Абразивные свойства глины. Разбираем все сорта глины и их свойства — советы по применению

Закуска из глины. Такое блюдо есть в рационе малых народностей Дальнего Востока. В пищу идет только белая глина . Ее запивают козьим молоком. После употребления экзотического блюда еще никто не попал в больницу. Оказывается, в небольших количествах глина не только не вредна, но и полезна. Ей, к примеру, питались некоторые россияне в 20-ых годах прошлого века. Тогда в стране свирепствовал голод. В исторических сводках зафиксировано, что глину в качестве еды продавали на рынках Самары. В породе содержатся продукты распада органики. Они несут массу питательных и полезных для организма веществ.

Физические и химические свойства глины

2,50-2,85 граммов на кубический сантиметр – такова плотность глины. У породы, в которой много органики плотность меньше. Максимальные показатели у масс, где продуктов жизнедеятельности минимум. Плотными, вне зависимости от категории являются также древние глины. Они располагаются на глубине и уплотняются под тяжестью земной коры и собственного веса.

На фото массив глины

Плотность – один из немногих стабильных параметров глины. К таковым относят еще пластичность, податливость материала. В остальном, виды породы разнятся. Все зависит от места и условий образования материала. К примеру, пористость породы может быть 20%, а может быть и все 60%. При этом, подавляющее большинство пор открыты. Это значит, что отверстия без труда пропускают жидкость. Однако, у глины есть свойство, набрав определенное количество жидкости, более не пропускать воду. Поэтому, породу часто используют в водоупорных сооружениях.

Способность вбирать влагу обуславливает свойство глины набухать. При сушке порода, напротив, уседает. В итоге, объем материала может изменяться примерно на 30%. При этом, приданная глине форма сохраняется.

На фото чёрная глина

Способность к деформации у разных видов глин выражается, как в тысячных долях, так и в целых. Широкий диапазон объясняется разницей пород по увлажненности, составу, плотности, структуре. Некоторые виды глины липкие. В связи с этим породу часто используют, как клейкий, связующий материал.

Основу глины зачастую слагает минерал каолинит. Он состоит из оксидов кремния, алюминия и воды, и относится к группе полевых шпатов. Слоистые алюмосиликаты всегда в тех или иных пропорциях входят в состав породы. Иногда, глина состоит из них полностью. Также в массе встречаются частицы песка и карбонатов.

Как и где образуется глина

Образоваться глина может везде, где есть вода и . Из последних состоит порода. Глина – разрушенные при действии ветров и прочих внешних факторов полевые шпаты. Их крошка, смешиваясь с окружающими массами, может осесть в месте месторождения шпатов. Однако, чаще всего минеральную пыль уносят потоки воды, будь то дожди, реки, моря. Потоки приносят составные глины в места с наименьшим течением. Здесь минеральная крошка оседает на дно, соединяясь с частицами ракушек, водорослей и прочих местных «достопримечательностей».

На фото голубая глина, образована на берегу водоёма

Поскольку полевые шпаты и прочие алюмосиликаты разноцветные, то и глины из них выходят красочные. В зависимости от преобладающего вида минерала, пластичная порода может быть красной, коричневой, оранжевой, желтой, белой. Встречаются так же черная глина и голубая глина . Темный цвет порода приобретает за счет содержания в ней углеродов и железа. Небесный оттенок глине придает монтмориллонит. Это минерал из подкласса слоистых силикатов, он имеет голубой или серо-голубой цвет.

Виды глины

Глины делят по их происхождению. Два основных класса – материковая и морская . Из названий понятно, что материковая глина оседает рядом с разрушающимися каменными массивами, не подвергаясь переносу водой. К морской породе относится та, которую потоки отнесли от мест первоначального расположения.

Среди морских глин выделяют 4 подклассов. Их связывают с местом оседания и окончательного формирования породы.

На фото прибрежная глина

Прибрежные глины формируются у кромки воды. Обычно, гранулы такой породы плохо отсортированы, перемежаются песчаниками, карбонатами или угольными пластами. Частицы прибрежных глин зачастую грубые и крупные.

Лагунные глины считаются огнеупорными. Это касается породы, сформировавшейся в опресненных лагунах. В полузамкнутых системах с повышенным содержанием соли в воде огнеупорные массы не образуются. Здесь глина отличается крупнозернистой структурой, видными невооруженным глазом частицами соли и гипса. Шельфовые глины однородные, образуются в отсутствии течений на глубине примерно в 2-е сотни метров.

Среди материковых глин также имеются подклассы, и их тоже 4.

Делювиальные глины неоднородны. Они скапливаются у подножий разрушающихся возвышенностей. У делювиальной породы часто отсутствует слоистость, либо она не выраженная.

Озерные глины тонкодисперсные, однородные. К таковым относятся лучшие представители огнеупорных глин. Образуются они, как в пресных, так и в соляных озерах.

Пролювиальные глины относятся временными потоками на ложбины. Такая порода крупнозернистая, плохо отсортированная.

Речные глины характерны для пойм. Порода не разделена на слои, зачастую переходит в гальку или песок.

О видах глины по ее назначению поговорим на примерах применения породы.

Применение глины

Почти весь фарфор сделан из, или с применение каолиновой глины. Она мелкодисперсная, белая, поэтому пригождается еще и в бумажной промышленности.

На фото огнеупорная глина или ещё её называют шамотная глина. Из неё производят огнеупорный кирпич

Огнеупорная глина тоже бывает белой, но чаще, серой или желтоватой. Порода выдерживает нагрев почти в 1 600 градусов Цельсия. Это так же пригождается при изготовлении фаянса и огнеупорной продукции. Строители часто называют породу категории «шамотная глина ». Однако, это та порода, которая после температурной обработки в брикетах была измельчена. Порошок добавляют в бетон, штукатурку.

Наиболее пластична формовочная глина. Из нее делают матрицы для заливки на металлургических предприятиях.
Для изготовления кирпича берут кирпичную глину. В ней много кварца и такая порода легко переплавляется.

На фото полимерная глина

Существует также полимерная глина . Ее происхождение не природное. Состав массы далек от минерального. Зато, по свойствам близок к истинной породе. Полимерная глина пластична, легко обжигается. Она бывает разных текстур и цветов и является популярным поделочным материалом. Если нужна такая глина , купить ее можно в магазинах, торгующих всем для творчества.

Лечебные свойства глины

Благодаря своему составу порода обладает бактерицидным действием. Маски из глины популярны среди обладателей проблемной кожи. Антимикробная среда пригождается и при лечении энтеритов с колитами. Это инфекции желудочно-кишечной сферы. Так что не зря существуют примеры употребления глины в пищу.

На фото маска для лица из голубой глины

В аптеках и косметических магазинах продается глина для лица . Это не всегда лишь обеззараживающие и заживляющие составы. Минеральная и органическая среды породы питают клетки, возвращают молодость, подтягивают кожу.

Интересно, что глиняные ванны принимают не только люди, но и животные. Они измазываются, катаются в тягучей массе, если ранены или больны. Животных ведет инстинкт. Они чуют лекарства в окружающей их среде.

Общие свойства

Свойства глин целиком зависят от их химического и минерального состава, а также от величины составляющих их частиц. Уже одни эти. факты указывают нам на важнейшие свойства глин.

Важнейшими свойствами глин являются:

1) способность в смеси с водой образовывать тонкие «взвеси» (мутные лужи) и вязкое тесто;

2) способность набухать в воде;

3) пластичность глиняного теста, т. е. способность его принимать и сохранять любую форму в сыром виде;

4) способность сохранять эту форму и после "высыхания с уменьшением объема;

5) клейкость;

6) связующая способность;

7) водоупорность, т. е. способность после насыщения определенным количеством воды не пропускать через себя воду.

Глины могут быть всех цветов - от белого до черного. На Украине и в некоторых других районах белая глина служит материалом для побелки стен, печей и т. д. Когда хотят покрасить стены в цветные тона, берут желтые, красные, зеленые и другие глины. Таким образом, здесь мы имеем дело с новым свойством глины - с красящей и кроющей ее способностью.

Физические свойства глины

Большое разнообразие условий образования и степени литификации глинистых пород обусловливает значительный диапазон изменения их свойств. Среди физических свойств наименее изменчивы показатели плотности глинистых пород. Они варьируют от 2,50 до 2,85 г/см 3 . Примесь органических веществ понижает плотность глин, так как для гумуса она равна 1,25-1,40 г/см 3 . У минеральных монтмориллонитовых глин ее величина также низкая - до 2,25 г/см³.

Значения пористости варьируют от 25-30 до 60%; подавляющая часть пор является открытой, доступной для жидкой компоненты.

Наибольшей плотностью, как правило, обладают древние глины, залегающие на значительных глубинах и испытавшие сильное уплотнение. К этой категории относятся большая часть палеозойских, мезозойских, некоторые эоценовые и палеогеновые глины. Высокую уплотненность, независимо от возраста, имеют глинистые образования горно-складчатых районов, такие, как апшеронские глины Закавказья, олигоценовые глины Западного Кавказа. Среди континентальных четвертичных отложений наибольшую уплотненность имеют ледниковые глинистые залегания. Наименьшими показателями уплотнения характеризуются четвертичные озерные, озерно-ледниковые, аллювиальные и делювиальные глинистые образования. С плотностью и пористостью глинистых пород тесно связана их водопроницаемость. Большая часть глин и суглинков относится к слабопроницаемым или практически водонепроницаемым породам. Значения коэффициента фильтрации для них изменяется от 10 -3 до 10 -5 м/сут. Это объясняется наличием у глин и суглинков ультракапиллярных пор, полностью занятых связанной водой. Фильтрация через такие поры возможна только при превышении начального градиента.

Важной особенностью глинистых пород является их способность вступать в обменные реакции, приводящая к изменению их состава, строения и свойств. Обменная способность глин часто используется в практических целях, например в химической промышленности, а также при целенаправленном изменении их свойств, таких, как водопроницаемость, липкость и др. Глинистые породы благодаря особенностям гранулометрического и химико-минерального состава проявляют четко выраженные физико-химические свойства. Так, многие глинистые породы при их увлажнении набухают, а при высушивании дают усадку, что сопровождается изменением объема от нескольких до 25-30%, а в некоторых случаях и больше. Развиваемое при этом давление набухания может достигать 1,0-1,5 МПа. При определенных условиях глинистые породы обладают липкостью, величина которой может достигать 5-6 Н/см².

Среди различных типов глин наиболее гидрофильными, а следовательно, и более склонными к проявлению названных свойств являются глины и тяжелые глины, содержащие значительное количество набухающих глинистых минералов (монтмориллонита, смешаннослойных) и органического вещества. Присутствие солей, а также слабогидрофильных глинистых минералов (типа каолинита) приводит к снижению показателей этих свойств. Наибольшая обменная способность, пластичность, набухание, усадка, липкость у высокопористых озерных глин, глин старичной фации аллювия, богатых органикой, у многих озерно-ледниковых и элювиальных глин, а также у лагунных и морских глин, лишенных солей. Наименее гидрофильны супеси и суглинки ледникового и аллювиального (пойменная фация) происхождения. Набухание, усадка и липкость глин помимо дисперсности и химико-минерального состава зависят от их степени уплотнения и прочности структурных связей. Наибольшим набуханием обладают высокогидрофильные, умеренно уплотненные глины с коагуляционным и переходным типом структурных связей. Таковыми являются, например морские отложения юры Русской платформы, некоторые разности сарматских глин Предкавказья и др.

Слаболитифицированные, высокопористые и, наоборот, сильнолитифицированные глины с переходным типом структурных связей обладают низкими показателями набухания. У первых это объясняется высокой пористостью и влажностью, а у вторых - наличием прочных структурных связей, препятствующих набуханию. К таким глинам относятся современные отложения морей и озер, многие четвертичные образования морского, озерного, водно-ледникового и аллювиального генезиса, а также глины древних комплексов - девона, карбона и перми.

Глинистые породы обладают различной деформируемостью и прочностью. Коэффициент их сжимаемости изменяется от единиц (у слаболитифицированных глин) до тысячных долей МПа"1 (у сильнолитифицированных глин). Модуль общей деформации варьирует от нескольких до 50-60 МПа. Угол внутреннего трения и сцепления изменяется соответственно от 5-10° и 0,01 - 0,05 МПа до 20-36° и 0,12-0,6 МПа. Столь широкий диапазон изменения механических свойств глинистых пород объясняется их различным составом, уплотненностью, влажностью и др. Среди многочисленных факторов, влияющих на прочностное и деформационное поведение глин, важнейшим является характер структурных связей. Глинистые породы с коагуляционным типом структурных связей характеризуются наибольшей сжимаемостью. График сжимаемости таких глин имеет вид экспоненциальной кривой, наклон которой к оси абсцисс постепенно уменьшается, вследствие чего коэффициент их сжимаемости постепенно снижается по мере уплотнения от 1 до 0,1 МПа -1 , а модуль общей деформации соответственно возрастает от 1 до 10 МПа. В условиях быстрого неконсолидированного сдвига такие глины дают криволинейную зависимость т = / (а). Значения (р и С при этом являются небольшими и, как правило, не превышают 5-15° и 0,05 МПа. При проведении опытов в условиях медленного консолидированного сдвига зависимость т =/(ст) приближается к прямолинейной, а значение С возрастает. Характер деформирования при сдвиге - вязкопластичный, остаточная прочность несущественно отличается от пиковой. Подобными прочностными и деформационными свойствами обладают современные и четвертичные глины и суглинки континентального, лагунного и морского происхождения со слабой и средней степенью уплотнения, высоким водонасыщением, мягкопластичной и пластичной консистенцией.

Глинистые породы с переходным типом структуры характеризуются значительно меньшей сжимаемостью: значение коэффициента сжимаемости составляет сотые доли МПа, а модуль деформации - 15-50 МПа. Зависимость сдвигающего усилия от нормальной нагрузки имеет прямолинейный характер как для консолидированного, так и неконсолидированного сдвига. Разрушение при сдвиге хрупкое, остаточная прочность намного ниже пиковой. Угол внутреннего трения изменяется в пределах 18-32°, сцепление - 0,1-0,4 МПа.

Наиболее часто глинистые породы с переходным типом контактов встречаются среди пород морского, лагунного и ледникового происхождения с высокой степенью уплотнения и водонасыщения, а также пород различного генезиса и степени уплотнения, находящихся в аридной зоне и имеющих невысокую степень водонасыщения. Указанными выше прочностными и деформационными свойствами могут обладать породы различного возраста и генезиса, испытавшие значительное уплотнение или частичную цементацию в ходе литогенеза. Часто среди них встречаются недоуплотненные и переуплотненные глины. Первые образуются за счет ранней цементации, а вторые - при разгрузке литифицированных пород с сохранением у них части фазовых цементационных контактов.

Группы глин	Содержание частиц, %, размером менее
Группы глин	10 мкм	1 мкм
Высокодисперсные	Свыше 85	Свыше 60
Среднедисперсные	60...85	40...60
Низкодисперсные	30...60	15...40
Грубодисперсные	Менее 30	Менее 15

Глина - это мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении.

Происхождение глины.

Глина - вторичный продукт, образующийся в результате разрушения скальных пород в процессе выветривания. Основным источником глинистых пластов служат полевые шпаты, при разрушении которых под воздействием атмосферных агентов образуются силикаты группы глинистых минералов. Некоторые глины образуются в процессе местного накопления этих минералов, но большинство из них представляют собой наносы водных потоков, скапливающиеся на дне озёр и морей.

В целом по происхождению и составу все глины подразделяются на:

- глины осадочные , образовавщиеся в результате переноса в другое место и отложения там глинистых и других продуктов коры выветривания. По происхождению осадочные глины делятся на морские глины, отложившиеся на дне моря, и континентальные глины, образовавшиеся на материке.

Среди морских глин различают:

Прибрежно-морские - образуются в береговых зонах (зонах взмучивания) морей, незамкнутых заливах, дельтах рек. Характеризуются часто неотсортированностью материала. Быстро переходят в песчанистые и грубозернистые разновидности. Замещаются песчаными и карбонатными отложениями по простиранию Такие глины обычно переслаиваются с песчаниками, алевролитами, пластами угля и карбонатными породамм.
Лагунные - образуются в морских лагунах, полузамкнутых с повышенной концентрацией солей или опресненных. В первом случае глины неоднородны по гранулометрическому составу, недостаточно отсортированы и ветречаются совместно с гипсом или солями. Глины опреснённых лагун обычно тонкодисперсные, тонкослоистые, содержат включения кальцита, сидерита, сульфидов железа и др. Среди этих глин встречаются огнеупорные разновидности.
Шельфовые - образуются на глубине до 200 м. при отсутствии течений. Характеризуются однродным гранулометрическим составом, большой мощностью (до 100 м. и более). Распространены на большой площади.

Среди континентальных глин выделяют:

Делювиальные - характеризуются смешанным гранулометрическим составом, резкой его изменчивостью и неправильной слоистостью (иногда отсутствует).
Озёрные с однородным гранулометрическим составом и тонкодисперсные. В таких глинах присутствуют все глинистые минералы, но каолинит и гидрослюды, а также минералы водных окислов Fе и Аl преобладают в глинах пресных озёр, а минералы монтмориллонитовой группы и карбонаты - в глинах соляных озёр. К озёрным глинам принадлежит лучшие разновидности огнеупорных глин.
Пролювиальные , образованные временными потоками. Характеризуются очень плохой сортировкой.
Речные - развиты в речных террасах, особенно в пойме. Обычно плохо отсортированы. Быстро переходят в пески и галечники, чаще всего неслоистые.

Остаточные - глины, возникающие в результате выветривания различных горных пород на суше, и в море в результате изменения лав, их пеплов и туфов. Вниз по разрезу остаточные глины постепенно переходят в материнские породы. Гранулометрический состав остаточных глин изменчив - от тонкодисперсных разновидностей в верхней части залежи до неравномернозернистых - в нижней. Остаточные глины, образовавшиеся из кислых массивных пород, не пластичны или мало пластичны; более пластичны глины, возникшие при разрушении осадочных глинистых пород. К континентальным остаточным глинам относятся каолины и др. элювиальные глины. В Российской Федерации широко распространены, кроме современных, древние остаточные глины - на Урале, в Зап. и Вост. Сибири, (их много также на Украине), - имеющие большое практическое значение. В упомянутых районах на основных породах возникают глины преимущественно монтмориллонитовые, нонтронитовые и др., на средних и кислых - каолины и гидрослюдистые глины. Морские остаточные глины образуют группу глин отбеливающих, сложенных минералами монтмориллонитовой группы.

Глина есть повсюду. Не в смысле - в каждой квартире и тарелке борща, а в любой стране. И если алмазов, желтого металла или черного золота кое-где не хватает, то глины хватает везде. Что, в общем, неудивительно - глина, осадочная порода, это камень, потертый временем и внешним влиянием до состояния порошка. Последняя стадия эволюции камня. Камень-песок-глина. Впрочем, последняя? И песок может залежатса в камень - золотистый и мягкий песчаник, а глина стать кирпичом. Или человеком. У кого какая удача.

Глину окрашивает камень-создатель и соли железа, алюминия и тому подобных полезных ископаемых, оказавшихся рядом. В глине размножаются, живут и умирают разные организмы. Так и получается красная, желтая, голубая, зеленая, розовая и другие цветные глины.

Ранее глину добывали по берегам рек и озер. Или копали специально под нее яму. Затем глину оказалось возможным не копать самостоятельно, а купить у гончара, например. Во времена нашего детства обычную, красную глину, выкапывали сами, а благородную белую покупали в магазинах для художников или, особенно чистую, в аптеке. Теперь в найпоганенький лавке, торгующей косметикой, непременно есть глина. Правда, не совсем в чистом виде, а в смеси с различными моющими, увлажняющими и питательными средствами.

Наша земля глиной богата. Пробиты в суглинистом почве дороги и тропы в жару становятся источниками пыли, а в слякоть - сплошной грязью. Глинистый пыль покрывал путника с головы до ног и добавлял домашней работы хозяйкам, чей дом стоял у дороги. Удивительно, но вблизи дорог, одетых в асфальт, пыли меньше не стало. Правда, с рыжего он стал черным. Багульник, густо замешано на глине, не только мешает ходить пешеходу и ездить колесу, но и под настроение не против проглотить сапог или джип.

Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита (происходит от названия местности Каолин в Китайской Народной Республике (КНР)), монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы. Как правило породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47 % оксида кремния (IV) (SiO 2), 39 % оксида алюминия (Al 2 О 3) и 14 % воды (Н 2 0). Al 2 O 3 и SiO 2 - составляют значительную часть химического состава глинообразующих минералов.

Диаметр частиц глин менее 0,005 мм; породы, состоящие из более крупных частиц, принято классифицировать как лёсс. Большинство глин - серого цвета, но встречаются глины белого, красного, жёлтого, коричневого, синего, зелёного, лилового и даже чёрного цветов. Окраска обусловлена примесями ионов - хромофоров, в основном железа в валентности 3 (красный, желтый цвет) или 2 (зеленый, синеватый).

Сухая глина хорошо поглощает воду, но намокнув, становится водонепроницаемой. После переминания и перемешивания она приобретает свойство принимать различные формы и сохранять их после высыхания. Такое свойство называется пластичностью. К тому же глина обладает связывающей способностью: с порошкообразными твердыми телами (песок) дает однородное "тесто", также обладающее пластичностью, но уже в меньшей степени. Очевидно, что чем больше в глине примеси песка или воды, тем ниже пластичность смеси.

По характеру глины делятся на "жирные" и "тощие".

Глины с высокой пластичностью называются "жирными", так как в замоченном состоянии дают осязательное ощущение жирного вещества. "Жирная" глина блестяща и скользка на ощупь (если такую глину взять на зубы, то она скользит), содержит мало примесей. Тесто", приготовленное из нее, нежное. Кирпич из такой глины при сушке и обжиге дает трещины, и во избежание этого к замесу прибавляют так называемые "отощающие" вещества: песок, "тощую" глину, жженый кирпич, гончарный бой, древесные опилки и проч.

Глины малопластичные или непластичные называются "тощими". На ощупь они шероховатые, с матовой поверхностью, и при трении пальцем легко крошатся, отделяя землистые пылинки. "Тощие" глины содержат много примеси (хрустят на зубах), при разрезании ножом не дают стружек. Кирпич из "тощей" глины непрочен и рассыпчат.

Важным свойством глины является ее отношение к обжигу и вообще к повышенной температуре: если замоченная глина на воздухе твердеет, высыхает и легко вытирается в порошок, не претерпев при этом никаких внутренних изменений, то при высокой температуре происходят химические процессы и состав вещества меняется.

При очень высокой температуре глина плавится. Температура оплавливания (начала плавления) характеризует огнеупорность глины, которая неодинакова для различных ее сортов. Редкие сорта глины требуют для обжига колоссального жара - до 2000°С, трудно получаемого даже в заводских условиях. В этом случае возникает необходимость снижения огнеупорности. Снизить температуру оплавливания можно за счет введения добавок следующих веществ (до 1% по массе): магнезии, окиси железа, извести. Такие добавки называются флюсами (плавнями).

Окраска глин разнообразна: светлосерая, голубоватая, желтая, белая, красноватая, бурая с различными оттенками.

Минералы, содержащиеся в глинах:

Каолинит (Al2O3·2SiO2·2H2O)
Андалузит, дистен и силлиманит (Al2O3·SiO2)
Галлуазит (Al2O3·SiO2·H2O)
Гидраргиллит (Al2O3·3H2O)
Диаспор (Al2O3·H2O)
Корунд (Al2O3)
Монотермит (0,20·Al2O3·2SiO2·1,5H2O)
Монтмориллонит (MgO·Al2O3·3SiO2·1,5H2O)
Мусковит (K2O·Al2O3·6SiO2·2H2O)
Наркит (Al2O3·SiO2·2H2O)
Пирофиллит (Al2O3·4SiO2·H2O)

Минералы, загрязняющие глины и каолины:

Кварц(SiO2)
гипс (CaSO4·2H2O)
доломит (MgO·CaO·CO2)
Кальцит (CaO·CO2)
Глауконит (K2O·Fe2O3·4SiO2·10H2O)
Лимонит (Fe2O3·3H2O)
Магнетит (FeO·Fe2O3)
Марказит (FeS2)
Пирит (FeS2)
Рутил (TiO2)
Серпентин (3MgO·2SiO2·2H2O)
Сидерит (FeO·CO2)

Глина появилась на земле много тысяч лет назад. Ее «родителями» считаются известные в геологии породообразующие минералы - каолиниты, шпаты, некоторые разновидности слюды, известняки и мраморы. При опрделенных условиях даже некоторые виды песка трансформируются в глину. Все известные породы, имеющие геологические выходы на поверхности земли, подвержены влиянию стихий - дождя, вихревой бури, снегов и паводковых вод.

Перепады температур днем и ночью, нагревание породы солнечными лучами способствуют появлению микротрещин. В образовавшиеся трещинки попадает вода и, замерзая, разрывает поверхность камня, образуя на ней большое количество мельчайшей пыли. Природные циклоны дробят и растирают пыль в еще более мелкую пыль. Там, где циклон меняет свое направление или просто затихает, со временем образовываются огромные скопления частичек породы. Они спрессовываются, пропитываются водой, и в результате получается глина.

В зависимости от того, из какой породы образуется глина и каким образом идет ее образование, она приобретает различные цвета. Наиболее часто встречаются желтая, красная, белая, голубая, зеленая, темно-коричневая и черная глины. Все цвета, кроме черного, коричневого и красного, говорят о глубинном происхождении глины.

Цвета глины определяются присутствием в ней следующих солей:

красная глина - калий, железо;
зеленоватая глина - медь, двухвалентное железо;
голубая глина - кобальт, кадмий;
темно-коричневая и черная глина - углерод, железо;
желтая глина - натрий, трехвалентное железо, сера и ее соли.

Различно окрашеные глины.

Также мы можем привести промышленную классификацию глин, которая основывается на оценке этих глин по совокупности ряда признаков. К примеру, это внешний вид изделия, цвет, интервал спекания (плавления), стойкость изделия к резкой смене температуры, а также прочность изделия к ударам. По данным признакам можно определить название глины и ее назначение:

фарфоровая глина
фаянсовая глина
беложгущаяся глина
кирпичная и черепичная глина
трубочная глина
клинкерная глина
капсульная глина
терракотовая глина

Практическое использование глины.

Глины широко применяются в промышленности (в производстве керамической плитки, огнеупоров, тонкой керамики, фарфоро-фаянсовых и сантехнческих предметов торговли), строительстве (производство кирпича, керамзита и др. стойматериалов), для бытовых нужд, в косметике и как материал для художественных работ (лепка). Производимый из керамзитовых глин путём отжига со вспучиванием керамзитовый гравий и песок широко используются при производстве строительных материалов (керамзитобетон, керамзитобетонные блоки, стеновые панели и др.) и как тепло- и звукоизоляционный материал. Это лёгкий пористый строительный материал, получаемый путём обжига легкоплавкой глины. Имеет форму овальных гранул. Производится также в виде песка - керамзитовый песок.

В зависимости от режима обработки глины получается керамзит различной насыпной плотности (объемного веса) - от 200 до 400 кг/ M3 и выше. Керамзит обладает высокими тепло- и шумо-изоляционными свойствами и используется преимущественно как пористый заполнитель для лёгких бетонов, не имеющий серьёзной альтернативы. Стены из керамзитобетона долговечны, имеют высокие санитарно-гигиенические характеристики, а сооружения из керамзитобетона, построенные более 50 лет назад, эксплуатируются и по сей день. Жилье, возводимое из сборного керамзитобетона, дёшево, качественно и доступно. Самым крупным производителем керамзита является Россия.

Глина является основой гончарного, кирпичного производства. В смеси с водой глина образует тестообразную пластичную массу, пригодную для дальнейшей обработки. В зависимости от места происхождения природное сырьё имеет существенные различия. Одно можно использовать в чистом виде, другое необходимо просеивать и смешивать, чтобы получить материал, пригодный для изготовления различных предметов торговли.

Природная красная глина.

В природе эта глина имеет зеленовато-коричневую окраску, которую придает ей оксид железа (Fe2O3), составляющий 5-8% от общей массы. При обжиге в зависимости от температуры или типа печи глина приобретает красную или белесую окраску. Она легко разминается и выдерживает нагрев не более 1050-1100 С. Большая эластичность этого вида сырья позволяет использовать его для работ с глиняными пластинами или для моделирования небольших скульптур.

Белая глина.

Ее месторождения встречаются во всем мире. Во влажном состоянии она светло-серая, а после обжига приобретает белесый цвет или цвет слоновой кости. Белой глине свойственна эластичность и просвечиваемость из-за отсутствия в ее составе оксида железа.

Глина используется для изготовления посуды, кафеля и предметов сантехники или для поделок из глиняных пластин. Температура обжига: 1050-1150 °С. Перед глазурованием рекомендуется выдерживать работу в печи при температуре 900-1000 °С. (Обжиг неглазурованного фарфора называется бисквитным.)

Пористая керамическая масса.

Глина для керамики представляет собой белую массу с умеренным содержанием кальция и повышенной пористостью. Ее натуральный цвет - от чисто-белого до зеленовато-коричневого. Обжигается при низких температурах. Рекомендуется необожженная глина, так как для некоторых глазурей однократного обжига недостаточно.

Майолика - это вид сырья из легкоплавких пород глины с повышенным содержанием белого глинозема, обжигается при низкой температуре и покрывается глазурью с содержанием олова.

Название «майолика» происходит от острова Майорка, где ее впервые использовал скульптор Флорентино Лука де ла Роббиа (1400-1481). Позднее эта техника имела широкое распространение в Италии. Керамические предмета торговли из майолики называли также фаянсовыми, так как их изготовление началось в цехах по производству фаянсовой посуды.

Каменная керамическая масса.

Основу этого сырья составляют шамот, кварц, каолин и полевой шпат. Во влажном состоянии оно имеет черно-коричневый цвет, а после сырого обжига - цвет слоновой кости. При нанесении глазури каменная керамика превращается в прочное, водостойкое и несгораемое изделие. Она бывает очень тонкой, непрозрачной или в виде однородной, плотно спекшейся массы. Рекомендуемая температура обжига: 1100-1300 °С. При ее нарушении глина может рассыпаться. Материал используют в различных технологиях изготовления гончарных предметов торговли из пластинчатой глины и для моделирования. Отличают предмета торговли из красной глины и каменную керамику в зависимости от их технических свойств.

Глина для фарфоровых предметов торговли состоит из каолина, кварца и полевого шпата. Она не содержит оксида железа. Во влажном состоянии имеет светло-серый цвет, после обжига - белый. Рекомендуемая температура обжига: 1300-1400 °С. Этот вид сырья обладает эластичностью. Работа с ним на гончарном круге требует больших технических издержек, поэтому лучше использовать готовые формы. Это твердая, непористая глина (с низким во-допоглощением. - Ред.). После обжига фарфор становится прозрачным. Обжиг глазури проходит при температуре 900-1000 °С.

Различные предмета торговли из фарфора, сформованные и обожженные при температуре 1400 °С.

Крупнопористые крупнозернистые керамические материалы применяются для изготовления крупногабаритных предметов торговли в строительстве, архитектуре малых форм и т. п. Эти сорта выдерживают высокие температуры и термические колебания. Их пластичность зависит от содержания в породе кварца и алюминия (кремнезема и глинозема. - Ред.). В общей структуре много глинозема с высоким содержанием шамота. Температура плавления колеблется от 1440 до 1600 °С. Материал хорошо спекается и дает незначительную усадку, поэтому используется для создания больших объектов и крупноформатных настенных панно. При изготовлении художественных объектов не следует превышать температуру в1300°С.

Это глиняная масса с содержанием оксида или красочного пигмента, представляющая собой гомогенную смесь. Если, проникая глубоко в глину, часть краски останется во взвешенном состоянии, то может нарушиться ровный тон сырья. Как цветную, так и обыкновенную белую или пористую глину можно приобрести в специализированных магазинах.

Массы с цветным пигментом.

Пигменты - это неорганические соединения, которые окрашивают глину и глазурь. Пигменты можно разделить на две группы: оксиды и красящие вещества. Оксиды - основной материал естественного происхождения, который образуется среди пород земной коры, очищается и распыляется. Чаще всего используются: медный оксид, который в окислительной среде обжига принимает зеленый цвет; оксид кобальта, образующий голубые тона; оксид железа, дающий в смеси с глазурью голубые тона, а в смеси с глиной -ангобы земляных тонов. Оксид хрома придает глине оливково-зеленый цвет, оксид магния - коричневый и пурпурный, оксид никеля - серовато-зеленые тона. Все эти оксиды можно смешивать с глиной в пропорции 0,5-6%. Если превысить их процентное содержание, то оксид будет действовать как флюс, понижая температуру плавления глины. При окраске предметов торговли температура не должна превышать 1020 °С, иначе обжиг не даст результата. Вторая группа - красящие вещества. Их получают промышленным способом или путем механической обработки природных материалов, которые представляют полную гамму красок. Красящие вещества смешиваются с глиной в пропорции 5-20%, отчего зависит светлый или темный тон материала. Все специализированные магазины имеют в ассортименте пигменты и красящие вещества как для глины, так и для ангобов.

Приготовление керамической массы требует большого внимания. Ее можно составить двумя способами, которые дают совершенно разные результаты. Более логичный и надежный путь: вносить красящие вещества под давлением. Более простой и, разумеется, менее надежный метод: подмешивать красители в глину рукой. Второй способ применяется, если нет точных представлений об окончательных результатах окраски или же есть необходимость повторить какие-то определенные цвета.

Техническая керамика.

Техническая керамика - большая группа керамических предметов торговли и материалов, получаемых термической обработкой массы заданного химического состава из минерального сырья и других сырьевых материалов высокого качества, которые имеют необходимую прочность, электрические свойства (большое удельное объемное и поверхностное сопротивление, большую электрическую прочность, небольшой тангенс угла диэлектрических потерь).

Производство цемента.

Для изготовления цемента сначала добывают карбонат кальция и глину из карьеров. Карбонат кальция (приблизительно 75 % количества) измельчают и тщательно перемешивают с глиной (примерно 25 % смеси). Дозировка исходных материалов является чрезвычайно трудным процессом, так как содержание извести должно отвечать заданному количеству с точностью до 0,1 %.

Эти соотношения определяются в специальной литературе понятиями «известковый», «кремнистый» и «глиноземистый» модули. Поскольку химический состав исходных сырьевых материалов вследствие зависимости от геологического происхождения постоянно колеблется, легко понять, как сложно поддерживать постоянство модулей. На современных цементных заводах хорошо зарекомендовало себя управление с помощью ЭВМ в комбинации с автоматическими методами анализа.

Правильно составленный шлам, подготовленный в зависимости от избранной технологии (сухой или мокрый метод), вводится во вращающуюся печь (длиной до 200 м и диаметром до 2-7 м) и обжигается при температуре около 1450 °C - так называемой температуре спекания. При этой температуре материал начинает оплавляться (спекаться), он покидает печь в виде более или менее крупных комьев клинкера (называемого иногда и портландцементным клинкером). Происходит обжиг.

В результате этих реакций образуются клинкерные материалы. После выхода из вращающейся печи клинкер попадает в охладитель, где происходит его резкое охлаждение от 1300 до 130 °C. После охлаждения клинкер измельчается с небольшой добавкой гипса (максимум 6 %). Размер зерен цемента лежит в пределах от 1 до 100 мкм. Его лучше иллюстрировать понятием «удельная поверхность». Если просуммировать площадь поверхности зёрен в одном грамме цемента, то в зависимости от толщины помола цемента получатся значения от 2000 до 5000 см² (0,2-0,5 м²). Преобладающая часть цемента в специальных емкостях перевозится автомобильным или железнодорожным транспортом. Все перегрузки производятся пневматическим способом. Меньшая часть цементной продукции доставляется во влаго- и разрывостойких бумажных мешках. Хранится цемент на стройках преимущественно в жидком и сухом состояниях.

Вспомогательная информация.

Глина является уникальным природным материалом, который независимо от места происхождения обладает приблизительно одинаковыми свойствами и признаками. Главное свойство этого природного материала - гигроскопичность. То есть, глина активно поглощает воду, делаясь более пластичной и вязкой. Поэтому, с глиной сравнительно легко работать, ей можно задать практически любую форму, а процесс обжига легко устранит способность глины впитывать воду, что сделает изделие пригодным для эксплуатации.

Как определить качество глины

Вязкость глины зависит от размера её частиц. Мелкозернистая глина, которую относят к особо качественному сырью, встречается в природе крайне редко, делая такую марку глины очень ценной. Как определить качество глины? Обычно, делая подобный анализ, в первую очередь обращают внимание на количество примесей в материале, которые влияют на прочность, огнеупорность, цвет и фактуру конечного изделия. Однако, у нас нет в распоряжении химической лаборатории, поэтому есть способы определения качества глины по внешним признакам.

Первостепенный признак, влияющий на качество будущегогончарного изделия - это пластичность сырья . Мягкое сырьё позволяет получать самый разнообразные и интересные формы изделий, однако такой тип глины, несмотря на сложную технологию обжига, не будет обладать достаточным запасом прочности, а также не выдержит высокую температуру обжига. Слишком пластичную глину можно «разбавить» крупнозернистыми материалами, что придаст ей больше прочности, однако такой приём не всегда желателен, особенно при безглазурном обжиге изделий. Чтобы проверить пластичность глины , можно слепив из неё что-нибудь продолговатое, а затем попытаться разорвать. Если при разрыве глина трескается, края остаются сухие, рванные, то это признак непластичной, нежирной глины. В свою очередь, если глина не рвётся, а стремится растянуться, то это верный признак пластичности. Кроме того, такая глина хорошо впитывает воду. Чрезмерная концентрация воды в сырье может привести к тому, что потребуется слишком долгая предварительная сушка, чтобы изделие «вылежалось». Пластичная глина не подойдёт для изделий, которым требуется большой запас прочности.
Все остальные признаки позволяют выявить качество глины только на конечном этапе, в процессе или после обжига изделия.

Осадка глины - это процесс, происходящий во время обжига глиняных изделий . Пластичная глина впитывает больше воды, а значит, обладает и большей осадкой. При осадке глина уменьшается в размерах, потому-что теряет связанную воду из своего состава, доводя её концентрацию до минимума. В процессе осадки также происходит важнейший процесс - связывания элементов стекла в глине, что превращает её в керамику. Такой процесс лучше всего происходит в нежирной глине, потому-что для его достижения требуется высокая температура, а также низкая концентрация воды в сырье. Значит, для изготовления высококачественной керамики лучше использовать нежирную, непластичную глину. Это свойство можно выявить ещё на стадии отбора сырья.

Огнеупорность глины не является подходящим показателем качества , потому-что определить её можно лишь на самом последнем этапе, а также тогда, когда изделие будет уже испорчено. В основном в природе встречается глина с температурой плавления в 1200 градусов Цельсия. Именно поэтому, процесс обжига не следует проводить при температуре выше 960 градусах. При этой температуре у любого материала пропадают поры, происходит процесс связывания стекла, что превращает глину в керамическое изделие.

Пришло время сделать короткое обобщение. Как определить качество глины ? Единственная операция, которая от вас требуется при выборе сырья - это оценка пластичности глины. Для этого повторите простейшую операцию: слепите из глины продолговатый предмет, а затем разорвите его, оценив пластичность. Непластичная глина является более качественной, поскольку позволяет получить более прочные глиняные изделия. Если же требуется сложная форма, лучше обратить своё внимание на пластичную глину, которая хоть и выдерживает не очень высокую температуру, зато позволит получить красивый сувенир.

Одна из особенностей частного строительства – использование материалов, которые являются наиболее доступными для обычного человека. Например, глина, которая применялась для этих целей еще в незапамятные времена. Современные строители стали забывать о свойствах данного материала и совершенно зря, ведь даже сегодня для использования глины в строительстве можно найти массу возможностей.

Свойства глины

Какими свойствами обладает глина, если рассматривать ее как строительный материал? Про доступность и относительную дешевизну упоминать не стоит – это понятно без лишних объяснений. Натуральность и, как следствие, высокая экологическая безопасность – тоже неоспоримый факт, обсуждать который не имеет смысла. Но что кроме этого?

Прежде всего, нужно отметить высокие сцепляющие свойства, благодаря которым древние строители использовали глину как основной элемент различных соединяющих растворов, штукатурок для внутренней и внешней отделки и т.д.

Еще одно замечательное качество – способность аккумулировать тепло . Большие массы глины могут накапливать получаемую от солнечных лучей энергию, а с наступлением холодной ночи отдавать ее. Таким образом, глину вполне можно использовать в качестве утеплителя и естественного терморегулятора, который обеспечивает оптимальный микроклимат в помещении.

Глина – отличный звукоизолятор . Благодаря необычной структуре материала даже небольшой его слой хорошо поглощает звуковые колебания, надежно защищая помещение от проникновения шума снаружи.

Пластичность в сочетании с высокой прочностью – вот что сделало глину любимым строительным материалом зодчих древности. При увлажнении масса глины становится невероятно эластичной и может принимать практически любые формы. Однако по мере высыхания глина становится твердой и приобретает невероятную прочность, особенно, при введении определенных добавок, которые усиливают сцепляющие свойства материала.

Говоря о свойствах, которыми обусловлено использование глины в строительстве, нельзя не упомянуть недавнее открытие немецких ученых. Они установили, что в составе глины присутствует редкий металл – радий, которых характеризуется высокими лечебными свойствами. Радий оказывает успокаивающее воздействие на нервную систему человека.

Глина, как утеплитель

Энергосбережение – одна из самых значимых проблем современного мира. Высокая стоимость энергоресурсов вынуждает искать способы ее экономии. В наши дни для решения этой задачи используются различные новые технологии и необычные материалы. При этом как то забывается об опыте предков.

Между тем, еще в государствах Древнего Востока одним из вариантов использования глины в строительстве было утепление потолков и стен. Для этих целей глину смешивали с древесными опилками и полученным составом обмазывали внешнюю поверхность строительных конструкций.

Данная технология не утратила актуальность и сегодня. Она лишь усовершенствовалась и дополнилась, благодаря чему стала еще более эффективной. Так, например, теперь перед нанесением смеси глины с опилками на потолок, его обтягивают специальной пленкой, которая предотвращает попадание влаги в деревянные элементы перекрытия.

Использование глины в качестве гидроизолятора

Одно из замечательных свойств глины – водонепроницаемость . Даже незначительный по толщине слой данного материала становится надежной преградой на пути воды. В специальной литературе даже можно встретить такое выражение, как глиняный замок, под которым подразумевается защита различных строительных конструкций от губительного воздействия влаги.

Чаще всего глиняные замки используют для гидроизоляции погребов, подвалов, подземных гаражей и т.д. В этом случае конструкции из плотно утрамбованной глины устраивают по всему периметру помещения, что надежно защищает его от подтопления талыми вешними водами.

Другой вариант использования в строительстве глины и ее гидроизолирующих свойств – устройство отмостки вокруг домов. В этом случае достигается двойной положительный эффект. С одной стороны, фундамент здания защищается от проникновения влаги, с другой, обеспечивается дополнительная теплоизоляция.

Саманное строительство

Одно из направлений использования глины в строительстве – возведение саманных домов, которые до сих пор популярны среди населения теплых климатических зон. Главное достоинство таких построек заключается в том, что зимой в них хорошо сохраняется тепло, а летом – прохлада.

Основной строительный элемент в данной технологии – саманные блоки, для изготовления которых используется смесь глины, песка и соломы в определенных пропорциях. Глина используется в этом составе как связующее вещество, за счет которого песок и солома соединяются в единое целое.

Очень важно при изготовлении саманных блоков соблюдать рекомендуемые пропорции. Только в этом случае они получатся прочными и будут служить очень долго – в несколько раз дольше, чем кирпичи или шлакоблоки. Если же глины окажется слишком много, то блоки со временем будут растрескиваться.

Также большое значение имеет содержание ила в глине, которая используется в саманном строительстве. Его должно быть как можно меньше . Этим обстоятельством обусловлены рекомендации относительно подходящих мест добычи глины.

Таким образом, глина – это универсальный материал природного происхождения, сфера применения которого в современном строительстве невероятно широка. Даже сейчас, когда появилось множество новых материалов, использование глины в строительстве, по-прежнему, остается и актуальным, и экономически оправданным.