Глина

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Глини в пластах осадових порід.
Глина у подрібненому вигляді.

Гли́на  (англ. clay, нім. Töne m pl)— пластична осадова гірська порода, що складається в основному з глинистих мінералів (каолініт, гідрослюди тощо). Тип глини виділяють за переважанням в ній того чи іншого глинистого мінералу. Глини становлять близько 50 % всіх осадових гірських порід земної кори.

Глини — землисті незцементовані гірські породи, утворені частинками розміром менше 0,01 мм переважно глинистих, а також інших мінералів, що здатні з водою утворювати пластичну тістоподібну масу, яка при висиханні зберігає надану форму, а після випалювання набирає твердість каменю і міцність.

Види[ред.ред. код]

За характером технологічних вимог промисловості серед глин виділяють чотири найважливіші групи: легкоплавкі, вогнетривкі та тугоплавкі; каоліни; адсорбційні (високодисперсні монтморилонітові).

Глина може бути білою, сірою, червоною, жовтою, блакитною або чорною. За розташуванням виділяють глину підстелення.

Склад[ред.ред. код]

Містить багато силікатів алюмінію і марганцю з залізом, калієм, натрієм і органічними речовинами.

Містить понад 50 % часточок розміру менше 0,01 мм (у тому числі 25 % — менше 0,001 мм). Комплекс глинистих мінералів: каолініт, монтморилоніт та гідрослюда. При збільшенні кількості грубоуламкового матеріалу глини переходять в алеврити та піски. Головні хімічні компоненти глини: SiO2 (30—70 %), Al2О3 (10—40 %), Н2O (5—10 %), крім того присутні Fe2O3 (FeO), TiO2, CaO, MgO, К2O, Na2O, CO2 та інші. Глини становлять бл. 50% всіх осадових гірських порід земної кори.

Фізичні властивості глин[ред.ред. код]

При зволоженні пластична, при нагріванні (випалі) стає міцною і твердою. Глина може утримувати воду, що сприяє створенню водоносних шарів у ґрунті.

Розрізнюють дві групи властивостей глин:

1. які визначають характеристики міцності, тривкості, крихкості (густина, щільність, опір зсуву, пластичність, структурна в'язкість);

2. які визначають гідростійкість глин (пористість, водопроникність, розмокання, набухання, природна вологість).

Основною властивістю першої групи є пластичність — здатність твердих тіл змінювати форму і розміри під дією зовнішніх сил без розривів суцільності і зберігати залишкову деформацію після зняття сил.

Пластичність характеризується числом пластичності:

Р = Wв — Wн, %,

де Wв — вологість на верхній межі, коли глина переходить з пластичного стану в рідкий, %;

Wн — вологість на нижній межі, коли глина втрачає пластичність, %.

Основними властивостями другої групи, що визначають гідростійкість глин, є розмокання та набухання.

Розмокання оцінюється часом повного руйнування зразка глини у воді tр при dm/dt = 0.

Схема набухання глини

Питоме набухання (Н) характеризує зміну висоти зразка по відношенню до його первинного значення, в % (див. рис.).

H = 100 (h1- ho)/ ho= 100 * Δh / ho, %, де h1 i ho — кінцева і початкова висота зразка

Комплексною оцінкою процесу промивки є промивність — здатність руд промиватися водою до повного розриву зв'язку зерен між собою і звільнення їх від глини.

За промивністю руди поділяють на 4 категорії, які характеризуються числом пластичності:

  • легкопромивні Р < 3.
  • середньопромивні Р = 3 - 15.
  • важкопромивні Р = 15 - 20.
  • сильно важкопромивні Р > 20.

Гранулометричний склад, фізико-механічні властивості глин[ред.ред. код]

Гранулометричний склад глин залежить від літологічного складу порід і ступеня їх руйнування. Більш м’які породи (вапняки, пісковики, сланці) містять більше тонкого глинистого матеріалу, ніж тверді. Найбільш важкі для збагачення стародавні розсипи, що характеризуються значним вмістом тонких глинистих мінералів. Глинисті мінерали утворилися в процесі вивітрювання корінних порід. Вони мають складний хімічний склад, відповідно з яким класифікуються на групи: каолініту, галуазиту гідрослюди і монтморилоніту. Мінерали цих груп відрізняються за пластичними властивостями, а також за здатністю зв’язуватись з водою з утворюванням агрегатів. Більшою мірою «глинисті» властивості (пластичність, липкість та ін.) проявляються у порід групи монтморилоніту, в меншою – у порід групи каолініту, що пояснюється будовою кристалічної ґратки мінералів. Однак пластичні властивості глин визначаються не тільки ступенем дисперсності частинок, але й їх пластинчастою формою.

До фізико-механічних властивостей глин відносять: густину, пластичність, пористість, розмокання, набухання, водопроникність, природну вологість, структурну в’язкість, опір зсуву.

  • Міцність глинистого матеріалу залежить від його вологості: при збільшенні вологості міцність спочатку збільшується до максимуму, а потім зменшується.
  • Пластичністю називають властивість матеріалу при постійному об’ємі змінювати форму і зберігати її без розриву суцільності. Пластичність характеризується числом пластичності, що визначається як різниця між вологовмістом глини при верхній і нижній межі пластичності. За числом пластичності глинисті породи характеризуються таким чином: супіски – до 7, суглинки – 7–17, глини – понад 17. Чим більше число пластичності, тим важче матеріал дезінтегрується.
  • Граничне насичення глини водою визначається як максимальна молекулярна вологоємність. Вона знаходиться у тісній кореляційній залежності від інших властивостей глин і тому може бути прийнята одним з показників властивостей глин. Для супісків максимальна молекулярна вологоємність складає 9–13 %, для суглинків і глин – 25–35 %.
  • Розмокання – здатність глин при всмоктуванні води втрачати зв’язність частинок і руйнуватися. Основний показник, що характеризує цю властивість – швидкість розмокання глини, яка залежить від вмісту в ній глинистих частинок і їх мінерального складу.

Порівняння природної вологості глини з вологістю, що відповідає межам її пластичності, дозволяє з деякою точністю оцінювати стан глини і її можливості руйнування при промивці.

  • Липкість – одна з властивостей глин, що тісно зв’язана з пластичністю. Під липкістю розуміють здатність достатньо в’язкої рідини прилипати до твердої поверхні. Прилипання обумовлюється різними причинами: в одних випадках – в’язкістю проміжного прошарку між твердими тілами; в інших – дією молекулярних і електростатичних сил; в третіх – явищами зростання або зварювання. Липкість проявляється тільки при достатній вологості глини, вона обумовлюється наявністю колоїдного прошарку між твердою поверхнею і поверхнями глинистих матеріалів.
  • Набухання глин. До найбільш характерних властивостей глин належить їх здатність до набухання у водному середовищі. Набухання пояснюється наявністю подвійного електричного шару (ПЕШ) на поверхні частинок, що занурені у воду. При достатньо близькій відстані поверхонь, що мають однаковий за знаком і будовою подвійний шар йонів, периферійні частинки обох йонних шарів взаємно перекриваються. Внаслідок того, що вони мають один знак, виникають сили взаємного електричного відштовхування, які розсовують частинки. Таким чином, чим більша поверхнева енергія частинок, тим більше набухання глин.

Використання[ред.ред. код]

Глиняні таблички були використані як перше відоме письмове середовище, написи клинописом виконувались за допомогою тупої тростини, яка називається стилусом.

Вироби, виліплені з глини і випалені у вогні, називаються керамічними.

Зі звичайної глини виготовляють горщики для квітів, глечики, миски та інший посуд.[1]

З білої глини виготовляють фарфоровий та фаянсовий посуд (горнятка, тарілки, чайники), реактивні двигуни, різноманітні технічні деталі[2][1]. Такої глини є багато в Україні, Уралі, Сибіру. Є особлива глина, яка йде на виготовлення вогнетривкої цегли та посуду, який не тріскається навіть за дуже високої температури.[1]

Глини жовтого, рожевого, червоного, сірого, зеленого кольорів залежно від їхніх властивостей використовуються для виготовлення цегли, черепиці, облицювальних плиток, домашніх прикрас (декоративних статуеток, вазонів для квітів), гончарного посуду[2].

Глини використовуються у медицині (як адсорбент), застосовують при виробництві паперу, фарб, гуми, мила, цементу, алюмінію[2].

У ливарному виробництві використовуються глини як зв'язувальний компонент формувальних сумішей для виготовлення ливарних форм; крім того, глини входять до складу ливарних фарб у вигляді глинистої суспензії, яка у зваженому стані підтримує протипригарний матеріал. У цій галузі промисловості застосовуються як вогнетривкі, так і тугоплавкі глини, а також бентонітові, які мають високу зв'язувальну властивість.

Вимоги промисловості до глин, які використовуються у ливарному виробництві, визначені ГОСТ 3226-93.[3] Найпридатнішими для виготовлення ливарних фарб вважаються бентонітові глини. Для оцінення формувальних глин велике значення має вміст у них шкідливих домішок (S, CaO+MgO, NaO+KO і оксиди Fe).

Глина є одним з найстаріших будівельних матеріалів на Землі, поряд з каменем та деревом. Глина використовується для створення саману, кобу, кордвуду, утрамбованих глиняних структур і будівельних елементів, глинобиту, мазанки.

Використання та видобування глин в доісторичний період[ред.ред. код]

Початок використання глини сягає глибокої давнини. Первісна людина не могла не звернути увагу на здатність вологого глинистого ґрунту сприймати й утримувати відбитки слідів та різних важких предметів. Це дозволило перейти до виготовлення з пластичного глинистого матеріалу різноманітних речей, спершу – ляльок і культових фігурок, пізніше – посудин, необхідних для зберігання рідини й готування їжі. Фрагменти (черепки) глиняного посуду є найчастішими знахідками під час розкопок археологічних пам’яток епохи неоліту (починаючи з VII тис. до Р.Х.).

Розповсюдження в Україні[ред.ред. код]

В Україні найцінніші в господарському відношенні глини є в межах Українського щита (Вінницька, Дніпропетровська, Запорізька, Черкаська, Кіровоградська та Хмельницька область) та у Північно-Західному Донбасі. Родовища бентонітових глин експлуатують у Черкаській та Закарпатській областях. Полімінеральні глинисті породи поширені у осадових відкладах всієї України – їх використовують численні цегельні та цементні заводи.

Окремі родовища[ред.ред. код]

Цікаві факти[ред.ред. код]

  • Адама — першу людину — Бог виліпив саме з глини.[2]
  • Богиня Нюйва ліпила китайців з жовтої глини.

Примітки[ред.ред. код]

  1. а б в М.М.Скаткін // Природознавство: підручник для 4 класу. — К.: «Радянська школа», 1967. с.256 (сторінки:55-56)
  2. а б в г Дванадцять місяців 1994: Настільна книга-календар Для молодшого шкільного віку /Авт.-упоряд. Скуратівський В.Т.; Ілюстрації Козіної І.П., Мягкової О.В., Павлюк С.І. - К.: Веселка, 1993.- 192 с. ISBN 5-301-01434-X
  3. ГОСТ 3226-93 Глины формовочные огнеупорные. Общие технические условия

Див. також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]