Tiilien geologia

Tavallinen tiili on yksi suurimmista keksinnöistämme, tekokivi. Tiilivalmistus muuttaa matalan lujuuden mutaa vahvoiksi materiaaleiksi, jotka kestävät vuosisatoja, kun niitä kunnolla hoidetaan.

Tiilien pääaineosa on savi, ryhmä pintamineraalit jotka johtuvat muinaisten kivien säästä. Sellaisenaan savi ei ole hyödytöntä - pelkkien tiilien tekeminen ja kuivaaminen auringossa tekee lujasta rakennuskivestä. Hiekan sekoittuminen estää näitä tiiliä halkeamasta.

Hiottu savi on vähän erilainen kuin pehmeä saviliuske.

Monet Lähi-idän varhaisimmista rakennuksista tehtiin aurinkokuivattuista tiileistä. Nämä kestivät yleensä noin sukupolven, ennen kuin tiilet huononivat laiminlyönnistä, maanjäristyksistä tai säästä. Vanhojen rakennusten ollessa sulanut savipinoiksi, muinaiset kaupungit tasoitettiin säännöllisesti ja päälle rakennettiin uusia kaupunkeja. Vuosisatojen kuluessa nämä kaupunkimunkit, joita kutsutaan kertomuksiksi, kasvoivat huomattavaan kokoon.

Auringonkuivattujen tiilien tekeminen pienellä oljella tai lanalla auttaa sitomaan savea ja tuottaa yhtä vanhan tuotteen, nimeltään Adobe.

Muinaiset persialaiset ja assyrialaiset tekivät vahvempia tiiliä paahtamalla niitä uuneissa. Prosessi kestää useita päiviä, nostamalla lämpötilaa yli 1000 ° C: n noin päivään, sitten jäähdytetään vähitellen. (Tämä on paljon kuumempi kuin mieto paahtaminen tai kalsinointi, jota käytetään yläpukujen valmistukseen baseball-kentät.) Roomalaiset edistivät tekniikkaa, kuten he tekivät betonin ja metallurgian kanssa, ja levittävät poltettua tiiliä valtakunnan kaikkiin osiin.

Tiilet on valmistettu siitä lähtien periaatteessa samalla tavalla. 1800-luvulle saakka jokainen savijalkainen paikkakunta rakensi omat tiilinsä, koska kuljetus oli niin kallista. Kemian noustessa ja teollisen vallankumouksen mukana tiilet liittyivät toisiinsa teräs, lasi- ja betoni hienostuneina rakennusmateriaaleina. Nykyään tiiliä valmistetaan monissa formulaatioissa ja väreissä moniin vaativiin rakenne- ja kosmeettisiin sovelluksiin.

Polttovaiheen aikana tiilisavista tulee metamorfinen kivi. Savi mineraalit hajoavat, vapauttavat kemiallisesti sitoutunutta vettä ja muuttuvat kahden mineraalin, kvartsin ja mulliitin seokseksi. Kvartsi kiteytyy hyvin vähän tuona aikana, pysyen lasimaisessa tilassa.

Keskeinen mineraali on mulliitti (3AlO₃· 2SiO₂), piidioksidin ja alumiinioksidin sekoitettu yhdiste, joka on luonteeltaan melko harvinainen. Se on nimetty esiintymisestään Mull-saarella Skotlannissa. Sen lisäksi, että mulliitti on kovaa ja kovaa, se kasvaa myös pitkissä, ohuissa kiteissä, jotka toimivat kuten olki adobessa, sitoen sekoituksen lukittuvaan otteeseen.

Rauta on vähemmän ainesosa, joka hapettuu hematiitiksi, mikä vastaa useimpien tiilien punaisesta väristä. Muut alkuaineet, kuten natrium, kalsium ja kalium, auttavat piidioksidia sulamaan helpommin - eli ne toimivat vuona. Kaikki nämä ovat monien saviesiintymien luonnollisia osia.

Maa on täynnä yllätyksiä - harkitse luonnolliset ydinreaktorit jota oli kerran Afrikassa - mutta voisiko se luonnollisesti tuottaa todellista tiiliä? Yhteyksiä on kahdenlaisia metamorfoosi harkita.

Ensinnäkin, jos hyvin kuuma magma tai purkautunut laava imeytyi kuivatun savikappaleen tavalla, joka antaa kosteudelle mahdollisuuden paeta? Annan kolme syytä, jotka sulkevat tämän pois:

• 1. Laavat ovat harvoin niin kuumia kuin 1100 ° C.
• 2. Lava jäähtyy nopeasti, kun ne imevät pintakivet.
• 3. Luonnolliset savet ja haudatut liuskat ovat märät, mikä imee laavasta vielä enemmän lämpöä.

Ainoa tuntematon kivi, jolla on tarpeeksi energiaa edes mahdollisuus sytyttää kunnollinen tiili, olisi komatiiitti, joka tunnetaan olevan 1600 ° C: n lämpötilassa. Mutta maapallon sisustus ei ole saavuttanut tätä lämpötilaa varhaisen proterotsooisen aikakauden jälkeen yli 2 miljardia vuotta sitten. Ja tuolloin ilmassa ei ollut happea, mikä kemiasta teki vielä epätodennäköisemmän.

Mull-saarella mulliitti esiintyy murakiviissä, jotka on paistettu laavavirtauksissa. (Se on löytynyt myös pseudotachylites, jossa vikojen kitka lämmittää kuivan kiven sulamaan.) Nämä ovat todennäköisesti kaukana oikeasta tiilestä, mutta sinun pitäisi mennä sinne itse varmistaaksesi.

Toiseksi, mitä jos todellinen tulipalo voisi leipoa oikean tyyppisen hiekkakilven? Itse asiassa niin tapahtuu hiilimaassa. Metsäpalot voivat alkaa kivihiilipetiä polttaa, ja kun nämä hiilisaumapalot voivat alkaa, ne voivat jatkua vuosisatojen ajan. Tosiaankin, liuskehiilen päällä olevat liuskekivet voivat muuttua punaiseksi klinkerikiveksi, joka on riittävän lähellä todellista tiiliä.

Valitettavasti tästä on tapahtunut yleistä, kun ihmisten aiheuttamat tulipalot alkavat kivihiilikaivoksissa ja huokoisissa paaluissa. Merkittävä osa maailman kasvihuonekaasupäästöistä johtuu kivihiilen tulipaloista. Tänään ylittämme luonnon tässä hämärtymässä geokemiallisessa tempussa.