технология изготовления глиняных изделий

Порядок приготовления строительных изделий из глины

Способность глиняного теста изменять форму под давлением без образования трещин и сохранять полученную форму после того, как давление прекратится, называется пластичностью и является важнейшим свойством, позволяющим формовать из глины различные изделия глина в строительстве

Пластичность глины

Так как степень пластичности глин важна для производства, ее необходимо определять количественно, например, по методу проф. П. А. Земятченского. При этом глиняный образец сжимают под возрастающей нагрузкой до появления первых трещин и измеряют его деформацию с помощью прибора.
Для изготовления образца глину замешивают с таким количеством воды, какое необходимо для формовки изделий. В зависимости от состава глины оно равняется 17—30% от веса последней.

Из приготовленного глиняного теста

скатывают несколько шариков диаметром 4,6 см и кладут их по очереди в прибор под нагрузку, Нагрузку увеличивают до тех пор, пока шарик при сжатии не растрескается. В этот момент определяют нагрузку и величину сжатия по шкале. Пластичность глины будет тем выше, чем большую нагрузку она выдержит, не растрескиваясь,
и чем больше будет величина сжатия. Произведение нагрузки Р на величину сжатия а называется коэффициентом пластичности К.
К=Р -а кг-см.
Этот коэффициент выражает величину работы, затраченной на сжатие глины до потери ею пластичности. Высокопластичные глины имеют К не менее 3—3,5 кг • см.

Изменения при нагревании, огнеупорность глины

глина для строительства
При нагревании в глине происходит ряд физико-химических изменений. При высокой температуре, т. е. в процессе обжига, глина превращается в камневидный материал, не размокающий в воде. Последовательность процессов, происходящих в глине при нагревании, следующая.
Сначала испаряется свободная вода, затем удаляется вода, химически связанная каолинитом и другими минералами; попутно выгорают органические примеси, а далее из карбоната кальция, содержащегося обычно в глине, выделяется углекислый газ. Интенсивная потеря химически связанной воды начинается с 430 и заканчивается при температуре 750°. В результате глина теряет пластичность и приобретает максимальную пористость. Вследствие нагревания до 750° каолинит переходит в безводный каолнитовый ангидрид А12О3 • 2SiO2, а нагревание выше 900° вызывает распад его на свободные окислы Аl 2 Оз и SiO2; при температуре выше 1000° они вновь соединяются, но уже в других соотношениях, образуя новые силикаты алюминия (силлиманит АЬО3 • SiO2 и муллит ЗА12О3 • 2SiO2).
Если глину, которая приобрела максимальную пористость, продолжать нагревать, то легкоплавкие вещества начнут плавиться и связывать всю массу. Этот процесс называется спеканием глины. Большинство глин начинает спекаться при температуре не ниже 900°. При продолжающемся повышении температуры происходит полное спекание глины все промежутки заполняются расплавившимся материалом, однако масса еще способна выдерживать собственный вес, лишь незначительно деформируясь. При спекании глина уплотняется, и этим пользуются для получения плотных изделий.
Затем наступает размягчение, масса не выдерживает собственного веса и растекается.

Для производства плотных изделий

необходимо, чтобы между температурами спекания и полного размягчения был достаточно большой ийтервал (не менее 100°). Такой интервал характерен для чистых каолинитовых глин; для глин же, содержащих, например, много углекислого кальция, этот интервал — значительно меньше и составляет иногда только 25°. При этом трудно следить за правильным режимом обжига.

Огнеупорность глин зависит от их состава

 Чистый каолинит плавится при 1780°, кварц — при 1710°. Смесь этих двух веществ, обычно содержащаяся в глине, имеет более низкую температуру размягчения; самая низкая температура размягчения (около 1580°) у смеси, состоящей из 81% кремнезема и 19% каолинита. Эту температуру и считают нижним пределом температуры раз­мягчения огнеупорных материалов. Температуры спекания и размягчения резко понижают так называемые плавни—-окись желе­за, окись магния, окись кальция, щелочи. Так, например, температура размягчения глины, применяемой для приготовления кирпича и содержащей обычно 12—15% плавней, составляет всего около 1100°. Значение плавней очень велико, так как снижение температуры спекания глины позволяет сократить расход топлива при обжиге плотных изделий. Но при производстве огнеупорных изделий содержание в глине большого количества плавней недопустимо, так как размягчение произойдет слишком рано.
Температуру размягчения определяют двумя методами:

1) измерением ее электрическими или оптическими пирометрами во время деформации образцов глины;

2) сравнением степени размягчения образца данной глины и эталонных образцов (пироскопов).

Керамические пироскопы — небольшие трехгранные пирамидки, изготовляемые из различных смесей тонкомрлотых каолина, кварца, полевого шпата, мрамора, окиси железа и борной кислоты (сильный плавень)

Смеси в образцах подобраны так, чтобы получить различные температуры размягчения — от 600 до 2000 с интервалами через 20°. Пироскопы имеют номера, соответствующие 1/10 температуры размягчения; например, № 130 (ПК-130) обозначает температуру размягчения 1300°. Эти температуры служат показателем огнеупорности глины.
Температура, соответствующая тому моменту, когда пироскоп размягчится настолько, что согнется и его вершина коснется подставки, на которой он укреплен, принимается за огнеупорность. Обычно в печь ставят несколько пироскопов соседних номеров и пирамидку исследуемой глины; тот пироскоп, который будет размягчаться одновременно с образцом исследуемой глины, и укажет ее огнеупорность.

глина строительная

Рис. Керамические пироскопы

Изменение объема при сушке и обжиге глины

Глины во время сушки и обжига уменьшаются в объеме. Изменение объема при сушке называют воздушной усадкой, а при обжиге — огневой усадкой.
Воздушная усадка происходит оттого, что при испарении воды глина сжимается. В глинах, содержащих большое количество мельчайших частиц, вода поступает из внутренних частей медленнее, чем испаряется с поверхности; в результате этого поверхностный слой глины высыхает раньше, чем внутренний, и на поверхности изделия могут образоваться трещины.

Чтобы уменьшить усадку и растрескивание и ускорить сушку изделий, к глине добавляют мелкий песок и другие отощающие примеси: шлак, золу, шамот (предварительно обожженная и измельченная глина), дегидратированную при 500° глину. Эти вещества образуют в глине жесткий скелет, препятствующий ее сжатию. Сушить глиняные изделия необходимо постепенно во избежание их коробления и растрескивания.
Величина линейной воздушной усадки у разных глин колеблется от 5 до 12%. Ее определяют для каждой глины опытным путем и учитывают при выборе размеров форм для изделий, эти формы должны изготовляться с учетом воздушной и огневой усадки.

Огневая усадка достигает 1—-2%, а иногда и выше. Если же в глине содержится значительная примесь кварцевого песка, то огневой усадки может не быть, наоборот, может произойти расширение глины из-за особых свойств кварца. Огневая усадка возникает тогда, когда из глины начинает удаляться химически связанная вода, и достигает максимума при спекании глины. Жирные глины дают большую огневую усадку, чем тощие, поэтому к ним во избежание растрескивания часто добавляют более тощие глины или песок, шлак, золу, тпамот и т. п. В глине, содержащей мелкие камни и гравий, при обжиге образуются трещины, которые служат одной из причин брака кирпича. Поэтому крупные примеси в глине недопустимы.