Материаловедение: Конспект лекций (Темы 1.1-2.4. Общие свойства материалов. Материалы и изделия на основе древесины), страница 10

-теплоизоляционные материалы (легкий кирпич);

-заполнители для легких бетонов (керамзит, аглопорит).

Сырье:

-глина, каолин (пластичные материалы) и непластичные – порообразующие и отощающие добавки, плавни.

Глины - осадочные горные породы тонкоизмельченного строения, которые, смешиваясь с водой (независимо от химического и минерального состава), способны образовывать пластичное тесто, переходящее после обжига в водостойкое, прочное камневидное тело.

Глина образуется в результате выветривания полевошпатных пород, представляет собой водные алмомосиликаты:

-каолинит Al₂O₃*2SiO₂*2H₂O

-галлуазит Al₂O₃*2SiO₂*4H₂O

-монтмориллонит Al₂O₃*4SiO₂*nH₂O

Чистые глины - каолин (бел. цвет), бентониты - высокодисперсные глины с высоким содержанием монтмориллонита.

В состав глин входят различные по крупности зерна, но их пластичность и связующая способность зависит от наличия мелких частиц (до 0,005) - глинистого вещества. Большая суммарная поверхность и пластичная форма частиц позволяет им двигаться друг относительно друга без потери сцепления - этим и обуславливается их пластичность.

Высокопластичные глины: 80% - 90% частиц мельче 0,005 мм.

Более крупные частицы не обладают свойством пластичности (крупнее 0,005- пыль; 0,05- 2 мм – песок).

Непластичными добавками (примесями) служат: кварц, полевой шпат, серный колчедан FeS, Fe(OH)₃, доломит CaCO₃*MgCO₃, Va; Ti и органические примеси. Эти составляющие влияют на технологию керамического производства.

Плавни (шпат, доломит - CaCO₃, тальк, железная руда- Fe(OH)₃) понижают температуру спекания (огнеупорность глины).

CaCO₃ в виде мела и доломита являются порообразующими добавками, их вводят для получения пористых изделий с пониженной теплопроводностью, т.к. при высокой температуре они разлагаются, выделяя газ СО₂ .

Свойства глин характеризуются: пластичностью, связностью, связующей способностью, отношением к сушке и действию высокой температуры.

Связность - усилия необходимые для разъединения частиц глины, обусловлена величиной и формой частиц.

Связующая способность – способность связывать частицы непластичных материалов (песка) и образовывать прочное изделие.

Воздушная усадка (усушка) – изменение размеров при сушке керамического изделия-сырца. Вода испаряется, толщина водной прослойки сокращается.

Огневая усадка – изменение размеров  при обжиге. При обжиге легкоплавкие соединения в жидком состоянии обволакивают не расплавившиеся. Частицы сближаются, следовательно, происходит огневая усадка. Кварцевый песок ослабляет усадку и даже увеличивает размеры, т.к. при нагревании кварц увеличивается. Огневая усадка составляет обычно 2-6% от первоначальных размеров. Полная усадка = Воздушная + Огневая.

Огнеупорность. Глины не имеют постоянной температуры плавления из-за неоднородности состава. Поэтому глины огнеупорные (>1580 ْ С) тугоплавкие (1350-1580 ْ С) легкоплавкие (< 1350 ْ С). Чем больше примесей, тем меньше огнеупорность. Кирпич, черепица изготовляются из легкоплавящихся  глин с большим количеством примесей.

Пластичность- способность теста деформироваться под влиянием внешних механических воздействий без нарушения сплошности и сохранять форму после прекращения воздействий. 

Молекулы воды имеют расклинивающие действия на частицы глинистого вещества. Чем выше пластичность глины, тем больше водопотребность (так как большое количество частиц надо обволакивать).

Высокопластичная («жирная») глина – водопотребность более 30%, усадка 10-15%. Малопластичная  («тощая») – водопотребность менее 20%, усадка < 5%

Пластичность характеризуется числом пластичности 

                                              (12)

ω_{т, р} – соответственно влажность при текучести и раскатывании глины, %.

Пл > 15 - пластичные глины, изделия трескаются при высыхании. Пл < 7 - «тощие» глины – плохо формуются.

Снижение пластичности - введение отощающих добавок (шамота, шлака, золы, кварцевого песка) и малопластичных глин. Отощающие материалы добавляют для уменьшения усадки при сушке, обжиге и предотвращения деформаций и трещин. Шамот получают обжигом огнеупорных и тугоплавких глин до 1000 – 1400 ْ С и помолом до крупности 0,16-2 мм. Дегидратированная глина при нагревании ее до 600 – 700  ْ С.