1. ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .......................................................................................... 1
Часть I. Сырье для производства керамики ....................................... 3
Глава 1. Керамика: развитие производства и классификация
изделий ............................................................................... 3
1.1 История развития производства керамики ........................ 3
1.2. Классификация изделий ...................................................... 43
Глава 2. К вопросу о кристаллохимии в силикатных системах, используемых в
керамической промышленности ..................................... 55
2.1. Кристаллография.................................................................. 55
2.2. Типы и характеристика химических связей ...................... 66
2.3. Кристаллохимия и полиморфизм силикатов .................... 74
Глава 3. Керамическое сырье ............................................................... 80
3.1. Природное сырье.................................................................. 80
3.1.1. Глина ............................................................................ 80
3.1.2. Примеси ....................................................................... 89
3.1.3. Химический и зерновой состав глин ........................ 97
3.1.4. Кремнеземное сырье ................................................... 107
3.1.5. Алюмосиликаты .......................................................... 113
3.1.6. Магнезиальные и другие силикаты........................... 123
3.1.7. Карбонатное сырье ..................................................... 153
3.2. Искусственное сырье ........................................................... 155
3.2.1. Оксидные соединения ................................................ 155
3.2.2. Бескислородные соединения ..................................... 157
3.3. Техногенное сырье ............................................................... 159
3.3.1. Комплексное использование минерального сырья . 159
3.3.2. Классификация техногенного сырья......................... 160
3.3.3. Нетрадиционное сырье ультраосновного состава ... 166
Часть II. Материалы и сырье для декоративного покрытия керамики 173
Глава 4. Керамические массы: вспомогательные материалы ................. 173
3
2. 4.1. Диспергирующие вещества......................................................... 173
4.2. Дефлокулянты ................................................................................ 177
4.3. Гелеобразующие и тиксотропные вещества............................ 184
4.4. Связующие (склеивающие) вещества ...................................... 186
4.5. Пластификаторы и смазывающие вещества............................ 192
4.6. Вещества, препятствующие пенообразованию ...................... 196
4.7. Добавки-консерванты................................................................... 197
Глава 5. Стекловидные керамические покрытия. Пигменты.
Глушители ...................................................................................................... 199
5.1. Определение и классификация стекловидных
покрытий.................................................................................... 199
5.2. Сырье для изготовления стекловидных керамических
покрытий................................................................................................. 203
5.2.1. Кислые и основные оксиды............................................... 204
5.2.2. Стабилизаторы ..................................................................... 230
5.3. Сырье для изготовления пигментов............................................... 231
5.3.1. Характеристика цвета ......................................................... 231
5.3.2. Красящие оксиды (пигменты) ........................................... 237
5.3.3. Пигменты нерастворимые в стекловидной фазе ......... 241
5.3.4. Окрашивание с помощью растворимых солей ............ 249
5.3.5. Глушители..................................................................................... 250
4
3. КЕРАМИКА
СЫРЬЕ И МАТЕРИАЛЫ
ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Том I
5
5. ГЛАВА 1. КЕРАМИКА: РАЗВИТИЕ ПРОИЗВОДСТВА
И КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗДЕЛИЙ
1.1. История развития производства керамики
Керамика тысячи лет используется в повседневной жизни человека и является
продуктом индустриального развития мира. Глина для нас обычна. Человек давно
знает, что глина – это не только «что-то бурое и коричневое». Природа богата глинами
почти любого цвета. Цвета глины сложны и нечисты: желтовато-коричневые с
краснотой, серовато-белые с пропадающей голубизной, зеленовато-бурые в черноту –
целая гамма, бесконечная цветовая игра!.. В глинах есть растворимые соединения
железа, имеются красящие вещества гумус и лигнит, есть смолы, воск.
Глина – это землистая масса, которая при смешивании с водой может стать
пластическим «тестом». Высохнув, она сохраняет форму, приданную этому «тесту», а
после обжига делается твердой, как камень. Влажная глина пластична, высохшая и
обожженная – прочна, тверда. Именно эти особенности позволили человеку
использовать ее для производства керамических изделий («керамос» по-гречески –
глина).
Керамическое производство относится к числу наиболее древних на земле.
Археологические раскопки, проводимые на территории многих стран Европы, Азии,
Америки, дают обширный материал для изучения этой области творческой
деятельности человека.
Живущие в Южной Америке, в Парагвае, индейцы гуайяки хранят мед в
горшках, которые плетут из растительных и животных волокон, а потом обмазывают
воском, перемешанным с глиной.
В Пакистане существуют кожаные горшки. Но и тут не обходятся без глины.
Сначала горшечник формует глиняный горшок. Его сушат на жарком солнце, после
чего он, собственно, уже готов. Но потом горшок заворачивают в выскобленную
верблюжью кожу – тонкую, мягкую, размоченную. Высохнув на сосуде, кожа,
повторив, скопировал его форму,
7
6. сама становится сосудом. Глиняную первооснову уничтожают, а кожаный горшок
разрисовывают.
Керамика мезолита
Изготовление
изделий способом
налепа, обжиг в
кострах
13–10 тыс. лет до н.э. Гончарное произ-
3–4 тыс. лет до н.э. водство в древнем
Шумере и Египте.
Изобретение ручного
гончарного круга ,
обжигательных
печей и глазурей
V–VI в. Китайская керамика.
Изобретение
фарфора
Керамическое произ-
водство в Европе.
XIV–XVII вв. Получение майоли-
ки, фаянса, тонко-
каменных изделий
Совершенствование
керамической техно-
XVIII–XIX вв. логии в европейских
странах. Освоение
изготовления фар-
фора. Изобретение
способов литья,
формовки и прессо-
вания изделий, тун-
нельных обжигатель-
ных печей
Рис. 1.1. Основные этапы развития керамики
8
7. Недавно на Амуре, у села Вознесеновки, в развалинах раскопанного древнего
поселения нашли глиняные черепки с загадочными резными завитками и рельефом.
Склеив черепки, археологи были поражены: на них в упор смотрели человеческие
глаза; завитки и рельеф были не чем' иным, как чертами лица.
В древней Месопотамии из глины делали не только посуду, но и жернова,
столы, скамьи, гвозди для соломенных циновок, писали на сырой глине острыми
палочками, и эти таблички прочли в наше время археологи. Месопотамию называли
«страной глин».
Керамическое мастерство зародилось на самой заре человеческой истории, в
период первобытно-общинного строя, т. е. 15–12 тыс. лет тому назад. Сначала изделия
лепили руками и обжигали на кострах (керамика мезолита), позднее появилось
гончарное производство. На рисунке 1.1 показаны основные этапы развития
производства керамики.
Керамику – строительную и художественную, огнеупорную и техническую –
веками совершенствовали не только мастера, но и ученые. Она издавна тесно связана с
архитектурой и строительством. В ней –наука и технология, искусство и эстетика. Мы
пьем чай из фарфоровых чашек, мы привыкли к фаянсовым тарелкам и умывальникам,
ходим по плиточному полу – все это керамика. Красивы керамические вазы, фигуры,
мозаика. Стены дома – кирпичные, из блоков, панелей, с облицовкой – опять глина.
Одна из лучших крыш – глиняная черепица. Провода подвешены на фарфоровых
изоляторах. Металлургические, цементные, стекловаренные и другие печи, где внутри
огонь, высокая температура, облицованы огнеупорной керамикой. Химики пользуются
особыми керамическими тиглями, токари – керамическими резцами и т. д.
Гончарные изделия
Все началось с гончарного дела. Что только не ваяли гончары из глины!..
Медальоны и формы для меднолитейного дела, грузила рыбакам и баночки для
помады, курительные трубки и штампы для оттиска рисунка па хлебных лепешках,
подсвечники и противни.
9
8. Гончар – древнейшая профессия. На Руси говорили когда-то «горньчар» – от
слова «горн».
В гончарной мастерской работали так. Залитую водой, промятую глину гончар и
его помощники месили ногами, время от времени подливая воду, добавляя новую
глину и посыпая песком. Затем мастер брал гончарную доску-подставку, посыпал ее
песком и из глиняного куска начинал делать дно будущего сосуда. Загибал кверху
края, накладывал на них, одна на другую, приготовленные подмастерьем глиняные
ленты, выводил стенки и заглаживал сформованный руками кувшин внутри и
снаружи. Если нужно было сделать большой кувшин, пользовались полым
деревянным цилиндром из двух соединенных половинок, выкладывая стенки кувшина
внутри них. Готовя мелкие изделия – плошки, кружки,– поступали иначе: деревянный
сердечник, смазанный маслом, обкладывали глиняным тестом; сформовав по такой
болванке кружку, ее осторожно снимали (рис. 1.2).
Рис. 1.2. В гончарной мастерской
Работая, гончар думал и изобретал. Уже в конце IV тысячелетия до нашей эры в
Месопотамии (а через пять столетий – в древнем Египте, Индии, Сирии) знали ручной
гончарный круг. Изобретение и освоение гончарного круга были крупным
техническим достижением того времени. По существу это целая историческая эпоха.
Керамическое ремесло становилось отраслью производства.
В разных местах гончарные круги делали то деревянными то глиняными.
Обломки глиняных кругов находили в Греции, Узбекистане, Сибири. Подставки для
10
9. круга и теперь можно встретить в керамических мастерских Средней Азии, Индии,
Ирака.
«Гончарскую глину» разрезали на куски, скатывали в вальки, укладывали на
круг и, вращая его одной рукой, второй придавали изделию нужную форму; давили
глиняный валек в центре – образовывалось будущее дно; наращивали стенки и горло
сосуда. Он уже был готов. Его срезали с круга вместе с оставшейся глиной, ставили
дном кверху, обрабатывали снаружи, снимая лишнюю глину. Потом сушили.
Ручной гончарный круг – орудие несовершенное. Формовать на нем можно
линии, одной рукой, другой – надо вращать круг. Его инерционная сила невелика,
движется он неравномерно, прерывисто. Ручной круг стали совершенствовать и
превратили его в станок ножной, который похож па веретено с двумя приделанными к
нему деревянными кругами – верхним (малым) и нижним (большим). Он составлял
одно целое со скамьей, на которой сидел гончар.
Формы глиняной посуды в течение веков почти не изменились. Горшок,
кувшин, миска... У разных народов отличия, конечно, были. Например: греки
изготовляли сосуды особой формы – амфоры (рис. 1.3). Большие, похожие на
кувшины с узким горлом и двумя ручками по бокам.
Иногда сосуды покрывали орнаментом, иногда просто полировали. Нередко
мастер наносил на изделия рисунки. Применяли контурную роспись, полихромную
или рельефную лепку, выдавленный орнамент (рис. 1.4).
Порой обжигали так, чтобы черепок в печи закоптился, и посуда стала «черной»,
«дымленой». Такой обжиг («томление», «морение») вели в коптящем пламени, а
остывание – в закрытом горне. Перед этим посуду украшали лощеным орнаментом:
наносили узор гладким камешком-лощилом. Существовал еще ангоб, ангобирование –
украшение очень тонким слоем цветной или белой глины. Другой способ – «полива»,
«мурава» или, как потом стали говорить, глазурование.
Подсушив сосуд, древние греки делали на нем острым предметом эскизные
контуры рисунка. Потом птичьим пером или кистью густо наносили блестящую
черную глазурь, лак, состоящий из поташа или соды, глины с кремнеземом и закиси
железа. Получался глубокий черный тон с отблеском. После обжига лак
11
10. процарапывали. На сплошном чернолаковом фоне появлялись контуры фигур
естественного цвета красноватой глины. Пользовались и красным лаком.
Глазуровали не только для того, чтобы вещь стала красивой, блестела, но и для
придания пористому керамическому черепку нового ценного свойства –
водонепроницаемости.
На Руси гончаров исстари звали керамельниками. Они с семьями селились
целыми улицами. Семь веков назад краем московского поселения был конец
нынешней улицы Разина. Здесь и ютились гончары, бравшие глину под боком – в
оврагах и в «глинищах», расположенных примерно там, где сейчас площадь Ногина. С
ростом города отступали овраги и урочища. Подальше переселялись и гончары – в
Яузскую слободу.
Рис. 1.3. Ваза (амфора) с краснофигурной росписью. Терракота. Древняя Греция, около 500 г.
до н. э.
12
11. Рис. 1.4. Ваза (кратер) с чернофигуной
росписью. Терракота. Древняя Греция,
около 560 г. до н. э.
Рис. 1.5. Ваза с краснофигуной
росписью. Терракота. Древняя Греция,
около V в. до н. э.
Гончары были смелыми мастерами. На одной губернской выставке как-то
показали самовар – блестящий и по виду медный. Каково же было
13
12. удивление и восхищение посетителей, когда они убеждались, что самовар сделан из
глины и покрыт глазурью!
Гончары выделывали и неглазурованные терракотовые фигурки, расписывая их
или оставляя без росписи.
Хорошо известны античные терракотовые статуэтки IV–III вв. до н. э.–
танагрские, названные так по месту находки. Древнюю терракоту находили и у нас в
стране. Фигурки такие были или наивно достоверны, или их
делали в условно-изобразителыюй манере, в духе
культовой символики (рис. 1.6).
В древнем Новгороде имелась мастерская глиняных
поливных игрушек. Занимались игрушечным делом гончары
в Туле, в архангельском Каргополе. Игрушки чаще
мастерили женщины, а посуду – мужчины. Жители
рязанского города Скопина выделывали глиняные
свистульки, но не простые, а фигурные – птиц, всадников,
собак.
В Дымковской слободе близ Вятки (ныне г. Киров)
традиционная весенняя ярмарка звалась «свистуньей». Все
ее дни стояло тут безудержное многоголосье глиняных
свистулек. Игрушек из глины, особенно «барынь», тоже
было полно. Их готовили всю долгую зиму, а продавали за
три ярмарочных дня.
Помимо посуды стали изготавливать печати, серпы,
Рис. 1.7. Фриз двора в
Сузах. Персия. Поливная
саркофаги, таблички, на которых запечатлена клинопись –
керамика. V–IV в. до н. э. первые следы письменности (IV век до н. э. Ассирия).
132
13. Рис. 1.6. Всадник и кувшин (художественный промысел балкарских мастеров)
Выдающимся достижением керамистов Древнего Востока было изобретение
цветных глазурей. Описание способа приготовления фриттованных глазурей
содержится на глиняных табличках с клинописным текстом, обнаруженных в
библиотеке ассирийского царя Ассурбанипала в Ниневие (VII в. до н. э.). Широко
известна, в первую очередь, архитектурная поливная керамика Ассирии, Вавилона,
Древнего Ирана (панно, стены дворцов, храмов). Самым прославленным является
фриз из дворца в Сузах (рис. 1.7).
Так керамика впервые была использована в строительстве.
Плинфа. Когда-то люди складывали свои жилища из тех камней, которые
можно было найти, собрать или отколоть, вырубить из глыб. Делали стены травяные,
соломенные. И те, и другие, и третьи, сложив, надо было еще и «склеить». Для этого
как нельзя более подходила глина. Особенно хорошо она сцепляла в одно целое
гравий, щебень, а также песок – породы измельченные. Получался уже искусственный
строительный материал.
Из глиняного теста со сплетенными прутьями ставили глиноплетень. Брали
траву, либо солому, смешивали с глиной и делали из такой массы довольно прочные
133
14. камни; их сушили на солнце, получая своего рода глинобетон. Теперешний стеновой
саман в степях – это смесь глины и соломенной рейки. Дома из глинобетона стоят не
один десяток лет.
Со временем люди научились формовать стеновые камни из самой глины –
мягкой, пластичной, хорошо сохнущей и при этом прочнеющей. Строили из
необожженного, но достаточно крепкого кирпича. Сырцовая архитектура широко
развивалась в Средней Азии. Такое строительство в Бухаре, Хиве, Самарканде было и
бытовым, и уникальным, мечети, крепости, мавзолеи.
Римский акведук, Китайская стена и другие величественные сооружения
древности возведены из керамического камня – глиняного кирпича. Время превратило
их в развалины, но отдельные кирпичи уцелели.
В Египте и Месопотамии кирпич научились обжигать за три тысячи лет до
вашей эры. В России кирпичное ремесло зародилось в Киевской Руси в середине X в.
Мастера стеновых дел начали строить из обожженного «глиняного камня» княжеские
дворцы и церкви.
Кирпичники учились у старших братьев по ремеслу – у гончаров. Они были
первыми «плинфоделателями» «Плинфа» – так называли тогда кирпич (греческое –
«плинфос», «плинт»). Сначала он был квадратной плиткой, потом стал
прямоугольником, толщина его увеличивалась. В X–XII вв. русский кирпич
представлял собой плиту длиной 20–35 см, шириной от 2,5 до 5,5 см. Со временем
шло ее постепенное изменение по направлению к более прямоугольной и толстой.
Храмы и княжеские дворцы (Псков, Новгород и др.) возводились из плинфы
(обожженных керамических плит). Однако монгольское нашествие, разорившее в XIII
в. русские земли, губительно сказалось на производстве керамики – на несколько
веков в южнорусских районах в связи с запрещением строить каменные сооружения
прекратилось производство кирпича, возродившееся лишь в XV в. Производство
поливной посуды возобновилось в XVII в.
В печах напольного типа ремесленники артелью обжигали заказанные партии
кирпичей, ставя на них свое клеймо. В 1475 г. в Москве, за Андроньевским монасты-
рем, под наблюдением знаменитого итальянского архитектора Аристотеля
Фиораванти был построен кирпичный завод, где сделали печь с постоянными сводами.
134
15. Но «аристотелев кирпич» (29 х 11 х 7 см) не привился в московском строительстве из-
за того, что не подходил к цепной кладке, перевязке, к которой привыкли русские
каменщики. Они работали, пользуясь кирпичом, имевшим отношение длины к ширине
примерно 2 : 1.
В эти времена строится и перестраивается Московский Кремль, а также кремли в
Нижнем Новгороде, Туле и Казани, возводятся собор Василия Блаженного,
Новодевичий монастырь. Появляется много опытных мастеров кирпичного дела. Во
второй половине XVI в. был создан Приказ каменных дел. Его дьяки ведали списками
«записных государевых кирпичников», требуя их из посадов на работу через воевод
«особливыми» грамотами. Этот Приказ владел казенными заводами – «кирпичными
сараями», как их называли в то время.
В XVI веке кирпичное дело было уже сильно развито: в одной Москве с 1514 по
1527 г. было возведено восемнадцать кирпичных церквей, не говоря уже о
многочисленных казенных постройках.
К началу XVII века государство впервые осуществило попытку стандартизации
– в царствование Бориса Годунова установлен размер «государственной кирпичи» 7 х
3 х 2 вершка (31 х 13 х 9 см).
В Москве в XVII в. появились постоянные казенные кирпичные заводы – за
Калужской заставой, в Хамовниках, у Даниловского монастыря, в Строкине.
Строкинскпй завод делал за год до одного миллиона кирпичей, а по всей Москве к
концу XVII в. выпускалось около 5 млн. штук. Глину замачивали и замешивали с
песком в чанах и ушатах, вкопанных в землю, поднося воду ведрами, один формовщик
делал 100–110 кирпичей в день.
Побывавший в России в XVII в. сирийский путешественник Петр Аленнский
писал: «Приготовляемый в этой стране кирпич очень хорош, гладок, по твердости,
весу и красоте похож на лучший антиохийский...». Мастера, по желанию заказчика,
делали кирпич очень большой, «циклопический» (556 х 280 х 156 мм.). Но казенный
«государев кирпич» должен был иметь 7 х 3 х 2 вершка.
Позднее Петр I высочайшим повелением утвердил новый государственный
стандарт – 6,3 х 3 х 1,6 вершков (28 х 14 х 7 см).
135
16. Купцы открывали свои частные заводы. Казенные заводы Приказ отдавал
подрядчикам, требуя поставлять кирпич для государственных строек за твердую цену.
Петр I закрыл Приказ каменных дел и повелел «кирпич делать и продавать всяких
чинов людям повольною ценой». Подряды отменили, купцы сделались полными
хозяевами, нанимавшими мастеров и продававшими кирпич как любой товар (рис.
1.8).
В 1724 году Петром был издан специальный указ «О заведении новых
кирпичных заводов вокруг Санкт-Петербурга», которые вскоре и были построены.
Производили они от 8 до 10 млн. штук кирпичей в год, что шли исключительно на
нужды новой столицы.
При Екатерине II к производству был
принят кирпич следующих размеров:
городовой – 6,3 х 3 х 1,5 вершков (27 х 13 х
6,7 см) для строительства зданий, и
трубяной – 5 х 2,5 х 1,6 вершка (22 х 11 х 7
см) для печных труб.
Группа архитекторов в 1740 г.
выработала основные правила выделки
кирпича и включила их в трактат-кодекс
Рис. 1.8. Первые кирпичные пресса (XIX в.)
«Должность архитектурной экспедиции»
Здесь подробно говорилось о глинах, обжиге кирпича и его сортах.
Кирпичное дело стремительно развивалось, и к 70-м годам XVIII века в Москве
действовало 72 завода, которые производили 30 млн. штук кирпичей в год.
Предприятия разрастались, возникали новые заводы.
Одним из первых ученых, занявшихся разработкой теоретических основ
кирпичной технологии, был зодчий Василий Иванович Баженов, который составил
проекты нового Кремлевского дворца и дворцового комплекса в Царицыне.
Появляются кирпичные заводы в Тосненском районе под Петербургом: А.
Фукса, М. Терещенко, Петрова, Сахарова и др. Позднее в 1905 г. П.С. Спириковым
основан кирпичный завод на станции Тосно, затем был открыт завод в Саблино (1910
136
17. г.). Заводы работали на местных глинах и поставляли кирпич для строительства
Санкт-Петербурга и области.
Позднее техническую революцию в кирпичной промышленности принес
мундштук, прикрепленный к глиномялке. Теперь, сформированный движущийся брус
глины по выходе из мундштука автоматически разрезался падающей металлической
струной на кирпичи. Переработка глины и формовка стали отныне непрерывны.
Появились шнековые ленточные прессы и вместе с ними вальцы – главный
глинообработчик.
В мире не один десяток тысяч предприятий стеновой керамики. Все они
работают на местных глинах, и продукция их используется тут же или недалеко.
Используются жирные, песчанистые и даже мергелистые глины любого цвета,
легкоплавкие и неглубоко лежащие. Часто – это суглинки, желтоватые и светло-бурые
из-за гидратов окиси железа; в них половина песка (или даже больше), они грубы на
ощупь. Пользуются и лессом – природной неслоистой смесью глин с
тонкодисперсным полевым шпатом, кварцевой пылью, чешуйками слюды и иными
минералами. Отформированные изделия сушат и обжигают.
Более пятидесяти лет назад обжиг кирпича был усовершенствован воронежским
мастером-керамиком П. А. Дувановым. До него с одного кубометра обжигательного
канала кольцевой печи снимали за месяц 900 штук кирпича, а П. А. Дуванов довел
съем до 4000–5000. Как он это сделал?
Прежде всего он начал ставить кирпич для обжига в канале реже и торец в
торец, разредил укладку, облегчив огню, горячим газам, воздуху проход сквозь
кирпич, находящийся в печи. Это ускорило и обжиг и охлаждение.
П. А. Дуванов совместил досушку с подогревом кирпича перед об-жигом,
увеличив зону подогрева и направив сюда горячий; воздух. Это сделало досушку
более мягкой, что улучшило качество кирпича и, в то же время, ускорило весь процесс
в печи. Появилась возможность ставить в нее сырец с повышенной, почти
формовочной влажностью.
Самая первая стадия индустриализации строительства зданий с использованием
кирпича – это блоки из него разной конструкции: облегченной и сплошной кладки, с
закладными деталями, с бороздами для скрытой проводки, отверстиями для
137
18. вентиляционных каналов. Крупные блоки по сравнению со штучным кирпичом
ускоряют строительство, снижают затраты.
Безусловно, будущее кирпича связано с переходом к легким керамическим
камням большого размера и высокой механической прочности, к выпуску готовых
деталей крупноразмерных изделий и элементов конструкции зданий. Это так же
закономерно и неизбежно, как когда-то переход к крупным элементам из бетона. В то
же время зодчим нужен архитектурно интересный облицовочный керамический
материал, имеющий хороший внешний вид.
Русский «Журнал мануфактур и торговли» сообщал в 1837 г., что пражский
архитектор Витек делает кирпич с мелкоистолченным горючим веществом, которое
при обжиге сгорает и оставляет после себя небольшие «скважины». Мелкий уголь
архитектор признавал лучшей добавкой. В России примерно в это же время из-
готовляли двухпустотный кирпич со сквозными отверстиями по тычковой грани.
Формовали его вручную, пустоты создавали двумя деревянными брусками, которые
вставляли в форму. Этот кирпич был дорог. Он шел на балконы, эркеры, где нужна
легкость. Использован он, например, в старинном здании московского ГУМа. На
Петербургском казенном заводе делали восьми- и четырехпустотный кирпич с
круглыми отверстиями на тычке.
В 1878 г. профессор А. Больман вместе с Л. Семковым получили в России
привилегию на «трубчатый» кирпич. В те времена в Германии и в Соединенных
Штатах Америки выпускался дырчатый и пористо-дырчатый кирпич полуторного и
двойного «формата». Однако «больмановский трубчатый» был уже большим
пустотелым камнем. Авторы рекомендовали делать из него внутренние стены,
перекрытия между этажами, перегородки, даже крыши.
Пустотелая керамика очень прочна и упруга, ее пористая структура гарантирует
быструю влагоотдачу, наполовину снижается общий вес стены (по сравнению с
обычным кирпичом), при этом можно облегчить фундаменты зданий.
В России наибольшее распространение получили 19-дырчатый кирпич, 7- и 18-
щелевые пустотелые камни. Такая керамика делается самая разная – по объему, весу,
размерам и по конфигурации.
138
19. Пустотелый кирпич делают или такой же толщины, как обыкновенный, или в
полтора раза толще (полуторный), или в два (двойной). Кирпич еще больших размеров
– это керамический камень, который кратен размерам кирпича.
Пустот по объему может быть до 70 %; обычно их около 25 %. Чаще их делают
вертикальными по отношению к кладке. Камни с горизонтальными пустотами, менее
прочные идут на самонесущие стены.
Из пустотелых керамических камней возводят не только стены. Есть камни для
междуэтажных перекрытий, перегородок, для вентиляционных, дымовых каналов и
электропроводки. Красивая, многоформенная, пустотная керамика хорошо смотрится
в архитектуре оград.
Пустотелые керамические кирпичи и камни, если их объемный вес ниже 1450
кг/м3, считаются «эффективными растовыми материалами». Расход глины на них и
вяжущего материала на швы меньше, чем при кладке кирпичной. Стену можно
сделать тоньше, но прочность ее не меньше, а теплозащитные свойства лучше.
Из керамических камней и кирпичей можно прямо на строительной площадке
«собирать» крупные блоки, скреплять их элементы раствором. Но выгоднее еще
больше укрупнить «строительную единицу»: изготовлять не блок, а панель.
В кирпичных панелях заполнитель – это кирпич, связанный цементным
раствором. Технология тут несложна и состоит из подготовки раствора, опалубки и
металлического каркаса, формования-сборки (попеременной укладки кирпича и
раствора с применением вибрации, отсюда и название «виброкирпичная панель»), а
также отделки и твердения панели. Оборудование простое, работать можно на
открытом полигоне при кирпичном заводе. Технологический процесс позволяет
организовать высокомеханизированное поточное производство с автоматическим
управлением.
Научно-исследовательские институты (НИИСМИ, НИИСтройкерамика,
ВНИИСТРОМ) создали однослойные панели для наружных стен из керамических
камней (пустотелых или ячеистой структуры) – элемента конструктивного,
теплозащитного и облицовочного одновременно. Эти камни легковесны, хорошо
сохраняют тепло.
139
20. Керамические камни естественного кирпично-красного цвета, сочетаясь с
расшивкой швов, создают оригинальную лицевую поверхность. Она контрастом
выделяется на фоне панелей, имеющих декоративный слой на белом цементе. Панели
эти хороши и для внутренних стен, для перегородок, перекрытий и балок, что
доказано опытом их применения в Англии, Италии, ФРГ и Швеции.
Весьма заманчивая идея получения крупноформатных стеновых изделий –
керамических панелей с необходимым декором, в заводских условиях. Такие попытки
были сделаны в ЛИСИ (ныне Санкт-Петербургский государственный архитектурно-
строительный университет). Изготовлены панели из кембрийской глины размером
1000 х 3000 мм, изделия проходят натурные испытания.
Черепица.
С давних пор в строительстве используется черепица. Она бывает многих форм
и расцветок. Черепичная крыша красива, прочна,
долговечна и огнестойка.
В форме и «фасоне» глиняной черепицы находят
отражение национальные особенности архитектуры:
марсельская – двухжелобчатая, голландская – с одним
желобком; античная римская – с полукруглой
покрышкой, античная греческая – с граненой;
древнерусская городковая для шатровых башен,
куполов и крутых крыш – цветная, глазурованная;
татарская – лотковая, полукруглая и др.
Удобнее других оказались три вида черепицы.
Пазовую штампованную изготавливают из пластов-
заготовок; она имеет ребра и пазы, при укладке крыши
очень удобна и экономична. Ленточную (плоскую и
пазовую) формуют на ленточных прессах. Гребень
кровли, коньки покрывают коньковой черепицей –
Рис. 1.10. Мавзолей Гур-Эмир.
Глазурованный кирпич. Самарканд.
Начало XV в.
140
21. граненой, полукруглой, с раструбом, с тройным «лепестком».
Черепицу глазуруют. Если хотят получить серебристый оттенок, обжигают в
восстановительной среде. Регулируя состав глин и режим обжига, добиваются
натуральной гаммы в довольно широкой палитре – от кирпично-красного до
желтовато-серого цвета.
Архитектурно-декоративная керамика.
Самый обыкновенный кирпич может быть не только конструктивным элементом
в здании, но и создавать архитектурную среду: круглый кирпичный столб-колонна,
арка, свод, ярус, галереи, ниши... Кирпичная стена – это «кирпичная архитектура». Ее
рождают масштабность и сетка швов кладки, чистота ее линий.
Греки и римляне еще до нашей эры для украшения стен, колонн, храмов и
других зданий использовали терракоту. Архитектурную, скульптурную облицовку из
терракоты любили в эпоху европейского Возрождения в Италии, Фландрии, Франции.
В новое время она была модной в Англии, Сейчас она украшает кое-где американские
небоскребы.
В Самарканде, Бухаре умели резать по высушенной глине: потом ее обжигали.
Неповторима облицовка фасадов мавзолея Ишрат-хана в Самарканде: на фоне из пра-
вильных терракотовых кирпичиков рассеяны «звезды» и геометрические узоры;
между кирпичиками – глазурованные голубые полоски. Элементы орнамента
выступают ярко, и кажется, что вся серебристая фактура вибрирует в воздухе
(рис.1.10).
Наружный декор церковных, монастырских и других зданий в русском
государстве XVI–XVII вв. был не терракотовым, а изразцовым. Это искусство
расцвело в Новом Иерусалиме, в Ярославле, Ростове, Суздале. Сначала изразцы не
глазуровали, а покрывали – красно-глиняные – белым ангобом. Глазурованные –
«муравленые» – были синими, зелеными, коричневыми, желтыми. Их делали
тиснением в формах – получались «ножки», «каблучки», «языки», «крюки»...
Изразцовыми вставками разбивали однообразие плоскости стены, обрамляли
окна, опоясывали башни. Мастера составляли из отдельных элементов панно и фризы.
Часто строили сооружения из сырца, облицовывая его обожженным кирпичом.
Для создания декоративности меняли размеры и формы керамического элемента.
141
22. Кирпич делают и квадратным, кладут его по штукатурному фону то в одном, то
в другом направлении так, что получается прямолинейный орнамент. Для узорной
кладки кирпичи различных оттенков выдвигают на плоскости стены, разной
перевязкой делают зигзаги, кресты, ромбы. Кладка под углом нескольких рядов
«поребриков» рождает рельефную живопись, игру света и тени. Утолстив шов кладки,
делают ударение именно на ней, подчеркивают ее. Подкрашивая раствор шва,
подбирая кирпичи одной тональности, получают эффектный колорит стены.
Изготовляют специальный фасадный, лицевой кирпич – пустотелый и сплошной. Это
кирпич высшего, сорта, с более тщательно обработанной массой. Его кладут
вперевязку с основным, обычным; он несет такую же механическую нагрузку в стене.
Его можно украсить, нанеся рельеф рисунка на штамп в формующем прессе.
Поверхность делают и орнаментированной, и просто шероховатой, либо с бороздками.
В южной Англии, например, любят кирпич «бархатный» – серебристо-серый, с песча-
ной посыпкой.
Наряду с фасадным кирпичом красива архитектурная майолика – плитки,
крытые глазурью. Их делают прямоугольными либо фасонными по рисунку
архитектора, гладкими, с рельефом, маскируют или, наоборот, подчеркивают швы в
местах сочленения плиток. Хороша «ковровая керамика»: тонкие маленькие плиточки,
приклеенные к листам специальной бумаги, создают своеобразные «коврики». Ими
облицовывают крупные блоки и стеновые панели.
Есть плитки и есть плиты длиной до полуметра. Обычно они кратны размерам
кирпича или керамического камня и соответствуют по высоте нескольким рядам
кладки. Такими крупными элементами покрывают фасад сплошь или его части: панно,
фризы. «Лицо» этих плит тоже бывает и гладким, и офактуренным, и глазурованным.
Терракотовые фасонные детали и плиты после обжига могут сохранить
естественный цвет глины – от кремового до буро-красного. До формовки в
керамическую массу вводят красящие окислы – для тонов серых и: коричневых.
Серебристые и синие цвета дает обжиг в особой среде, когда восстанавливаются
имеющиеся в глине окислы металлов. Можно получить любые оттенки, окрашивая
необожженные изделия окислами и солями металлов, ангобируя, применяя античные
лаки – красный и черный. Массу для этого наносят слоем 2– 3 мм на поверхность
142
23. фасонных деталей. Она может быть гладкой, имитированной под естественный
камень, или с рельефным орнаментом.
Облицовочную фасадную керамику делают по-разному. Перед сформованным
глиняным брусом, выходящим из мундштука пресса, натягивают проволоку, которая
срезает с кирпича или блока тонкий поверхностный слой, обнажая шероховатую,
эффектную фактуру. Лицевую поверхность разрезаемого глиняного бруса можно укра-
сить, установив у мундштука прижимной валик-штамп с рисунком-рельефом. Его
выполняют на резине или на металле, обтянутом резиновым чехольчиком, чтоб глина не
прилипала.
«Лицо» кирпича отделывают и особым, разводным в воде составом из цемента,
песка, пигмента и. полимерной добавки. Жидкие и сухие компоненты, смешивая,
превращают в густое тесто, которое или наносят валиком на кирпичи или погружают
их в эту смесь. На морозе покрытие твердеет, становясь почти таким же прочным, как
раствор кладки.
В Швеции на фабрике фирмы «Ifoverken» из плиток набирают «карты». Их.
укладывают в приготовленную форму, подобрав по цвету, глазурованной стороной
вниз. При больших «картах» стыки заливают вяжущим раствором, армируют
прокладками из нержавеющей стали. В составе массы этих плиток есть придающая им
эффектный вид шамотная крошка одинаковой крупности – дробленая, обожженная
огнеупорная глина.
У нас изготовляют двухслойную керамику. Для этого, когда кирпич формуют, на
него через особую головку пресса наносят лицевой слой декоративной глины – часто
окрашенной, толщиной 5–7 мм, с отощителем, который выравнивает, делает одинаковой
усадку обоих слоев, основного и облицовочного, прочно сцепленных, поэтому после
общей сушки и общего обжига. Такой кирпич – элемент конструктивный и декоративный
одновременно.
Керамика широко используется для декора интерьеров сооружений, в частности
для облицовки печей, каминов (изразцы).
На Руси примерно с XVII в. беленые печи в домах стали украшать красными
изразцами. Мастера-изразечники, совершенствуя, упрощали их набор. Глазури для
изразцов они делали прозрачными и глухими, светлых тонов – зеленого, слоновой
143
24. кости, сероватого. Большие изразцы – это «московские», средние – «ростовские»,
малые – «рустик», со срезанными ребрами, уступом и цоколем. Изразцы хорошо
переносят колебания температуры; они огнестойки, гигиеничны и долговечны.
Складывая печь, камин, часто украшали изразцы синим орнаментом по белой
изразцовой эмали. В XVIII в. изразцы широко использовались в интерьерах многих
европейских стран (рис. 1.11).
Стандартные по размерам кафели старинных печей вмещали целый сюжет из
Житий святых или из жизни человеческой. Шло время, и роспись на печах
упрощалась: в конце концов, на белых изразцах осталась лишь синяя каемка.
Упростился и контур печи. Но все равно она долго еще оставалась декоративным
центром комнаты, дома.
Внутренние стены домов, вестибюли, ванные комнаты облицовывают
фаянсовыми плитками: чаще это 10–15-сантиметровые квадраты из керамики
толщиной 4–5 мм. Плитки эти обычно находятся во влажной среде, где могут
расширяться. Чтобы этого не происходило, в их массу вводят пирофиллит, либо тальк.
Рис. 1.11. Изразцы. Дельфтский фаянс. XVII в.
Прессуют облицовочные плитки в стальных пресс-формах – для точности
размеров и правильности формы. Научились лить облицовочные плитки па конвейере.
По нему медленно движутся пористые керамические подставки, а сверху литейные
аппараты, подобно глазуровочной машине, наносят на них через щели, по порядку,
144
25. три суспензии: разделительного слоя, самого плиточного шликера и глазури. Ножи
разрезают отливку на плиточную мозаику нужного размера. С литейно-
глазуровочного конвейера отливки передвигаются на подставках в ленточное
конвейерное сушило и дальше – на обжиг.
Если фаянсовые плитки лить, а не прессовать, сырья понадобится в два – два с
половиной раза меньше. Глазуруют их бессвинцовыми борными глазурями, белыми и
разных цветов, добиваясь задуманных оттенков умелым применением цирконо-
ванадиевых красителей.
Для пола плитки другие: тисненые шероховато-шагрениевые, гладкие.
Одноцветные, многоцветные, коврово-узорчатые квадраты, прямоугольники, шести- и
восьмигранники прессуют полусухим способом и обжигают до спекания. Эти плитки
должны быть очень плотными, долговечными, стойко противостоять истиранию. Ведь
по ним в вестибюлях, банях, бассейнах, лабораториях, цехах пройдут миллионы
человеческих ног.
Плитки для полов делают из глин пластичных и тугоплавких. Самые хорошие для
этого глины у нас имеются в Донбассе и Башкирии. Нередко такие плитки прессуют из
двух слоев разных масс: нижний, основу, – из зерен крупных, измельченных грубо, а
верхний, «лицо», – из мелких, тонких, порой подкрашенных окисью хрома, хромистым
железняком (плитки серые, зеленые), либо пиролюзитом (черные, серые), а также
красным железняком.
Мозаичные ковры из мелких плиток набирают в матрицах-шаблонах по узору-
заданию на листе плотной бумаги. Потом укладывают на цементный раствор; когда
цемент свяжет плитки, бумагу удаляют горячей водой, а машина выравнивает плитки,
шлифует их. Готовые стеновые панели и лестничные площади с плиточными коврами
отправляются на строительную площадку для монтажа.
В современной технологии изготовления облицовочной керамики произошли
значительные изменения: увеличились размеры плитки, улучшился дизайн. Появились
керамические тонкостенные изделия Ламина с размером 1250 х 4050 мм
(производитель Италия).
Рассказывая о строительной керамике, нельзя не упомянуть о санитарно-
строительном фаянсе. Ванны и умывальники должны быть особенно прочными и тер-
145
26. мически стойкими. В то же время толщина их всего 15 мм. Поэтому глинистую массу
тут составляют очень придирчиво, сушат и обжигают осторожно.
Умывальники и ванны делают из полуфарфора, а иногда даже из фарфора. Тогда
они еще прочней, гигиеничней, их керамический черепок почти совершенно не
поглощает воду. Такие ванны и умывальники могут быть белыми и цветными.
В санитарном полуфарфоре кроме каолина, кварцевого песка, плавня полевой
шпат заменен в значительной степени обогащенным, тончайше измельченным
нефелиновым сиенитом, гораздо более сильным и эффективным плавнем. Могут
вводиться в полуфарфоровую массу литиевые минералы – сподумен и лепидолит. Но
не только они. Хороши для этого тальк и волластонит.
На конвейере фаянсовый или полуфарфоровый шликер все время движется по
кольцевому трубопроводу.
Сушка отлитых изделий и использованных форм ведется на обратной
конвейерной ветви. Весь цикл отливки (с оправкой) – семь часов. Конвейер, который
обслуживают три–четыре человека, может дать за смену 150, 200, 300 изделий; это
зависит от его длины и характера ассортимента. Есть двухъярусные конвейеры, где за
сутки выдают почти 400 умывальников. Но длина самого конвейерного пути только 40
м. По рельсам верхнего и нижнего ярусов гидротолкатели движут платформы-
тележки, на которых собираются, разбираются формы и отливаются изделия;
подсушка форм идет внизу. С одного яруса на другой тележки передаются
гидроподъемниками, автоматически. В четырехколейных туннельных сушилах
отлитые изделия движутся на подвесных вагонетках сквозь горячий воздух.
Большие керамические ванны из шамотной фаянсовой массы сушат методом
тепловой радиации. Стоящую на гипсовом поддоне ванну накрывают каркасом с
сильными электролампами. Так избавляются от усадочной влаги, а потом сушка ванны
идет и заканчивается на роликовом транспортере, по которому она движется через
теплый воздух к печи. Глазуруют пульверизацией, в кабине со специальной установкой,
на вращающемся столе.
Санитарная техника дома – это еще и канализационные трубы. Их используют и
для отвода химически активных жидкостей, растворов, щелочей и кислот с заводов, из
лабораторий. Поэтому требования к керамическим магистралям высокие. Щелочи и
146
27. кислоты не должны их разрушать. Водопоглощение их очень невелико; излом плотен
и малопорист; изнутри и снаружи трубы покрыты глазурью. Они должны
выдерживать не меньше двух атмосфер гидравлического давления и от двух до трех
тонн внешней нагрузки на метр строительной длины.
Майолика. Фаянс. Гжель.
Вблизи берегов Испании, на морской дороге из Валенсии в Италию,
расположены Балеарские острова. Самый большой из них – Майорка. Красивые блюда
и вазы из естественно окрашенных глин привозили в Италию на балеарских кораблях.
Поэтому потомки древних римлян считали родиной этих изделий Майорку, и назы-
вали их «майоликой».
Майоликовые вазы, блюда, скульптуру, печные изразцы расписывали яркими
красками: желтыми, синими, зелеными, медно-красными; пользовались и коричневой;
не был забыт и цвет слоновой кости. Хороша старинная майолика–итальянская,
французская, голландская (рис. 1.12, 1.13).
В России в XVIII в. керамику качеством выше гончарной называли ценинной.
Первая русская ценинная мануфактура открылась в Москве в 1724 г. Сын ее владельца,
Иван Гребенщиков, искусный керамист, наладил на мануфактуре выпуск соусников,
супников и блюд из светлых гончарных глин. Эта майолика была белой; ее поливали
белой эмалыо – непрозрачной глазурью с окисью олова, расписывали чаще всего только
синим цветом. В середине XVIII в. майолику изготовлял в Петербурге Казенный
фаянсовый завод.
Исконным краем русского гончарства была Гжель и ее окрестные деревни,
расположенные в 60 километрах от Москвы, в местах, богатых глинами. Как делать
майолику, местные мастера научились на мануфактуре у Гребенщикова. Сначала они
изготовляли такую же майолику, что и Гребенщиков, – блюда, супники и соусники, а
потом – дисковидные фляги, кумганы (кувшины с носиком-хоботом), квасники и
ставили им «на плечи», т. е. украшали жанровыми фигурками из глины, порой целыми
скульптурными композициями – бытовыми сценками (рис. 1.14). Сперва эти фигурки
делали рукой, из глиняных «колбасок», после – по гипсовым формам.
147
28. Рис. 1.12. Бернар Палисси. Блюдо. Майолика. Франция. XVI в.
Рис. 1.13. Блюдо. Майолика.
Италия. XVI в.
148
29. Рис. 1.14. Квасник. Майолика. Гжель. Вторая половина XVIII в.
Рис. 1.15. Дельфтский фаянс. Голландия. XVII в.
149
30. флюсов или веществ, вступающих в реакцию с минералом, а также – от температуры
обжига.
Чем крупнее частицы кварца и ниже температура обжига, тем более инертно
ведет себя кварц при отсутствии флюсов. Кремнезем добавляется в массы, главным
образом, в виде кварцевого песка, частицы которого, чаще всего, смешаны с
частицами силикатных горных пород, или в виде кварцитов, являющихся кварцевыми
песками, скрепленными в результате метаморфозы. Качество этого сырья
определяется характеристиками и ценностью производимых керамических изделий.
Для производства белых и тонких керамических изделий применяют очень чистый
песок или беложгущиеся кварциты. Для обычных грубых керамических изделий,
производимых из цветной массы, применяют пески и помолотые песчаные материалы
с примесями способными повлиять на внешний вид и практическую пригодность
изделия.
В заключение следует упомянуть о том, что применение кварца в качестве
инертного компонента чревато определенными проблемами:
- кварц может сделать массу слишком чувствительной быстрым перепадам
температуры, как на этапе разогрева, так и на этапе охлаждения;
- кварц может повлечь за собой такие дефекты, как образование у керамического
изделия матовой поверхности и образования микроскопических выпусков металлов.
Выпуски, именуемые также наколами, похожи на множество уколов булавкой на
поверхности изделия.
Легко заметить, что места наколов соответствуют местам, в которых находятся
частицы кремнезема, создающие своим расширением и сокращением
микроскопические отверстия в обожженном изделии.
Основными разновидностями природного кремнеземного сырья являются
кварцит, кварц (жильный), кварцевый песок, песчаник, диатомид, трепел, маршалит.
Кварцит – плотная твердая метаморфическая горная порода, состоящая в
основном из зерен кварца (95–100 % SiО2). Основные примеси и кварците – мусковит,
хлорит, гематит, графит и др. Кварциты являются основным сырьем в производстве
динаса. Цвет кварцита, в зависимости от примесей, изменяется. Бывают кварциты
серые, желтые и красные. Твердость породы 7, прочность при сжатии около 400 МПа,
150
31. кислотостойкость высокая. Кварциты образовались при метаморфизме кварцевых
песчаников.
Кварц (жильный) – магматическая метосоматическая горная порода, залегающая
в жилах, мощность которых обычно невелика, нередко с другими минералами.
Жильный кварц является хорошим сырьем для глазурей и производства изделий из
плавленного кварца.
Кварцевый песок – осадочная горная порода, состоящая из мелких обломков и
зерен. По составу пески могут быть мономинеральными (только кварц) или содержать
примеси других минералов – халцедона, кремня, глины, полевых шпатов, слюды и др.
Чистые кварцевые пески являются основным сырьем для получения непрозрачного
кварцевого стекла, глазурей и отощающими материалами в производстве фарфора и
фаянса, при этом они не должны содержать более 0,2 % оксида железа. Менее чисты,
пески применяют в качестве отощающих добавок в производстве кирпича, черепицы,
плиток для полов, дренажных труб и др.
Диатомид – пористая горная порода, относится к осадочным органогенным
породам. Образовалась в результате отмирания диатомовых водорослей и скелетов
радиолярий. Состоит из 75–90 % SiО2 , 5 % Al 2 O 3 , 6–7 % Fe 2 O 3 и т. д.
Применяется для производства теплоизоляционных материалов, в качестве добавок и
заполнителей при изготовлении вяжущих веществ и легких бетонов.
Трепел – древнейшая органогенная горная порода. Рыхлая, пористая порода,
цвет серый, желтоватый. Состоит из зерен опала (SiО2 n H2О). Применяется как и
диатомид в производстве строительных материалов.
Маршаллит (пылевидный кварц) – тонкозернистая осадочная горная порода,
состоящая, в основном, из кварца, иногда с примесью халцедона.
3.1.5. Алюмосиликаты
Горные породы, содержащие полевой шпат, являются самым известным плавнем
в керамической промышленности. Полевые шпаты и фельдшпатиды встречаются во
всех керамических массах, или в качестве их компонента или в виде природной
примеси. Это самый распространенный минерал в кристаллических горных породах.
151
32. Они никогда не встречаются в чистом виде, так как у щелочных ионов очень схожие
размеры, и они могут легко перемешиваться, образуя разнообразные твердые
комбинации. Так в калиевом полевом шпате всегда присутствует какое-то количество
натрового полевого шпата.
Натровый и кальциевый полевые шпаты образуют «твердые растворы»,
порождая целый ряд минералов – плагиоклазов, в которых имеет место
поступательная замена иона кальция ионом натрия.
С коммерческой точки зрения, больше всего ценятся полевые шпаты с
минимальным содержанием железа в их составе. Кроме того, они могут содержать
различные количества кварца. Увеличение содержание кварца в полевом шпате
снижает его плавящую способность.
Полевые шпаты – кремниеалюминаты натрия, калия, кальция и бария; альбит –
натровый полевой шпат: Na2O ∙ А12О3 ∙ 6SiO2; ортоклаз – калиевый полевой шпат:
К2О ∙ А12О3 ∙ 6SiO2; анортит – кальциевый полевой шпат: СаО ∙ А12О3 ∙ 6SiO2;
цельзиан – бариевый полевой шпат: ВаО ∙ А12О3 ∙ 6SiO2; фельдшпатиды встречаются
смешанными с полевыми шпатами и имеют подобный химический состав; лейцит:
К2О ∙ А12О3 ∙ 4SiO2; нефелин: Na2O ∙ А12О3 ∙ 2SiO2.
Два изоморфных вещества (какими являются полевые шпаты),
кристаллизующихся, находясь в перемешанном виде в составе одной и той же
расплавленной массы, не кристаллизуются по отдельности. Они образуют смешанные
кристаллы, не являющиеся с химической точки зрения, новым сложным веществом, а
представляющие собой затвердевший раствор.
Состав таких твердых растворов не является постоянным. Он колеблется в
зависимости от пропорций веществ, входивших в состав исходной расплавленной
массы.
Два изоморфных вещества могут образовывать твердые растворы (рис. 3.12)
следующими путями:
1) Путем замещения одного или нескольких атомов в кристаллической решетке
растворяющего вещества одним или несколькими атомами растворяемого вещества.
2) Путем вторжения атомов растворяемого вещества в кристаллическую
решетку растворяющего вещества.
152
33. Образующиеся таким путем смешанные кристаллы являются совершенно
однородными.
В промежутках Замещение Замещение
(произвольное) (закономерное)
Рис. 3.12. Характер ионных замещений в твердых растворах
Подвергнутый нагреву натровый полевой шпат (рис. 3.13) плавится при
температуре около 1120 °С. При этом он образует сравнительно вязкую жидкость
способную распускать остальные составные части массы. При наличии кремнезема
это плавление происходит уже при температуре 1065 °С, так как эти вещества
образуют эвтектическую смесь, состоящую примерно из 30 % кремнезема и 70 %
альбита.
Рис. 3.13. Кристалл альбита
153
34. Альбит и анортит, способные смешиваться при любых температурах, образуют
плагиоклазы.
Калиевый полевой шпат в чистом виде плавится при температуре около 1180 °С,
образуя лейцит – твердое вещество с меньшим содержанием кремнезема (К2О ∙ AI2O3 ∙
4SiO2) и вязкую жидкость с большим содержанием кремнезема (К2О ∙ AI2O3 ∙ 9SiО2).
Лишь при очень высоких температурах (около 1530 °С) это вещество полностью
расплавляется. В интервале между 1180 и 1530 °С имеет место поступательный
процесс плавления твердого вещества. При этом наблюдается соответствующее
увеличение объема жидкости и понижение ее вязкости.
Калиевый полевой шпат, смешанный с кварцем, также плавится при более низких
температурах (990 °С) по причине образования эвтектической смеси. В конечном
итоге, этот феномен расширяет диапазон температур, при которых образуется
жидкость. Интервал температур, при которых плавится альбит, уже, чем аналогичный
интервал ортоклаза. При этом образующаяся жидкость является более текучей, а ее
вязкость стремительно понижается вместе с повышением температуры.
154
35. КAlSi2O8
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
NаAlSi3O8 СаAl2Si2O8
– неустойчивые при всех температурах
– устойчивые при высоких температурах
и неустойчивые при всех температурах
– устойчивые при всех температурах
Рис. 3.14. График, изображающий способность смешиваться в твердом
состоянии трех разновидностей полевого шпата: калиевого (ортоклаза),
натрового (альбита) и кальциевого (анортита)
Кристаллическая структура полевых шпатов
Полевые шпаты входят в группу минералов с очень характерной
кристаллической структурой. Это – группа тектосиликатов, отличающаяся
объединением колец из 4 тетраэдров (SiO4)4+. В натровых и калиевых полевых
шпатах, в одном из четырех тетраэдров кольца, ион кремния Si4+ замещается ионом
алюминия А13+. В кальциевых и бариевых полевых шпатах такое замещение
происходит в двух тетраэдрах из четырех. Такого рода замещения четырехвалентного
155
