Свойства глин
Для начала кратко опишу основные свойства глин. К ним относятся: пластичность, липкость, набухание , усадка, гидрофобность (не пропускает воду), негорючесть, сорбционные свойства. Может что еще упустил, но эти свойства — основные, причем их используют в самых разных областях, но только в инженерной геологии их скрупулезно изучают как в лаборатории, так и в условиях природного залегания.
История образования глин
Начну немного издалека, т. к. процессы формирования той или иной горной породы (история ее образования) накладывают на ее свойства определенный отпечаток.
Первоисточник глины без научной лжи. | Что такое глина?
Любая глина имеет осадочное происхождение. Это значит, что первичные горные породы (магматические, метаморфические) разрушались под различными физическими и химическими воздействиями сначала до размера крупных обломков (валуны, глыбы, галька, щебень…), потом до песка, который становился все мельче и мельче.
Так на спокойном дне осаждается ил, из которого потом образуется глина
Песок бывает молодой и древний. В молодом песке присутствуют обломки многих пород, а в древнем остается только кварц, т. к. он наиболее стойкий не только к истиранию, но и к химическим воздействиям. Возникает вопрос: куда же деваются остальные песчинки, из других минералов?
Первичные минералы продолжают разрушаться, окисляются, одни ионы замещают другие. В итоге остаются мельчайшие частицы размером менее 5 микрон, чаще всего, в форме неправильных чешуек, состоящих из минералов, которые принято называть глинистыми. Это вторичные минералы — то, что является продуктом длительной переработки магматических и метаморфических пород.
Накопление любых осадков так или иначе связано с водой. Глины формируются на дне водоемов, где нет течения. Частицы очень медленно осаждаются, еще медленнее прижимаются друг к другу. Постепенно они достигают таких дистанций, что начинают взаимодействовать друг с другом физически, образуются связи, потому глинистые грунты именуют связными.
При таком взаимодействии лишняя вода выдавливается. Если глубина очень большая (глубокое море), давление воды сжимает осадок до такой степени, что он становится сначала глиной, а потом при длительном воздействии — аргиллитом. На суше дальше собственно глины литификация (процесс образования породы) не происходит.
Размер имеет значение
Размер частиц грунта определяет величину пор между ними. Достаточно сравнить промежутки между кусками щебня и песчинками. Чем мельче частицы, тем больше их уместится в одном и том же объеме, а значит и количество пор тоже будет больше, но сами поры при этом будут ничтожно малы. Исключительно за счет геометрии пористость глин существенно выше, чем пористость песков, а тем более крупнообломочных грунтов.
Галилео. Глина Clay
Частицы глины могут выглядеть и так. Упрощенная схема их «укладывания»
Крошечный диаметр пор определяет капиллярные свойства, которые непосредственно связаны со свойствами самой воды. Поскольку при формировании глин вода выдавливалась постепенно и именно через поры, они связаны между собой. Из-за их размера вода начинает прилипать к стенкам и удерживается на них, а не течь свободно. Такова причина образования физически связанной воды.
Примеси, содержащиеся в воде, «застревают» вместе с ней. Это и есть сорбционные свойства.
Многие глинистые минералы изначально содержали в себе определенное количество воды, но лишились ее в ходе литификации. При соприкосновении с ней кристаллическая решетка восстанавливается (вода связывается химически), что приводит к набуханию.
Молекулы некоторых глинистых минералов имеют форму тетраэдра. Соединяясь, они образуют глинистые частицы
Больше воды попадает в поры глины — сильнее меняются ее свойства (физические и механические). Это вызвано тем, что частицы обволакивает водой. Чем большее количество частиц будет покрыто водяной пленкой, тем пластичнее будет глина. Связи в ней не рвутся полностью, а становятся эластичными, гибкими.
Вода выступает в роли смазки с одной стороны, и за счет сил поверхностного натяжения не дает частицам совсем отделиться друг от друга — с другой. Эту силу легко испытать самостоятельно, достаточно взять предмет с плоской поверхностью, смочить его и положить на другую плоскую поверхность (гладкий стол). Попробуйте оторвать от стола такой предмет, а потом сделайте то же самое, но без воды. Разница будет весьма ощутимой.
Почему важен возраст
Чем дольше глина испытывала давление, тем плотнее она становится. Если она не перешла в состояние аргиллита, это значит, что часть воды все равно сохранилась, даже если консистенция твердая. Древние глины, как правило, имеют морское происхождение, поэтому достаточно однородные, плотные и очень плохо пропускают воду. Это значит, что такой грунт не изменит свою консистенцию за период эксплуатации здания, скажем, при повышении уровня подземных вод.
При этом с высокой долей вероятности можно считать такие глины набухающими, если их поверхность нарушить при строительстве и допустить попадание воды. При изысканиях под промышленные объекты глины проверятся на набухаемость всегда, а вот в частных изысканиях — почти никогда.
Молодые глины обычно имеют континентальное происхождение (озерное, например). Это значит, что их пористость будет высокой, есть возможность изменения консистенции при замачивании в широком диапазоне. Такие физические изменения неизбежно приведут к падению показателей прочностных и деформационных свойств.
Вывод
Из всего вышесказанного следует один простой вывод: глины в природе очень разные. Их свойства зависят от условий образования, минерального состава и возраста. Поэтому нельзя сделать расчет фундамента, если основание сложено глиной, о которой, кроме названия, ничего не известно.
В заключение отмечу, что есть еще один важный фактор в составе глины, влияющий на ее свойства — включения. Об этом будет отдельный материал.
Источник: dzen.ru
Глина
Глина-это горная порода, в сухом виде она как пыль, а во влажном состоянии становится пластичной, мягкой, такой что из нее можно лепить, то есть придавать ей желаемую форму. Глина бывает различных цветов например красного, синего, зеленого, коричневого, но в большинстве случаев она все таки серого цвета.
Свойства глины состоят в том, что она пластичная, огнеупорная, водонепроницаемая. Во многих отдаленных уголках нашей земли ещё используют необожжённую глину в строительстве своих жилищ. В наше время нашлось множество различных применений глины, например:
Гончарное производство на сегодняшний день это в основном кирпичи, плитки с различным рисунком, это глиняная посуда, игрушки. Работающий с такой глиной человек называется -гончар. После того как изделию придали нужную форму, её нужно раскрасить, далее изделие обжигается в специальной печи. Так же глина входит в состав цемента,так как цемент-это известняк+глина.
Так же глину широко используют в медицине. Грязевые ванны очень хороши при различных заболеваниях. Глину добавляют в различные мази. Глина казалось бы грязью грязь, но это ценный продукт который очень нужен человечеству.
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 |
| 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 |
| wikipedia | http://ru.wikipedia.org/wiki/%C3%EB%E8%ED%E0 |
| wiki.web | http://wiki.web.ru/wiki/%D0%93%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B0 |
Каталог Минералов
Посмотреть Горная порода Глина в магазинах минералов
Статьи по теме
Каждая группа глины в зависимости от примесей входящих в состав имеет свою функцию и использование. Но всю глину объединяет одно уникальное свойство – она поглощает в себе токсины.
В строительстве глина используется на протяжении многих веков, потому что глину легко найти и обработать, а дома из глины служат на протяжении многих лет.
Голубая глина – источник многих микроэлементов и минеральных солей, которые не только полезны, но и необходимы человеческому организму.
Во-первых, глина полезна при сухости кожи. Все благодаря тому, что в ней содержится большое количество минеральных веществ, которые снимают раздражения и насыщают кожу влагой.
сего пятьдесят лет назад из глины строили все – на нее клали камни, ею отделывали полы, потолки, стены.
Гжельскому промыслу около восьми веков. Тамошние глины c давних времен славились своей чистотой и белизной.
Глинистый грунт следует рассматривать как совокупность различных твердых минеральных частиц, составляющих скелет грунта, и пор между ними, заполненных жидкостью и газом.
Источник: catalogmineralov.ru
Происхождение, виды и добыча глины
Глина известна человечеству с давних времен и активно используется в хозяйственной деятельности. В нашей статье мы хотим поговорить о ее видах и о том, каким способом происходит добыча глины.
Происхождение глины
Прежде чем начать разговор, хочется дать определение породе. Что же такое глина? Это осадочная мелкозернистая горная порода, которая имеет пылевидную структуру в сухом состоянии и пластичную при увлажнении.
Она образуется в результате разрушения скальных пород, например, в процессе выветривания. Главным источником пластов глины являются полевые шпаты. Именно при их разрушении под воздействием атмосферных реагентов образуются глинистые минералы. Иногда пласты образуются в процессе накопления. Но чаще это происходит в результате наносов потоков воды.
Тогда скопления глины формируются на дне морей и озер.
Разновидности глины
Осадочные глины образуются в результате переноса на новое место и оседании там глинистых продуктов выветривания. Такие породы по происхождению подразделяют на континентальные (образованные на материке) и морские (образованные на морском дне).
В свою очередь морские глины подразделяют на:
- Прибрежно-морские. Они образуются в береговых регионах, дельтах рек и заливах. Для них характерна неотсортированность материала. Очень часто такие породы переслаиваются с алевролитами, песчаником, пластами угля.
- Лагунные. Такие глины образуются в морских лагунах (опресненных или с повышенной концентрацией соли). Как правило, породы содержат сульфиды железа, кальциты. Среди них есть и огнеупорные виды.
- Шельфовые. Такие глины образуются на глубине не более 200 метров. Они более однородны по составу.
А вот среди глин континентального происхождения выделяют:
- Делювиальные, которые характеризуются смешанным составом и резким его изменением.
- Озерные. В таких породах имеются все глинистые минералы. Считается, что именно к озерным глинам принадлежат самые лучшие типы огнеупорных видов.
- Пролювиальные. Такие породы образованы временными потоками. Для них характерна плохая сортировка.
- Речные можно обнаружить на террасах водоемов, особенно в пойме. Такие породы плохо отсортированы и достаточно быстро переходят в галечники и пески.
Кроме того, выделяют остаточные глины. Они образуются в результате выветривания всевозможных пород на море или суше. Обычно они мало пластичны. К континентальным остаточным породам относят каолины и другие элювиальные глины.
В России добыча глины (древних остаточных пород) достаточно распространена в Восточной и Западной Сибири, на Урале.
Богата ли земля глинами?
Глина есть во многих регионах земного шара. Если черного золота и алмазов на Земле не так много, то уж глины точно предостаточно. Это вполне естественно, поскольку порода является осадочной и, по сути, представляет собой потертые временем и внешними факторами камни, измельченные до порошкового состояния. В глине обитают самые разные организмы, которые влияют на ее оттенок.
Не последнюю роль в окрашивании минерала играют соли железа. В природе существует розовая, зеленая, голубая, желтая, красная и другие глины.
В былые времена добыча глины осуществлялась по берегам озер и рек. Так же копали специальные ямы для добычи. Затем минерал стало проще приобрести у гончара, нежели самостоятельно ее добывать. Конечно, добыча глины красного цвета – дело нехитрое. А вот, например, благородную белую раньше можно было приобрести только в специальных магазинах для художников.
В настоящее время в любом магазине можно приобрести минерал в виде косметического средства. Конечно, такая глина продается не в чистом виде, а со всякими добавками.
Глина встречается нам в повседневной жизни практически ежедневно. Полевые тропинки и дорожки в жару укрыты слоем пыли, в дождь раскисают, как жижа, потому что здесь тоже есть минералы.
Свойства глины
Повсеместная добыча глины (фото приведены в статье) напрямую связана с ее свойствами, поскольку она издавна используется людьми в самых разных целях. В сухом виде она отлично поглощает воду, а намокнув, совершенно не пропускает влагу. В результате перемешивания и переминания глина способна принять самые разные формы, сохраняя их даже после высыхания. Такое свойство называют пластичностью.
Кроме того, глина имеет хорошую связывающую способность с твердыми и порошкообразными телами. В результате смешения с песком получается пластичная масса. Однако ее пластичность уменьшается при увеличении содержания песка и воды в смеси.
«Тощие» и «жирные» разновидности
Глины подразделяют на «тощие» и «жирные». Вторые имеют высокую степень пластичности. А название «жирные» они получили из-за того, что в замоченном виде кажутся жирными на ощупь. Такая глина скользкая и блестящая, в ней содержится мало примесей.
Добыча песка и глины всегда неразрывно связаны, поскольку используется, как правило, их смесь. Так, например, при производстве кирпича из жирной глины при обжиге образуется множество трещин. Чтобы избежать таких неприятных моментов, в глину добавляют песок (иногда опилки, кирпичные обломки).
Минералы непластичные или малопластичные называют «тощими». Они шероховатые на ощупь и имеют матовую поверхность. При трении такая глина с легкостью крошится, поскольку в ней содержится очень много примесей. Изготовленный из такого минерала кирпич не отличается прочностью.
Очень важным свойством глины является ее отношение к обжигу. Как известно, замоченная, она твердеет на солнце. Однако ее с легкостью можно измельчить в пыль. Но после обжига глина меняет внутреннюю структуру. При очень высоких температурах глина способна даже плавиться. Именно температура плавления характеризует огнеупорные свойства вещества.
Разные сорта глины имеют совершенно различные огнеупорные свойства. Существуют такие виды минерала, которые требуют колоссального жара для обжига (около 2000 градусов). Такие температуры сложно получить даже в заводских условиях, поэтому возникает необходимость снизить огнеупорность. Добиться этого можно при помощи введения добавок (извести, окиси железа, магнезии). Их называют флюсами.
Глина имеет разный окрас (белая, желтая, голубоватая, бурая, красная и т. д.). Качество кирпича никоим образом не зависит от оттенка минерала.
Применение глины в лечебных целях
Некоторые разновидности глины применяют в лечебных целях. Белую используют для лечения ожирения, заболеваний кишечника, выпадения волос, укрепления ногтей. Красную же применяют при сердечно-сосудистых заболеваниях, варикозе, гипотонии, эндокринных и нервных заболеваниях. Желтая глина помогает при остеохондрозе, головных болях, проблемах с кишечником и желудком.
Черная применяется для понижения температуры, для лечения воспалительных заболеваний кожи, для омоложения организма. А вот голубую глину используют для лечения ожирения, гипофункции щитовидной железы, снятия мышечной слабости и для улучшения подвижности суставов. В косметологии такой вид глины применяется при жирной коже.
Применение в промышленности
Глину активно используют в промышленности: в производстве керамической посуды, плитки, фаянсовой и фарфоровой сантехники. Не менее востребован минерал и в строительстве. Глину используют при производстве кирпича, стройматериалов и керамзита. Она также является основой для всего кирпичного и гончарного производства.
В смеси с водой глина образует пластичную тестообразную массу, которую можно поддавать обработке. Первоначальные свойства сырья могут значительно отличаться в зависимости от места происхождения.
Природная красная глина обязана своим цветом присутствию в ее составе оксида железа. При обжиге, в зависимости от типа печи, она может приобретать белесый или красный оттенок. Ее активно применяют для изготовления небольших скульптур.
Белая глина достаточно распространена в мире. Во влажном виде она имеет светло-серый цвет. А вот после обжига приобретает благородный оттенок слоновой кости. Данный вид невероятно пластичен из-за отсутствия в составе оксида железа. Белую глину используют для изготовления кафеля, посуды, сантехники, поделок.
Для производства фарфоровых предметов используется особый вид глины, в котором присутствует кварц, каолин и полевой шпат, а вот оксид железа – наоборот, отсутствует. Во влажном виде минерал имеет светло-серый оттенок, а вот после обжига приобретает белый цвет.
Глина: способ добычи
Существуют самые разные способы добычи минерала. Все зависит от объемов запасов и места расположения. Как известно, существуют карьеры по добыче глины, в которых выемку минерала из массива осуществляют зубофрезерными машинами или экскаваторами.
При больших объемах пород, особенно если работы производятся в зимнее время, применяют взрывной метод. Добыча глины и каолина (голубой, белой глины) в условиях высокой карьерной влажности или на каолиновых заводах ведется гидромониторами.
Для керамических предприятий породу добывают в специально разработанных карьерах, после чего ее переправляют железнодорожным и автомобильным транспортом в место назначения. Как правило, в пласте пород залегают сразу несколько видов глин. Выемка каждой разновидности производится по отдельности.
Месторождения
Природные скопления пород называют месторождениями. Территория России богата запасами самых разных видов глин. Для керамической промышленности представляют большой интерес месторождения чистых пород, в которых содержится мало примесей. Они относятся к каолиновым и огнеупорным глинам.
Добыча обыкновенных (легкоплавных) разновидностей в России производится практически повсеместно. А вот месторождения огнеупорной и голубой глины встречаются намного реже.
Добыча глины в России производится в таких месторождениях, как Каштымское, Невьянское, Астафьевское, Палевское. Каждое из них имеет свои особенности в зависимости от условий образования, химического и минерального состава.
Месторождения огнеупорных видов встречаются намного чаще, нежели каолиновых. Но при этом наиболее многочисленными являются места, где тугоплавкие разновидности соседствуют с огнеупорными. В России наиболее известные среди них – Трошковское, Латненское и Гжельское месторождения.
А вот основными местами добычи бентонитов являются Гумбрийское, Аксанское и Оглалинское месторождения.
Место добычи глины всегда выбирается в зависимости от качественных показателей сырья, объемов запасов и экономической выгоды их разработки.
Вместо послесловия
С давних времен люди используют свойства глины в своих целях. Ее обширные запасы дают возможность без оглядки применять в разных отраслях промышленности и в быту.
Источник: businessman.ru