粘土砖的矿物组成主要是高岭石（Al2O3·2SiO2·2H2O）和6%~7%的杂质（钾、钠、钙、钛、铁的氧化物）。粘土砖的烧成过程，主要是高岭石不断失水分解生成莫来石（3Al2O3·2SiO2）结晶的过程。粘土砖中的SiO2和Al2O3在烧成过程中与杂质形成共晶低熔点的硅酸盐，包围在莫来石结晶周围。
粘土砖属于弱酸性耐火制品，能抵抗酸性熔渣和酸性气体的侵蚀，对碱性物质的抵抗能力稍差。粘土砖的热性能好，耐急冷急热。
粘土砖的耐火度与硅砖不相上下，高达1690~1730℃，但荷重软化温度却比硅砖低200℃以上。因为粘土砖中除含有高耐火度的莫来石结晶外，还含有接近一半的低熔点非晶质玻璃相。
在0~1000℃的温度范围内，粘土砖的体积随着温度升高而均匀膨胀，线膨胀曲线近似于一条直线，线膨胀率为0.6%~0.7%，只有硅砖的一半左右。当温度达1200℃后再继续升温时，其体积将由膨胀最大值开始收缩。粘土砖的残余收缩导致砌体灰缝的松裂，这是粘土砖的一大缺点。当温度超过1200℃后，粘土砖中的低熔点物逐渐熔化，因颗粒受表面张力作用而互相靠得很紧，从而产生体积收缩。
高炉用粘土耐火砖是以耐火粘土为原料生产的用来砌筑高炉内衬的粘土砖。高炉用粘土耐火砖用于小高炉炉衬的炉喉、炉身、炉缸、炉底及大高炉炉身。
高炉用粘土耐火砖要求常温耐火强度高，能够抵抗炉料长期作业磨损；在高温长期作业下体积收缩小，有利于炉衬保持整体性；显气孔率低和Fe：O。含量低，减少炭素在气孔中沉积，避免耐火砖在使用过程中膨胀疏松而损坏；低熔点物形成少。高炉用粘土耐火砖比一般粘土砖具有优良性能。
热风炉用粘土砖是以耐火粘土为原料制得的用来砌筑高炉热风炉用的粘土砖。热风炉用粘土砖用于热风炉、蓄热室和隔墙。热风炉用粘土砖要求抗热震性好，荷重软化温度高，蠕变小。
中国冶标(YB/T 5107-1993)将热风炉用粘土质耐火砖按理化指标分为RN-42、RN-40和RN-36 3种牌号。其理化指标、尺寸允许偏差有如下规定：
(1)层裂宽度不大于0.25mm时，长度不限制；
(2)层裂宽度为0.26～0. 50mm时，长度不大于30mm;
(3)层裂宽度大于0.50mm时，不合格。
玻璃窑用大型粘土质耐火砖是用于砌筑玻璃窑用的单重不小于50kg的粘土耐火砖。中国冶标(YB/T 5108-1993)规定了玻璃窑用大型粘土质耐火砖的理化指标、尺寸允许偏差及外观。
本标准还对砖的断面层裂等作了下列规定：
(1)砖的断面层裂：
1)长度≤400mm的砖：层裂宽度0.26～0.50mm时，长度不大于40mm；层裂宽度0.51
～lmm时，长度不大于25mm。
2)长度>400mm的砖：层裂宽度0.26，0.50mm时，长度不．大于80mm；层裂宽度0.51～1mm时，长度不大于50mm。
(2)层裂宽度小于0.25mm的裂纹，长度不限制。
(3)断面上不得有大于1mm的孔隙与裂纹
由于粘土砖的荷重软化温度低，在高温下产生收缩，导热性能比硅砖小15%~20%，机械强度也比硅砖差，所以，粘土砖只能用于焦炉的次要部位，如蓄热室封墙，小烟道衬砖及蓄热室格子砖、炉门衬砖、炉顶以及上升管衬砖等。
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