黏土由大小不等的顆粒組成,每個黏土顆粒表面基本上都帶有負電荷,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結合水膜。

顆粒之間壓縮一起時形成毛細管,毛細管中有水,必然形成表面張力,這是一種吸引力,是產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,當顆粒靠外力壓縮很緊密時,這種力才發生作用,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管直徑大,表面張力降低,粘性小,表現為塑性降低。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黏土顆粒表面的水膜厚度不小30個分子厚。在磚機擠壓成型磚坯時,擠壓力必須大于“屈服”點,也就是克服顆粒間水的表面張力,使顆粒能相互流動。

等泥料出了機口后,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重要的。一方面對產生內聚力起了關鍵作用,另外在顆粒受力變形時起滑潤作用。在黏土磚坯成型時,一方面希望泥料具有擠出時良好的流動性,便于成型;另外又希望在出機口后具有大的快速凝聚性,保持磚坯不變形。

含水量高則流動性好(即每個顆粒表層水膜厚),但凝聚性差,坯體易變形。因此,對每一企業來講,在原料處理、擠泥機等條件固定的前提下,摸索一個合適的成型含水率,既利于擠泥機成型,又利于磚坯強度。根據我們對幾十種黏土的試驗數據,每種黏土都有一個最佳含水率,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最大值。因此,在擠出時選擇這種含水率時,黏土粘度最大坯體強度最佳。對同一種黏土,在原料處理條件相同的情況下,硬塑擠出,硬擠出和軟塑擠出的成型方法對應的最佳含水率也不同。擠壓力不同顆粒間毛細管間距不一樣,反映出的表面張力不一樣。因此,對每一個企業都在自己所選擇的成型工藝的前提下確定合適恰當的成型含水率。