Одной из разновидностей глины является шамот. Его используют в кладке печей, облицовке каминов, при изготовлении огнеупорных кирпичей, в качестве скрепляющего материала и для декоративного назначения. В состав шамотной глины входит белый каолин, который после обжига приобретает прочность и огнестойкость.
Высокотемпературная обработка превращает глину в материал, свойства прочности которого сравнивают с прочностью горных пород.
Шамотная глина или шамот – это обожженная глина из белого каолина, причем обжиг является обязательным условием изготовления материала, так как при высокой температуре происходит удаление химически связанной воды и материал теряет свою пластичность. Различают цирконовый, корундовый и высокоглиноземистый шамот. Керамисты шамотом называют смесь пластичных глин разного сорта с добавлением зернистой шамотной крошки.
Глина, свойства, виды и разновидности, происхождение, добыча и применение.
Глина представляет собой осадочную горную породу с мелкозернистой структурой и сложным составом. Пластичность, вязкость, огнеупорность и другие свойства глины определяются тем, какое породообразующее вещество является основным.
Глина
Характеристики и свойства глины. «Жирная» и «тощая» глины. Цвет. Водоупорность. Пластичность. Огнеупорность. Спекаемость
Виды и разновидности глины
Происхождение глины
Добыча глины. Методы разработки карьеров
Применение и использование глины. Преимущества
Свойства гранита
Песок, глина, гранит, известняк – полезные ископаемые. Если более подробно рассматривать гранит, то он представляет собой магматическую платоническую горную породу кислого состава. В основе лежат:
- калиевый полевой шпат;
- плагиоклаз;
- кварц;
- биотит;
- мусковит.
Гранит распространен в континентальной земной коре. Его плотность достигает 2600 кг/м³, тогда как прочность на сжатие равна 300 МПа. Материал начинает плавиться при 1215 °C. При присутствии давления и воды температура плавления снижается до 650 °C.
Гранит – это наиболее важная порода земной коры, она широко распространена и слагает большую часть всех компонентов. Среди разновидностей гранитов можно выделить аляскит и плагиогранит. Последний имеет светло-серый цвет с резким преобладанием плагиоклаза. Аляскит – это розовый гранит, в нем присутствует резкое преобладание калиево-натриевого полевого шпата.
Глина:
Глина представляет собой осадочную горную породу с мелкозернистой структурой и сложным составом. Пластичность, вязкость, огнеупорность и другие свойства глины определяются тем, какое породообразующее вещество является основным.
Это могут быть такие глинистые материалы, как каолинит (Al2O3·2SiO2·2H2O), андалузит, дистен и силлиманит (Al2O3·SiO2), монтмориллонит (MgO·Al2O3·3SiO2·1,5H2O), галлуазит (Al2O3·SiO2·H2O), гидраргиллит (Al2O3·3H2O), диаспор (Al2O3·H2O), корунд (Al2O3), монотермит (0,2[K2MgCa]O·Al2O3·2SiO2·1,5H2O), мусковит (K2O·Al2O3·6SiO2·2H2O), накрит (Al2O3·SiO2·2H2O) и пирофиллит (Al2O3·4SiO2·H2O).
Например, монтмориллонит, который относится к слоистым силикатам, обладает сорбционными свойствами и имеет ярко выраженную способность к сильному набуханию.
Различные виды глины могут содержать в разном соотношении частицы каолинита, андалузита, мусковита, гидраргиллита, накрита, корунда, пирофиллита и прочих составляющих минералов.
Среди примесей наиболее часто встречаются частицы кварца, гипса, кальция, доломита, пирита, сидерита, магнетита, глауконита.
Характеристики и свойства глины:
Характеристики глинистых материалов зависят от их состава, размера гранул, влажности материала, места добычи. При оценке свойств глины применяется целый комплекс характеристик – от плотности и растворимости в воде до пористости и теплопроводности.
Основные свойства глины:
– при попадании в воду она размокает и распадается на отдельные частицы, образуя взвесь или образует массу, похожую на тесто;
– в сухом состоянии она имеет структуру пыли, во влажном – приобретает мягкость, пластичность, легко принимает любую форму;
– после высыхания или обжига она становится крепкой и прочной. Высыхая, она немного уменьшается в объеме из-за естественной усадки;
– во увлажненном состоянии она обладает хорошими связующими способностями. Благодаря этим качествам ее применяют в изготовлении кирпича, некоторых видов посуды;
– глина во влажном состоянии имеет хорошие кроющие качества, поэтому раньше она часто применялась для обмазки дровяных печей, стен домов и хозяйственных построек;
– этот материал способен поглощать вещества, растворенные в жидкостях. Сорбционные свойства позволяют использовать ее для фильтрации и очистки от посторонних примесей растительных жиров, нефтепродуктов.
Технологии обработки глины, изменение ее состава или «жирности» позволяют получать сырье с заданными свойствами – нужного оттенка, с большей огнеупорностью, меньшей усадкой и пр.
Характеристики материала
Шамотную глину выпускают в форме порошка, фракцией до 2 мм. Если вещество хранили правильно (+15-25 С), то по консистенции однородное, без заметных кусков и комков. Материал теряет характеристики через 3 года или при содержании во влажных условиях.
Температура плавления всех видов шамотной глины – от 1500 до 1850 С. При повышении градуса эксплуатационные качества не меняются, что позволяет применять при изготовлении печей и каминов. После спекания вещество теряет способность впитывать влагу, при этом не утрачивая огнеупорности.
Свойства вещества из каолина Источник прорабофф.рф
У каолина и песка нет связующих возможностей, но при соединении получается очень крепкая, плотная масса (сырец). Уровень прочности состава – 12-24 Н/кв.мм. Раствор из шамотной глины по устойчивости не уступает бетону. У средства высокие адгезивные свойства, что облегчает последующую обработку.
Одной упаковки материала в 20 кг достаточно для укладки 30 кирпичей. Чтобы облицевать куб поверхности, используют 100 кг огнеупорного вещества. Каолиновый состав пропускает сквозь себя кислород и влагу, поэтому в помещении сохраняется благоприятный микроклимат. Затвердевший натуральный шамот безопасен для здоровья человека.
Огнеупорная глина – очень дорогой материал с особыми правилами использования. Обработанная поверхность долго сохнет (3-4 суток). Если нарушить технологию приготовления раствора или не соблюдать сроки выдержки, то масса не станет крепкой. Поднимающаяся в воздух шамотная пыль токсична, поэтому во время смешивания ингредиентов обязательны респиратор с защитными очками.
Сильные и слабые стороны Источник yandex.ua
«Жирная» и «тощая» глины:
Изменение пропорций основных компонентов и примесей делают глину «тощей» или «жирной». От этого свойства зависит пластичность материала, качество конечного продукта.
Изделия из слишком «жирной» глины портятся на этапе сушки или обжига – покрываются трещинами или коробятся. Применение отощающих добавок позволяет уменьшить усадку материала при естественной сушке или термической обработке. В качестве такой добавки чаще всего применяется песок: мелкий, средней дисперсности или крупный. Его тщательно промывают, чтобы избавиться от пыли, поскольку она снижает вязкость глиняной массы.
«Тощая» глина имеет низкую пластичность и малопригодна для лепки или формования. Для повышения пластических свойств применяется технология отмучивания. Это обогащение материала путем отделения частиц глины от примесей. После разведения исходного сырья водой медленно оседающие глиняные частицы отфильтровывают от более тяжелого песка, камней.
Цвет глины:
Окраска породы может быть желтой, коричневой, синей, зеленоватой, черной. Цвет зависит от концентрации хромофоров – ненасыщенных атомов. Соединения кобальта придают материалу голубой оттенок, хром делает ее оливковой, примеси магния и никеля — коричневого и серого. После обжига изделия из глины становятся красного или белого цвета.
Описание
В составе материала присутствует один или несколько минералов группы каолинита. В основе может быть минерал группы монтмориллонита и других алюмосиликатов слоистого типа, которые еще называются глинистыми минералами. Может содержать карбонатные и песчаные частицы.
Породообразующим минералом выступает каолинит, который состоит из оксида кремния в объеме 47 %, оксида алюминия – 39 %, а также воды – 14 %. Значительная часть химического состава желтой глины – это Al2O3 и SiO2. Материал может иметь следующие цвета:
- зеленый;
- синий;
- коричневый;
- черный;
- лиловый.
Окраска обусловлена примесями ионов, в качестве которых выступают хромофоры.
Огнеупорность глины:
По способности выдерживать воздействие высоких температур без потери прочности глинистые материалы бывают:
– легкоплавкими. Их обработка выполняется при температуре +1350 °C. Они применяются в производстве облицовочного кирпича, черепицы, декоративных элементов кладки стен;
– тугоплавкими. Минимальное количество примесей в составе делает возможной обработку при более высокой температуре — до +1580 °C. Их используют в производстве облицовочных строительных материалов, канализационных труб;
– огнеупорными. Материалы этой группы практически не содержат примесей в своем составе, поэтому для их плавки нужна температура выше +1580 °C. В основном их используют в производстве шамотного кирпича для облицовки печей, кладки каминов, дымоходов.
Штукатурка
Оштукатуривание шамотной глиной напоминает процесс работы с простой штукатуркой. Для этого используется два шпателя разного размера. Из достаточно для отделки печи. Для такой работы не потребуется подготавливать специальные инструменты.
Когда наносится раствор, не стоит забывать про растекающиеся капли. Их следует подбирать шпателем. При нанесении слоя штукатурки необходимо учитывать его толщину. Она не должна превышать 1-2 мм. Отделочные работы можно начинать только после просыхания штукатурки. Водой шамотный кирпич не смачивается.
Спекаемость глины:
Это свойство определяется как способность пластичного материала при высокотемпературном обжиге переходить в твердое, камневидное состояние. Глина после обжига не должна размокать в воде. Это свойство приобретается из-за необратимых изменений структуры материала, а именно — удаления физически связанной воды, разложения глинистого материала на оксид кремния и оксид алюминия. При температуре от +1000 °C до +1200 °C образуются новые водостойкие минеральные соединения. Расплав легкоплавких составляющих при охлаждении затвердевает, делая массу твердой и прочной.
Виды и разновидности глины:
В промышленности, строительстве, косметологии применяются глины разные по составу, характеристикам, цвету. Разделение материалов на виды определяется сочетанием таких свойств, как пластичность, спекаемость, огнеупорность, количество примесей. Самыми распространенными являются:
– каолиновая (белая) глина. Белую глину применяют в производстве фарфора и фаянса;
– голубая глина. Востребована в косметологии и медицине;
– бентонитовая глина. При изготовлении водного раствора она увеличивается в объеме в несколько раз. Это свойство делает ее незаменимой в строительстве свайных фундаментов, бурении скважин;
– шамотная глина. Используется в производстве огнеупорного кирпича;
– сланцевая глина. Глинистый сланец идет на изготовление цемента;
– гончарная (комовая) глина. Комовая глина идет на изготовление гончарных изделий;
– монтмориллонитовая (сукновальная) глина. Ее применяют для очистки таких продуктов, как патока, пиво, вино, сиропы, соки, масла, нефтепродукты, а также применяют как улучшающую добавку при изготовлении мыла.
Основные свойства
Глина – полезное ископаемое, которое обладает рядом свойств, среди них следует выделить:
- воздушную и огневую усадку;
- пластичность;
- спекаемость;
- огнеупорность;
- вязкость;
- цвет керамического черепка;
- пористость;
- усушку;
- дисперсность;
- набухание.
Глина – это наиболее устойчивый гидроизолятор, который не пропускает влагу, что является одним из важных качеств. Глиняная почва имеет устойчивость. Она развита на пустошах и пустырях. Развитие корневой растительности в глиняных залежах невозможно.
Для сохранения качества подземных вод полезна водонепропускаемость материала. Между глинистыми слоями залегает большая часть качественных артезианских источников.
Происхождение глины:
Глина — это продукт природного происхождения, образованный из полевого шпата и магматических скальных пород, который в сухом состоянии имеет мелкодисперсную структуру. По происхождению эти породы бывают континентальными, образованными на материке, и морскими — образованными на дне морей.
В результате сдвигов земных пластов, землетрясений, наводнений происходило измельчение гранитов, вулканического стекла, туфов, порфиритов. На физическое изменение и разрушение горных пород оказывала влияние кристаллизация солей, замерзание воды, жизнедеятельность микроорганизмов.
Образование пластов морской глины происходило при наносе глинистых веществ водными течениями, их скоплении и оседании. Глины морской группы бывают:
– прибрежно-морскими. Их место образования это береговые регионы, дельты рек и заливов. Часто глинистые пласты чередуются с угольными, песчаными, алевритовыми;
– лагунными. Глины, образованные в морских лагунах, содержат в высокой концентрации сульфиды, кальциты, железо. Среди лагунных наносных пород часто встречаются огнеупорные виды;
– шельфовыми. Породы, которые были образованы на глубине более 200 м, имеют более плотную структуру и однородный состав.
Континентальные глины также делятся по месту происхождения. Они бывают:
– делювиальными. Характерная черта — смешанный состав, его неоднородность даже в одном временном пласте;
– озерными. Самые лучшие огнеупорные глины образованы именно на дне и берегах озер. В их составе содержатся все компоненты, необходимые для изготовления шамотных материалов;
– пролювиальными. Они образованы путем разрушения скальных пород, смываемых и выносимых по эрозионным бороздам к подножиям гор. Их характерная черта — слоистость, рыхлость, неоднородный состав;
– речными. Их можно встретить в поймах рек, они содержат большое количество примесей в составе и чаще всего переходят в галечники.
Еще выделяют остаточные породы с невысокой пластичностью, образованные в результате выветривания горных пород.
Добыча глины. Методы разработки карьеров:
В нашей стране добыча глины ведется на Урале, в Восточной и Западной Сибири. Часто на одном месторождении ведется выработка нескольких типов глины. По сложности добычи карьеры бывают 3 групп:
– первая группа. Разработка верхних слоев почвы с растительными остатками, ведутся работы по выемке суглинка;
– вторая группа. Это уплотненная порода, насыщенная влагой, а также залежи комковатых пород, с примесями гравия;
– третья группа. Ведется разработка затвердевших сланцевых пластов, промерзшего глинистого грунта.
Методы разработки карьеров зависят от объема и глубины залежей, их расположения. Самым распространенным способом добычи глиносодержащих пород является выемка полезных ископаемых при помощи спецтехники – зубофрезерных экскаваторов. Подрыв скальных пород применяется при глубинной разработке больших залежей. Каолиновую белую и голубую глину добывают с применением устройств, создающих плотную водяную струю. Чаще всего гидромониторы применяют при большой влажности слоя.
Добыча материалов для предприятий по изготовлению керамики ведется зубофрезерными экскаваторами путем срезания слоев разной толщины. Перед началом разработки проводится подготовка:
– прокладка подъездных путей;
– очистка карьерного горизонта;
– доставка оборудования.
Разработанный грунт и песок вывозят из карьера и высыпают в отвал, а глину перевозят к месту назначения. Если в одном месторождении найдено несколько разновидностей глин, разработка пластов ведется по отдельности. Эта технология носит название «Селективная выработка». Она более эффективна, чем валовая добыча, в процессе которой одновременно срезаются все слои.
Применение и использование глины:
При соединении сухой глины с водой образуется пластичная масса. В зависимости от места выработки и состава ее применяют в самых разных сферах и отраслях:
– производство керамики. Это одна из основных областей применения глины. Разные сорта идут на изготовление керамики, фаянса, фарфора. Из этих материалов изготавливают посуду, статуэтки, вазы, сувениры. Хотя гончарное дело известно уже очень давно, оно продолжает совершенствоваться и сейчас;
– изготовление строительных материалов. Глина является основным компонентом растворов, которые применяют в изготовлении облицовочного и кладочного кирпича, черепицы. Глиняная или керамическая черепица считается одним из самых лучших кровельных материалов. Она отличается долговечностью, прочностью, морозостойкостью, хорошо держит тепло, не «шумит» во время дождя;
– производство цемента. Для изготовления цемента применяют глинистый сланец, который содержит 22% диоксида кремния, 5% оксида кальция. Содержание глины в цементе не превышает 25%, на долю второго компонента, известняка, приходится 75%. Компоненты разводят водой, полученную массу отправляют на обжиг. Полученный гранулированный клинкер охлаждают, измельчают до состояния пыли, добавляют 5% гипса;
– техническая керамика. К этой категории относится довольно большая группа керамических изделий, для которых характерна повышенная твердость, жаростойкость, устойчивость к абразивному износу и механической деформации. Основные виды технокерамики — конструкционная, инструментальная, электрорадиотехничесчкая, керамика со специальными свойствами. Это сантехника, электрические изоляторы, нитепроводящая гарнитура, ролики, муфты, втулки. Корундовые керамические материалы применяют в производстве бронепанелей и бронежилетов.
Особенности работы с огнеупорной глиной
Процесс работы с шамотной огнеупорной глиной большинства начинающих печников вызывает определенные трудности. Во время работы кладка получается хрупкой. На штукатурке могут появиться трещины. Происходят такие явления по причине потери пластичных свойств каолиновой глиной при обжиге. Чтобы этого не происходило, в раствор нужно добавить специальный клей.
Разводится огнеупорный порошок простой водой. Для приготовления штукатурки понадобится выполнить такие действия:
- засыпать шамотный порошок в выбранную емкость;
- добавлять воду, пока порошок не окажется полностью залитым;
- настоять разведенную глину 3 дня;
- сделать окончательный замес;
- добавить кварцевый песок;
- размешать полученную массу.
Готовая смесь должна быть сметанообразной. В этом случае штукатурка не будет стекать. Для ускорения схватывания материала следует добавить в смесь цемент – около 2 кг на пакет глины.
Не нужно настаивать состав для моментального замешивания. Однако и цена такого порошка существенно выше. В оба состава добавляется клей ПВА. Готовый раствор наносится шпателем. Затвердевать раствор будет около двух суток.
