Работа

Глина виды свойства и применение. Происхождение и состав глины

14.10.2019

Искусство изготовления из глины сосудов и других предметов обихода можно считать самым древним, ставшим одним из первых видов технического производства. Что может быть обычней глины! Между тем, роль её в жизни людей велика и связана, с необычными её свойствами. На них наблюдательный ум человека обратил внимание еще в глубокой древности. Глина, обожженная в костре - первый искусственный материал, полученный человеком. Свойства этого материала раскрывались человеку постепенно. До сих пор треть человечества живет в глинобитных хилишах. И это не считая домов из обожженных кирпичей. Из глины делают не только стены, но и поды с крышами. Чтобы повысить прочность такого глинобитного пола, его время от времени поливают соленой водой. Впервые появившиеся в Месопотамии клинописные письмена выдавливали на тонких глиняных табличках. Да и в сложный состав современной бумаги обязательно входит белая глина.

Использовали глину исстари и как лечебное средство. Растяжение хил лечили пластырем из желтой глины, разведенной в уксусе. А при болях в пояснице и суставах на больные места накладывали глину, разведенную горячей водой с добавлением керосина. Знахари при ворожбе предпочитали использовать печную глину. Ей лечили от сглаза иди лихорадки. Маленькие же глиняные горшочки (махотки) ставили на тело при простудах как медицинские банки. Делали даже “кирпичные ингаляции”, раскаляя в лечи кирпич, насыпая на него сверху луковую шелуху я вдыхая дым. А посыпая такой кирпич полынью или можжевельником, распугивали мух и комаров.

Глину даже ели. Жители Севера до сих пор употребляют в пищу “земляной жир” - белую глину. Едят ее с оленьим молоком или добавляют в мясной бульон. Да и в Европе приготовляли из глины лакомство наподобие конфет. Есть старая русская загадка: “Был я на копанце, был я на топавде, был я на кружале, был я на пожаре, был я на обваре. Когда молод бил. то людей кормил, а стар стад, пеленаться стал”. До недавнего времени любой деревенский житель быстро разгадал бы ее. Это ведь обыкновенный печной горшок. А сама загадка подробно рассказывает его “жизненный путь”. “Копанцами” в русских деревнях называли ямы, где добывали глину. Гончары почтительно говорили о ней: “живая”. “Живая плота”, встречающаяся в природе, столь разнообразна по составу, что можно найти готовую смесь для изготовления любого вида керамики.
Естественно, если находят залежи ценных видов глины, то около них быстро вырастают гончарные производства. Так, например, случилось в Гжели под Москвой, где была найдена белая глина.

Глина, в отличие от песка, фильтрующего влагу, вбирает её в себя до отказа, не пропуская её глубже. При смешивании с водой глина становится пластическим "тестом", которому можно было придать любую форму. Высохнув, она сохраняет приданную "тесту" форму и после обжига делается твердой, как камень. Глина - продукт разрушения горных пород. Процесс образования глины происходит постоянно, но было время, когда образование глины совершалось в гигантском масштабе. Это явление относится к незапамятным временам, к ледниковому и дилювиальному периодам, когда механическую часть работы разрушения горных пород выполняли двигавшиеся в равнину глетчеры. В состав любой глины входит глинозем, т.е. окись алюминия, и кремнезем, а второстепенными примесями могут быть различные щелочи, известь, магнезия, окислы железа и титановая кислота.

Есть глины, состоящие преимущественно из одного минерала (например, каолинитовые огнеупорные глины - каолины), но гораздо чаще они полиминеральны, являясь смесью минералов каолинита, галлуазита и монтмориллонита. Предшествовавшие глинам породы состояли в основном из полевых шпатов и слюд. Шпаты содержатся во всех трех видах горных пород на Земле - изверженных метаморфических и осадочных. Застывшие магмы - граниты, пегматиты - родоначальники глинистого минерала каолинита. Галлуазиту обычно предшествовали диабазы и габбро; монтмориллонит - продукт разложения вулканических пеплов, туфов и лав. ??Материнские породы глин в течение тысячелетий разрушались, разлагались, выветривались, превращаясь в обломки, осыпи и, наконец, в мельчайшие частицы. Иногда они оставались на месте своего образования.

Так появились "первичные", "остаточные" залежи глин, обычно мощные (до ста метров и больше), занимающие значительные площади. В основном они состоят из каолина ("Каолин" - это искаженные китайские слова "гао лин", т.е. "высокий холм"; так называется селение в Китае, где впервые начали добывать эти глины). Из этих глин, образующих при обжиге светлый черепок, делают тонкую керамику - фарфор и фаянс. Но чаще реки, ветры, движущиеся ледники переносят глинистые материалы на большие расстояния. Постепенно они оседают в застойных водах. Осевшие илистые пласты по своему строению однородны. В пути они подвергаются природному "отмучиванию", обогащению, освобождению от неразложившихся пород и примесей. Такие месторождения (их большинство) слоисты, мощность их относительно небольшая, площадь залегания различна.

Эти повсеместно распространенные, неглубоко залегающие глины четвертичных отложений обычно используются для выделки гончарной посуды и строительного кирпича. ??Иногда глинистым частицам удается избежать встреч с водными потоками, содержащими вещества, обычно загрязняющие глину. В этом случае образуются месторождения чистых, высокоогнеупорных, маложелезистых глин. Они идут на керамические изделия с особыми свойствами, применяемые в специальных отраслях промышленности. Как в древних, так и в современных, отложениях глинистых минералов выявлена климатическая зональность. В ледовой арктической зоне преобладают такие минералы, как гидрослюда, хлорит, в умеренно-влажной, холодной - монтмориллонит, в тропической - каолинит. ??Еще одно удивительное свойство обожженной глины открыли ученые. Было обнаружено, что во время обжига глиняных изделий они намагничиваются, фиксируя особенности геомагнитного поля Земли в тот момент времени. Зная геомагнитное поле нашей планеты в древние эпохи, возраст керамики можно установить с точностью до двадцати пяти лет. Археологам в этом помогают петрография, микроскопия, спектральный анализ, рентген.

Плиний Старший в I в. н. э. в своей "Естественной истории" отличал белую глину (argilla) от рядовой, обычной глины (lutum) и от просто почвы (terra). В древнегреческом языке слово "keramos" первоначально обозначало глину, оно упоминается Гомером в "Илиаде" (VIII в. до н. э.). В древнеславянском языке слова "глина" не было, а было слово "брние", обозначающее глину, затворенную водой, отсюда, вероятно, и происходит название чешского города Брно. Понятие "гончар" в древнеславянском обозначалось словом "зьдун", корень "зьд" образует до сих пор такие слова, как создатель, создавать, здание. Слово же "глина" имеет более позднее происхождение, вероятно, от слова "глиний" - глинозем (окись алюминия), входящий в состав любой глины. Глина на нашей планете возникла давно, в межледниковый период, который сопровождался в течение многих тысячелетий таянием ледяного покрова, имевшего толщину на территории Европы до 2 км. Таяние вызывало мощные водные потоки, которые выполняли рабо ту глиновала. Они отмучивали, перемещали и переотлагали глину и песок, что приводило к их перемешиванию. С этими процессами связано образование многочисленных в Европе, в частности в России, месторождений глин с различными свойствами, чего не наблюдается на других континентах.

Если к глине подойти с научной точки зрения, то она представляет собой дисперсную, то есть состоящую из твердых частиц разных размеров, осадочную породу пластинчатых минералов, по химическому составу - гидроалюмосиликатов, и сопутствующих примесей иных минералов. Ну что такое "гидро" - понятно, "алюмо", наверное, тоже, а силикаты представляют собой соединения кремния с кислородом. Пластинчатые минералы при взаимодействии с водой делают глину пластичной, способной формоваться и сохранять заданную ей форму при высыхании. Минералы-примеси, такие как кварц (песок), карбонаты (мел, мрамор, известняк, доломит, магнезит) и полевой шпат (наиболее распространенными полевошпатовыми породами являются граниты) непластичны, и их присутствие "отощает" глину, снижает ее пластичность. Существует ряд классификаций глин по химико-минералогическому составу, происхождению, применению, но ни одна из них не охватывает всей совокупности признаков, полезных при определении пригодности глинистого сырья для того или иного производства.

Деление глин, принятое в геологии:
а) перенесенные водой, ледником, ветром (вторично отложенные);
б) оставшиеся на месте образования (первичные глины);
в) метаморфизованные камнеподобные породы.
В схеме классификации по ГОСТ 9169-59 глинистое сырье делится на четыре группы: каолины, глины, сухари (огнеупорные камнеподобные глины) и сланцевые глины (плохо размокающие в воде). Эти группы подразделяются на подгруппы:
а) по содержанию окиси алюминия в прокаленном состоянии (более 40% - высокоосновные, от 40 до 30% - основные, от 30 до 15% - полукислые, менее 15% - кислые);
б) по огнеупорности (огнеупорные - плавящиеся при температуре от 1580°С и выше; тугоплавкие - плавящиеся от 1580 до 1350°С, и легкоплавкие - плавящиеся ниже 1350°С);
в) по степени связуемости или пластичности (образующие формуемое тесто при добавке нормального песка: более 50% - связующие, от 50 до 20% - пластичные, менее 20% - тощие; вовсе не образующие теста).

Наряду с рассмотренными существует промышленная классификация глин, основанная на оценке их по совокупности некоторых признаков, таких, как цвет и внешний вид после обжига, интервал спекания - плавления, прочность изделия при ударе, стойкость при резкой смене температур. Эти признаки определяют промышленное назначение и название глин. Уже в средние века сложились и существуют до сих пор такие названия глин, как кирпичные, трубочные, кафельные, горшечные, фаянсовые, бело-жгущиеся, клинкерные и другие. Тогда глины, к слову сказать, оценивались только на ощупь, и их свойства были доступны оценке мастеров средневековья. И сейчас, я думаю, не грех вернуться к такой оценке глины, так как непосредственное соприкосновение с материалом в самом начале работы соединяет мастера и глину в одно целое, позволяет им почувствовать друг друга, ибо если инструмент - это продолжение рук гончара, то изделие - продолжение его души. Так вот, глина, применяемая в гончарном деле, должна быть тяжелой, жирной, упругой, в общем, с твердым характером - она обязана держать форму. По цвету глина может быть красной, коричневой, голубой, зеленой, серой или белой. Иногда встречаются глины шоколадного (так называемые сникерсы) или грязно-черного цвета. Но я не советую иметь с ними дело, потому что при обжиге органические примеси, большое количество которых и придает им темный цвет, дают такой дух, что хоть святых выноси. Цвет глине придают окись алюминия, окись железа и окись титана. Если оксиды железа и титана в сумме не превышают 1 процент, то глина имеет белый цвет даже после обжига, если же их более 1 процента, то глина после обжига красная, несмотря на то, что в сыром виде она зеленая или голубая.

Кварц (песок) обычно присутствует в залежах глины в виде окатанных бесцветных или окрашенных зерен. Количество его в глинах может быть различным - от нескольких процентов до нескольких десятков процентов. Песок, который добавляют в гончарные глины для их отощания, должен быть молотым (иначе глина будет тереть руки, словно наждак), и его количество не должно превышать 25 процентов (оптимально - 15%). По мере добавления молотого песка (до 15%) пластичность гончарной глины повышается, дальнейшее добавление песка уменьшает пластичность. Количество песка в глине влияет и на усадку изделия при обжиге. Поэтому, если вы захотите уменьшить усадку глины при сушке, что в свою очередь уменьшит ненужную деформацию изделий и избавит вас от коварных трещин на дне сосудов большого диаметра, то добавьте в глину до 25 процентов песка или молотого обожженного черепка. В Древней Греции, например, в глину добавляли дресву, которая представляла собой не что иное, как толченый гранит. Весьма часто, особенно в низкокачественных глинах, встречаются примеси карбонатов кальция и магния (мел и доломит) в виде крупных и мелких зерен. Они полезны и вредны одновременно. Скажу несколько слов о двоякой роли этих примесей при обжиге керамики. В мелкодисперсном состоянии эти примеси являются сильными плавнями (добавками, снижающими температуру спекания), но в то же время при температуре обжига до 1000°С они снижают прочность керамики, а при более высокотемпературном обжиге наблюдается деформация изделий. Содержание мела в гончарной глине может достигать 25 процентов, но при этом требуется равномерное его распределение и очень мелкий помол. Если карбонаты присутствуют в глине в виде крупных включений, то оставшиеся после обжига окислы кальция и магния начинают поглощать влагу из воздуха, образовывать гидроокиси, увеличиваться в объеме и в конце концов могут разорвать изделие. Эти вредные включения называют "дутиками".

Довольно распространенными примесями в глине являются гипс и пирит. Они заметны после обжига в виде мелких черных "мушек". Пирит в глине - это кристаллы с металлическим желтоватым блеском, гипс иногда образует видимые глазом скопления крупных кристаллов. Удалить их можно только вручную. Вредной примесью в глинах являются также растворимые соли - сульфаты и хлориды, которые образуют так называемые выцветы на изделиях. Растворимые соли выступают в виде солевого налета на поверхности обожженных глиняных изделий. Для борьбы с "выцветами" рекомендуют вводить в состав глины карбонат бария. В условиях небольшой гончарной мастерской с этой бедой лучше бороться правильным режимом обжига. "Выцветы" образуются главным образом при температуре 400-500°С, поэтому рекомендуется быстро поднимать температуру до 600°С. Для разложения "выцветов" в ряде случаев окажется пригодным присутствие углистых материалов в глине и восстановительный обжиг в интервале 700-800°С.

Органические примеси, как правило, выгорают при обжиге и почти не оставляют следов на поверхности изделий, если не считать мелких раковин, образующихся при сгорании частичек дерева. (Но это их свойство используют при декорировании изделий. Например, вкрапления в поверхность изделий зерен риса, пшеницы или даже гороха после обжига оставят характерный след.) Большое же количество в глине органического углерода может создать при обжиге локальную восстановительную среду, что содействует более раннему спеканию глины и при толстом слое (кирпич, например) может придать черепку местную деформацию и нежелательную окраску. Состав и гончарные качества глины окончательно выясняются только после изготовления и обжига пробного изделия. Проще всего приобрести глину на профильном заводе или прямо в карьере какого-нибудь месторождения. На заводах она продается двух видов: карьерная - привезенная прямо с места добычи, а значит, требующая соответствующей обработки, или в порошке. Порошок представляет собой смесь, готовую для работы. Его остается только затворить водой. Порошок, конечно, дороже, но, приобретая его, вы сэкономите время на очистке глины. В составе глиняного порошка, купленного на заводах по производству керамической плитки и кирпича, есть 10-12 процентов молотого стекла, что придаст будущим изделиям прочность. Но гончарные свойства глины,приготовленной из такого порошка, несколько снижаются из-за наличия того же стекла.

В настоящее время в крупных городах появились организации, продающие готовую гончарную глину. Там вы можете приобрести глину любого состава, мелкий и крупный шамот, гипс, готовую глазурь и другие необходимые для гончара материалы. Но если нет такой возможности, то нужную глину можно в принципе найти где угодно, например на крутом склоне холма. Глину можно найти даже на обочинах дорог или, что лучше всего, по берегам болот или небольших водоемов, которые и образуются, потому что дождевая или родниковая вода попадает в глиняную чашу. Нужная глина (обычно голубая или зеленая) залегает или сразу под дерном, или на глубине пластом различной мощности. Эта глина так же, как и карьерная, требует тщательной подготовки. Ее нужно высушить, предварительно разбив на мелкие куски. На это высушивание надо потратить достаточно времени. Когда глина окончательно высохнет, залейте ее водой и желательно горячей. Воды необходимо столько, чтобы на ее поверхности оставались только отдельные островки глины. После набухания массу нужно выложить на стол, застеленный холстом или любой другой грубой тканью. Подождите, когда глина освободится от лишней воды и приобретет необходимую для работы влажность. При подвяливании глины ее нужно периодически переворачивать и, желательно, переминать.

Основное качество гончарной глины состоит в том, что она должна быть чистой, то есть не иметь никаких вкраплений. Конечно, какого-то результата можно добиться, используя любую глину, но вряд ли при этом изделия будут качественными. У хорошего мастера мелкий камушек или даже большая песчинка может быть соразмерна с толщиной стенки сосуда и помешать в работе. Очистить гончарную глину можно руками (что малопроизводительно, но в домашних условиях вполне реально) или продавливая ее в пластичном состоянии через мелкую сетку, как бы имитируя промышленный фильтр-пресс. Можно еще глину с целью очищения отмучивать в бочке, то есть разбавлять ее до шликера (состояния жидкой сметаны) и ждать, когда крупные тяжелые включения осядут на дно. После чего чистую фракцию сливают, сделав отверстие в бочке на уровне начала чистого шликера, и подвяливают до нужного состояния.

Теперь нужно немного подробнее поговорить о взаимоотношениях глины с водой. Несмотря на то, что характеры их схожи, поссорить их очень просто, и тогда хорошего не жди. Если, затворяя глину, вы переусердствовали и налили слишком много воды, ее будет сложно удалить. Глиняное тесто будет неоднородным, с комками. Глина, будучи гигроскопическим веществом, адсорбирует влагу из воздуха, смачивается водой и способна набухать в состоянии сильного обводнения. Влагу, адсорбируемую глиной, называют прочносвязанной водой в отличие от рыхлосвязанной воды, размещающейся между частичками глины более свободно, подвижно и выдавливаемой из глины при компрессии. Прочносвязанная вода составляет 0,8-1,0 процент влажности каолина, замерзает при температуре значительно ниже нуля, почти не проводит электрический ток. Прочносвязанная вода естественно переходит в рыхлосвязанную, которой становится тем больше, чем ближе подходит состояние глины к рабочему водосодержанию, то есть к такому состоянию глины и воды, когда глинистая масса проявляет оптимум своей пластичности и своей способности формоваться. При правильно подобранном влагосодержании глиняная масса не липнет к тыльной стороне руки. Это рабочее водосодержание различно для разных глин; например, у лёсса оно составляет 18-20 процентов, у каолинов - 28-31 процент, у спондиловой глины - 31-33 процента, у часов-ярской - 30-32 процента, у трошковс-кой - 30-36 процентов. При дальнейшем увеличении содержания воды глина теряет способность сохранять приданную ей форму и начинает течь подобно вязкой жидкости.

Этих сведений о свойствах глины вполне достаточно, чтобы начать с ней работать. А вообще говорить о свойствах глины можно очень долго, одних только наименований глин более тридцати и каждая из них имеет с десяток комбинаций с различными добавками. Когда глина освободится от лишней воды и приобретет необходимую для работы влажность, то есть будет с усилием переминаться в руках, ее нужно как следует перемять и положить в целлофановый мешок, а мешок - в бочку с плотной крышкой, где до начала работы она должна пролежать не менее суток, а лучше - несколько дней. Впрочем, в бочке глина может находиться долго - все время, пока вы ее не истратите. Для промина глины многие мастера приспосабливают различные механизмы, например промышленные мясорубки. Подобная "механизация" может применяться и на других стадиях приготовления глины. И еще очень важный момент. Перед самым началом работы с глиной ее еще раз нужно как следует перемять, разрывая ком глины на две части и с силой соединяя их обратно. Таким способом вы сможете освободиться от большей части воздуха - последнего и самого коварного врага гончара. Во-первых, при вытягивании сосуда на гончарном круге руки будут проваливаться в воздушные раковины, и вы можете порванть изделие или сорвать его с круга. А во-вторых, оставшиеся в глине воздушные раковины могут разорвать изделие при обжиге, так как воздух при нагревании, как известно, расширяется. В промышленном производстве от воздуха освобождаются при помощи вакуумпресса.

Глина встречается почти повсеместно. Окраска глины весьма разнообразна - серая, красная, бурая, желтая, зеленая, черная и чисто белая. На присутствие глины указывает заболоченность, а также вязкость почвы (особенно заметная после дождя). Глина представляет смесь различных мелкокристаллических минералов, среди которых преобладают алюмосиликаты, то-есть соединения глинозема (иначе - окись алюминия), кремнезема (иначе - окись кремния) и воды. Кремний - по-латыни «силйциум» (от слова «сйлекс» - булыжник, кремень), отсюда алюмосиликаты - минералы, содержащие в своем составе алюминий и кремний. Примений алюминию найдено множество, в том числе он может использоваться при производстве светодионых светильников: http://www.kvazar-gr.ru/

Виды глин

В зависимости от главных составных частей и примесей в виде песка, окислов железа, солей и органических веществ получаются различные сорта глин. Они обладают особыми свойствами, а поэтому и по-разному используются.

По температуре плавления глины делятся на каолины, огнеупорные и легкоплавкие глины. Каолин, или каолинит, входит в виде основной части во многие глины. Он образуется в результате выветривания полевошпатовых пород. В качестве примесей к каолину могут входить неразрушившиеся минералы горных пород: зерна кварца, полевые шпаты, слюда, железистые минералы. Характерная особенность глин - пластичность, - наверно, хорошо знакома каждому из вас: кто из глины не катал шариков и не лепил забавных человечков!

Глины обладают различной степенью огнеупорности. Каолины жирны на ощупь, малопластичны и очень огнеупорны (плавятся примерно при 1750 градусах). После обжига черепок из каолина остается совершенно белым. В каолине почти полностью отсутствуют примеси окиси железа, которые и придают изделиям из глины ту или иную окраску.

Каолин

Каолин - основное сырье для производства фарфорово-фаянсовых изделий. К нему добавляют кварц, как говорят, для «отощения» каолина, то есть для уменьшения усадки (объема) при обжиге, а также полевой шпат для «флюсования», то-есть для сплавления фарфоровой массы. Каолин необходим также для бумажной, мыловаренной и резиновой промышленности. Низкосортный каолин используется для производства огнеупорных изделий.

Огнеупорные глины

Огнеупорные глины содержат немного примесей, понижающих температуру плавления; они окрашены обычно в серые, зеленовато-серые или желтоватые, почти белые тона. На ощупь огнеупорные глины жирны и, кроме того, пластичны: во влажном состоянии их можно сплющивать в тонкую пластинку и вытягивать в тонкий шнурок, не разрывающийся на сгибах. Несмотря на свое название, они отличаются меньшей огнеупорностью, чем каолины (плавятся при 1580 градусах). После обжига дают светлый черепок.

Огнеупорные глины применяют в металлургии. Из них изготовляют огнеупорный кирпич для кладки доменных и других заводских печей, а также для производства кислотоупорных изделий.

Легкоплавкие глины

Легкоплавкие глины встречаются наиболее часто. Плавятся они при 1150-1350 градусах. У легкоплавких глин значительный процент различных примесей, особенно окиси железа и щелочей. Окраска этих глин чаще темная и серая. Пластичность меньше, чем у огнеупорных. После обжига дают черепки как красных, так и темных цветов. Легкоплавкие глины при значительном содержании песка идут на выделку кирпича, при незначительном - на производство черепицы, горшечного товара и других изделий.

Жирные и тощие глины

Глины, богатые глиноземом, называются жирными глинами. Если провести ногтем по сухой глине, на ее поверхности остается характерная блестящая черта. Глины, не полирующиеся ногтем, относятся к тощим глинам; в них много кремнезема (песка) и щелочей (из полевых шпатов и слюд). Они обыкновенно бывают окрашены примесями в различные цвета.

Если кусочек глины измельчить в порошок и взбалтывать в пробирке с водой или перемешивать щепочкой в стакане, то жирные глины образуют трудно отстаивающуюся мутную жидкость, в которой долго держатся во взвешенном состоянии глинистые частицы; тощие глины, наоборот, дают хорошо отстаивающуюся жидкость, в которой песок быстро садится на дно. Жирные глины обладают хорошей пластичностью.

При наличии свыше 45 процентов песка порода называется уже не глиной, а суглинком.

Применение глин

Некоторые глины обладают хорошей поглотительной способностью. Их применяют для обесцвечивания жидкостей, например нефтяных продуктов - бензина и керосина, а также для освобождения от посторонних примесей, например в отработанных смазочных маслах. Такие глины называются отбеливающими.

Глины, сильно окрашенные в желтые, красные и коричневые тона (охристые глины), используются как минеральные краски. Цвет глины объясняется наличием в ней тех или иных примесей. Желтая или желто-бурая окраска глины обусловлена окисью железа; шоколадно-коричневая - марганцем; темная или черная - органическими веществами. Белый цвет сырой глины еще не доказательство отсутствия в ней окиси железа, так как после прокаливания глины на сильном огне может получиться красноватый оттенок. С другой стороны, и черная глина после прокаливания может стать серовато-белой, светло-красной или темно-бурой.

Присутствие в глине пирита, уже знакомого нам по песку, можно легко обнаружить по золотистым блесткам. В кирпичных глинах вредная примесь - гипс и мелкие комочки известняка, которые после обжига «гасятся» (поглощая влагу из воздуха) и, увеличиваясь в объеме, рвут кирпич. Известь же, тесно связанная с глиной, технически менее вредна, и количество ее может доходить даже до 10%. При большом содержании извести (до 25 процентов) глины называются мергелистыми, а когда количество извести доходит до 80 процентов - мергелями.


Глина состоит из одного или нескольких глинистых минералов - иллита, каолинита , монтмориллонита , хлорита, галлуазита , или других слоистых алюмосиликатов, но может содержать также песчаные и карбонатные частицы в качестве примесей. Глинозём (Al 2 O 3) и кремнезём (SiO 2) составляют основу состава глинообразующих минералов.
Диаметр частиц глин менее 0,005 мм.; породы, состоящие из более крупных частиц, принято классифицировать как алеврит. Цвет глин разнообразен и обусловлен гл. образом окрашивающими их примесями минералов-хромофоров или органических соединений. Большинство чистых глин - серого или белого цвета, но обычны и глины красного, жёлтого, коричневого, синего, зелёного, лилового и чёрного цветов.

Происхождение

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, б. ч. 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.
  • Глины 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 России 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.

Практическое использование

Глины широко применяются в промышленности (в производстве керамической плитки, огнеупоров, тонкой керамики, фарфоро-фаянсовых и сантехнческих изделий), 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/м 3 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.

Литература

  • Горькова И.М., Коробанова И.Г., Окнина Н.А. и др. Природа прочности и деформационные особенности глинистых пород в зависимости от условий формирования и увлажнения. - Тр. Лабор. гидрогеол. пробл., 1961, вып. 29

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.

Мы продолжаем двигаться в космическую неизвестность. Мир всё больше походит на футуристическую беллетристику. Поэтому таким естественным кажется неестественный по сути возврат к простым, натуральным материалам.

Другой источник современного стремления к натуральности – перманентный страх экологического коллапса. Экологически чистый дизайн сегодня востребован, как никогда. Именно сегодня глина начинает ассоциироваться с ценностью, вопреки устойчивым прямо противоположным историческим коннотациям. Современный дизайн охотно берет глину в оборот, восторженно обнаруживая её невероятный декоративный и практический потенциал.

Глина в строительстве

Глина как материал в современном интерьере имеет весьма широкое применение благодаря своей пластичности. Какой другой материал одинаково употребим и в громоздком строительстве, и в изготовлении тончайших поделок?

Глина, различная по составу и свойствам, сегодня может быть применена едва ли не повсюду.Так, наряду с традиционным – глиняным же! – кирпичом, весьма популярны в качестве строительного материала саманные блоки. Состоящие из глины, песка и органических наполнителей, они обладают и крайне низкой себестоимостью, и замечательными техническими характеристиками.

Хотя современная технология изготовления саманных блоков и отличается от традиционной: вместо соломы, как правило, используются древесные опилки, да и сами блоки производятся не вручную, а механически, – тем не менее, материал этот продолжает сохранять очарование глубокой древности.

Саманные блоки сегодня активно применяются в строительстве, и дома, составленные из них, показывают себя лучшим образом, как по техническим критериям, так и эстетически.

Что нужно знать, чтобы использовать глину

Полезно знать, что для того, чтобы используя глину самостоятельно, как материал строительный или декоративный, получить удовлетворительный, качественный результат, крайне важно уметь подбирать состав глины. Это становится очевиднее, если знать, к примеру, что сами строительные смеси подчас содержат сразу несколько видов глин, что сообщает им их качества.

Потрясающие возможности глины

Глина как материал обладает поистине неиссякаемыми возможностями применения. Известная человеку с древнейшей поры его становления, она до сих пор остаётся актуальной. Как и тысячи лет назад, глина служит самым разнообразным нашим нуждам, пускай и в ином виде, чем прежде: вместо необожжённой посуды в нашем распоряжении сегодня есть и универсальный фаянс, и тончайший фарфор; вместо глинобитных полов – несметное разнообразие плит и плиток – и так далее.

Сегодня на основе глины изготавливают штукатурки для стен, строительные смеси, кровельные и облицовочные материалы, лепнину, скульптуры, посуду, декоративные элементы и многое другое. Вопреки распространению инновационных материалов, глина твёрдо удерживает свои традиционные позиции, и даже проникает в стан конкурента, постоянно обнаруживая новые возможности своей реактуализации.

Стены

Глиняные штукатурки сегодня набирают все большую популярность. Живая поверхность стен, оштукатуренных с применением этого материала, не только весьма привлекательна, но и обладает множеством полезных свойств благодаря своей естественности и экологичности.
Штукатурка из глины – гипоаллергенный материал, действующий на манер фильтра. Она способна поглощать излишнюю влагу, что способствует регуляции микроклимата внутри дома. Она более, чем доступна по цене. Она проста в применении. Обладает прекрасными защитными характеристиками и устойчива к появлению микротрещин, что препятствует её разрушению.

Пол

На сегодняшний день существует ряд технологически отличающихся друг от друга способов устройства глиняного . Вместе с этим, состав и основные свойства этих полов практически идентичны.

Глиняный пол заливается или выстилается смесью из глины, песка, соломы, щебня или других добавок. В результате пол приобретает уникальную по свойствам и наружности гладкую поверхность, устойчивую к износу. Такие полы обладают антисептическими и антистатическими качествами. Они способствуют поддержанию оптимального баланса влажности, способны сдерживать и даже нейтрализовать неприятные запахи. Кроме того, они обладаю способностью сохранять тепло: нагреваясь в течение дня, они постепенно отдают его в ночное время.

Важно так же и то, что поверхность глиняного пола не требует специального обслуживания и легко ремонтируется в случае необходимости.

Облицовка

Облицовка наружных стен при помощи глины – дело не простое: глина хорошо впитывает и отдает воду при намокании и нагревании, что в результате приводит к образованию трещин. Это требует применения специальных технологий при обработке готового покрытия и производстве облицовочных материалов. В таком качестве глина может быть использована в виде керамической наружной плитки и штукатурных смесей

Стены, сложенные из самана, так же не слишком влагостойки, поэтому нуждаются в дополнительном оштукатуривании. С этой целью традиционно используется известь, компенсирующая естественный недостаток глиняных блоков и сообщающая особое очарование постройке.

Крыша

Традиционная керамическая черепица производится путём простого обжига глины. Не смотря на простую технологию, не менявшуюся с глубокой древности, такая черепица способна служить многие десятки лет, иногда даже не нуждаясь в ремонте. Производители, как правило, дают гарантию на свои изделия до 30 лет.

Такая черепица не боится перепадов температуры, пересушивания от прямых солнечных лучей, и даже открытого огня и кислотных дождей. Глиняная крыша очень медленно охлаждается и нагревается, что обеспечивает особый комфортный климат внутри.

При выборе черепицы рекомендуют обратить внимание на то, что поры на её поверхности обязательно должны быть замкнуты: чем “пористее” черепица, тем выше её способность удерживать и поглощать влагу, что может привести в итог к её разрушению. Помимо этого, склонность к поглощению большого объёма влаги значительно снижает морозостойкость глиняной черепицы.

Гончарные исделия

Не смотря на огромное количество новомодных материало для изготовления посуды, глина не теряет своих позиций. Всё так же распространены и востребованы изделия из керамики, фарфора, терракоты и фаянса.

Керамическая посуда не выделяет вредных веществ при нагреве. В ней не бывает накипи.Она химически инертна – словом, керамика едва ли не идеальный вариант посуды, применяемой в нашем быту. Терракота изготовляется из особых красных сортов глины. После обжига она приобретает характерную фактуру, при этом может быть и грубозернистой, и тонкой. Цвет терракоты варьируется в пределах от красно-коричневого до кремово-телесного.

Сегодня терракота применяется для изготовления посуды, чего прежде не делали: бытовало представление о нелюбви терракоты к воде. Развитие же технологии производства терракоты изменило ситуацию, и ныне множество производителей обратилось к этому материалу в поисках новых интересных решений.

Домашнее спа

У глины в современном быту есть и совсем неординарное применение. С тех же давних пор глина зарекомендовала себя не только в качестве строительного или декоративного материала, но и как косметическое средство.

Глина хорошо тонизирует, дезинфицирует, отбеливает кожу. Отлично подходит для приготовления масок для волос, так как содержит большое количество кремния, что способствует росту и укреплению волосяной луковицы.

Хотя сегодня глина по странному стечению обстоятельств как строительный либо декоративный материал воспринимается нами с лёгким оттенком экзотики или даже социальной неустроенности, тем не менее общемировое поветрие и всё активнее меняют это положение дел.

С каждым годом проекты и способы использования глины становятся всё смелее и интереснее. Так что вполне можно ожидать, что через какое-то время облик наших жилищ и городов может значительно измениться, в том числе и благодаря глине.