Свойства глинистых материалов
Важнейшими технологическими свойствами глинистых материалов являются пластичность, связующая способность, разжижаемость, зыбкость, спекаемость, воздушная, огневая усадка и др.
Пластичность - способность глинистых материалов в увлажненном состоянии (состоянии теста) принимать под воздействием внешних сил любую форму без разрывов и трещин и сохранять ее после прекращения внешнего воздействия.
Глинистые материалы становятся пластичными при замешивании их с водой, причем количество воды, необходимое для проявления пластических свойств, у различных по составу глинистых материалов колеблется в широких пределах. Мера - число пластичности — определяется как разность между влажностью, соответствующей нижней границе текучести (масса растекается), и влажностью предела раскатывания (масса крошится). У непластичных материалов предел раскатывания и предел растекаемости совпадают. Для высокопластичных глин число пластичности составляет свыше 25.
Рис. 2. Структура массы: 1 — глинистая частица, 2 — связанная вода, 3 — пора, 4 — инертный материал (кварц, полевой шпат и др.), 5 — свободная вода
Частицы глинообразующих материалов обладают значительной степенью дисперсности (малые размеры частиц) и несут на себе положительный заряд. При соединении сухой глины с водой глинистые частицы отдают ионы с поверхности и присоединяют молекулы воды, создавая вокруг себя водную оболочку (так называемую сольватную пленку), что вызывает набухание глины (рис. 2). Сольватная пленка воды прочно связана с глинистыми частицами и обеспечивает их скольжение при воздействии на глинистые материалы внешних сил (ручное формование из пластичных масс или формование с использованием шаблонов и формующих роликов). Добавление воды в глинистую пластичную массу приводит вначале к образованию вязкотекучей массы, а затем - жидкотекучей (суспензии).
На пластичность влияют природа минералов, составляющих глинистое вещество, и соотношение их в массе, величина и форма частиц, количество воды и растворенные в ней вещества. Тонкодисперсные глины имеют более высокую пластичность (табл. 3), чем грубодисперсные каолины, и требуют больше воды для затворения (у тонких, мелких частиц глин увеличивается поверхность смачивания).
Увеличение пластичности глин достигается вылеживанием, вакуумированием, отмучиванием, введением высокопластичных глин и пластифицирующих добавок. При вылеживании на открытых площадках под воздействием атмосферных осадков (дождь, снег) глинистые материалы набухают, а при перепадах температур (минусовых и плюсовых) замораживаются и оттаивают, что приводит к их разрыхлению (вода, замерзая, увеличивается в объеме и разрушает крупные куски глин). Кроме того, в них образуются гидрооксиды алюминия и железа и кремниевая кислота, развиваются микроорганизмы, что также способствует повышению пластичности глинистых материалов. Отмучиванием, т. е. распусканием глин и каолинов в большом количестве воды, добиваются отделения их от крупных тяжелых включений (кварца, извести, остаточных горных пород, органических частиц и др.), которые оседают на дне емкостей. Для понижения пластичности в массу вводят отощающие непластичные материалы (кварцевой песок, шамот и др.).