Какие свойства у глины?

Коротко: глина — это очень мелкодисперсная осадочная смесь глинистых минералов (каолинит, иллит, смектиты и др.) с примесями кварца, полевых шпатов, карбонатов и оксидов железа. Её «характер» определяется минералогией и водой. Ниже — свойства, как их обычно описывают в геологии/геотехнике и в керамике.

Общие физико-химические

• Размер частиц: < 2 мкм; огромная удельная поверхность → сильные поверхностные и капиллярные эффекты.

• Пластичность: мокрая глина легко формуется и держит форму; при пересушивании теряет пластичность, при переувлажнении «плывёт».

• Тиксотропия: при вибрации/перемешивании разжижается, в покое густеет.

• Катионообменная способность: слоистые минералы (особенно смектит) обменивают катионы, адсорбируют загрязнители, питательные вещества.

• Гигроскопичность и буферность по pH: удерживает воду и частично стабилизирует кислотность.

• Цвет: от белого до красно-бурого/чёрного — по содержанию Fe, органики, марганца.

Поведение с водой

• Набухание/усадка: смектит сильно набухает при увлажнении и сильно садится при сушке; каолинит — гораздо слабее.

• Низкая фильтрация: очень малая проницаемость → хороший природный экран (пруды, полигоны).

• Капиллярность: легко подтягивает воду вверх по порам.

• Трещинообразование при высыхании: из-за усадки появляются усадочные трещины.

Механические (геотехника)

• Пределы Аттерберга: высокая граница пластичности и большой индекс пластичности (особенно у смектита); определяют «консистенцию».

• Сжимаемость и консолидация: под нагрузкой вода из пор уходит медленно → заметная осадка со временем.

• Сцепление и низкий угол внутреннего трения: в сдвиге глины держатся за счёт сцепления; в размокшем состоянии прочность резко падает.

• Ползучесть/ползневые свойства: на склонах при увлажнении возможны сплывы и оползни.

• Морозная пучинистость: при промерзании впитывает воду в ледяные линзы и поднимает грунт.

Тепло- и водные свойства

• Теплопроводность: невысокая, возрастает с влажностью и уплотнением.

• Теплоёмкость: высокая за счёт воды → сглаживает суточные колебания температуры.

• Паропроницаемость: низкая; влагу держит, но «дышит» хуже песков.

Технологические (керамика/строительство)

• Лепкость/формуемость: важна для гончарства; добавки (песок, шамот) снижают липкость и усадку.

• Зеленая прочность: сырое изделие держит форму до обжига.

• Усадка при сушке: обычно 5–12% (зависит от состава); контролируют равномерной сушкой.

• Обжиг:

  • Температура спекания/витрификации разная: глины для фаянса/керамики спекаются ~900–1100 °C, каменные массы — ~1200–1280 °C, фарфор — до ~1400 °C; огнеупорные (шамотные) выдерживают > 1580 °C.

  • Цвет после обжига зависит от железа: беложгущиеся (каолины) vs красножгущиеся.

• Пористость и водопоглощение: регулируются составом и режимом обжига; чем ближе к витрификации — тем выше прочность и ниже водопоглощение.

• Совместимость в смесях: часто смешивают каолинитовые (чистые, «белые») с иллит-/смектит-содержащими (пластичными) + кварцевые/шамотные наполнители для контроля усадки и трещин.

Экологические и прикладные

• Адсорбент: хорошо удерживает тяжёлые металлы, аммоний, органику — основа для барьеров и очистки.

• Ионообменные/медицинские применения: бентониты как сорбенты и для «грязелечения» (важна чистота).

• Пищевые/технологические функции: винофикация (осветление бентонитом), буровые растворы (реология и тиксотропия), кошачий наполнитель (набухание).

От различий в минералогии зависит «характер» глины

• Каолинитовые: низкое набухание, низкая CEC, беложгущиеся, устойчивые к трещинообразованию, но менее пластичны.

• Иллитовые: средняя пластичность/усадка, распространены в кирпичных глинах.

• Смектитовые (бентонит): очень высокая пластичность, сильное набухание, выдающаяся тиксотропия; отличные для гидроизоляции, но коварны в основаниях зданий.

Если совсем по-простому: глина мелкая и «липкая» во влажном виде, почти не пропускает воду, при высыхании садится и трескается, при нагреве спекается в камень; чем больше в ней смектита, тем сильнее она набухает и тем «капризнее» в строительстве, а каолинит — самый предсказуемый и «чистый» для белой керамики.