Обычно химический состав легкоплавких глин составляет, %: SiO 2 – 60…85; Al 2 O 3 вместе с TiO 2 – не менее 7; Fe 2 O 3 вместе с FeO- не более 14; CaO + MgO – не более 20; R 2 O (K 2 O + Na 2 O) – не более 7.
Сравнительная характеристика химического состава различных глин приведена в табл. 1.
Таблица 1
Химический состав глин
Кремнезем (SiO 2) находится в глинах в связанном и свободном состояниях. Первый входит в состав глинообразующих минералов, а второй представлен кремнеземистыми примесями. С увеличением содержания SiO 2 пластичность глин снижается, увеличивается пористость, снижается прочность обожженных изделий. Предельное содержание SiO 2 – не более 85%, в том числе свободного кварца – не более 60%.
Глинозем (Al 2 O 3) находится в составе глинообразующих минералов и слюдистых примесей. С увеличением содержания Al 2 O 3 повышается пластичность и огнеупорность глин. Обычно по содержанию глинозема косвенно судят об относительной величине глинистой фракции в глинистой породе. Глинозема содержится от 10-15% в кирпичных и до 32-35% - в огнеупорных глинах.
(СаO и MgO) в небольших количествах участвуют в составе некоторых глинистых минералов. При высоких температурах СаО вступает в реакцию с Al 2 O 3 и SiO 2 и, образуя эвтектические расплавы в виде алюмо-кальций-силикатных стекол, резко понижают температуру плавления глин.
Оксиды щелочноземельных металлов (Na 2 O и K 2 O) входят в состав некоторых глинобразующих минералов, но в большинстве случаев участвуют в примесях в виде растворимых солей и в полевошпатовых песках. Они понижают температуру плавления глины и ослабляют красящее действие Fe 2 O 3 и TiO 2 . Оксиды щелочных металлов являются сильными плавнями, способствуют повышению усадки, уплотнению черепка и повышению его прочности.
В качестве предельного значения соединений серы в пересчете на SO 3 принимается не более 2%, в том числе сульфидной – не более 0,8%. При наличии SO 3 более 0,5%, в том числе сульфидной не более 0,3%, в процессе испытаний глинистой породы должны определяться способы устранения высолов и выцветов на необожженных изделиях путем перевода растворимых солей в нерастворимые.
2.3. Гранулометрический состав глин.
Гранулометрический состав глин – это распределение зерен в глинистой породе по их величине. Обычно зерновой состав различных глин характеризуется данными, приведенными в табл.2.
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, пони жая температуру плавления глины. При окраске изделий 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.
использованы материалы:
Долорс Росс. Керамика: техника. Приёмы. Изделия./Пер. с нем. Ю.О. Бем. - М.: АСТ-ПРЕСС КНИГА, 2003.
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.
Глина – один из самых известных и распространенных материалов, которые используются в строительстве. Она образуется в результате разрушения глинистых пород естественным путем или с помощью механических и биохимических влияний в ходе эволюции.
Из чего состоит глина
Эта горная порода довольно сложна и непостоянна, как по составу, так и по своим характеристикам. Чистая глина, которая не содержит примесей, состоит из маленьких частиц минералов размером не более 0,01 мм. Обычно они имеют пластинчатую форму.
Подобные «глинистые» материалы представляют собой сложные соединения из алюминия, кремния и воды. Они не только включают воду в свою структуру (такая вода называется химически связанной), но и удерживают ее в виде прослоек между частичками (такую воду называют физически связанной).
Если материал смочить, вода попадает в пространство между слоями материала, и в результате они легко сдвигаются по отношению друг к другу. Именно благодаря такой особенности глина обладает высокой пластичностью.
В глине есть примеси таких веществ, как карбонат кальция, кварц, сульфид железа, гидроксид железа, оксид магния, оксид кальция и т. д. В зависимости от химического состава, выделяют такие глинистые материалы, как каолиниты, галлуазиты, иллиты и монтмориллониты.
Исходя из предназначения сырья, его нормируют в зависимости от того, каков процент оксидов железа, кварцевого песка, различных примесей. Степень огнеупорности материала зависит от содержания в нем глинозема. Для выполнения огнеупорных изделий используют глину, в которой содержится хотя бы 28% глинозема.
Так выглядит образец глины под микроскопом:
Технические характеристики и свойства
Характеристики глины определяются химическим и минеральным составом и размером частичек.
Объемный и удельный вес огнеупорной молотой глины составляет 1300-1400 кг/м3, шамотной – 1800 кг/м3, сухой глины в порошке – 900 кг/м3. Плотность мокрой глины – 1600-1820 кг/м3, сухой – около 100 кг/м3. Теплопроводность сухого сырья составляет 0,1-0,3 Вт/(м*К), влажного – от 0,4 до 3,0 Вт/(м*К).
Основные свойства:
- попадая в воду, глина размокает, разделяется на отдельные частички и образует или пластичную массу, или взвесь;
- глиняное тесто очень пластично, в сыром виде оно может принять любую форму. Пластичные глины называют «жирными», поскольку на ощупь они кажутся жирным материалом. Глины с невысокой пластичностью называют «тощими». Кирпичи, изготовленные из такой глины, быстро рассыпаются и обладают плохой прочностью;
- после высыхания глина сохраняет свою форму, несколько уменьшаясь в объеме, а в результате обжига становится твердой, как камень. Именно благодаря такой способности она издавна является одним из наиболее популярных материалов для производства посуды. Также из глины изготавливают кирпичи, которые имеют высокую механическую прочность;
- обладает клейкостью и связующей способностью;
- насыщаясь определенным объемом воды, глина больше не пропускает воду, то есть обладает водоупорностью;
- глина обладает кроющей способностью. Поэтому в старину ее широко использовали для побелки печей и стен дома;
- глина обладает сорбционной способностью, то есть поглощает вещества, растворенные в жидкости. Это позволяет применять ее для очистки продуктов нефтепереработки и растительных жиров.
Свойства материала обеспечивают долгий срок службы, но только в том случае, когда за ними осуществляется определенный уход, а в процессе изготовления не были допущены ошибки.
Происхождение и добыча глины
Глина может иметь различное происхождение – осадочное или остаточное. Осадочные породы формируются при переносе продуктов выветривания на другое место. Они могут быть морскими или континентальными.
Морские глины образуются в береговых районах, дельтах рек, лагунах, на шельфах. Континентальные глины могут быть делювиальными, пролювиальными, озерными, речными или остаточными.
Остаточные породы формируются при выветривании горных пород в море или на суше. Примером континентальных остаточных глин является каолин (белая глина). Морские остаточные породы обычно являются отбеливающими.
Как происходит добыча
Большинство видов глины можно легко найти, поскольку она часто встречается в природе, залегает неглубоко и является дешевым с точки зрения добычи сырьем.
Но, в силу большого веса и высокой влажности, перевозить материал на большие расстояния невыгодно, поэтому производство обычно устраивают неподалеку от места разработки. Так, заводы по производству кирпича всегда строят прямо на месторождении.
Отдельные разновидности встречаются лишь в некоторых регионах. Поскольку спрос на них высок, а заводы часто находятся на расстоянии от месторождения, приходится прибегать к перевозкам сырья.
Залегает глина в виде линз или пластов, между которыми находятся прослойки песка. Обычно в месторождении около 3-6 слоев глины, иногда – до 20. Толщина слоя может составлять как 2-5, так и 20-30 м.
Ранее глину добывали преимущественно на берегах озер и рек. Сейчас ее добывают преимущественно в карьерах. Разработка ведется обычно открытым способом с помощью экскаваторов. Перед началом добычи выполняются подготовительные работы: геологическая разведка для определения типа залегания и оценки запасов сырья, очистка поверхности от растительности, удаление непригодных пород.
Глина обязательно проходит естественную обработку, в ходе которой происходит ее вымораживание и вылеживание. После этого с помощью специальной техники выполняют механическую обработку материала.
Как это происходит можно посмотреть на видео ниже:
Виды и разновидности глины
На Земле встречается глина самых разных видов, которые различаются по составу, характеристикам и даже цвету. Цвет материала зависит от химического состава. Глина может быть белой, желтой, красной, голубой, серой, коричневой, зеленой и даже черной.
Разновидности глины выделяют по различным признакам: пластичности, спекаемости, огнеупорности, чувствительности к сушке и т. д.
Существуют следующие ее виды:
- бентонитовая — используется преимущественно для очистки растительных жиров, продуктов нефтепереработки, в процессе бурения скважин, реже – в производстве литейных форм.;
- природная красная — содержит в себе много железа, большая эластичность позволяет использовать его для работ с глиняными пластинами или для моделирования небольших скульптур.;
- обожженная — отличается повышенной прочностью;
- абразивная — применяется для чистики полировки металлов;
- строительная — подходит для фундаментов, отмосток и растворов;
- керамическая — используется для изготовления посуды и декоративных изделий;
- порошковая — удобна для приготовления различных растворов и смесей;
- тугоплавкая — подходит для производства шамотных кирпичей;
- монтмориллонитовая — используется как отбеливающий материал для очистки патоки, сиропов, пива, вин, фруктовых соков, растительных масел, нефтепродуктов, как добавка к мылам, повышающая их качество; также в производстве лекарственных пилюль и средств борьбы с вредителями сельского хозяйства;
- шамотная — ее часто используют для внешней отделки зданий. Смесь готовят, добавляя в порошок воду. Чтобы получить нужную консистенцию, ее настаивают на протяжении трех дней, периодически размешивая и т. д.
Образуется при химическом распаде вулканического пепла. Такая глина хорошо разбухает в воде и обладает высокой отбеливающей способностью по сравнению с другими разновидностями. Она может иметь различную окраску.
В видео подробно рассказано о видах глины и продемонстрированы их образцы:
Сколько стоит
Стоимость глины может существенно варьироваться в зависимости от ее разновидности и характеристик. Цена на нее составляет от 100 до 500 руб. за 1 куб. м. Продажа глины достаточно популярна. Это связано с минимальными затратами по добыче и довольно большим ее запасом в недрах земли.
Представляет собой глину, обожженную при высокой температуре (больше 340 градусов) и перемолотую в порошок.
Преимущества и недостатки
В наше время глина используется в строительстве преимущественно как вспомогательный материал или сырье для производства других материалов (кирпича, керамики). Материалы, изготовленные на основе глины, обладают массой достоинств, и сама глина может использоваться для строительства и отделки.
Основными преимуществами глины в качестве стройматериала можно считать:
- полную экологичность;
- устойчивость к действию высокой температуры;
- гипоаллергенность;
- поддержание уровня влажности на оптимальном уровне;
- свободное прохождение воздуха через стены;
- абсорбирование вредных веществ;
- безотходное производство.
Среди недостатков материала следует отметить существенную усадку, деформацию стен после высыхания, необходимость дополнительной гидроизоляции сооружения.
Глина - пластичный природный материал, применяемый в строительстве, народных промыслах, лечении и оздоровлении организма и в других сферах жизни человека. Именно такое широкое применение обуславливают определенные качества и свойства глины. А на свойства глины во многом влияет ее состав.
Применение глины
Глина очень доступна, а польза ее непереоценима и поэтому она применяется людьми с очень давних времен. Много упоминаний об этом чудесном материале в учебниках по истории всех стран мира.
Строительство . В настоящее время глина применяется как материал для изготовления красного кирпича. Глину определенного состава формуют и обжигают по некой технологии получая прочный и недорогой слиток - кирпич. А из кирпича уже строятся здания и сооружения. В некоторых странах и регионах глину все еще используют для постройки жилища - мазанки, широко распространено использование глины при постройки печей из кирпича, где связующим (в качестве цемента) служит глина. Эта же глина применяется и для штукатурки печей.
Медицина. Оздоровительная и традиционная медицина применяет глину в виде грязевых ванн и масок. Весь смысл в питании поверхности кожи полезными элементами глины. Разумеется, не вся глина тут подейдет.
Сувениры и посуда . Два больших направления я объединяю в одно, так как многие экземпляры посуды имеют лишь сувенирный характер. Тарелки, горшочки, кувшины и вазы - в изобилии присутствуют в современных магазинах. Ни одна ярмарка не обходится без продажи глиняных сувениров - дымковствая игрушка, свустульки, таблички, брелки и многое другое. Многое мы с вами попробуем слепить самостоятельно.
Глина может входить в состав других материалов . Часовоярская глина тонкого помола, например, является элементом художественных красок (гуашь), соуса, пастели и сангины. Почитайте об этом в статьях "Помощь художнику".
Свойства глины
Цвет. Глина различных составов имеет множество оттенков. Глина так и называется по цветам: красная, голубая, белая... Правда при сушке и дальнейшем обжиге цвет может полностью поменяться. На это стоит обратить внимание при работе с глиной.
Пластичность. Именно возможность деформироваться и удерживать приданную ей форму и позволила человеку найти применение глины в своем быту. Тут стоит заметить, что все зависит от консистенции - соотношения количества воды, глины и песка. Для разных работ нужны разные составы. Так, для лепки песок может быть вообще излишним.
Гигроскопичность позволяет глине впитывать воду, изменяя свои свойства вязкости и пластичности. Но после обжига изделия из глины приобретают водостойкость, прочность и легкость. Развитие технологии позволило получить фаянс и фарфор, незаменимые и в современном мире.
Огнеупорность . Свойство, применяемое скорее в строительстве, нежели в художественных промыслах, если не считать обжиг изделий. Технология обжига различна для того или иного состава глины. С сушкой и обжигом тесно связано свойство усадки глины или сжимаемость - изменение массы и размеров за счет вывода из состава части воды.
Состав глины
Свойства глины определяет ее химический состав. Для разных видов глины свойственны различные химические составы. Так, например, красная глина содержит много окисей железа. Глина в своей основе содержит некие вещества - глинистые минералы - которые образуются в ходе различных природных явлений. Формат статьи не предусматривает рассмотрение химических свойств и состава глины, поэтому я не буду вдаваться в подробности.
Состав глины, пригодной для применения в народных промыслах, как уже говорилось, определяется тремя важнейшими элементами: глиняные минералы, вода и песок.
Пропорции этих элементов можно изменять, правда гораздо проще добавлять, чем убирать. Так, например, сухую глину можно быстро растворить, однако, совсем не просто жидкую как сметана глину сделать пригодной для лепки. Песок очень просто добавить, но вот вынять его из глины - нетривиальная задача.
Различают «тощие» и «жирные» глины. Шкала «жирности » определяет коэффициент пластичности, и связующие свойства глины позволяет регулировать жирность путем смешивания ее с другими природными материалами, например, с песком. Тощая глина обладает меньшей пластичностью, ее связующая сила слабее, но она дает меньше усадки при сушке и обжиге.
Залежи глины находятся в различном состоянии по всему миру. Это обеспечило применение ее ремесленниками разных национальностей, и послужило появлению такого многообразия изделий и технологий.
Ремесленники научились контролировать поведение и состояние глины путем различных добавок в состав. Так можно отощать глину, отмучивать , придавать ей большую огнеупорность, уменьшать усадку. В результате таких манипуляций опытный мастер сможет получить в итоге качественное высокохудожественное изделие.