Термические свойства глин

Термические свойства проявляются в процессе нагрева глин при высоких температурах. Среди них: огнеупорность, огневая усадка, спекаемость и интервал обжига.

Огнеупорность – это свойство керамических материалов противостоять воздействию высоких температур, не расплавляясь. Количественный показатель – температура, при которой образец из данного сырья в виде усеченной пирамиды деформируется под влиянием собственной тяжести, касаясь при этом своей вершиной керамической подставки. Принимается условная температура, так как это интервал температур.

Классификация глин по огнеупорности: огнеупорные (выше 1580 °С), тугоплавкие (1350 – 1580 °С), легкоплавкие (ниже 1350 °С).

Огнеупорность зависит от

химического состава. Глинозем повышает огнеупорность, кремнезем тонкодисперсные – понижает, кремнезем крупнозернистый – повышает. Примеси щелочных металлов (флюсы) понижают температуру плавления глины.

Спекаемость – способность глин при обжиге уплотняться с образованием твердого камнеподобного черепка.

Спекаемость происходит из-за:

- стягивания и склеивания твердых частиц жидкой фазой – силикатными расплавами;

- рекристаллизации минералов, составляющих керамическую массу (твердое спекание), то есть реакция между компонентами глины или продуктами их распада.

Степень спекания контролируется водопоглощением керамического черепка и спекшимся считается черепок, имеющий водопоглощение не ниже 5%.

Классификация глин по степени спекания:

- сильноспекающиеся – водопоглощение черепка не более 2%;

- среднеспекающиеся – не более 5%;

- неспекающиеся – более 5%.

Классификация глин по температуре спекания:

- низкотемпературного спекания – до 1100 °С,

- среднетемпературного спекания – 1100 – 1300 °С,

- высокотемпературного спекания – свыше 1300 °С.

Глинозем увеличивает интервал спекания глин, окись кальция – резко понижает, щелочные окислы (особенно Na₂O) расширяют интервал спекания. У каолинитовых глин интервал спекания больше, чем у монтмориллонитовых. Запесоченность резко снижает интервал спекания.

Для керамических изделии с низким водопоглощение определяют не интервал спекания, а интервал обжига.

Интервал обжига – температурные границы, в пределах которых изделие при обжиге приобретает свойства, регламентированные ГОСТами. Например, для строительного кирпича минимальная температура обжига ограничивается достижением марки 50, а максимальная – водопоглощением, которое не менее 8%, интервал, в пределах которого соблюдаются эти величины – интервал обжига.

Интервал обжига много больше интервала спекания.

Огневая усадка – сокращение размеров абсолютно сухого глиняного образца при его обжиге. С увеличением содержания глинистой фракции возрастает огневая усадка. Сильно запесоченные глин могут вообще не давать усадки и даже обнаруживать «рост», то есть огневая усадка со знаком минус. Монтмориллонитовые глины имеют большую огневую усадку, чем каолинитовые. Щелочные окислы повышают огневую усадку. С повышение температуры обжига усадка, обычно, возрастает, поэтому неравномерно обожженные изделия могут иметь заметный разброс в размерах.