§ 4. Переход при обжиге в камневидное состояние

В процессе высокотемпературного обжига глина претерпевает глубокие физико-химические изменения. Сначала испаряется свободная вода, затем выгорают органические вещества. При температурах 700 — 800°С происходит разложение безводного метакаолинита Al2Cv2Si02, который образовался ранее (при 45Q — 600°С) вследствие дегидратации каолинита. Аморфная двуокись кремния и окись алюминия при повышении температуры (900°С и выше) вновь соединяются, образуя искусственный минерал муллит 3Al203-2Si02. Муллит придает обожженному керамическому изделию водостойкость, прочность, термическую стойкость. С его образованием глина необратимо переходит в камневидное состояние. Вместе с образованием муллита расплавляются легкоплавкие составляющие глины, цементируя и упрочняя материал.

Обжиг кирпича и других пористых изделий обычно заканчивается при температуре 950 — 1000°С. Дальнейшее повышение температуры резко интенсифицирует образование и накопление жидкой фазы — силикатного расплава, который не только цементирует частицы глины, но и уплотняет керамический материал. В результате получают изделия с плотным керамическим черепком, отличающимся малым водопоглощением (менее 5%).

Кварц присутствует в глине в виде кварцевого песка, его часто добавляют для отощения высокопластичных глин. Кварц претерпевает полиморфные превращения, сопровождающиеся объемными изменениями. Наиболее часто встречающийся в природе р-кварц при 573°С обратимо переходит в а-кварц с увеличением объема на 0,82%; эта форма устойчива до 1050°С, Поэтому при охлаждении керамических изделий, обожженных до 1000°С, а-кварц снова переходит в р-кварц с соответствующим уменьшением в объеме. При температуре выше 1050°С а-кварц переходит в а-кристобалит, который в свою очередь в интервале температур 1400 — 1450°С переходит в а-тридимит с объемным изменением 0,6%. Кварц плавится при 1723°С. Изменения объема зерен кварца, происходящие в процессе обжига, влияют на прочность и растрескивание керамического изделия.