黏土由大小不等的颗粒组成,每个黏土颗粒表面基本上都带有负电荷,这样颗粒间存在电荷间的排斥力。水一般都含有可溶性盐,可溶性盐在水中电离后产生正离子吸附在黏土颗粒表面,因而在黏土颗粒表面形成一层强结合水膜。

颗粒之间压缩一起时形成毛细管,毛细管中有水,必然形成表面张力,这是一种吸引力,是产生黏土颗粒间粘性的主要作用力。没有水黏土颗粒间基本没有吸引力也就没有粘性。

当然,除水膜的表面张力外,还有一种力叫范德华力,这种力和距离的6次方成反比,当颗粒靠外力压缩很紧密时,这种力才发生作用,它也属于吸引力。颗粒间液体的表面张力和试管中液体表面张力相类似。它的大小和液体的粘度成正比,和黏土颗粒距离成反比。

如果黏土中含水率高,颗粒间水膜厚则毛细管直径大,表面张力降低,粘性小,表现为塑性降低。若降低含水率并在一定压力下,减少颗粒间毛细管直径,则增大表面张力提高塑性。

但降低含水率有一定限制起码要保证每个黏土颗粒表面的水膜厚度不小30个分子厚。在砖机挤压成型砖坯时,挤压力必须大于“屈服”点,也就是克服颗粒间水的表面张力,使颗粒能相互流动。

等泥料出了机口后,挤压力移去,黏土颗粒靠水表面张力聚集在一起,保持坯体形状。从上面分析看水在黏土中的作用是相当重要的。一方面对产生内聚力起了关键作用,另外在颗粒受力变形时起滑润作用。在黏土砖坯成型时,一方面希望泥料具有挤出时良好的流动性,便于成型;另外又希望在出机口后具有大的快速凝聚性,保持砖坯不变形。

含水量高则流动性好(即每个颗粒表层水膜厚),但凝聚性差,坯体易变形。因此,对每一企业来讲,在原料处理、挤泥机等条件固定的前提下,摸索一个合适的成型含水率,既利于挤泥机成型,又利于砖坯强度。根据我们对几十种黏土的试验数据,每种黏土都有一个最佳含水率,在这种含水率的情况下,黏土的粘性(稠度)最好。典型的粘度曲线(见图4):

从曲线可以看出,大部分曲线都有一个最大值。因此,在挤出时选择这种含水率时,黏土粘度最大坯体强度最佳。对同一种黏土,在原料处理条件相同的情况下,硬塑挤出,硬挤出和软塑挤出的成型方法对应的最佳含水率也不同。挤压力不同颗粒间毛细管间距不一样,反映出的表面张力不一样。因此,对每一个企业都在自己所选择的成型工艺的前提下确定合适恰当的成型含水率。