原料的發泡為輕質骨材製造上最重要的機理，於1948 年 J.E.Conley 和Hewitt Wilson 共同研究及 1950 年 C.M.Riley 研究均指出，原料發泡 必須滿足兩種條件，第一條件為：原料被加熱到高溫時，必須生成黏性
的玻璃相，能封密由骨材內部放出的氣體。第二條件為：於高溫下生成 黏性玻璃相後，原料中必具放出氣體的物質。即原料被加熱到放出氣體 前，該表層必須生成黏性的玻璃相。根據C.M.Riley 的研究成果顯示，
輕質骨材燒成溫度在1100~1300℃範圍內，容易產生發泡的原料化學組 成如圖7-2.1，主要由 SiO2、Al2O3及其他成分（CaO、MgO、FeO、Fe2O3、 K2O、Na2O）之三相圖內虛線範圍。至於第二條件所述的膨脹氣體發生 的原因，有許多不同學者的論見。經整理相關文獻資料，顯示，膨脹原 料的化學成分及礦物成分均對輕質骨材的性質產生極大的影響。
圖7-2.1 具膨脹性黏土的化學比例分配圖
2.3 影響燒結的因素
由燒成而影響品質的因素，大致上有材料的化學成分、礦物組成、
粒度分佈、填充密度及體密度、燒成溫度與時間、冷卻速度以及燒成中 的氣氛等。茲將其重要項目，簡單敘述如下：
1. 材料化學
在燒結的過程中影響本質的因素，首推材料的化學組成，針對每一 化學成分的影響討論如下，並整理於表7-2.1：
(1)SiO2：在原料中最主要成分為 SiO2，一般高達 50﹪以上。SiO2含 量愈高，則高溫熔液黏度愈高，但對於輕質骨材的性質影響，增 加SiO2將降低輕質骨材顆粒強度。
(2)Al2O3：增加Al2O3將增加輕質骨材顆粒強度及密度，可採用水雲 母類含量較高，石英含量較少的粒土原料。
(3)CaO、MgO、FeO、Fe2O3、K2O、Na2O 等助熔劑：CaO、MgO、
FeO、Fe2O3、K2O、Na2O 等助熔劑含量愈多，其高溫溶液粘度越 低，會使熔液生成的溫度提高，並且稍提高一點溫度，會使熔液 量急劇增加，因此助熔劑量必須為補助及少量。
(4)鐵化物：增加鐵化物將增加輕質骨材顆粒強度
(5)礦物成分：白雲石在低溫時即放出二氧化碳，此時對膨脹沒有直 接影響，需要再與其他成分作用產生碳酸鉀或碳酸鈣，於高溫再 分解即可產生對膨脹有效之氣體；赤鐵礦、黃鐵礦、白雲石、方 解石可作為發泡劑。在原料雖滿足第一要件，但加熱後沒有足夠 氣體產生時，可加入發泡劑。
(6)有機質物：具有膨脹性原料一般含有機物，若因風化作用而消失，
則有減低其膨脹之傾向。
表7-2.1 原料化學成份對輕質骨材性質之影響
％，Na2O＋K2O 約 3％~6％，SO3約 1~4％，碳約 1~2％。
(2)前蘇聯陶粒科學研究所指出：原料礦物成份為不同水化雲母類蒙 脫石類，高膨脹性粘土原料SiO2≦60％，Al2O3 14~20％，CaO＋
MgO≦7％，Fe2O3＋FeO 6~10％，K2O＋Na2O 3~5％
(3)Riley 指出：認為只要其化學成分滿足 SiO2、Al2O3和助熔劑（CaO、
MgO、FeO、Fe2O3、K2O、Na2O）組成三角相圖核心區的要求的 任何粘土，都是可以膨脹。
(4)近藤指出：原料礦物成份為蒙脫士、伊利石、綠泥石、沸石等礦 物，化學成分SiO2 60~70％，Al2O3 15~25％，Fe2O3 5~10％，CaO
＋MgO 0~5％，Na2O＋K2O 3~4％。
(5)王根元指出：原料礦物成份為伊利石、蒙脫石、綠泥石，化學成 分大致落在Riley 三相圖膨脹範圍內。
表 7-2.2 燒脹型輕質骨材的原料礦物成份
燒成溫度與燒成時間呈反比例關係。如欲得同一燒成狀態時，若提
相關學者論點如王櫻茂及顏聰指出：黏土如果膨脹良好，由熱處 理，過程中觀察，最初黏土變成紅色，達到膨脹溫度後轉成暗綠-棕色，
此顏色轉變，代表三價鐵離子在膨脹溫度時減價之現象。Riley 指出：
鐵化物等分解出的CO2，一旦與黏土中的鹼性物質相結合，就產生K2CO3 和3K2Al2Si2O8．2CaCO3(鈣霞石)等，這些物質在 1200℃左右的高溫下 分解出CO2氣體，促使具有一定黏稠度的熔融礦物產生膨脹。近藤指 出：認為，可能是存在於黏土中的含量為0.5%~1.0%的有機質對氧化鐵 起了還原介質的作用，促使Fe2O3通過氧化－還原反應變為 FeO 時釋放 出的CO2使黏土熔融物膨脹。王根元指出：研究頁岩的膨脹性能，認為 促使頁岩膨脹的氣體，主要是在氧化鐵的分解和有機質之間進行的氧化
－還原反應的產物。同時還認為，還原介質不管是物料的內在因素還是 外部因素，對氧化鐵的還原都起有效作用。如果物料的內部、外部都有 還原介質，則膨脹更好。
表7-2.3(a) 人造輕質骨材膨脹原理
表7-2.3(b) 人造輕質骨材膨脹原理
所異。加工方式大致可分為非造粒型及造粒型。非造粒型的加工方式較