firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/0869-7493.2025.34.02.42-49firesmi-1488Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВSAFETY OF SUBSTANCES AND MATERIALSВлияние вида глины на модифицирующий эффект синтетического диопсида в керамических материалахInfluence of clay type on the modifying effect of synthetic diopside in ceramic materialshttps://orcid.org/0000-0001-8425-1883СоколоваА. Г.SokolovaA. G.

СОКОЛОВА Алла Германовна, к.т.н., доцент кафедры строительного материаловедения

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26

ResearcherID: F-3314-2017, Scopus: 57202822282

Alla G. SOKOLOVA, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Materials Science

Yaroslavskoye Shosse, 26, Moscow, 129337

ResearcherID: F-3314-2017; Scopus: 57202822282

as.falconi@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1666-8702ГотлибЕ. М.GotlibE. M.

ГОТЛИБ Елена Михайловна, д.т.н., профессор кафедры технологии синтетического каучука

420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68

Scopus: 6603371638

Elena M. GOTLIB, Dr. Sci. (Eng.), Professor Synthetic Rubber Technology Department

Karl Marx street, 68, Kazan, 420015

Scopus: 6603371638

egotlib@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7524-3088ТвердовИ. Д.TverdovI. D.

ТВЕРДОВ Илья Дмитриевич, аналитик

420500, Республика Татарстан, г. Иннополис, Университетская ул., 1

Scopus: 57218419634

Ilya D. TVERDOV, Research Associate

Universitetskaya street, 1, Innopolis, Republic of Tatarstan, 420500

Scopus: 57218419634

idtverdov@gmail.comНациональный исследовательский Московский государственный строительный университетРоссияMoscow State University of Civil Engineering (National Research University)Russian FederationКазанский национальный исследовательский технологический университетРоссияKazan National Research Technologi­calRussian FederationАНО ВО «Университет Иннополис»РоссияANO HE “Innopolis University”Russian Federation2025220520253424249Copyright © Соколова А.Г., Готлиб Е.М., Твердов И.Д., 20252025Соколова А.Г., Готлиб Е.М., Твердов И.Д.Sokolova A.G., Gotlib E.M., Tverdov I.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/1488Введение

Введение. Состав глинистой шихты в современной керамической промышленности корректируется введе­нием полифункциональных добавок, среди которых распространены силикатные наполнители на основе крупнотоннажных промышленных отходов. Синтетический диопсид на основе золы рисовой шелухи и доломита, обладая рядом ценных характеристик, представляет несомненный интерес в качестве основной крис­таллической фазы при производстве разных видов керамики.

Цель

Цель. Изучение модифицирующего действия синтетического диопсида (СД) на основе золы рисовой шелухи (ЗРШ) и доломита в составе керамической шихты на основе различных видов глинистого сырья.

Материалы и методы

Материалы и методы. В работе были исследованы глины Башкирского и Яушского месторождений, немоди­фицированные композиции на их основе, а также составы, наполненные синтетическим диопсидом. Стандартными экспериментальными методами были исследованы фазовый и гранулометрический составы глин, пластичность, истинная плотность и водостойкость базовой и модифицированных композиций, определена огневая, полная и воздушная усадка.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Различия в фазовом и гранулометрическом составе глин незначительно влияют на пластичность глиняной шихты, но обуславливают разную истинную плотность. Установлено, что водостойкость и общая прочность немодифицированной керамики на основе этого глинистого сырья отличаются в среднем на 10 %.

Выводы

Выводы. Синтетический диопсид показал свою эффективность как модификатор глинистого сырья, снижающий усадку керамических материалов и пластичность, при этом более перспективной для применения является глина Яушского месторождения.

Introduction

Introduction. In the modern ceramic industry, the composition of the clay charge is adjusted by the introduction of polyfunctional additives, among which silicate fillers on the base of large-tonnage industrial waste are widespread. Synthetic diopside derived from rice husk ash and dolomite, having a number of valuable characteristics, is of undoubted interest as the main crystalline phase in the production of different types of ceramics.

The aim

The aim. To investigate the modifying effect of synthetic diopside (SD) derived from rice husk ash (RHA) and dolomite in the composition of ceramic charge based on different types of clay raw materials.

Materials and methods

Materials and methods. In this study, there were investigated the clays of Bashkir and Yaush deposits, unmodified compositions based on them, as well as compositions filled with synthetic diopside. Standard experimental methods were used to study the phase and particle size distribution of clays, plasticity, true density and water resistance of base and modified compositions, fire, total and air shrinkage were determined.

Results and discussion

Results and discussion. Differences in the phase and particle size distribution of clays do not significantly affect the plasticity of the clay charge, but cause different true density. It was found that water resistance and overall unmodified ceramics based on these clay raw materials differ on average by 10 %.

Conclusions

Conclusions. Synthetic diopside has shown its effectiveness as a modifier of clay raw materials, reducing the shrinkage of ceramic materials and plasticity, with the clay of the Yaush deposit being more promising for application.

зола рисовой шелухиусадкамодификацияфазовый составводостойкостькерамическая шихтакальций-магниевые силикатыводостойкостьвоздушная усадкаогневая усадкаrice husk ashshrinkagemodificationphase compositionwater resistanceceramic chargecalcium magnesium silicateswater resistanceair shrinkagefire shrinkageReferencesMishagin K.A., Yamaleeva E.S., Gotlib E.M., Sokolova A.G., Pirogova N.N. The impact of calcium silicate obtained from zeolite-siliceous rock on properties of ceramic materials // Construction Economics. 2024. No. 10. Pр. 433–435.Mishagin K.A., Yamaleeva E.S., Gotlib E.M., Sokolova A.G., Pirogova N.N. The impact of calcium silicate obtained from zeolite-siliceous rock on properties of ceramic materials. Construction Economics. 2024; 10:433-435.Готлиб Е.М., Соколова А.Г., Гимранова А.Р. Исследование влияния волластонита на свойства керамических изделий // Экономика строительства. 2023. № 9. С. 149–152. EDN NMMXTN.Gotlib E.M., Sokolova A.G., Gimranova A.R. Study of the effect of wollastonite on the properties of ceramic products. Construction Economics. 2023; 9:149-152. EDN NMMXTN. (rus).Верещагин В.И., Меньшикова В.К., Бурученко А.Е., Могилевская Н.В. Керамические материалы на основе диопсида // Стекло и керамика. 2010. № 11. С. 13–16. EDN NBKRMB.Vereshchagin V.I., Men’shikova V.K., Buruchenko A.E., Mogilevskaya N.V. Ceramic materials on the diopside base. Glass and Ceramics. 2010; 11:13-16. EDN NBKRMB. (rus).Ghosh S., Koisumi S., Hiraga T. Diffusion creep of diopside // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2022. No. 126 (1). DOI: 10.1029/2020JB019855Ghosh S., Koisumi S., Hiraga T. Diffusion creep of diopside. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2022; 126(1). DOI: 10.1029/2020JB019855Верещагин В.И., Бурученко А.Е., Меньшикова В.К. Безусадочный облицовочный керамический материал на основе диопсидового сырья // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1–1. С. 13. EDN VIDTCB.Vereshchagin V.I., Buruchenko A.E., Men’shikova V.K. Dimensionally stable ceramic facing material on the basis of diopside raw materials. Modern Problems of Science and Education. 2015; 1-1:13. EDN VIDTCB. (rus).Nazzareni S., Skogby H., Hålenius U. Crystal chemistry of Sc-bearing synthetic diopsides // Physics And Chemistry Of Minerals. 2013. Issue 40. Pр. 789–798. DOI: 10.1007/s00269-013-0613-5Nazzareni S., Skogby H., Hålenius U. Crystal chemistry of Sc-bearing synthetic diopsides. Physics And Chemistry Of Minerals. 2013; 40:789-798. DOI: 10.1007/s00269-013-0613-5Твердов И.Д., Ямалеева Е.С., Готлиб Е.М., Холин К.В., Султанов Т.П. Изучение фазовых превращений в процессе твердофазного синтеза диопсида на основе золы рисовой шелухи // Вестник ВГУИТ. 2024. Т. 86. № 2. С. 277–283. DOI: 10.20914/2310-1202-2024-2-277-283Tverdov I.D., Yamaleeva E.S., Gotlib E.M., Kholin K.V., Sultanov T.P. Study of phase transformations in the process of solid-phase synthesis of diopside based on rice husk ash. Proceedings of VSUET. 2024; 86(2):277-283. DOI: 10.­20914/2310-1202-2024-2-277-283 (rus).Cтупников В.С., Данчук Е.М., Черкасова Л.И. Методы определения типа и состава грунта // Международный журнал прикладных наук и технологий «Интеграл». 2019. № 1. С. 22–27. EDN FMMFSI.Stupnikov V.S., Danchuk E.M., Cherkasova L.I. The methods of determining type and composition of soils. International Journal of Applied Sciences and Technology Integral. 2019; 1:22-27. EDN FMMFSI. (rus).Мошняков М.Г., Орлова Т.А. Реология и исследование текучести глин российских месторождений для производства керамики // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия Технические науки. 2016. № 4 (52). С. 147–157.Moshnyakov M.G., Orlova T.A. Rheology and the study of flowage of Russian deposit clay for ceramic manufacturing. Bulletin of Samara State Technical University. Technical Sciences Series. 2016; 4(52):147-157.Бурученко А.Е., Меньшикова В.К., Верещагин В.И. Облицовочная строительная керамика на основе диопсида // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2011. № 3. С. 145–152.Buruchenko A.E., Men’shikova V. K., Vereshchagin V.I. Facing building ceramics on the basis of the diopside compositions with clay. Journal of Construction and Architecture. 2011; 3:145-152.Габдулхаев К.Р., Валеева А.Р., Твердов И.Д., Готлиб Е.М. Сравнение состава, свойств и модифициру­ющего действия в эпоксидных композициях природного и синтетического диопсидсодержащих наполнителей // Вопросы материаловедения. 2024. № 3 (119). С. 147–155. DOI: 10.22349/1994-6716-2024-119-­3-145-152.EDN ENUXGX.Gabdulkhayev K.R., Valeeva A.R., Tverdov I.D., Gotlib E.M. Comparison of composition, properties and modifying effect in epoxy compositions of natural and synthetic diopside-containing fillers. Issues of Material Science. 2024; 3(119):147-155. DOI: 10.22349/1994-6716-2024-119-3-145-152. EDN ENUXGX. (rus).Твердов И.Д., Готлиб Е.М., Гадбулхаев К.Р., Ямалеева Е.С. Керамические материалы, модифицированные синтетическим диопсидом на основе золы рисовой шелухи // Вестник технологического университета. 2024. Т. 27. № 2. С. 63–67.Tverdov I.D., Gotlib E.M., Gabdulkhayev K.R., Yamaleeva E.S. Ceramic materials modified by synthetic diopside on the base of rice husk ash. Herald of Technological University. 2024; 27(2):63-67. (rus).Лазарева Я.В., Лапунова К.М., Орлова М.Е., Котляр А.В. Взаимосвязь водопоглощения и водонепроницаемости керамической черепицы из аргиллитоподобных глин // Строительные материалы. 2018. № 5. С. 36–39.Lazareva Ya.V., Lapunova K.M., Orlova M.E., Kotlyar A.V. Relationship of Water Absorption and Water Resistance of a Ceramic Tile from Argillith-Like Clays. Construction Materials. 2018; 5:36-39. (rus).Казьмина О.В., Верещагин В.И., Абияка А.Н. Влияние предварительной подготовки стекольной шихты и степени ее дисперсности на процессы силикато- и стеклообразования // Техника и технология силикатов. 2009. Т. 16. № 3. С. 2–7. EDN JTIAWT.Kaz’mina O.V., Vereshchagin V.I., Abiyaka A.N. The impact of preliminary treatment of glass batch and the degree of its dispersiveness on the processes of silicates and glass formation. Technique and Technology of Silicates. 2009; 16(3):2-7. EDN JTIAWT. (rus.).Rassokhin A.S., Ponomarev A.N., Figovsky O.L. Silica fumes of different types for high-performance fine-grained concrete // Magazine of Civil Engineering. 2018. No. 2 (78). Рp. 151–160. DOI: 10.18720/MCE.78.12Rassokhin A.S., Ponomarev A.N., Figovsky O.L. Silica fumes of different types for high-performance fine-grained concrete. Magazine of Civil Engineering. 2018; 2(78):151-160. DOI: 10.18720/MCE.78.12Chumachenko N.G. The use of phas.rule diagrams of aluminosilicate systems for calculating melt amount and constituents appearing in ceramic mixture under firing // Procedia Engineering. 2014. Vol. 91. Рp. 381–385. DOI: 10.1016/j.proeng.2014.12.079Chumachenko N.G. The use of phas.rule diagrams of aluminosilicate systems for calculating melt amount and constituents appearing in ceramic mixture under firing. Procedia Engineering. 2014; 91:381-385. DOI: 10.1016/j.proeng.2014.12.079Ушницкая Н.Н., Местников А.Е. Исследование свойств глинистого сырья методами физико-химического анализа // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. Шухова. 2024. Т. 9. № 4. С. 16–25. DOI: 10.34031/2071-7318-2024-9-4-16-25Ushnitskaya N.N., Mestnikov A.E. Investigation of the properties of clay raw materials by methods of physico-­chemical analysis. Bulletin of Belgorod State Technological University Named after V.G. Shukhov. 2024; 9(4):­­16-25. DOI: 10.34031/2071-7318-2024-9-4-16-25Vakalova T.V., Govorova L.P., Reshetova A.A., Shvagrukova E., Tokareva A.Yu. Activation of synthesis and sintering of mullite aluminosilicate ceramics based on natural raw materials // Advanced Materials Research. 2014. Vol. 1040. Pр. 268–271. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.1040.268Vakalova T.V., Govorova L.P., Reshetova A.A., Shvagrukova E., Tokareva A.Yu. Activation of synthesis and sintering of mullite aluminosilicate ceramics based on natural raw materials. Advanced Materials Research. 2014; 1040: ­­268-271. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.1040.268Чумаченко Н.Г., Тюрников В.В., Недосеко И.В. К вопросу оптимизации структуры для получения высоко­прочной керамики // Градостроительство и архитектура. 2023. Т. 13. № 1. С. 92–96. DOI: 10.17673/Vestnik.2023.01.12Chumachenko N.G., Tyunikov V.V., Nedoseko I.V. Structure optimization for producing high-strength ceramics. Urban Construction and Architecture. 2023; 13(1):92-96. DOI: 10.17673/Bulletin.2023.01.12 (rus).Верещагин В.И., Могилевская Н.В., Сафонова Т.В. Спекание и прочность стеновой керамики и фаянса из композиций глинистого и диопсидсодержащего сырья // Вестник ТГАСУ. 2019. Т. 21. № 6. С. 122–131. DOI: 10.31675/1607-1859-2019-21-6-122-133. EDN TFUCTT.Vereshchagin V.I., Mogilevskaya N.V., Safonova T.V. Sintering and durability of clay- and diopside-containing ceramic and faience wall materials. Bulletin of Tomsk State Architectural and Structural Engineering University — Journal of Construction and Architecture. 2019; 21(6):122-131. DOI: 10.31675/1607-1859-2019-21-6-122-133.EDN TFUCTT. (rus).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.