3. Керамічні властивості мінеральної сировини для виробництва будівельних матеріалів

Глини та інші глинисті породи характеризуються такими основними технологічними властивостями:

Пластичність – це здатність при замішуванні з водою створювати тісто, яке під впливом зовнішніх дій може приймати будь-яку необхідну форму без появи тріщин та зберігати надану форму після припинення цих дій, під час сушіння та випалювання.

Пластичність глинистих порід залежить від їх мінералогічного складу, дисперсності (з підвищенням дисперсності пластичні властивості покращуються), форми та розмірів частинок та деяких інших факторів.Технічним показником пластичності є число пластичності Пп:Пп=Wт-Wp,де Wт та Wp – вологості, які відповідають межі текучості і розкочування глиняного джгута,%.

Фізичне значення числа пластичності полягає в тому, що воно вказує межі вмісту води, при якому глиниста маса знаходиться у пластичному стані.

За пластичністю глинисті породи поділяють на непластичні, мало пластичні, помірно пластичні, середньо пластичні та високо пластичні.(табл.1.7)

Таблиця 1.7

Класифікація глинистої сировини за пластичністю

Найменування груп	Число пластичності
Непластичні	Не дають пластичного тіста
Малопластичні	Більше 3 до 7 вкл.
Помірнопластичні	Більше 7 до 15 вкл.
Середньопластичні	Більше 15 до 25 вкл.
Високопластичні	Більше 25

Помірнопластичні глини вміщують близько 30-60% глинистих частинок, а у високопластичні – 80-90%. Для того, щоб збільшити пластичність низькопластичної глини вводять пластифікуючи добавки, а до високо- пластичної додають опіснюючі добавки, щоб зменшити усадку при висиханні.

Повітряна усадка - зменшення лінійних розмірів та об’єму відформованих виробів у процесі сушіння під дією фізичних явищ, що супроводжують цей процес.

Вогнева усадка або ріст - це змінювання лінійних та об’ємних розмірів повітряно-сухого зразка під впливом фізико-хімічних процесів, що супроводжує процес випалювання.

Для різних глин повітряна усадка має становити 2..12%, при більших значеннях вона істотно впливає на тріщиностійкість виробів при сушінні, а вогнева усадка – 2...8%. Повна усадка коливається в межах від 15 до 18%, цю величину необхідно враховувати при формуванні керамічних виробів, відповідно зміни розмірів форми.

Усадку можна зменшити за рахунок введення в керамічну масу або глину різноманітних опріснювальних добавок (пісок, шамот, шлак), які зменшують пластичність глин і тим самим усадку виробів при сушінні.

Чутливість до сушіння – здатність глинистої сировини утворювати при сушінні суцільне, без тріщин, тверде тіло. Її оцінюють за допомогою коефіцієнта чутливості до сушіння, який визначається тривалістю часу опромінювання (у секундах) постійним тепловим потоком свіжовідформованого зразка з глинистої сировини до появи на ньому тріщин (посічки). Залежно від цього існують групи глинистої сировини: високочутливі, середньочутливі, помірно чутливі та малочутливі.

Вогнетривкість - властивість протистояти дії високих температур без розм’якшення та розплавлення. За цим показником глини подіялють на 3 групи:легкоплавкі – показник вогнетривкості менше 1350 ^оС;тугоплавкі - показник вогнетривкості 1350 -1580 ^оС;вогнетривкі - показник вогнетривкості більше 1580 ^оС.

Спікливість – це здатність ущільнюватися при випалюванні з утворенням твердого каменеподібного черепка зі зниженням водопоглинання до 5% ( утворюється щільний водостійкий черепок). В залежності від ступеня спікливості глинисту сировину поділяють на групи:низькоспікливі – водопоглинання черепка без ознак перепалу більше 5%;середньоспікливі - водопоглинання черепка без ознак перепалу більше 2-5%;високоспікливі - водопоглинання черепка без ознак перепалу менше 2 %.

Температура спікання – це температура за якої випалений черепок без ознак перепалу зменшує своє водопоглинання до 5% і менше. Глини бувають:низької температури спікання – температура спікання до 1100 ^оС;середньої температури спікання - температура спікання до 1100-1300 ^оС;високої температури спікання - температура спікання до більше 1300 ^оС.

Температурний інтервал спікання – важливий технологічний показник глинистих порід. Його визначають як різницю між температурою, при якій починаються ознаки перепалу (оплавлення або спучування), і температурою початку спікання, при якій починається інтенсивне ущільнення виробу, який випалюється. Найменший інтервал спікання мають легкоплавкі глини (50 – 100 ^оС), а найбільший – вогнетривкі (до 400 ^оС).

Спучування - властивість деяких глинистих порід збільшуватися в об'ємі під час випалювання з утворенням міцного матеріалу ніздрюватої структури. Коефіцієнт спучування - кількісне вираження властивості спучування, яке вимірюється відношенням об'єму спученої гранули до об'єму гранул, що надходить до спучування. Під час виробництва звичайних керамічних виробів спучування відноситься до негативних властивостей, але складає основу виробництва легких штучних заповнювачів бетону. Добре спучуються глини, до складу яких входять монтморилоніт і гідрослюди, а також різні глинисті сланці, що містять органічну речовину.

Зв’язуюча здатність – здатність зв’язувати частинки непластичних матеріалів ( піску або шамоту) і створювати після висушування досить міцний виріб – сирець. При цьому число пластичності складає не менше 7. В залежності від кількості глини та добавленого піску глинисті породи поділяють на:добре зв’язуючі (жирні) - глини більше 50%;пластичні – вміст глини 20-50%;тощі – вміст глини до 20%.

Звязуючу здатність оцінють також за величиною міцності відформованих і висушених до постійної маси зразків:дуже низькою – менше 1 МПа;низькою – більше 1 МПа;помірною – більше 3 МПа;середньою – більше 5 МПа;високою – більше 10 МПа.

Зв’язуюча здатність має суттєве значення при укладенні виробів на пічні вагонетки і транспортування у випалювальні печі, нанесення декору тощо. З ціллю підвищення зв’язуючої здатності в глини дозволяється вводити не більше 0,25-0,5% добавки ПАР.