Технический состав глины
Глины, употребляемые в производстве строительного кирпича, отличаются обычно сложным химическим и минералогическим составом и представляют собой смесь минералов отличающихся друг от друга не только по составу, но и по величине частиц, часть которых видна простым глазом, другие можно различать в лупу, а третьи трудно различить даже в микроскоп. Часть зерен лишена пластичности, а другая обладает этим свойством в значительной степени. Эта последняя часть получила название глинистого вещества.
Существует много способов для определения размеров частиц глины. Одним из самых простых является пропуск глины через набор сит с убывающими размерами отверстий. В керамическом производстве обычно применяются сита, имеющие 900— 4 900 отверстий на 1 см2, что соответствует диаметру частиц в 0,2 и 0,088 мм. Если пропустить глину через эти сита, то она разделится по величине частиц на три группы (фракции): первая с частицами крупнее 0,2 мм, вторая с частицами от 0,2 до 0,088 мм и третья с частицами мельче 0,088 мм. Частицы глинистого вещества следовательно будут заключены в третьей фракции. Относительное количество частиц отдельных фракций в глине (гранулометрический состав) имеет большое влияние на свойства глины. Этим пользуются в керамическом производстве, достигая путем добавления некоторых фракций изменения свойств материала.
Чем больше в глине собственно глинистого вещества, тем сильнее выражены в ней характерные свойства глин и тем более ценной является глина. В кирпичном производстве употребляются глины с большим содержанием песчаных частиц.
По химическому составу глины представляют собой соединения окислов различных элементов с кремнеземом — силикаты. Химический состав глин очень разнообразен, и даже в одном и том же месторождении глина может различаться по своему составу. Однако все же можно установить некоторые черты, общие для всех глин. Так например, все глины неизменно содержат кремнезем, глинозем, и воду. Кроме этих соединения глины содержат окислы железа, калия, натрия, а также кальция и магния. Главной составной, частью глины является кремнезем, содержание которого в кирпичных глинах доходит иногда до 80% Глинозем также всегда содержится в глинах. Особенно многоглинозема содержится в глинах, применяемых для производства высокоценных изделий (фарфор, огнеупоры), в которых содержание его иногда приближается к содержанию кремнезема. В большинстве глин содержится также некоторое количество органических углеродистых веществ.
Знание химического состава глины недостаточно для суждения о ее свойствах. Очень большое значение имеет также-то обстоятельство, в виде какого соединения или минерала входит то или другое вещество в состав глины. Так например, кремнезем может присутствовать в виде кварца (песка) или в виде полевого шпата и слюды.
Кварц (SiO2) выходит в состав всех глин в виде зерен песка различной крупности. Иногда песок специально добавляется к глине как отощающее средство для уменьшения ее пластичности.
Каолимит (А12О3 • 2SIO2. 2H2O) является существенной частью наиболее ценных глин — фарфоровых, фаянсовых и огнеупорных, которые в некоторых случаях состоят почти исключительно из каолинита. В кирпичных [глинах каолинит содержится в наиболее мелких фракциях глиняных частиц.
Полевой шпат представляет собой остаток горных пород, из которых образовались глины, и наряду с кварцем представляет наиболее часто встречающуюся часть глины.
Слюда чрезвычайно распространена в глинах, составляя в некоторых случаях основную часть глинистой породы. Узнается по характерному блеску отдельных слюдяных частиц.
Соединения железа в виде окислов почти всегда находятся в глинах и окрашивают их в разные цвета от светло-желтого до бурого и буро-красного. При обжиге эта соединения, распределенные по всей массе сырца, действуют как плавни и придают кирпичу красную окраску.
Соединения железа с серой (FeS) в виде пирита, или серного колчедана, являются вредно примесью в глинах. Они образуют кристаллики различной величины, обладающие металлическим блеском. Присутствие серного колчедана можно узнать по сернистому запаху, получающемуся при обжиге глины. Серный колчедан вызывает вспучивание, а также резкую деформацию изделий при обжиге.
Соединения кальция или магния в виде углекислых солей — известняка, мела и доломита — часто встречаются в глине. Эти соединения обнаруживаются действием кислот (соляной или уксусной), так как при этом вследствие разложения солей выделяются пузырьки углекислого газа. Содержание этих солей в глине может быть очень значительным, доходя до 25%. Известь является плавнем и влияет на изменение цвета кирпича при обжиге. Если известь находится в тонкоизмельченном и равномерно распределенном: состоянии, то глины даже с высоким содержанием извести находят применение в кирпичном производстве. Если же известь встречается в виде крупных включений, так называемых «дутиков», то такая глина негодна для производства, если не принять мер к раздроблению или удалению дутиков.
Гипс (CaSO4 • 2H20) находится во многих глинах в равномерно распределенном состоянии, а иногда в виде скоплений отдельных кристаллов. Внешним отличием гипса от других включений являются стеклянный блеск и малая твердость кристаллов. При обжиге присутствие гипса может вызвать в кирпиче появление белых пятен и потерю цвета.
Растворимые соли. В глинах часто встречаются, обычно в малых количествах (до 1—1,5%), легко растворимые соли: хлористый натрии NaCI (поваренная соль), сода и др. При большом содержании эти соли могут повлиять на качество продукции вследствие образования налетов.
Органические углеродистые примеси встречаются во многих глинах и окрашивают их в различные цвета — от светло-серого до темно-серого и черного. Эти примеси являются остатками гниения растений или частичками угля, распределенными в массе глины. При обжиге изделий органические примеси выгорают, оставляя пустоты, а иногда могут образовать вздутия вследствие выделения газов.