黏土由大小不等的顆粒組成,每個(gè)黏土顆粒表面基本上都帶有負(fù)電荷,這樣顆粒間存在電荷間的排斥力。水一般都含有可溶性鹽,可溶性鹽在水中電離后產(chǎn)生正離子吸附在黏土顆粒表面,因而在黏土顆粒表面形成一層強(qiáng)結(jié)合水膜。

顆粒之間壓縮一起時(shí)形成毛細(xì)管,毛細(xì)管中有水,必然形成表面張力,這是一種吸引力,是產(chǎn)生黏土顆粒間粘性的主要作用力。沒有水黏土顆粒間基本沒有吸引力也就沒有粘性。

當(dāng)然,除水膜的表面張力外,還有一種力叫范德華力,這種力和距離的6次方成反比,當(dāng)顆粒靠外力壓縮很緊密時(shí),這種力才發(fā)生作用,它也屬于吸引力。顆粒間液體的表面張力和試管中液體表面張力相類似。它的大小和液體的粘度成正比,和黏土顆粒距離成反比。

如果黏土中含水率高,顆粒間水膜厚則毛細(xì)管直徑大,表面張力降低,粘性小,表現(xiàn)為塑性降低。若降低含水率并在一定壓力下,減少顆粒間毛細(xì)管直徑,則增大表面張力提高塑性。

但降低含水率有一定限制起碼要保證每個(gè)黏土顆粒表面的水膜厚度不小30個(gè)分子厚。在磚機(jī)擠壓成型磚坯時(shí),擠壓力必須大于“屈服”點(diǎn),也就是克服顆粒間水的表面張力,使顆粒能相互流動(dòng)。

等泥料出了機(jī)口后,擠壓力移去,黏土顆粒靠水表面張力聚集在一起,保持坯體形狀。從上面分析看水在黏土中的作用是相當(dāng)重要的。一方面對(duì)產(chǎn)生內(nèi)聚力起了關(guān)鍵作用,另外在顆粒受力變形時(shí)起滑潤作用。在黏土磚坯成型時(shí),一方面希望泥料具有擠出時(shí)良好的流動(dòng)性,便于成型;另外又希望在出機(jī)口后具有大的快速凝聚性,保持磚坯不變形。

含水量高則流動(dòng)性好(即每個(gè)顆粒表層水膜厚),但凝聚性差,坯體易變形。因此,對(duì)每一企業(yè)來講,在原料處理、擠泥機(jī)等條件固定的前提下,摸索一個(gè)合適的成型含水率,既利于擠泥機(jī)成型,又利于磚坯強(qiáng)度。根據(jù)我們對(duì)幾十種黏土的試驗(yàn)數(shù)據(jù),每種黏土都有一個(gè)最佳含水率,在這種含水率的情況下,黏土的粘性(稠度)最好。典型的粘度曲線(見圖4):

從曲線可以看出,大部分曲線都有一個(gè)最大值。因此,在擠出時(shí)選擇這種含水率時(shí),黏土粘度最大坯體強(qiáng)度最佳。對(duì)同一種黏土,在原料處理?xiàng)l件相同的情況下,硬塑擠出,硬擠出和軟塑擠出的成型方法對(duì)應(yīng)的最佳含水率也不同。擠壓力不同顆粒間毛細(xì)管間距不一樣,反映出的表面張力不一樣。因此,對(duì)每一個(gè)企業(yè)都在自己所選擇的成型工藝的前提下確定合適恰當(dāng)?shù)某尚秃省?