Глина в смеси с водой и добавками образовывает различные по физическому состоянию массы — от псевдотвердого тела до текучей жидкости.
В зависимости от содержания воды массы могутбыть: а) жесткие, называемые сухими или полусухими, с содержанием воды затворения в количестве 4-12% по весу; б) пластичные, с содержанием воды затворения в количестве 18-26% по весу; в) литьевые (шликеры) с содержанием воды затворения 30% по весу и более.
Чаще глины в смеси с водой образуют вязкое пластичное тесто, способное принимать любую форму в сыром виде и сохранять ее после сушки и обжига. С уменьшением размеров глинистых частиц возрастает количество связанной воды в глинах, а также влияние адсорбционных процессов на свойства глинистых пород.
Взаимодействие между глинистыми частицами и растворами может протекать на физической, химической и физико-химической основе. Вследствие гидрофильных свойств глинистых частиц некоторые виды глин, как, например, бентонитовые, содержат значительное количество так называемой «связанной воды», вплоть до 25%.
Показатель степени гидрофильности глинистых частиц ? можно определить по формуле, предложенной М. Н. Гольдштейном:
П = Wп/m
где Wп— число пластичности; m — количество глинистых частиц, %.
Чем выше показатель степени гидрофильности, тем в большей мере проявляется влияние увлажнения глины на ее свойства.
Глинистые частицы, находясь даже в воздушно-сухом состоянии, всегда имеют связанную с их поверхностью воду (гигроскопическая влага). Пленка связанной воды имеет неодинаковую толщину в пределах поверхности частицы. Количество воды, связываемой с поверхностью частиц, зависит от их величины, минералогического состава и обменных катионов.
В глинах различают три вида воды: химически связанную и два вида физически связанной воды — прочно связанную и механически примешанную (рыхло связанную).
Первая образует мономолекулярную пленку. Этот процесс экзотермический. Количеством выделяемого тепла, называемого теплотой смачивания, возможно определить количество прочно связанной воды. Теплоту смачивания глин определяют в калориметре адиабатного типа.
Количество прочно связанной воды можно также определить по максимальной гигроскопической влажности образца при определенных внешних условиях. Количество рыхло связанной свободной воды вычисляют как разность между всей связанной водой и прочно связанной. Количество всей связанной воды принимается равным максимальной молекулярной влагоемкости, которая определяется по методике, описанной в руководствах по испытанию глин.
По теплоте смачивания определяют не только количество связанной воды, но и удельную поверхность глин, исходя при этом из предположения, что изменение свободной энергии при смачивании происходит за счет уменьшения поверхностной энергии.
Определение удельной поверхности дает возможность при испытании нескольких видов глин получить сравнительные данные, представляющие значительный интерес в случае оценки глин, как сырья для керамической промышленности.
С увеличением удельной поверхности возрастает степень набухания глин. Принято различать два взаимосвязанных процесса, сопутствующих процессу набухания: капиллярное всасывание, которое характеризует способность глинистых пород к впитыванию воды и размоканию, и собственно набухание, зависящее в основном от природы тонкодисперсной части глин.
Результаты выполненных исследований показывают, что наибольшую величину набухания (18-25%) имеют глины, содержащие монтмориллонитовые группы, гидрослюдисто-монтмориллонитовые — 16-18%, лёссовидные глины и суглинки, содержащие монтмориллонит — 9-24%. Набухание каолинов небольшое и составляет всего 3—10%.
Образуемое затворением или замачиванием глины водой «глиняное тесто» имеет определенную формовочную влажность, которая устанавливается с помощью прибора, рекомендуемого ГОСТ 310-41, а в отдельных случаях с помощью прибора Куманина, по максимальной молекулярной влагоемкости или на ощупь.
Если глину сильно увлажнить, то она теряет способность сохранять приданную ей форму, а приобретает свойство текучей жидкости. Глина в таком физическом состоянии называется шликером и применяется для изготовления керамических материалов и изделий способом литья. Для регулирования текучести шликера в его состав вводятся добавки электролитов. Из технологических особенностей применения шликеров очень важно, чтобы они в меру разжижались (при перемешивании, транспортировании) и загустевали при отливке изделий на конвейерных установках.
При увлажнении глина размягчается, теряет прочность (КР = 0), набухает, приобретает пластичность, вяжущие свойства, т. е. постепенно переходит в различные состояния: абсолютно хрупкое, пластическое, вязкотекучее.
