения толщиной 2 см карманным фонариком, в комнате без освещения. Процесс сфотографировали на фотоаппарат без вспышки. Результат представлен на фотографии, где видно, что 2 сантиметровая плитка просветилась карманным фонариком, а структура плитки неоднородна. Помимо плитки попытались просветить готовое изделие из мрамора – подсвечник (фото №12).

Вывод: Лучший Каррарский мрамор -Статуарио пропускает свет на глубину 3-4 см, Паросский – на 3,5 см, а мрамор Коелги – на 2 см. Светопроницаемость Коелгинского мрамора меньше, чем у лучших видов мрамора из Италии и Греции.

Опыт №6. Коэффициент трения и скольжения.

Fтр =µmg -при равномерном движении будем считать F=ma=Fтp

1) =0,3

2) =0,25

Таблица №4: Коэффициент трения и скольжения.

Выводы: коэффициент трения меньше на мраморной поверхности, чем на деревянной. Незначительная разница в показаниях, дает возможность сделать вывод о безопасности применения мраморной поверхности в бытовых целях - изготовление столешниц, в качестве напольного покрытия(фото №13).

Опыт №7.Отражательная способность поверхности мрамора.

На полированную поверхность мрамора нами был направлен луч видимого света (от свечи), который отразился от нее под тем же углом, что и угол падения, такое отражение света принято считать зеркальным. Аналогичный опыт был проделан с матовой поверхностью, при этом отражение света является диффузным(рассеянным)в силу того, что поверхность имеет искривление и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, располагается по - разному (фото№14, рисунок №1).

Вывод: выявили различие в отражательной способности двух поверхностей мрамора в определенном интервале длин волн. У полированной поверхности величина отражательной способности выражена сильнее, чем у матовой поверхности мрамора. Опыт №8.Радиоктивность мрамора.

Дозиметр «RADEX»РД 1706 положили на образец мрамора и на протяжении 6-ти часов показания прибора менялись в пределах 0,13-0,15мкЗ/час, что является допустимой нормой радиоактивности (фото№15).

Опыт №9. Определение плотности мрамора.

Для определения плотности мрамора (образец взят в Коелгинском карьере) найдем массу твердого тела на электронных весах(29,3 г). Начальный объем воды V1 =121мл. Опускаем образец мрамора в колбу с водой, объем воды составил V2=132мл. Находим объем образца мрамора по формуле: ΔV=V2–V1=132–121=11 мл=11см3 .

Определив с помощью весов массу тела, а с помощью мензурки его объем, мы сможем рассчитать его плотность по формуле: ,

Плотность мрамора составила 2,66 г/см3, сравним с таблицей плотности твердых тел.

Вывод: Плотность исследуемого образца немного меньше табличных данных. Отклонение (0,04г/см3)может быть вызвано неточными методами определения объёма (визуально), а также другими погрешностями измерений(фото№16).

Опыт №10. Воздействие на мрамор (на примере мраморной плитки) различных бытовых веществ.

Мрамор подвергался загрязнению бытовыми предметами и пищевыми продуктами в течении 20 минут, затем произведена очистка. Результат представлен в таблице №5.

Вывод: На вещества, содержащие кислоты, реакция мрамора проявилась в виде травления, остальные предметы, используемые в быту, показали слабое воздействие.

С кислотами реагируют только карбонатные породы (мрамора и известняки).

Заключение:

С целью проверки выдвинутой гипотезы о преимуществе мрамора Коелги перед другими российскими и зарубежными видами белого мрамора мы провели опытно- экспериментальную работу по исследованию физико-химических свойств.

Результаты, полученные в нашей работы, подтвердили уникальность свойств мрамора Коелгинского месторождения.

Основными свойствами мрамора являются:

-удобство обработки - мрамор пластичен, легко поддается полировке и шлифовке. Он достаточно вязок и прочен, поэтому при ударах сразу не раскалывается, позволяя высекать изделия самой различной формы.

- мрамор обладает антисептическими свойствами из-за содержания в нем большого количества известняка, который убивает все микробы и препятствует образованию плесени в труднодоступных и влажных местах мраморной столешницы;

- благодаря пористой структуре обладает бактерицидностью, т.е. материал "дышит";

- природный мрамор не вступает в реакцию с другими веществами, содержащимися в других строительных и отделочных материалах, т.е. обладает свойством инертности;

- качественная полировка поверхности обеспечивает долговечность и уменьшает водопоглощение изделия за счет меньшего сцепления частиц воды с поверхностью;

-мрамор практически водонепроницаем, обладает низким коэффициентом водопоглощения (0,08–0,12%), благодаря чему может использоваться для отделки ванных комнат, бассейнов, фонтанов;

- у мрамора Коелги необычайно красивая структура рисунка, которая имеет свойство преломления солнечного света из-за кальция, составляющего мрамор (способность пропускать свет на глубину) и легкость обработки;

- по уровню радиоактивности мрамор относится к первому классу, экологичен и может применяться при строительстве всех видов объектов;

– мрамор термостойкой, не подвержен воздействию высоких температур, что позволяет использовать его для изготовления каминов или применять для отделки помещений с температурами, существенно превышающими обычные.

- коэффициент трения скольжения мрамора позволяет использовать его в качестве горизонтального покрытия для перемещения людей в сухих помещениях;

-обладает универсальностью, из мрамора могут быть сделаны как крупные элементы интерьера — стеновые панели, лестницы, колонны, так и мелкие, декоративные детали — вазы, статуэтки.

- мрамор признан эталоном по полируемости, полируемость – это «предельный блеск» материала, отполирован до зеркального блеска.

- по эстетико-декоративным качествам мрамор Коелгинского месторождения выступает аналогом известного итальянского мрамора «Бианко Каррара» (BiancoCarrara), но незначительно уступает способности глубже пропускать свет, что цениться в скульптуре для самых изысканных работ. Однако, мрамор Коелги имеет относительную прозрачность, данная характеристика мрамора порождает на поверхности скульптуры тонкую игру тени и света, всё зависит от работы мастера.

Все механические и физико-химические свойства мрамора Коелга в разы лучше ввиду повышенной устойчивости к российской климатической зоне.

Недостатком мрамора является:

- отсутствие кислотостойкости, отрицательно реагирует на кислоты, мраморы разрушаются от действия соляной кислоты, которая очень редка в природе в свободном виде, но в городах применяющих хлориды для таяния снегов этот фактор очень сильно увеличивается. Мрамор разрушается при воздействии кислот, в том числе тех, которые содержатся в продуктах питания, что может привести к разрушению или преобразованию породы, но если придерживаться несложных правил эксплуатации и ухода в области его применения, что продлит долговечность камня срок службы и обеспечит безукоризненный вид поверхностей.

В результате усиления внимания общества к проблемам экологии, безопасности и надежности используемых строительных материалов явное предпочтение в выборе из всего перечня натурального сырья, мрамор находится вне конкуренции.

Используемая литература:

1. Беликов Б.П., Петров В.П. Облицовочный камень и его оценка.- М.1977.с.138

2.Блинов В.А., Короленко Н.В. Справочник Минеральное сырьё.Облицовочные камни.М:Геоинформмарк,1998

3.Викторов А.М., Звягинцев Л.И. Белый камень.- М., 1981.с.121

4.Виноградов Л.Ф. Состояние и перспективы развития по добыче и обработке облицовочного камня- «Промышленность нерудных металлических материалов»,№10-М.1978

5. Залесский Б.В., Степанов В.Я., Флоренский К.П. Опыт изучения физических свойств известняков мячковского горизонта// Труды Института геологических наук.Вып.121, Петрографическая серия, №36.- М.,1950.

6. Карасев Ю.Г., Сычев Ю.И., Анощенко Н.Н. Российский рынок природного камня: состояния и перспективы, Горный журнал №6, 2000

7. Колисниченко С.В. Самоцветы. Удивительные минералы Южного Урала. Изд-во Аркаим, 2010 9. Шерстюк А.И., Кривцова Л.И., Поликарпов А.И. Метаморфизм горных пород. Изд-во Горного института им. В.В. Вахрушева, 1970.

8. Кузнецов В.М. Краеведение Южного Урала. Программа для учащихся 6-9 классов общеобразовательных учреждений Челябинской области. / Под ред. В.М. Кузнецова. – Челябинск, 2007.

9. Ольгин О. Опыты без взрывов. Изд. второе. Химия,1986.

10. Туманян Р.Г. Оборудование для добычи и обработки природного камня/ Р.Г. Туманян,Ф.А.Мерян, Э.Е.Баргесян.М.: ЦНИИТЭстроймаш,1980.- 230с.

11. Урванцев А. С. Коелга: Роман. Кн. 1. Ч. 1—2. — М.: Известия,. 2007.

12. Ферсман А. Е. Очерки по истории камня: В 2 т. — М.: ТЕРРА— Книжный клуб, 2003.

13. Шлаин И.Б. Разработка месторождений карбонатных пород.- М.: Недра, 1968.-293с.

14. http://www.adamant-ua.com/technol/mramor.html#1.

15. http://novoteh.ru/lmramor-area.html.

16. http://beelinez.ru/equipment_for/123

17. http://www.tetralab.ru/pages/viewpage.action?pageId=327876

18. http ://www. koelgamramor.ru /

19. Персональный сайт села Коелга- oelga. co .r /in e /0-4

20. http://geo.web.ru/druza/m-novmirK_90.htm

21. https://ru.wikipedia.org.

Приложения.

Карта поселка Коелга

Полезные ископаемые и геология Челябинской области.

ЗАО»Коелгамрамор»,фото № 1,2

Мраморный карьер, фото № 3.

Металлический трос с алмазным напылением, фото №4.

Отвал мраморной плиты, фото №5.

Подъемные краны, камнеобрабатывающие центры,

гравировально-фрезерный станок, фото №6.

Я на заводе ЗАО»Коелгамрамор»

Школа камнерезов, фото №7.

Таблица №1. Химический состав Коелгинского мрамора.

Породы и минералы Содержание компонентов Компоненты
SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O п.п.п. P2O5 SO3
Мрамор сред. 0,15 0,002 0,09 0,03 0,01 0,13 55,51 0,002 0,002 43,33 0,03 0,004

Таблица №2.

Физико-механические свойства мрамора Коелгинского месторождения (результаты тестирования по стандартам Американской ассоциации тестирования материалов АСТМ503-89 от 20 апреля 1994г.)

Мрамор - "Коелга, результаты тестирования АСТМ 503-89 от 20 апреля 1994г

Наименование показателей

Единица измерения

Значение

Объемная масса

г/см3

2,72

Удельный вес

г/см3

2,74

Водопоглощение

%

0,23

Предел прочности при сжатии: в сухом состоянии в водонасыщенном состоянии

кгс/см2кгс/см2

837793

Коэффициент снижения прочности после насыщения водой:

 

0,96

Потеря в весе:

после 35 циклов замораживания

%

0,59

после 100 циклов замораживания

%

7,00

Истираемость

г/см2

1,3

Коэффициент размягчения

%

0,91

Абразивная устойчивость

 

30,32

Радиоактивные свойства мрамора

Кюри/грамм

1,01-1,07

Абсорбция воды

%

0,09

Удельный вес

м.куб./тонна

2,710

Плотность

фунт/куб

180,06

Модуль разрыва

psi

1.703

Сила компрессии

psi (сух.)

12,741

Абразивность

 

10,32

Прочность на прогиб

i=1 дюйм

1,430

Опыт №1.

На определение карбоната кальция в мраморе (муфельная печь)фото №8.

Опыт №2.Реакция полученного образца с водой, фото №9.

Исходный образец мрамора (перед загрузкой в муфельную печь)

Таблица №3.

Разложение мрамора. Потеря массы мрамора при увеличении температуры.

Опыт №3.Распознование карбонат иона в мраморе ,фото №10.

Опыт №4.На содержание соединений железа в мраморе, фото №11.Опыт №5. Определение светопроницаемости мрамора, фото №12. Таблица№4. Коэффициент трения и скольжения.

 

F, H

µ

m,бруска,кг

Деревянная поверхность

0,3н

0,3

0.1кг

Мраморная поверхность

0,25н

0,25

0,1кг

Опыт№6.Коэффицент трения и скольжения, фото № 13.

Опыт №7.Отражательная способность поверхности мрамора. фото №14.

Рисунок №1.Отражение света от различных поверхностей.

Опыт № 8.Радиоктивность мрамора, фото №15.

Опыт № 9.Определение плотности мрамора, фото№16.

Опыт №10. Воздействие на мрамор (на примере мраморной плитки) различных бытовых веществ.

Таблица№5.

Сравнительная таблица различных загрязнений и их воздействие на мрамор.

Виды загрязнения

Натуральный мрамор

(реакция)

масло, восковой цветной мелок, хлорный отбеливатель, чернила, этиловый спирт 95%, пищевая сода, молоко, кофе

Нет заметного действия

лимонный сок ,уксус

Чрезмерное травление

чай, губная помада, красное вино

Слабое пятно

кетчуп

Травление

Коелга мрамор, фото автора в п.Коелга

Челябинский театр драмы имени Наума Орлова, облицовка мраморными плитами Коелга.

Просмотров работы: 2206