Вопрос 51. Механические, сушильные и термические свойства глин. Добавки, вводимые в глины

Глиной называются землистые минеральные массы, или землистые обломочные горные породы, способные с водой образовывать пластичное тесто, по высыхании сохраняющее приданную ему форму, а после обжига получающее твердость камня.

Важнейшими свойствами глин являются пластичность, отношение к сушке и отношение к высокой температуре.

Пластичность – важнейшее технологическое свойство глин, обуславливающее формование из них различных керамических изделий. Степень пластичности зависит от минералогического и гранулометрического состава, формы и характера поверхности зерен, а также от содержания растворимых солей, органических примесей и воды.

По степени пластичности глины делят на высокопластичные, имеющие водопотребность не более 28% с воздушной усадкой 10-15%, средней пластичности – водопотребность 20-28%, воздушная усадка 7-10% и малопластичные – водопотребность менее 20%, воздушная усадка 5-7%.

Пластичность глины можно повышать добавлением более пластичной глины, а также путем отмучивания, т.е. освобождением глины от примесей песка. Механическая обработка и вылеживание также повышают пластичность глин. Понижение пластичности достигается добавлением отощающих добавок.

Воздушной усадкой глины называют уменьшение ее объема, происходящее при сушке отформованных изделий в условиях нормальной (комнатной) температуры воздуха, вследствие удаления из нее воды и сближения глинистых частиц. Значение усадки выражают в процентах, и для кирпичных глин оно колеблется в пределах 4-5%.

Свойство глины, не расплавляясь, противостоять воздействию высоких температур называют огнеупорностью. Определяют ее при помощи конических пироскопов (конусов Зегера). Пироскопы устанавливают на подставку и вводят в печь. Характеризуют огнеупорность той температурой, при которой конус размягчается и оседает, касаясь своей вершиной подставки. Для определения огнеупорности глины из нее изготовляют образец, подобный конусу Зегера, устанавливают его вместе с несколькими конусами, имеющими разные температуры огнеупорности, и нагревают. Огнеупорность глины соответствует огнеупорности того конуса, который коснулся своей вершиной подставки одновременно с испытуемым образцом. Разность между температурами начала спекания и огнеупорностью глины называется интервалом спекания, он находится в пределах 100-150°С у чистых каолинитовых глин и 25-50°С у глин, используемых для обыкновенного глиняного кирпича.

Добавки к глинам.

Отощающие добавки.

В высокопластичные глины, для затворения которых требуется большое количество воды (до28%) и которые большую линейную усадку при сушке и обжиге (до15%), необходимо вводить отощающие добавки, т.е. непластичные вещества. При этом значительно уменьшается количество воды, что сокращает усадку (до2-6%).

В качестве отощающих добавок чаще всего применяют вещества неорганического происхождения – кварцевый песок, шамот (обожженная и измельченная глина), бой изделий, молотый шлак и золу. Эти вещества не только уменьшают усадку изделий, но и улучшают формовочные свойства массы, облегчают технологический процесс производства и устраняют брак.

Выгорающие добавки.

Для получения изделий с меньшей объемной массой и повышенной пористостью применяют органические выгорающие добавки. Наиболее часто используют древесные опилки, угольную мелочь и угольный порошок, торфяную пыль и др.

Все эти добавки обладают также свойствами отощающих добавок.

Специальные добавки.

Для придания керамическим изделиям специальных свойств вводят соответствующие добавки. Так, например, при изготовлении кислотоупорных изделий и облицовочных плиток к глинам добавляют песчаные смеси, затворенные жидким стеклом или щелочами. При необходимости понижения температуры обжига некоторых изделий используют флюсы (плавни) – молотый полевой шпат, руды, содержащие железо, песчаник. Для повышения качества кирпича в виде добавки вводят пирофосфаты и полифосфаты натрия.