De quoi est faite l'argile. Types d'argiles et leur application

L'argile est une roche très répandue. L'argile est une roche très complexe et instable tant du point de vue de la composition de ses minéraux constitutifs que du point de vue des propriétés physiques et technologiques. Les conditions de formation des argiles sont également extrêmement diverses.

Les argiles pures, c'est-à-dire non contaminées par diverses impuretés, sont des roches constituées de très petites particules (environ 0,01 mm ou moins), et ces particules appartiennent à certains minéraux. De nombreux chercheurs les appellent des minéraux « argileux ». Ces minéraux sont des composés chimiques complexes qui comprennent l'aluminium, le silicium et l'eau. En minéralogie, on les appelle aluminosilicates hydratés.

Les argiles ont la capacité de tremper, de se dissoudre dans l'eau en particules séparées, formant, selon la quantité d'eau, soit une pâte plastique, soit une "suspension" (turbidité), c'est-à-dire de tels mélanges liquides dans lesquels les plus petites particules d'argile sont en suspension. De telles suspensions d'argile ont une viscosité prononcée.

Par conséquent, l'argile peut être définie comme une roche terreuse, constituée principalement d'aluminosilicates aqueux d'une granulométrie inférieure à 0,01 mm, qui se dissout facilement dans l'eau, avec formation de suspensions visqueuses ou de pâte plastique, qui conserve sa forme après séchage et acquiert la dureté d'une pierre après cuisson. .

PROPRIÉTÉS DE L'ARGILE

Les propriétés des argiles dépendent entièrement de leur composition chimique et minérale, ainsi que de la taille de leurs particules constitutives. Ce sont déjà. faits nous indiquent les propriétés les plus importantes des argiles.

Les propriétés les plus importantes des argiles sont :

1) la capacité "en mélange avec de l'eau à former de fines "suspensions" (flaques boueuses) et une pâte visqueuse ;

2) la capacité de gonfler dans l'eau ;

3) la plasticité de la pâte d'argile, c'est-à-dire la capacité de prendre et de conserver n'importe quelle forme sous sa forme brute ;

4) la capacité à conserver cette forme même après "séchage avec une diminution de volume ;

5) collant;

6) capacité de liaison;

7) la résistance à l'eau, c'est-à-dire la capacité, après saturation avec une certaine quantité d'eau, à ne pas laisser passer l'eau à travers elle-même.

Divers produits sont fabriqués à partir de pâte d'argile - cruches, krinks, pots, bols, etc., qui, après cuisson, deviennent complètement solides et ne laissent pas passer l'eau. Les briqueteries produisent des briques de construction à partir d'argile, qui ont également une résistance mécanique élevée. Cela indique une autre propriété importante de l'argile - sa capacité à durcir après la cuisson, donnant un matériau qui ne trempe pas dans l'eau et qui lui est imperméable.

Les argiles peuvent être de toutes les couleurs - du blanc au noir. En Ukraine et dans certaines autres régions, l'argile blanche sert de matériau pour blanchir les murs, les poêles, etc. Lorsqu'ils veulent peindre les murs dans des tons colorés, ils prennent des argiles jaunes, rouges, vertes et autres. Ainsi, nous avons affaire ici à une nouvelle propriété de l'argile - avec sa capacité de coloration et de couverture.

Certains types d'argiles sont utilisés dans les raffineries de pétrole pour raffiner les produits pétroliers. Ils sont également utilisés pour purifier les huiles et graisses végétales. Ainsi, nous sommes confrontés à une autre propriété de l'argile : sa capacité à absorber certaines substances qui y sont dissoutes à partir d'un liquide. En technologie, cette propriété est appelée "capacité de sorption".

En raison du fait que les argiles contiennent une grande quantité d'oxyde d'aluminium, elles sont également utilisées comme matières premières chimiques, principalement pour la production de sels de sulfate de ce métal.

Ce sont les propriétés les plus importantes des argiles, sur lesquelles reposent de nombreux types d'utilisation pratique. Bien sûr, toutes les argiles et pas dans la même mesure n'ont pas les propriétés énumérées.

VARIÉTÉ D'ARGILE

Les types d'argile suivants sont les plus précieux pour l'économie nationale:

Le kaolin est une argile blanche. Il se compose principalement du minéral kaolinite. Généralement moins plastique que les autres argiles blanches. C'est la principale matière première des industries de la porcelaine, de la faïence et du papier.

Argiles réfractaires. Ces argiles se caractérisent par une couleur blanche et gris-blanc, parfois avec une teinte légèrement jaunâtre. Lors de la cuisson, ils doivent supporter une température d'au moins 1580° sans ramollir. Les principaux minéraux qui les composent sont la kaolinite et les hydromicas. Leur plasticité peut être différente. Ces argiles sont utilisées pour la fabrication de produits réfractaires et de faïence.

Argiles résistantes aux acides. Ces argiles sont un type d'argile réfractaire contenant de petites quantités de fer, de magnésium, de calcium et de soufre. Utilisé pour les produits chimiques en porcelaine et en faïence.

Les argiles à mouler sont une variété d'argiles réfractaires avec une plasticité accrue et une capacité de liaison accrue. Ils sont utilisés comme liant dans la fabrication de moules pour les pièces moulées métallurgiques. Parfois, des argiles réfractaires sont également utilisées à ces fins (moins stables pendant la cuisson que les réfractaires) et même des argiles bentonites à bas point de fusion.

Les argiles de ciment ont différentes couleurs et différentes compositions minérales. Le magnésium est une impureté nocive. Ces argiles sont utilisées pour produire du ciment Portland.

Les argiles à briques sont fusibles, généralement avec un mélange important de sable de quartz. Leur composition minérale et leur couleur peuvent varier. Ces argiles sont utilisées pour fabriquer des briques.

Argiles bentonitiques. Le principal minéral qui les compose est la montmorillonite. Leur couleur est différente. Ils gonflent beaucoup dans l'eau. Elles ont un pouvoir décolorant plus élevé que les autres argiles. Ces argiles sont utilisées pour purifier les produits pétroliers, les huiles végétales et lubrifiantes, lors du forage de puits, et parfois, comme indiqué précédemment, dans la fabrication de moules de fonderie.

Dans l'industrie et la technologie, d'autres types d'argiles sont souvent appelés: poterie, carrelage, foulage, céramique, forage, faïence, porcelaine, capsule, bâtiment, coloré, etc. Cependant, ces noms ne caractérisent pratiquement pas les propriétés particulières des argiles.

Dans la pratique de la production, il existe également une division de l'argile en "gras" et "maigre" (loam sableux, limon). Une telle division des argiles est associée au degré de contamination par le sable de quartz. Le sable de quartz est le mélange le plus fréquent et presque toujours prédominant dans les argiles, en particulier dans les dépôts d'argile résiduelle. Il y a peu de sable dans les argiles "grasses", et beaucoup dans les argiles "maigres".

Comme déjà mentionné, les argiles sont très répandues dans la nature et se trouvent généralement à une faible profondeur de la surface. Tout cela en fait un type bon marché de matières premières minérales. Cependant, les transporter sur de longues distances n'est pas pratique. Par conséquent, ils essaient de les utiliser comme matières premières minérales sur place chaque fois que possible. Par exemple, toutes les usines de briques et de tuiles sont nécessairement construites sur le gisement d'argile lui-même, car il est beaucoup plus opportun d'apporter à l'usine un combustible plus coûteux que d'énormes masses d'argile humide et très lourde.

Cependant, tous les types d'argiles ne se trouvent pas partout. Certaines variétés d'entre eux ne se produisent que dans certaines régions, peu nombreuses. Parallèlement, leur demande est très forte et les consommateurs (usines, chantiers, etc.) se trouvent souvent à des centaines voire des milliers de kilomètres du lieu de production. Dans de tels cas, le transport longue distance de l'argile devient inévitable.

Les argiles sont des matières premières minérales de grande consommation. Ils sont utilisés dans une grande variété de secteurs de l'économie, à des fins diverses. Voici quelques-uns d'entre eux:

fabrication de briques

C'est le plus gros consommateur d'argiles. Elle n'impose pas d'exigences particulièrement strictes sur les matières premières. Pour la production de briques de construction ordinaires, des argiles sableuses («maigres») à bas point de fusion largement utilisées de toutes les couleurs sont utilisées. Des gisements de telles argiles se trouvent presque partout et un grand nombre d'usines de briques locales en sont basées.

En plus des argiles "maigres", la production de briques peut également utiliser des argiles plastiques "grasses", cependant, dans ce cas, du sable de quartz leur est ajouté pour rendre les briques plus stables pendant le séchage et la cuisson. L'argile à brique ne doit pas contenir de pierre concassée, de cailloux, de gravier, de gros morceaux de calcaire, de gypse et d'autres impuretés. La cuisson des briques de construction est effectuée à une température de 900-1000 °.

Parallèlement aux petites briqueteries desservant les petits consommateurs, dans notre pays, à proximité de grands centres industriels et de grands bâtiments neufs, de puissantes entreprises entièrement mécanisées se créent, produisant plusieurs millions de briques par an. De telles entreprises nécessitent de puissantes bases de matières premières, dont la préparation est la tâche économique nationale la plus importante.

Production de ciment

Le ciment Portland est une poudre finement broyée obtenue à partir d'un mélange d'argile et de calcaire cuit à une température de 1450-1500° (avec un petit ajout de gypse). Ce mélange cuit est appelé "clinker" dans la technique. Le clinker peut être préparé soit à partir de marne, qui est un mélange naturel de calcaire et d'argile, soit à partir d'un mélange artificiel de ces derniers dans un rapport d'environ 1 partie d'argile et 3 parties de calcaire.

Les exigences de qualité des argiles utilisées dans l'industrie du ciment Portland ne sont pas très strictes. Les argiles brunes et rouges sableuses très répandues conviennent parfaitement, même avec une teneur en fer très élevée (jusqu'à 8-10%). L'oxyde de magnésium est une impureté nocive. La présence de sable grossier, de cailloux, de pierre concassée et d'autres grosses pièces n'est pas autorisée. La possibilité d'utiliser l'un ou l'autre type d'argile dépend en grande partie de la composition chimique du calcaire qui y est mélangé et est déterminée dans presque tous les cas spécifiques.

Le ciment argileux est une poudre obtenue par broyage conjoint d'argile cuite à une température de 750-900 °, de chaux éteinte sèche et de gypse dans un rapport de 80: 20: 2.

De l'art

Les argiles plastiques vertes, gris-vert et grises sont largement utilisées en sculpture. Habituellement, tous les sculpteurs créent d'abord leurs œuvres à partir d'argile, puis les coulent à partir de plâtre ou de bronze. Ce n'est que dans de rares cas qu'un original en argile est cuit. La sculpture en argile cuite et non émaillée est appelée "terre cuite", émaillée - "majolique".

Autres consommateurs

Il existe de nombreuses autres industries qui utilisent des argiles. Ceux-ci incluent, par exemple, le savon, le parfum, le textile, l'abrasif, le crayon et un certain nombre d'autres.

Les argiles, par ailleurs, sont largement utilisées dans la vie courante, notamment en agriculture : pour la pose de fours, l'enrobage des courants, le badigeonnage des murs, etc. L'utilisation des argiles gonflantes de type bentonite dans la construction de barrages, réservoirs et autres ouvrages similaires perspectives. L'argile est un minéral important et nécessaire pour de nombreux secteurs de l'économie nationale.

Afin de comprendre la différence, abordons quelques problèmes géologiques. Après tout, en fait, le concept "d'argile" réunit une large classe de roches d'origine sédimentaire. L'argile est constituée des plus petites particules de roches formées à la suite de l'érosion éolienne et hydrique. Sa composition chimique est déterminée par la composition de ces roches, qui est différente selon les territoires. Par conséquent, les argiles extraites dans une région peuvent différer sensiblement des argiles d'une autre région. À proprement parler, tous les types d'argiles naturelles n'ont qu'une propriété commune : la plasticité et la taille des particules qui les composent (les particules doivent avoir un diamètre inférieur à 1/270 de millimètre). Les argiles étant formées à partir des matériaux de la croûte terrestre, leur composition chimique globale est généralement proche de sa "composition". Ce sont principalement des silicates d'aluminium, des cations de potassium, de sodium, de magnésium, de calcium et un certain nombre d'autres éléments.

Mais les argiles peuvent différer de manière frappante entre elles dans leur composition en microéléments. Celle-ci est influencée non seulement par le lieu de formation de cette argile, mais aussi par le moment de sa formation et les transformations qu'elle a subies au cours de l'évolution de notre planète.

Pour comprendre cela, regardons comment se forment les argiles peu profondes, que nous rencontrons le plus souvent - lors d'une promenade à la campagne ou dans un jardin. Ils sont généralement très jeunesargiles primaires, formé des plus petites particules de poussière qui, se déposant à la surface du sol, pénètrent à travers les couches de sol à gros grains (gravier, sable). Dans le même temps, pendant le processus de filtration, les plus petites particules se collent progressivement les unes aux autres, formant initialement la couche la plus fine qui, contrairement au sable, ne laisse pas passer l'eau et commence donc à ralentir le mouvement d'autres particules similaires. . Ainsi, une couche d'argile se forme progressivement. Ce processus est plutôt lent. En moyenne, sur trois ans, une couche de sédiments argileux d'environ 1 mm d'épaisseur se crée ainsi. Les couches et lentilles argileuses ne laissent pas passer l'eau et forment ainsi un aquifère, nous donnant la possibilité de recevoir l'eau de source et de puits,

Si vous, en suivant les conseils légers des "experts", essayez d'utiliser une telle argile primaire à des fins médicinales, en la déterrant simplement avec une spatule, le risque sera alors considérable. La poussière moderne associée à des sédiments pollués, atteignant des horizons argileux, peut littéralement les empoisonner. Et l'argile, extraite de cette manière, peut sérieusement aggraver votre santé. Après tout, avant d'utiliser une source d'eau, une analyse chimique et bactériologique de la composition de l'eau est obligatoire. Mais ce qui nous paraît tout à fait naturel pour l'eau ne vaut pas moins pour les argiles. Surtout lors de l'utilisation de l'argile comme produit médicinal ou cosmétique. Par conséquent, le commandement principal du traitement de l'argile — N'utilisez pas d'argile dont la composition chimique et bactériologique vous est inconnue. C'est dangereux!

Mais même si la composition de l'argile ne suscite pas d'inquiétude, cela ne signifie pas du tout qu'elle puisse être cicatrisante. L'argile curative devrait avoir un certain nombre de propriétés que les argiles primaires peu profondes ont rarement. Les argiles cicatrisantes sont plus courantes chezargiles secondaires formé lors de cas répétés d'érosion éolienne et hydrique des argiles primaires. À la suite de cette érosion, ses particules acquièrent des tailles encore plus petites - jusqu'à 1/500 mm ou moins. Les argiles secondaires, bien sûr, sont d'origine plus ancienne. Elles peuvent se trouver à de grandes profondeurs, exposées à des températures élevées, à la pression et à d'autres vicissitudes des processus géologiques qui affectent les propriétés physico-chimiques et la structure des argiles, leur conférant de nouvelles qualités.

En d'autres termes, plus l'origine de l'argile est ancienne, plus sa composition est diversifiée, plus ses particules sont petites et plus leur porosité est élevée . La plus grande influence sur les propriétés curatives des argiles est exercée par la période géologique et le territoire dans lequel elles se sont formées. Après tout, l'argile, étant une roche sédimentaire, garde des traces de cette époque historique de la vie de notre planète, au cours de laquelle elle s'est formée.

En conséquence, les argiles fossiles sont généralement nommées d'après les périodes géologiques auxquelles elles sont datées. Alors,Les argiles bleues du Cambrien (le nom géologique est « bleu ») sont parmi les plus anciennes (elles se sont formées il y a 530 à 600 millions d'années). Ce sont les argiles cambriennes qui ont les plus grandes propriétés cicatrisantes.Mais dans la plupart des cas, ces argiles, en raison de leur ancienneté, sont enfouies à des profondeurs kilométriques et seuls quelques points de notre planète se trouvent à proximité de la surface terrestre.

L'argile est l'un des matériaux les plus connus et les plus répandus utilisés dans la construction. Il se forme à la suite de la destruction de roches argileuses de manière naturelle ou à l'aide d'influences mécaniques et biochimiques au cours de l'évolution.

De quoi est composée l'argile ?

Cette roche est assez complexe et instable, tant dans sa composition que dans ses caractéristiques. L'argile pure, qui ne contient pas d'impuretés, est constituée de petites particules de minéraux dont la taille ne dépasse pas 0,01 mm. Ils sont généralement en forme de plaque.

Ces matériaux « argileux » sont des composés complexes d'aluminium, de silicium et d'eau. Ils incluent non seulement de l'eau dans leur structure (une telle eau est dite chimiquement liée), mais la retiennent également sous la forme de couches intermédiaires entre les particules (une telle eau est dite physiquement liée).

Si le matériau est mouillé, l'eau pénètre dans l'espace entre les couches du matériau et, par conséquent, elles se déplacent facilement les unes par rapport aux autres. C'est grâce à cette caractéristique que l'argile a une grande plasticité.

L'argile contient des impuretés de substances telles que le carbonate de calcium, le quartz, le sulfure de fer, l'hydroxyde de fer, l'oxyde de magnésium, l'oxyde de calcium, etc. Selon la composition chimique, des matériaux argileux tels que les kaolinites, les halloysites, les illites et les montmorillonites sont isolés.

En fonction de la destination de la matière première, elle est normalisée en fonction du pourcentage d'oxydes de fer, de sable de quartz et de diverses impuretés. Le degré de réfractaire du matériau dépend de la teneur en alumine qu'il contient. Pour fabriquer des produits réfractaires, on utilise de l'argile qui contient au moins 28% d'alumine.

Voici à quoi ressemble un échantillon d'argile au microscope :

Spécifications et propriétés

Les caractéristiques de l'argile sont déterminées par la composition chimique et minérale et la taille des particules.

Le volume et la gravité spécifique de l'argile broyée réfractaire est de 1300-1400 kg/m3, argile réfractaire - 1800 kg/m3, argile sèche en poudre - 900 kg/m3. La densité de l'argile humide est de 1600-1820 kg/m3, l'argile sèche est d'environ 100 kg/m3. La conductivité thermique des matières premières sèches est de 0,1 à 0,3 W / (m * K), humide - de 0,4 à 3,0 W / (m * K).

Propriétés de base :

• en entrant dans l'eau, l'argile s'imprègne, se divise en particules séparées et forme soit une masse plastique, soit une suspension;
• la pâte d'argile est très plastique, sous sa forme brute elle peut prendre n'importe quelle forme. Les argiles plastiques sont dites "huileuses" car elles ressemblent à une matière grasse au toucher. Les argiles à faible plasticité sont dites "maigres". Les briques fabriquées à partir de cette argile s'effritent rapidement et ont une faible résistance;
• après séchage, l'argile conserve sa forme, diminuant quelque peu de volume, et à la suite de la cuisson, elle devient dure, comme une pierre. C'est grâce à cette capacité qu'il a longtemps été l'un des matériaux les plus populaires pour la production de plats. Les briques sont également fabriquées à partir d'argile, qui a une résistance mécanique élevée ;
• a une capacité d'adhésivité et de liaison;
• saturée d'un certain volume d'eau, l'argile ne laisse plus passer l'eau, c'est-à-dire qu'elle résiste à l'eau ;
• l'argile a un pouvoir couvrant. Par conséquent, autrefois, il était largement utilisé pour blanchir les poêles et les murs des maisons;
• l'argile a une capacité de sorption, c'est-à-dire qu'elle absorbe les substances dissoutes dans un liquide. Cela lui permet d'être utilisé pour purifier les produits pétroliers raffinés et les graisses végétales.

Les propriétés du matériau garantissent une longue durée de vie, mais uniquement s'il est correctement entretenu et qu'aucune erreur n'a été commise lors du processus de fabrication.

Origine et extraction de l'argile

L'argile peut avoir une origine différente - sédimentaire ou résiduelle. Les roches sédimentaires se forment lorsque les produits d'altération sont transférés à un autre endroit. Ils peuvent être maritimes ou continentaux.

Les argiles marines se forment dans les zones côtières, les deltas fluviaux, les lagunes et sur les plateaux. Les argiles continentales peuvent être déluviales, proluviales, lacustres, fluviales ou résiduelles.

Les roches résiduelles sont formées par l'altération des roches dans la mer ou sur terre. Un exemple d'argile résiduelle continentale est le kaolin (argile blanche). Les roches résiduelles marines blanchissent généralement.

Comment fonctionne le minage

La plupart des types d'argile sont faciles à trouver car ils se trouvent souvent dans la nature, sont peu profonds et peu coûteux à extraire.

Mais, en raison du poids important et de l'humidité élevée, il n'est pas rentable de transporter le matériau sur de longues distances, de sorte que la production est généralement organisée à proximité du site de développement. Ainsi, les usines de production de briques sont toujours construites directement sur le terrain.

Les variétés individuelles ne se trouvent que dans certaines régions. Comme la demande est élevée et que les usines sont souvent éloignées du champ, il est nécessaire de recourir au transport des matières premières.

L'argile se présente sous forme de lentilles ou de couches entre lesquelles se trouvent des couches de sable. Habituellement, il y a environ 3 à 6 couches d'argile dans le dépôt, parfois jusqu'à 20. L'épaisseur de la couche peut être de 2 à 5 ou de 20 à 30 m.

Auparavant, l'argile était extraite principalement sur les rives des lacs et des rivières. Maintenant, il est extrait principalement dans des carrières. Le développement est généralement effectué de manière ouverte à l'aide d'excavatrices. Avant le début de l'exploitation minière, des travaux préparatoires sont effectués : exploration géologique pour déterminer le type d'occurrence et estimer les réserves de matières premières, nettoyage de la surface de la végétation, élimination des roches inadaptées.

L'argile subit nécessairement un traitement naturel, au cours duquel elle est congelée et vieillie. Après cela, à l'aide d'un équipement spécial, un traitement mécanique du matériau est effectué.

Vous pouvez voir comment cela se passe dans la vidéo ci-dessous :

Types et variétés d'argile

On trouve sur Terre de l'argile de différents types, qui diffèrent par leur composition, leurs caractéristiques et même leur couleur. La couleur du matériau dépend de la composition chimique. L'argile peut être blanche, jaune, rouge, bleue, grise, brune, verte et même noire.

Les variétés d'argile sont distinguées selon différents critères : plasticité, prise en masse, résistance au feu, sensibilité au séchage, etc.

Il existe les types suivants :

• bentonite- il est principalement utilisé pour la purification des graisses végétales, des produits pétroliers, dans le processus de forage de puits, moins souvent - dans la production de moules de fonderie.;
• rouge naturel- contient beaucoup de fer, une grande élasticité lui permet d'être utilisé pour travailler avec des plaques d'argile ou pour modeler de petites sculptures.;
• brûlé— se distingue par sa durabilité accrue ;
• abrasif— il est appliqué sur un grattoir de polissage des métaux ;
• construction- adapté aux fondations, aux zones aveugles et aux solutions ;
• céramique- utilisé pour la fabrication de vaisselle et d'objets de décoration ;
• poudre— il est confortable pour la préparation de diverses solutions et mélanges;
• réfractaire– adapté à la production de briques en argile réfractaire ;
• montmorillonite- utilisé comme agent de blanchiment pour nettoyer les mélasses, les sirops, la bière, les vins, les jus de fruits, les huiles végétales, les produits pétroliers, comme additif aux savons qui améliore leur qualité ; également dans la production de pilules médicinales et de produits antiparasitaires agricoles ;
• argile réfractaire- Il est souvent utilisé pour la décoration extérieure des bâtiments. Le mélange est préparé en ajoutant de l'eau à la poudre. Pour obtenir la consistance désirée, on insiste pendant trois jours, en remuant de temps en temps, etc.

Il se forme lors de la décomposition chimique des cendres volcaniques. Cette argile gonfle bien dans l'eau et a une capacité de blanchiment élevée par rapport aux autres variétés. Il peut avoir des couleurs différentes.

La vidéo détaille les types d'argile et montre leurs échantillons :

Quel est le prix

Le coût de l'argile peut varier considérablement en fonction de son type et de ses caractéristiques. Le prix est de 100 à 500 roubles. pour 1 cu. M. La vente d'argile est très populaire. Cela est dû au coût de production minime et à sa réserve assez importante dans les entrailles de la terre.

C'est une argile cuite à haute température (plus de 340 degrés) et réduite en poudre.

Avantages et inconvénients

De nos jours, l'argile est utilisée dans la construction principalement comme matériau auxiliaire ou matière première pour la production d'autres matériaux (brique, céramique). Les matériaux à base d'argile présentent de nombreux avantages et l'argile elle-même peut être utilisée pour la construction et la décoration.

Les principaux avantages de l'argile comme matériau de construction sont :

• respect de l'environnement complet;
• résistance à haute température;
• hypoallergénicité;
• maintenir le niveau d'humidité à un niveau optimal;
• libre passage de l'air à travers les murs;
• absorption de substances nocives;
• fabrication sans déchets.

Parmi les défauts du matériau, retrait important, déformation des murs après séchage, il convient de noter la nécessité d'une étanchéité supplémentaire de la structure.

/ Formation rocheuse Argile

L'argile est une roche, lorsqu'elle est sèche, elle ressemble à de la poussière, mais lorsqu'elle est mouillée, elle devient plastique, molle, de sorte qu'elle peut être moulée à partir de celle-ci, c'est-à-dire qu'on peut lui donner la forme souhaitée. L'argile se décline en différentes couleurs telles que le rouge, le bleu, le vert, le marron, mais dans la plupart des cas, elle est toujours grise.

Les propriétés de l'argile sont qu'elle est plastique, réfractaire, imperméable. Dans de nombreux coins reculés de notre terre, l'argile non cuite est encore utilisée dans la construction de leurs habitations. A notre époque, il existe de nombreuses utilisations différentes pour l'argile, par exemple :

La production de poterie aujourd'hui c'est surtout des briques, des tuiles aux motifs variés, ce sont des faïences, des jouets. Une personne qui travaille avec une telle argile s'appelle un potier. Une fois que le produit a reçu la forme souhaitée, il doit être peint, puis le produit est cuit dans un four spécial. L'argile fait aussi partie du ciment, puisque le ciment est calcaire + argile.

L'argile est également largement utilisée en médecine. Les bains de boue sont très bons pour diverses maladies. L'argile est ajoutée à divers onguents. L'argile semble être de la boue, mais c'est un produit précieux dont l'humanité a vraiment besoin.

Argile- roche sédimentaire à grain fin, grumeleuse ou poussiéreuse à l'état sec et acquérant de la plasticité ou s'affaissant lorsqu'elle est humidifiée.

Composition d'argile

L'argile est constituée d'un ou plusieurs minéraux argileux - illite, kaolinite, montmorillonite, chlorite, halloysite ou autres aluminosilicates stratifiés, mais peut également contenir des particules de sable et de carbonate comme impuretés. L'alumine (Al2O3) et la silice (SiO2) sont à la base de la composition des minéraux argileux.

Le diamètre des particules dans l'argile est inférieur à 0,005 mm ; les roches constituées de particules plus grosses sont généralement classées comme limon. La couleur est variée et est principalement due aux impuretés des minéraux chromophores ou des composés organiques qui les colorent. L'argile pure est principalement grise ou blanche, mais le rouge, le jaune, le marron, le bleu, le vert, le violet et le noir sont également courants.

Origine

L'argile est un produit secondaire formé à la suite de la destruction des roches au cours du processus d'altération. La principale source de formations argileuses sont les feldspaths, lors de leur destruction, sous l'influence d'agents atmosphériques, des silicates du groupe des minéraux argileux se forment. Certaines argiles se forment lors de l'accumulation locale de ces minéraux, mais la plupart d'entre elles sont des sédiments de cours d'eau qui s'accumulent au fond des lacs et des mers.

En général, par origine et composition, la race est divisée en:
Argiles sédimentaires, formées à la suite du transfert vers un autre endroit et du dépôt d'argile et d'autres produits de la croûte d'altération. Par origine, les argiles sédimentaires se divisent en argiles marines déposées sur les fonds marins et en argiles continentales formées sur le continent.

Parmi les marins distinguer:
Argile côtière-marine - se forme dans les zones côtières (zones de remise en suspension) des mers, des baies ouvertes, des deltas fluviaux. Souvent caractérisé par du matériel non trié. Passez rapidement aux variétés sableuses et à gros grains. Remplacées le long de la direction par des dépôts sableux et carbonatés, ces argiles sont généralement interstratifiées avec des grès, des siltstones, des veines de charbon et des roches carbonatées.

Argile de lagune - formée dans les lagunes marines, semi-fermées avec une forte concentration de sels ou dessalées. Dans le premier cas, les argiles sont hétérogènes en composition granulométrique, ne sont pas suffisamment triées et finissent avec du gypse ou des sels. Les argiles des lagunes dessalées sont généralement finement dispersées, en couches minces, contenant des inclusions de calcite, de sidérite, de sulfures de fer, etc. Parmi elles, il existe des variétés réfractaires.

Argile du plateau - se forme à une profondeur allant jusqu'à 200 m en l'absence de courants. Ils se caractérisent par une composition granulométrique homogène, de forte épaisseur (jusqu'à 100 m et plus). Distribué sur une grande surface.

Parmi les continentaux figurent :
Argile déluvienne - caractérisée par une composition granulométrique mixte, sa forte variabilité et son litage irrégulier (parfois absent).

Argile lacustre, majoritairement de composition granulométrique uniforme et finement dispersée. Tous les minéraux argileux sont présents dans ces roches, mais la kaolinite et les hydromicas, ainsi que les minéraux d'oxydes de Fe et d'Al hydratés, prédominent dans les argiles des lacs d'eau douce, tandis que les minéraux du groupe montmorillonite et les carbonates prédominent dans les argiles des lacs salés. Les meilleures variétés d'argiles réfractaires appartiennent aux argiles lacustres.

Proluvial, formé par des coulées temporaires. Très mauvais tri.
Rivière - développée dans les terrasses fluviales, en particulier dans la plaine inondable. Généralement mal classé. Ils se transforment rapidement en sables et galets, le plus souvent non stratifiés.

Argiles résiduelles - résultant de l'altération de diverses roches sur terre et dans la mer à la suite de changements dans les laves, leurs cendres et leurs tufs. En aval de la coupe, les argiles résiduelles passent progressivement dans les roches mères. La composition granulométrique de l'argile résiduelle est variable - des variétés finement dispersées dans la partie supérieure du gisement à celles à grains irréguliers dans la partie inférieure.

Les argiles résiduelles formées à partir de roches massives acides ne sont pas plastiques ou ont peu de plasticité ; plus plastiques sont les argiles qui ont surgi lors de la destruction des roches argileuses sédimentaires. Les argiles résiduelles continentales comprennent les kaolins et autres argiles éluviales. En Russie, en plus des argiles résiduelles modernes et anciennes sont répandues - dans l'Oural, en Sibérie occidentale et orientale (il y en a aussi beaucoup en Ukraine) - qui ont une grande importance pratique. Dans les régions mentionnées ci-dessus, apparaissent principalement la montmorillonite, la nontronite et d'autres argiles sur les roches basiques, et sur les roches moyennes et acides, les kaolins et les argiles hydromicacées. Les argiles résiduelles marines forment un groupe d'argiles décolorantes composées de minéraux du groupe de la montmorillonite.

Utilisation pratique de l'argile

Les argiles sont largement utilisées dans l'industrie (dans la production de carreaux de céramique, de réfractaires, de céramiques fines, de porcelaine et de faïence et d'appareils sanitaires), la construction (production de briques, d'argile expansée et d'autres matériaux de construction), pour les besoins domestiques, dans les cosmétiques et comme matériel d'art (modélisation). Le gravier et le sable d'argile expansée produits à partir d'argile expansée par recuit avec gonflement sont largement utilisés dans la production de matériaux de construction (béton expansé, blocs de béton d'argile expansée, panneaux muraux, etc.) et comme matériau d'isolation thermique et phonique. Il s'agit d'un matériau de construction poreux léger obtenu par cuisson d'argile fusible.

Cette argile a la forme de granulés ovales. Il est également produit sous forme de sable - sable argileux expansé. Selon le mode de traitement de l'argile, on obtient de l'argile expansée de différentes densités apparente (densité apparente) - de 200 à 400 kg/m3 et plus. L'argile expansée a des propriétés d'isolation thermique et acoustique élevées et est principalement utilisée comme charge poreuse pour le béton léger, qui n'a pas d'alternative sérieuse. Les murs en béton d'argile expansée sont durables, ont des caractéristiques sanitaires et hygiéniques élevées, et les structures en béton d'argile expansée, construites il y a plus de 50 ans, sont toujours en service aujourd'hui. Les logements construits à partir de béton d'argile expansé préfabriqué sont bon marché, de haute qualité et abordables. Le plus grand fabricant d'argile expansée est la Russie.

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L'argile est un produit de l'altération des roches, principalement du feldspath et du mica. Les tremblements de terre, les vents violents, les inondations déplacent les couches rocheuses, les réduisent en poudre. Posés dans les fissures de la croûte terrestre, ils durcissent pendant des millions d'années.

Les argiles cambriennes sont primaires, elles n'ont pas été lessivées depuis des millions d'années, bien qu'elles aient été altérées. D'autres argiles sont dites secondaires, c'est un produit de dépôt. Les argiles secondaires se trouvent parmi les strates sédimentaires de tous types - continentales, y compris lacustres, côtières-lagunaires et marines.

Les argiles lacustres ont souvent une composition de kaolinite monominérale. Les argiles montmorillonites pures (bentonites) sont généralement formées à la suite de l'altération des cendres volcaniques et de la pierre ponce. Dans l'industrie, on distingue 4 groupes d'argiles les plus importants : céramique grossière, réfractaire et réfractaire, kaolins, adsorption et

montmorillonite très dispersée.

Les principaux composants chimiques de l'argile sont des minéraux secondaires de composition simple : dioxyde de silicium (quartz, SiO3 30-70%), hydroxyde d'aluminium (AlO3, 10-40%) et H2O (5-10%). TiO2, hydroxyde de fer (Fe20, FeO), MnO, MgO, CaO, K20, Na20 sont présents dans les argiles.

De plus, lors du processus d'altération, des minéraux secondaires de structure plus complexe (silicates d'aluminium et de ferris) se forment également. Ils sont plus dispersés que les minéraux primaires. Tous les minéraux secondaires de composition complexe ont une structure lamellaire et contiennent de l'eau liée chimiquement. Étant donné que ces minéraux sont le composant le plus important de diverses argiles, ils sont appelés argile ou minéraux argileux (AI Boldyrev, 1974). Avec toute la variété de matériaux argileux, ils ont une caractéristique commune: ils se sont formés lors de la destruction chimique d'autres minéraux et, par conséquent, la taille de leurs cristaux est très petite - seulement 1 ... 5 microns de diamètre.

Dans la composition de l'argile, la kaolinite, la montmorillonite, les hydromicas, les spaths, les calcaires et les marbres jouent le rôle principal. Selon la prédominance du minéral argileux, on distingue des types minéraux d'argiles : kaolinite, montmorillonite, hydromicacée, etc.

Les minéraux du groupe de la kaolinite comprennent la kaolinite AL2Si2Os(OH4) et l'halloysite Al28i2Ol(OH4) x 2H-0, ainsi que certains autres minéraux. Les argiles kaolinites contiennent environ 20 à 25 % de particules limoneuses (moins de 0,001 mm), dont 5 à 10 % sont des particules colloïdales (moins de 0,25 microns). Les minéraux de ce groupe sont assez communs dans de nombreux types d'argiles. De telles argiles ont un gonflement et un caractère collant relativement faibles.

Les bentonites sont des roches sédimentaires composées de minéraux du groupe des montmorillonites. Ces minéraux ont une structure cristalline en couches comme celle du graphite ou du talc, c'est-à-dire qu'ils sont constitués des flocons les plus minces qui peuvent glisser les uns sur les autres sous l'action mécanique. Par conséquent, ces minéraux sont gras au toucher. Entre les écailles, il y a des cavités dans lesquelles les molécules d'eau pénètrent facilement. De ce fait, les argiles bentonites gonflent fortement dans l'eau et forment une pâte plastique.

Parmi les minéraux du groupe de la montmorillonite, les plus courants dans les argiles sont la montmorillonite AL2Si40|9(OH2) x nH20, la beidellite ALoSbOyfOH?) x nH20 et la nontronite Fe2Si4 0|o(OH3) x nH20. Les argiles montmorri-lonite, contrairement aux argiles kaolinite, ont une capacité de gonflement, une adhésivité et une cohésion élevées.

Pour eux, une caractéristique très caractéristique est un degré de dispersion élevé (jusqu'à 80% des particules sont inférieures à 0,001 mm, dont 40 à 45% sont inférieures à 0,25 microns).

Parmi les minéraux argileux, une grande place appartient aux minéraux du groupe hydromica. Ce groupe comprend l'hydromuscovite (illite) KAb[(Si, Al)4O|0](OH)2 x pH.0, l'hydrobiotite K(Mg, Fe)3[(Al, Si)40io](OH)2 x pH20 et vermiculite (Mg, Fe++, Fe+++)2[(Al, Si)4O|0](OH)2 x nH20.

En plus des matériaux argileux, toutes les argiles contiennent l'une ou l'autre quantité d'impuretés qui affectent fortement les propriétés des argiles.

Le quartz est l'un des minéraux les plus courants sur Terre, composé d'un seul dioxyde de silicium - la silice (Si02).

Le feldspath est un minéral dans lequel, avec la silice, l'alumine est nécessairement présente - l'oxyde d'aluminium (A120z), ainsi qu'un oxyde de l'un des métaux tels que le sodium, le potassium, le calcium.

Le mica est très facilement divisé en plaques transparentes les plus fines. Le mica contient de la silice, de l'alumine et (souvent) des composés de fer, de sodium, de magnésium.

Le plus souvent, ces impuretés minérales constituent le sable présent dans l'argile. Les grains de calcaire, de gypse et d'autres roches et minéraux sont moins courants dans l'argile.

Différents minéraux affectent les propriétés de l'argile de différentes manières. Ainsi, le quartz réduit sa plasticité, mais augmente sa résistance.

Treillis cristallin d'argile

Les minéraux argileux varient en structure. Des propriétés aussi importantes de l'argile que la solubilité, la volatilité, la viscosité et d'autres propriétés qui caractérisent la stabilité du composé sont dues à l'énergie du réseau cristallin. L'argile fait référence aux solides cristallins, c'est-à-dire qu'elle a une structure interne claire en raison de la disposition correcte des particules dans un ordre périodique strictement défini. Les particules dans les cristaux (atomes, molécules ou ions) sont disposées régulièrement, formant ce que l'on appelle le réseau spatial du cristal.

Le réseau cristallin de divers minéraux argileux est construit à partir des mêmes unités structurelles élémentaires, constituées d'atomes de silicium et d'oxygène, ainsi que d'atomes d'aluminium, d'oxygène et d'hydrogène. La composition des minéraux argileux peut également inclure Fe, Mg, K, Mi et autres. Les minéraux argileux ont une structure en couches et sont classés comme des silicates en couches. Les couches de minéraux argileux consistent en une combinaison de composés silicium-oxygène et oxygène-hydroxyaluminium.

La cellule unitaire du composé silicium-oxygène est un tétraèdre dont quatre sommets sont occupés par des anions O2", et un cation Si plus petit est situé au centre de ce tétraèdre.

Le tétraèdre (SiC>4)4 est l'unité structurelle principale non seulement des minéraux argileux, mais aussi de tous les composés naturels du silicium avec l'oxygène (AI Boldyrev, 1974).

L'excès de charges négatives de cette cellule unitaire peut être neutralisé par l'ajout de quelques cations ou par la connexion de plusieurs tétraèdres par les sommets, lorsque l'ion oxygène est lié simultanément à deux ions silicium. Pour l'argile, les plus typiques sont les composés dans lesquels les tétraèdres silicium-oxygène sont reliés en couches (ou feuilles) d'une structure cyclique. Dans une telle couche, il y a cinq ions oxygène pour deux ions silicium, ce qui correspond à la formule (Si20s)2

Des couches tétraédriques de silicium-oxygène peuvent se combiner avec une couche d'atomes d'oxygène-alumine-hydroxyle, qui forment des octaèdres. En eux, l'ion aluminium est entouré d'atomes d'oxygène et d'ions hydroxyde. Les octaèdres d'hydroxyle d'aluminium sont connectés de la même manière que les tétraèdres silicium-oxygène - en réseaux ou couches octaédriques. Ils peuvent être construits par analogie avec le minéral gibbsite Al(OH)3 ou brucite Mg(OH)2.

Les réseaux silicium-oxygène et oxygène-hydroxyde-aluminium forment les couches et paquets dits tétraédriques-octaédriques. Lorsque les couches tétraédriques et octaédriques sont connectées, les ions 0?' de la couche tétraédrique, situés aux sommets des tétraèdres, deviennent communs aux deux couches, c'est-à-dire que les ions 0? serviront en quelque sorte de "pont" entre les les ions Si4~ d'une couche et les ions Al3+ d'une autre couche Une telle structure est la plus stable puisque le nombre de charges positives Si4+ et AC+ dans cette structure est égal au nombre de charges négatives 0? et il".

Les minéraux du groupe de la kaolinite ont un réseau fistal à deux couches, dont les paquets sont formés de deux couches reliées par des atomes d'oxygène communs : une couche de tétraèdres silicium-oxygène et une couche d'aluminium-hydroxyle ayant une structure dioctaédrique. De tels paquets à deux couches alternent dans le cristal à intervalles, lui donnant une structure lamellaire. La kaolinite n'est pas capable d'absorber l'eau dans les espaces entre les emballages et n'a donc pas la capacité de gonfler.

Les minéraux du groupe de la montmorillonite sont divisés en deux groupes selon leurs propriétés chimiques cristallines :

Dioctaédrique (montmorillonite, nontronite, beidellite);

Trioctaédrique (saponite, hectorite).

La montmorillonite est un minéral à trois couches. Ses paquets sont constitués d'une couche octaédrique (structure dio-octaédrique), qui est enfermée entre deux couches tétraédriques.

La composition de ces couches n'est pas constante en raison des substitutions isomorphes. Le silicium des tétraèdres peut également être partiellement remplacé par de l'aluminium et du fer, et en plus des ions aluminium, des ions magnésium peuvent être présents dans les octaèdres. Contrairement à la kaolinite, les distances interpaquets de la montmorillonite peuvent varier. Ces distances varient en fonction de la quantité d'eau entre les colis. De ce fait, la montmorillonite a une grande capacité de gonflement.

Les minéraux hydromica comprennent l'hydromuscovite (illite), l'hydrobiotite, la vermiculite et d'autres micas hydratés. La capacité d'absorption des hydromicas est plusieurs fois supérieure à celle de la kaolinite, mais 2 à 3 fois inférieure à celle de la montmorillonite.

La structure de l'illite est similaire à celle de la montmorillonite, à la seule différence qu'il existe de nombreuses substitutions isomorphes dans son réseau cristallin. Ainsi, l'ion Al3+ dans les couches octaédriques est remplacé par l'ion Fe3+ et l'ion Mgα+, et deux ions aluminium sont remplacés par trois ions magnésium avec le remplacement des vides octaédriques. Dans l'illite, deux ions aluminium dans les octaèdres sont souvent remplacés par deux ions magnésium, tandis que les charges négatives en excès sont compensées par des ions potassium, qui sont situés dans les espaces interpaquets.

Les aluminosilicates - les zéolithes - possèdent des "tamis moléculaires" utilisés comme catalyseurs dans l'industrie pétrochimique pour produire des essences à indice d'octane élevé. Les zéolithes sont les meilleurs adsorbants pour les déchets radioactifs des centrales nucléaires. Ils ont fait leurs preuves dans l'élimination des radionucléides du corps des "liquidateurs", ainsi que des animaux de ferme vivant dans la zone contaminée. Les zéolithes sont vitales pour les animaux. Après avoir mangé beaucoup de zéolithes naturelles, les animaux sont devenus plus sains : ils ont pris du poids et parmi les veaux, la mortalité a diminué. Cela s'explique par le fait que les zéolithes sont capables d'absorber des substances nocives et de fournir les composants manquants au corps.

Les propriétés physico-chimiques et hydro-physiques les plus importantes de l'argile - capacité d'absorption, hydrophilie, cohésion, adhésivité, réaction du milieu - dépendent directement de la composition minéralogique.

Eau libre et liée dans l'argile

Les molécules d'eau elles-mêmes sont neutres. Cependant, il suffit de placer les molécules d'eau dipôles dans un champ électrique externe, car le caractère dipolaire de ces molécules commence immédiatement à se manifester.

L'hydratation des colloïdes hydrophiles est également due aux forces électrostatiques, c'est-à-dire dues aux charges électriques résultant de l'ionisation. Des coquilles se forment à la surface des particules d'argile colloïdale, constituées de dipôles d'eau orientés, selon le type de charge, avec leurs extrémités positives ou négatives.

Ainsi, dans les colloïdes hydrophiles, c'est-à-dire dans les solutions d'argile, une partie de l'eau est fermement liée aux particules colloïdales, tandis que l'autre partie joue le rôle d'un milieu dans lequel se trouvent les micelles colloïdales.

Les propriétés de l'eau liée diffèrent fortement de celles de l'eau libre. En termes de degré d'ordre structurel, l'eau liée se rapproche des propriétés d'un corps solide et a une densité plus élevée que l'eau libre. Les coquilles d'hydratation des composés macromoléculaires n'ont pas de propriétés dissolvantes; par conséquent, une substance macromoléculaire ne se dissout que dans l'eau libre. L'eau liée ne gèle pas lorsque la solution d'argile est refroidie, tandis que l'eau libre est sujette au gel.

Métabolisme dans l'argile

Souvent, les argiles sont sous une couche de sable, de sol. Lorsque les minéraux et les résidus organiques sont lessivés du sol, ils tombent sur le substrat argileux. Leur pénétration la plus intensive se produit dans la couche supérieure d'argile de 10 à 15 cm d'épaisseur.Dans la région d'Orenbourg, un gisement d'argile sous-houillère du Miocène est exploré et utilisé (N.P. Toropova et al., 2000).

L'argile est un excellent "point d'échange" des ions de l'eau minérale. Dans le même temps, la composition de l'argile est fortement influencée par les eaux minérales naturelles. Ainsi, si des eaux souterraines sulfatées de calcium (ou de magnésium) migrent parmi des roches argileuses d'origine marine, contenant généralement du sodium échangeable, alors les réactions suivantes se produisent :

argile = 2Na+ + Ca++ + SO4<-»2Na+ + SO4 + глина = Са++

argile = 2Na+ + Mg++ + SO4<->2Na+ + SO4 + argile = Mg++

Le symbole "argile=Ca++" désigne une argile contenant du calcium échangeable (ou un autre cation échangeable). C'est ainsi que se produit l'échange de cations, la quantité d'anion (SO4 ~) ne change pas.

Progressivement, tout le sodium échangeable passe des argiles en solution. L'eau de sulfate de calcium (magnésium) se transforme en sulfate de sodium, et le complexe absorbant d'un marin typique - sodium devient typiquement continental - calcium-magnésium (A.I. Perelman, 1982).

La fraction argileuse des sols et des roches contient deux catégories d'ions : certains passent facilement en solution et sont capables de participer à des réactions - ce sont les cations et les anions d'échange ; d'autres sont fermement fixés dans les nœuds des réseaux cristallins et ne peuvent passer en solution qu'à la suite de la destruction des minéraux au cours des processus d'altération à long terme.

Les impuretés contenues dans l'argile déterminent sa couleur, sa consistance, sa plasticité particulière ou sa dureté de pierre. Il existe jusqu'à 40 types d'argiles utilisées dans les industries de la faïence et de la porcelaine, la pharmacologie, la construction, la parfumerie (l'essentiel de la poudre), la chimie et l'industrie alimentaire. L'argile est blanche, bleue, grise, rouge, marron, verte, noire. Parfois, il y a du chocolat ou des argiles noires sales.

Les couleurs de l'argile sont déterminées par la grande quantité de sels qu'elles contiennent :

Couleur rouge - potassium, fer;

Verdâtre - cuivre, fer ferreux;

Bleu - cobalt, cadmium ;

Brun foncé et noir - carbone, fer;

Jaune - sodium, fer ferrique, soufre et ses sels.

La plus active est l'argile bleue, verte et noire. La kaolinite est bien étudiée - la base des produits en porcelaine, elle est blanche. Les argiles réfractaires sont majoritairement du kaolin, elles sont plastiques, mais elles contiennent peu de fer.