Применение глины в строительстве. Глина. Свойства глины. Состав глины

Общие свойства

Свойства глин целиком зависят от их химического и минерального состава, а также от величины составляющих их частиц. Уже одни эти. факты указывают нам на важнейшие свойства глин.

Важнейшими свойствами глин являются:

1) способность в смеси с водой образовывать тонкие «взвеси» (мутные лужи) и вязкое тесто;

2) способность набухать в воде;

3) пластичность глиняного теста, т. е. способность его принимать и сохранять любую форму в сыром виде;

4) способность сохранять эту форму и после "высыхания с уменьшением объема;

5) клейкость;

6) связующая способность;

7) водоупорность, т. е. способность после насыщения определенным количеством воды не пропускать через себя воду.

Глины могут быть всех цветов - от белого до черного. На Украине и в некоторых других районах белая глина служит материалом для побелки стен, печей и т. д. Когда хотят покрасить стены в цветные тона, берут желтые, красные, зеленые и другие глины. Таким образом, здесь мы имеем дело с новым свойством глины - с красящей и кроющей ее способностью.

Физические свойства глины

Большое разнообразие условий образования и степени литификации глинистых пород обусловливает значительный диапазон изменения их свойств. Среди физических свойств наименее изменчивы показатели плотности глинистых пород. Они варьируют от 2,50 до 2,85 г/см 3 . Примесь органических веществ понижает плотность глин, так как для гумуса она равна 1,25-1,40 г/см 3 . У минеральных монтмориллонитовых глин ее величина также низкая - до 2,25 г/см³.

Значения пористости варьируют от 25-30 до 60%; подавляющая часть пор является открытой, доступной для жидкой компоненты.

Наибольшей плотностью, как правило, обладают древние глины, залегающие на значительных глубинах и испытавшие сильное уплотнение. К этой категории относятся большая часть палеозойских, мезозойских, некоторые эоценовые и палеогеновые глины. Высокую уплотненность, независимо от возраста, имеют глинистые образования горно-складчатых районов, такие, как апшеронские глины Закавказья, олигоценовые глины Западного Кавказа. Среди континентальных четвертичных отложений наибольшую уплотненность имеют ледниковые глинистые залегания. Наименьшими показателями уплотнения характеризуются четвертичные озерные, озерно-ледниковые, аллювиальные и делювиальные глинистые образования. С плотностью и пористостью глинистых пород тесно связана их водопроницаемость. Большая часть глин и суглинков относится к слабопроницаемым или практически водонепроницаемым породам. Значения коэффициента фильтрации для них изменяется от 10 -3 до 10 -5 м/сут. Это объясняется наличием у глин и суглинков ультракапиллярных пор, полностью занятых связанной водой. Фильтрация через такие поры возможна только при превышении начального градиента.

Важной особенностью глинистых пород является их способность вступать в обменные реакции, приводящая к изменению их состава, строения и свойств. Обменная способность глин часто используется в практических целях, например в химической промышленности, а также при целенаправленном изменении их свойств, таких, как водопроницаемость, липкость и др. Глинистые породы благодаря особенностям гранулометрического и химико-минерального состава проявляют четко выраженные физико-химические свойства. Так, многие глинистые породы при их увлажнении набухают, а при высушивании дают усадку, что сопровождается изменением объема от нескольких до 25-30%, а в некоторых случаях и больше. Развиваемое при этом давление набухания может достигать 1,0-1,5 МПа. При определенных условиях глинистые породы обладают липкостью, величина которой может достигать 5-6 Н/см².

Среди различных типов глин наиболее гидрофильными, а следовательно, и более склонными к проявлению названных свойств являются глины и тяжелые глины, содержащие значительное количество набухающих глинистых минералов (монтмориллонита, смешаннослойных) и органического вещества. Присутствие солей, а также слабогидрофильных глинистых минералов (типа каолинита) приводит к снижению показателей этих свойств. Наибольшая обменная способность, пластичность, набухание, усадка, липкость у высокопористых озерных глин, глин старичной фации аллювия, богатых органикой, у многих озерно-ледниковых и элювиальных глин, а также у лагунных и морских глин, лишенных солей. Наименее гидрофильны супеси и суглинки ледникового и аллювиального (пойменная фация) происхождения. Набухание, усадка и липкость глин помимо дисперсности и химико-минерального состава зависят от их степени уплотнения и прочности структурных связей. Наибольшим набуханием обладают высокогидрофильные, умеренно уплотненные глины с коагуляционным и переходным типом структурных связей. Таковыми являются, например морские отложения юры Русской платформы, некоторые разности сарматских глин Предкавказья и др.

Слаболитифицированные, высокопористые и, наоборот, сильнолитифицированные глины с переходным типом структурных связей обладают низкими показателями набухания. У первых это объясняется высокой пористостью и влажностью, а у вторых - наличием прочных структурных связей, препятствующих набуханию. К таким глинам относятся современные отложения морей и озер, многие четвертичные образования морского, озерного, водно-ледникового и аллювиального генезиса, а также глины древних комплексов - девона, карбона и перми.

Глинистые породы обладают различной деформируемостью и прочностью. Коэффициент их сжимаемости изменяется от единиц (у слаболитифицированных глин) до тысячных долей МПа"1 (у сильнолитифицированных глин). Модуль общей деформации варьирует от нескольких до 50-60 МПа. Угол внутреннего трения и сцепления изменяется соответственно от 5-10° и 0,01 - 0,05 МПа до 20-36° и 0,12-0,6 МПа. Столь широкий диапазон изменения механических свойств глинистых пород объясняется их различным составом, уплотненностью, влажностью и др. Среди многочисленных факторов, влияющих на прочностное и деформационное поведение глин, важнейшим является характер структурных связей. Глинистые породы с коагуляционным типом структурных связей характеризуются наибольшей сжимаемостью. График сжимаемости таких глин имеет вид экспоненциальной кривой, наклон которой к оси абсцисс постепенно уменьшается, вследствие чего коэффициент их сжимаемости постепенно снижается по мере уплотнения от 1 до 0,1 МПа -1 , а модуль общей деформации соответственно возрастает от 1 до 10 МПа. В условиях быстрого неконсолидированного сдвига такие глины дают криволинейную зависимость т = / (а). Значения (р и С при этом являются небольшими и, как правило, не превышают 5-15° и 0,05 МПа. При проведении опытов в условиях медленного консолидированного сдвига зависимость т =/(ст) приближается к прямолинейной, а значение С возрастает. Характер деформирования при сдвиге - вязкопластичный, остаточная прочность несущественно отличается от пиковой. Подобными прочностными и деформационными свойствами обладают современные и четвертичные глины и суглинки континентального, лагунного и морского происхождения со слабой и средней степенью уплотнения, высоким водонасыщением, мягкопластичной и пластичной консистенцией.

Глинистые породы с переходным типом структуры характеризуются значительно меньшей сжимаемостью: значение коэффициента сжимаемости составляет сотые доли МПа, а модуль деформации - 15-50 МПа. Зависимость сдвигающего усилия от нормальной нагрузки имеет прямолинейный характер как для консолидированного, так и неконсолидированного сдвига. Разрушение при сдвиге хрупкое, остаточная прочность намного ниже пиковой. Угол внутреннего трения изменяется в пределах 18-32°, сцепление - 0,1-0,4 МПа.

Наиболее часто глинистые породы с переходным типом контактов встречаются среди пород морского, лагунного и ледникового происхождения с высокой степенью уплотнения и водонасыщения, а также пород различного генезиса и степени уплотнения, находящихся в аридной зоне и имеющих невысокую степень водонасыщения. Указанными выше прочностными и деформационными свойствами могут обладать породы различного возраста и генезиса, испытавшие значительное уплотнение или частичную цементацию в ходе литогенеза. Часто среди них встречаются недоуплотненные и переуплотненные глины. Первые образуются за счет ранней цементации, а вторые - при разгрузке литифицированных пород с сохранением у них части фазовых цементационных контактов.

Глина - один из древнейших строительных материалов, применяемых в строительстве по сей день. Свойство этого природного материала к затвердеванию в определённых условиях позволяет использовать его в различных целях при строительстве построек различного назначения - и жилых, и хозяйственных. Из глины делают несущие конструкции (саманные стены ), на ней заводят раствор для кладки печей (из неё же собственно делают и сам печной кирпич), её используют как утеплитель, а также глиной штукатурят стены. В связи с тем, что этот природный и экологически чистый материал может широко использоваться в строительстве , мы решили подготовить статью по вопросу применения глины в строительных целях.

Немного о глине

Глина - мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении. Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита (происходит от названия местности Каолин в Китае), монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы. Как правило, породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47 % оксида кремния (IV) (SiO2), 39 % оксида алюминия (Al2О3) и 14 % воды (Н2O).

Al2O3 и SiO2 — составляют значительную часть химического состава глинообразующих минералов.

Диаметр частиц глин менее 0,005 мм; породы, состоящие из более крупных частиц, принято классифицировать как лёсс. Большинство глин - серого цвета, но встречаются глины белого, красного, жёлтого, коричневого, синего, зелёного, лилового и даже чёрного цветов. Окраска обусловлена примесями ионов - хромофоров, в основном железа в валентности 3 (красный, желтый цвет) или 2 (зеленый, синеватый).

Основным источником глинистых пород служит полевой шпат, при распаде которого под воздействием атмосферных явлений образуются каолинит и другие гидраты алюминиевых силикатов. Некоторые глины осадочного происхождения образуются в процессе местного накопления упомянутых минералов, но большинство из них представляют собой наносы водных потоков, выпавшие на дно озёр и морей.

Глина - это вторичный продукт земной коры, осадочная горная порода, образовавшаяся в результате разрушения скальных пород в процессе выветривания (ru.wikipedia.org).

Саманное строительство

Что из себя представляет саман ? Сам термин происходит от тюркского «солома». Подразумевает саман под собой строительный материал из глинистого грунта, высушенного на открытом воздухе.

Ещё в сравнительно недавнем прошлом этот материал имел достаточно широкое распространение в мире. По сей день саманные постройки повсеместно встречаются и в Азии, и в Европе, и на территории России.

Несмотря на то, что в настоящее время принято применять современные материалы, считающиеся более прочными и долговечными, существуют живые свидетельства того, что многие материалы современности в значительной степени уступают по прочности домам, построенным из глины.

Например, на сайте www.subscribe.ru в статье «саманное строительство» приводятся данные о том, что участники войны в Афганистане свидетельствовали о том, что при попадании из танка прямой наводкой в стену из самана она не разрушалась, а оставался только след.

Теперь немного о том, как сделать саман. На сайте www.subscribe.ru по этому поводу приводится следующая информация: Земля под ногами - основной источник материала для строительства. Песок и глина лежат практически везде. Для смеси всегда нужно также достаточно длинной, прочной, сухой соломы. Идеальная смесь содержит много грубого песка и немного глины.

Глины нужно ровно столько, чтобы склеить песок и солому, приблизительно в соотношении 3 или 4 к 1, песок к глине.

Большинство почв - смесь песка, глины и других примесей. Нужно понять Вашу почву и с ней работать.

Ил для самана не подходит. Избегайте почв с более чем незначительным содержанием ила. Ил снижает клейкость глины и непрочен на сжатие. Глина существенно отличается от ила. Глины усыхают линейно на 5-15 %, поэтому растрескиваются, если не смешать их с большим количеством песка и соломы. Когда же глина высыхает в пространстве между грубыми зёрнами песка, она плотно скрепляет их вместе. В результате получается на удивление прочный материал - саман.

Конечно, это лишь краткая информация о том, как сделать саман. Если вы хотите приготовить его правильно и профессионально, то вопрос поиска и подбора материалов, а также составления пропорций надо изучить более тщательно. Благо, интернет-ресурсы позволяют сделать это без особых затруднений.

Использование глины для кладки печей

Глина является основным материалом для приготовления раствора для кладки печей. Качество этого раствора оказывает прямое влияние на качество кладки, а значит и печи.

О том, как правильно приготовить раствор, приведём информацию из книги А.М. Шепелева «Как построить сельский дом»: «Правильно приготовленный глиняный раствор не трескается, прочно связывает между собой кирпичи и не выкрашивается. Трещины в швах кладки нарушают нормальную работу печи.

Толщина швов влияет на прочность кладки. Швы должны быть толщиной 3 мм (как исключение - 5 мм). Чем меньше в печи глины и больше кирпича, тем выше качество печной кладки. Вот почему, готовя глиняный раствор желательно отдельно просеять глину и песок через сита с отверстиями не более 3x3мм, а затем ещё раз процедить раствор.

Доза песка, добавляемого в глину, зависит от жирности последней: жирнее глина - больше песка, и наоборот.

Глину для раствора нужно хорошо размочить и промять. Делают это так. Берут большой крепкий ящик или бочку, заполняют их на 1/3 объёма глиной, заливают водой, тщательно перемешивают и оставляют на сутки или больше. Затем все перемешивают и, если надо, добавляют воду. Полученное глиняное молоко процеживают на сите с отверстиями не более 3×3 мм в другую ёмкость. Оставшиеся комки вновь заливают водой, разминают, добавляют глину и т. д.

Оставшуюся от глиняного молока воду сливают, используя её при замочке следующей порции глины. Отстоявшаяся глина должна иметь густоту сметаны.

Приготовив нужное количество глины, определяют её жирность и потребность в песке. Для этого берут какую-то одну объёмную часть процеженной глины (например, банку из-под консервов) и вливают её в ведро. Этой же меркой отмеряют 3 части песка, добавляют его небольшими порциями в глину и все перемешивают веслом или палкой. Если раствор сильно обволакивает весло (палку) - он жирный и нужно добавить песка. Если к веслу (палке) прилипают отдельные сгустки - раствор нормальной жирности и годен для кладки. Измерив «ставшийся песок, определяют жирность глины, вернее потребность в песке. Например, осталось 0,5 банки песка, значит, для приготовления нормального по жирности раствора на 1 часть глины требуется 2,5 части песка (состав 1:2,5).

Таким образом, в зависимости от качества глины на одну её объемную часть может потребоваться от 0,5 до 3-х и более частей песка.

Нормальный по жирности раствор не трескается, крепко связывает между собой кирпичи; жирный раствор сильно трескается, а тощий - непрочный.

Качество раствора можно проверить так. Из густого раствора скатывают шарик диаметром 5 см и делают лепешку толщиной 1 см и диаметром 10 см. И то и другое высушивают при обычной комнатной температуре. Высохнув, они не должны растрескиваться, а шарик при падении с высоты 1 м не должен рассыпаться. В этом случае раствор пригоден для кладки.

Готовят раствор на бойке или в ящике. Для этого грядкой насыпают отмеренную порцию песка, делают в ней углубление, наливают порцию приготовленного глиняного теста и все перемешивают до полной однородности. При необходимости добавляют воду, получая сметанообразную массу, легко сползающую с железной лопаты, но не растекающуюся по ней. При ощупывании между пальцами должен ощущаться сплошной шероховатый слой песчинок, а не скользкая с разрозненными песчинками глина.

Во время кладки глиняный раствор должен быть таким, чтобы при небольшом нажиме на него кирпичом, смоченным водой, он легко выдавливал из шва излишне наложенный раствор.

Для кладки 1000 кирпичей при швах толщиной до 5 мм требуется 250 л процеженного раствора.

Время, затраченное на процеживание раствора, с лихвой окупается удобством в работе».

Использование глины как утеплителя

Глина также используется в качестве утеплителя. Чаще всего её используют для утепления потолка. Для получения качественного утеплителя помимо глины применяют опилки.

На сайте www.domoustroi.ru приводится следующая информация по утеплению потолков этим способом: Потолок из глины и опилок отличается хорошей термостойкостью, легкостью в изготовлении, легким весом, противопожарным качеством и доступностью в цене.

Чтобы утеплить потолок и сделать потолок из глины и опилок, следует приобрести в первую очередь глину и опилки. Опилки сейчас приобрести не трудно, так как их даже раздают бесплатно самовывозом на предприятиях деревообработки. Даже если придется покупать опилки, то их стоимость будет ничтожна, по сравнению с другими материалами для потолка. Глина же будет немного дороже, но её нужно совсем мало, поэтому ее можно добыть и самому.

Итак, для начала подготовим потолочное перекрытие для будущего потолка.

Так как смесь глины и песка будет жидкой, то необходимо на потолочные доски что-либо постелить водонепроницаемое. Можно взять обычную пленку и пристрелять её к дереву обыкновенным строительным степлером. Некоторые под пленку застилают картон. Картон имеет гофрированный слой между плоскими слоям, это дает дополнительное утепление, но потолок становится более пожароопасным.

После того, как потолок застелен пленкой, можно приступать к замешиванию глино-опилкового раствора.

Для этого необходимо залить полную бочку водой и высыпать туда четыре-пять вёдер глины. Глина должна размочиться.

Перемешивать глину в бочке до того момента, пока она максимально не растворится. Вода должна приобрести характерный грязный цвет. Далее, залить в бетономешалку пару вёдер полученной смеси из глины и воды и засыпать опилками. Нельзя забывать добавлять глиняную воду по мере перемешивания опилок. Консистенция не должна быть ни густой, не жидкой.

Далее, замешав раствор, нанести его на потолок равномерным слоем 5-10 см. в зависимости от необходимого утепления и пригладить слегка утрамбовывая. Через несколько дней потолок должен подсохнуть, и если появятся небольшие трещины, то их проще всего затереть простой глиной, хотя можно оставить и так, потому, что трещины будут незначительные.

В данной статье мы рассмотрели различные случаи применения глины, а именно: строительство стен , приготовление раствора для кладки печей и утепление потолков . Во всех этих случаях глина является эффективным строительным материалом. В завершение следует заметить, что это не все варианты применения глины в строительстве, например, её применяют в производстве керамзита и цемента, поэтому этот природный материал безо всякого преувеличения оправдывает название этой статьи: «Глина - универсальный природный материал для строительства».

Статью подготовил Евгений ИЗМАЙЛОВ,

фото srubnbrus.com

Глина является полезным ископаемым и представляет собой осадочную мелкозернистую горную породу. В сухом состоянии она является пылевидной, а при увлажнении становится пластичной и может увеличиваться в размерах.

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 Al 2 O 3 и SiO 2 . Материал может иметь следующие цвета:

• зеленый;
• синий;
• коричневый;
• черный;
• лиловый.

Окраска обусловлена примесями ионов, в качестве которых выступают хромофоры.

Основные виды

Глина - полезное ископаемое, которое имеет несколько видов. Каждый из них обладает своей областью использования. Если число пластичности достигает 0,27, то материал называется легким. Когда этот параметр превышает упомянутую цифру, то глина является тяжелой. Обычно добываемая и реализуемая глина по большей части состоит из каолина, который используется в целлюлозно-бумажной промышленности и при производстве огнеупорных изделий, а также фарфора.

Глина - полезное ископаемое, которое представлено еще и строительной разновидностью, а также глинистым сланцем. Этот материал идет на изготовление огнеупорного кирпича, а также ложится в основу жаропрочных изделий. Среди видов важное место занимает бентонит. Он образуется при химическом распаде вулканического пепла. В воде данная разновидность разбухает и увеличивается в объеме в несколько раз. Используется при бурении скважин и при производстве буровых растворов.

Глина - полезное ископаемое, которое представлено еще и сукновальной разновидностью, которая ценится за отбеливающие свойства при очистке нефтепродуктов. Из этого типа глины изготавливаются фильтры, которые применяются при очистке минеральных и растительных масел.

Еще одна разновидность - комовая глина, которая называется гончарной. Она нашла свое применение при изготовлении посуды. Глинистый сланец - это важное сырье, которое вместе с известняком используется при производстве портландцемента. Наиболее распространенными в природе являются:

• глина из песчаника;
• белая глина, которая является каолином;
• красная глина.

Сорта используются для производства огнеупорных изделий, а также фаянса и фарфора.

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.

Технические характеристики и дополнительные свойства

Теперь вам известно, является ли глина полезным ископаемым. Однако это не все, что следует знать об этой горной породе. Важно ознакомиться еще и с основными характеристиками, например, удельным и объемным весом молотой глины, который составляет 1400 кг/м 3 . Шамотной глине свойственен показатель 1800 кг/м 3 .

Когда глина имеет вид сухого порошка, ее объемный и удельный вес составляет 900 кг/м 3 . Важна еще и плотность мокрой глины, которая варьируется от 1600 до 1820 кг/м 3 . У сухой этот показатель примерно равен 100 кг/м 3 . Сухое сырье обладает теплопроводностью, которая достигает 0,3 Вт/(м*К). У материала во влажном состоянии этот параметр равен 3,0 Вт/(м*К).

Условное обозначение

Условное обозначение глины вам должно быть интересно, если вы занимаетесь ее изучением. Когда в материале имеются примеси песков, он обозначается штрихами и точками. Если же в глине присутствуют валуны, то к штрихам добавляются кружочки. Глинистые сланцы имеют такое же обозначение, как и слоистая глина, это длинные штрихи, густо расположенные и проводимые по направлению пластов.

Песок и глина

Песок и глина - полезные ископаемые, которые являются наиболее распространенными. Они образуются при разрушении горных пород по типу гранита. Под действием воды, солнца и ветра гранит разрушается, это способствует образованию глины и песка. По цвету они отличаются друг от друга: песок чаще бывает желтым, иногда серым, тогда как глина - белая или коричневая.

Песок состоит из отдельных частиц разной величины. Крупинки между собой не скреплены. Поэтому песок является сыпучим. Глина состоит из мелких частиц, похожих на чешуйки, хорошо скрепленных друг с другом. Песок является осадочной горной породой или может быть искусственным материалом из зерен горных пород. Обычно он состоит почти из чистого минерала кварца, веществом выступает диоксид кремния.

Природный материал обладает зернами с размерами в пределах 5 мм в диаметре. Минимальное значение составляет 0,16 мм. Классифицировать песок можно по условиям накопления. Материал с учетом этого подразделяется на следующие виды:

• аллювиальный;
• делювиальный;
• морской;
• озерный;
• эоловый.

Если песок появился в результате деятельности водоемов, то он обладает более округлой формой частиц.

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.

Свойства известняка

Рассматривая таблицу полезных ископаемых: песка, глины, гранита, известняка, вы можете остановить внимание на последнем. Он представляет собой осадочную горную породу органического или хемогенного происхождения. В основе чаще всего лежит карбонат кальция в виде кристаллов разного размера.

Известняк состоит из раковин морских животных и обломков. Плотность материала составляет 2,6 г/см 3 , его морозостойкость равна F150. Прочность на сжатие эквивалентна 35 МПа, тогда как потеря прочности во влагонасыщенных условиях достигает 14 %. Пористость материала равна 25 %.

В заключение

Глина - это осадочная горная порода, которая при соединении с водой начинает размокать и разделяться на отдельные частицы. В результате образуется взвесь или пластичная масса. Глиняное тесто пластично, а в сыром виде может принять любую форму. После высыхания материал сохраняет ее, но уменьшается в объеме. Пластичные глины еще называются жирными, ведь на ощупь кажутся именно такими. Если пластичность невысока, то материал называется тощим. Кирпичи из него быстро рассыпаются и имеют плохую прочность.

Порода клейкая и обладает связующей способностью. Она насыщается некоторым объемом воды, а после больше не пропускает жидкость, что говорит о водоупорности. Глина имеет кроющую способность, поэтому раньше ее широко использовали для побелки стен домов и печей. Среди свойств следует выделить сорбционность. Это выражено в способности поглощать вещества, растворенные в воде. Данная характеристика позволяет использовать глину для очистки растительных жиров и продуктов нефтепереработки.

Глина относится к вторичным горным породам, которые образовались вследствие выветривания скальных массивов в ходе эволюционного процесса. Глина чаще других материалов используется как строительный материал. Состав глины весьма сложен и непостоянен. В чистом своем виде глина практически не содержит примеси. Диаметр ее частиц не превышает 0,01 мм, как правило, глина пластична. В состав всех разновидностей глин входит химически связанная вода, она удерживается в виде тончайших плёнок между частицами глинистого материала.

В состав глины входят кремниевые и алюминиевые компоненты. Наиболее распространённые примеси – гидроксид железа оксиды щелочные земельных металлов кварц и сульфид железа. Породы с высоким содержанием глинозема используют для получения огнеупорных материалов, содержание глинозема в таких горных породах колеблется от 25 до 30%.

При намокании всех разновидностей глин вода заполняет промежутки между частицами, вследствие чего они легко сдвигаются относительно друг друга. Это свойство обуславливает пластичность глинистых материалов.

Глинистый материал в природе широко распространен. Глины разделяют на подгруппы зависимо от минерального состава и диаметра частиц, наличия тех или иных примесей. Существуют такие виды глины:

1. красная,
2. белая,
3. песчаная,
4. глина для фарфора,
5. каолиновая.

Гранулометриия тех или иных видов материалов зависит от минеральных компонентов и химического состава. Практически всем разновидностям этого уникального ископаемого свойственны пластичность, адсорбция, набухание. При намокании характерны усадка, вспучивание, эти свойства являются определяющими при применении материала в промышленности.

По промышленным техническим требованиям горная порода подразделяется на разновидности:

1. легкоплавкую,
2. тугоплавкую,
3. адсорбционную,
4. каолиновую.

Размокшая глина становится пластичной, она способна принимать практически любую форму.

Пластичные массы называются «жирными», так как на ощупь воспринимаются как жирный материал. Разновидности глин с низкой степенью пластичности называют «тощими» или постными. Изделия, выполненные из таких материалов, быстро рассыпаются, для производства кирпича «тощая» глина не подходит.

• Высохшая глина хорошо держит форму, которую ей придали, при этом она незначительно уменьшается в объеме, уплотняется, затвердевает и стает прочной как камень. Благодаря этим свойствам с давних пор глина считается самым широко применяемым материалом для изготовления посуды и прочих предметов быта.
• Кроме всего прочего данная порода обладает такой способностью как клейкость.
• Впитав в себя определенное количество влаги, материал более не пропускает воду, это свойство обуславливает водоупорность материала.
• Ещё одно свойство глины – кроющая способность. Благодаря этому свойству глину издавна используют для покрытия стен зданий, печей.
• Сорбционная способность материала позволяет применять глину в качестве очистителя жиров и продуктов переработки нефти.

Все вышеперечисленные свойства обеспечивают длительный срок службы предметам, изготовленным из глины.

Виды глины и их происхождение

По происхождению глинистые материалы разделяют на подгруппы.

Осадочные глины. Образуются в результате нанесения водными потоками разрушенных пластов горных пород. Эти материалы делятся на морские и материковые. По названию первого ясно, что глина образуется на морском дне, во втором случае образование происходит на материках, в донных отложениях рек и озер.

В природных условиях данная разновидность имеет коричневый оттенок, его придает материалу железосодержащие соединения – оксиды феррума, которые содержатся в глине в количестве от 5 до 9%. Это, как правило, осадочные глины. Они образуются в результате нанесения водой разрушенных пластов горных пород.

В процессе обжига красная глина стаёт красной или белой зависимо от условия процесса и типа обжигающего оборудования. Данная разновидность может выдержать нагревание до 1100 градусов.

Этот сорт глины пластичный, хорошо разминается. Высокая эластичность материала обуславливает его применение в качестве материала для скульптурной лепки.

Залежи природного ископаемого находятся повсеместно. Зачастую они скапливаются в лагунах морских или пресных. В случае с морскими заливами, глина являет собой неоднородную массу, имеет многочисленные примеси.

• При намокании глина приобретает светло-серый оттенок, в результате процесса обжига она превращается в материал красивого белого цвета. Этому сорту глины присуща эластичность.
• Из-за отсутствия соединений железа белая глина слегка просвечивается. Она широко используется для производства бытовых предметов, посуды, кувшинов, декоративных статуэток. Кроме того материал используется при производстве кафельной плитки и сантехники.
• Предметы из этой глины покрывают глазурью, выдерживая в печах при 900- 950 градусах.

Пористая масса для производства керамики

Сырье являет собой глинистый материал с незначительным содержанием кальция и высокой пористостью.

• Эта глина состоит из каолинита, иллита и других алюмосиликатов, также в ней имеются вкрапления песка и карбонатов. Кремнеземы и глинозем являют собой основу глиногенных минералов.
• Пористая масса относится к осадочным типам глины. Она образуется в результате нанесения водой разрушенных пластов горных пород.
• Естественный цвет такой глины колеблется от белого до коричневого. Встречаются и зеленоватые глины. Материал подвергается обжигу при невысоких температурах.

Майолика

Это легкоплавкая разновидность глинистого материала, в которой содержится большое количество глинозема белого цвета. Сырье подвергается обжигу при невысокой температуре. Глазируют майолику специальными смесями с содержанием соединений олова.

Слово «майолика» произошло от наименования острова Майорки, где данный материал был использован впервые. Майолика широко использовалась в Италии. Традиционно предметы из майолики называют фаянсовыми, потому что впервые они начали производиться в специальных отделениях по изготовлению фаянса.

Каминная глиняная масса

В состав этой породы входит кварц, значительное количество полевого шпата и шамот. По происхождению это шельфовые породы. Они образуются на глубине около двухсот метров. Обязательное условие – отсутствие какого-либо рода течений.

Материал черного цвета. После обжига масса напоминает изделия из слоновой кости по цвету. Благодаря использованию глазури изделия из сырья становятся необычайно прочными, обладают высокой водостойкостью.

Данное сырье представляет собой запекшуюся массу. Обжигают его при температуре 1100 – 1300 градусов. Процесс обжига проводится под тщательным присмотром с соблюдением технологических правил, в противном случае глиняные изделия могут рассыпаться.

Каменную керамическую массу используют для моделирования, для изготовления различных керамических предметов. Изделия из этого материала очень красивы. Каменная керамика обладает уникальными техническими свойствами.

В состав сырья входит полевой шпат, значительное количество кварца и каолин. Примесей железа эта разновидность глины не содержит.

При смачивании водой масса приобретает серый оттенок, а после процесса обжига становится идеально белой. Обжигают материал в печах при температуре 1300 – 1400 градусов. Данное сырье очень эластично.

Не рекомендуется использовать эту разновидность для работ на гончарных кругах. Материал является очень плотным, практически без пор, поглощение воды очень низкое. Обожжённый материал становится прозрачным. Предметы из фарфорового глинистого материала покрывают различными глазурями.

Материалы для грубой керамики

Крупнопористая глина применяется для производства габаритных предметов, зачастую используется в строительстве. Изделия материала отличаются высокой термостойкостью, они прекрасно выдерживают колебания температур.

Пластические свойства сырья зависят от наличия в соединении кварца и алюминия. Характерные особенности материала обусловлены наличием значительного содержания шамота и глинозема.

Материал относится к тугоплавким разновидностям. Температура плавления – 1400 1600 градусов. Грубокерамический материал прекрасно спекается, он практически не дает усадки. Эти свойства определяют его применение для производства габаритных объектов, а также крупных панно и мозаик.

Монтмориллонитовая глина

Сырье применяют в качестве отбеливателя при очистке палаточных сиропов, в пивоварении, при производстве сока и рафинированных масел. Данный материал улучшает качество готовых продуктов, кроме того данная разновидность глины используется как средство для борьбы с грызунами и насекомыми.

Адсорбционная глина

Характерная особенность – высокие связующие свойства, высокая степень катализа. Самая распространенная среди адсорбционных глин – бентонит.

Цветные глинистые материалы

Разноцветная глина – это материал, который содержит оксиды металлических элементов или пигменты, и представляет собой однородную смесь.

1. При проникновении в толщу материала пигментов некоторая часть их остаётся во взвешенном состоянии, при этом однородность тона сырья нарушается.
2. Природные пигменты придают глине тот или иной оттенок, их разделяют на две категории: оксиды металлических элементов и собственно красящие вещества.
3. Оксиды – это природные компоненты натурального происхождения, образующиеся в толще кары земли. Данные вещества подвергают очистке и тонкому измельчению. Для придания глине той или иной окраски чаще всего используют оксид меди. Это вещество в процессе обжига в результате процесса окисления приобретает зеленоватый оттенок.
4. Для придания материалу синего оттенка применяют кислородсодержащие соединения кобальта. Соединения хрома обеспечивают цвет оливок, а соединения магния и никеля – коричневый и серый соответственно.
5. Красящие компоненты добавляют в сырье в количестве от 1 до 5%. При более высоком содержании пигментов могут возникнуть нежелательные последствия в процессе обжига.

Сфера применения

Глина активно применяется в строительстве для изготовления кирпичей, керамических изделий. Она обладает неоспоримыми достоинствами, а также сравнительно низкой стоимостью. К преимуществам данного сырья следует отнести термоустойчивость, адсорбционные свойства, экологичность, воздухопроницаемость.

Горная порода Глина

Английское название: Clay

Минералы в составе горной породы Глина: Каолинит

Глина - тонкозернистая осадочная горная порода, кусковатая или пылевидная в сухом состоянии и приобретающая пластичность либо раскисающая при увлажнении.

Состав глины

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 (Al2O3) и кремнезём (SiO2) составляют основу состава глинообразующих минералов.

Диаметр частиц в глине менее 0,005 мм.; породы, состоящие из более крупных частиц, принято классифицировать как алеврит. Цвет разнообразен и обусловлен главным образом окрашивающими их примесями минералов-хромофоров или органических соединений. Чистая глина в большинстве серого или белого цвета, но обычна и глина 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 породу подразделяются на:
Глины осадочные, образовавщиеся в результате переноса в другое место и отложения там глинистых и других продуктов коры выветривания. По происхождению осадочная глина делятся на морские глины, отложившиеся на дне моря, и континентальные глины, образовавшиеся на материке.

Среди морских различают:
Прибрежно-морская глина - образуется 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.

Лагунная глина - образуется 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 них встречаются огнеупорные разновидности.

Шельфовая глина - образуется 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 выделяют:
Делювиальная глина - характеризуется смешанным гранулометрическим составом, резкой его изменчивостью и неправильной слоистостью (иногда отсутствует).

Озёрная глина, большей частью с однородным гранулометрическим составом и тонкодисперсная. В таких породах 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 - 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 остаточной глины 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 Западной и Восточной Сибири, (их много также в Украине), - имеющие большое практическое значение. В упомянутых районах на основных породах возникают глины преимущественно монтмориллонитовые, нонтронитовые и другие, на средних и кислых - каолины и гидрослюдистые глины. Морские остаточные глины образуют группу глин отбеливающих, сложенных минералами монтмориллонитовой группы.

Практическое использование глины

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.

Такая глина 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/м3 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.

Свойства Горной породы

• Тип горной породы: Осадочная горная порода
• Цвет: Серый, белый, чёрный, красный, жёлтый, коричневый, синий, зелёный, лиловый. Цвет обусловлен главным образом примесями минералов-хромофоров или органических соединений
• Цвет 2: Белый Чёрный Серый Коричневый Красный Жёлтый Зелёный Синий Фиолетовый
• Текстура 2: массивная слоистая
• Структура 2: реликтовая пелитовая алевритовая псаммопелитовая афанитовая конгломератовая
• 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

Месторождения Горной породы Глина

• Сладко-Карасинское
• Челноковское
• Бариновское
• Козинское
• Колташевское
• Мокроусовское
• Половинское
• Шумихинское-3
• Сафакулевское-3
• Юргамышское-3
• Целинное
• Целинное
• Шадринское-2
• Шадринское-3
• Катайское-2
• Глядянское-2
• Карасинское
• Гжельские карьеры
• Бельгия
• Брестская область
• Минская область
• Голбица
• Курополье
• Беларусь
• Молдавия