Đất sét vì sao nặn được, nung lên lại cứng như đá và không tan trong nước

Đất sét nặn được vì nó gồm những hạt cực nhỏ, dẹt như những lá bài, mỗi hạt được bọc một lớp nước mỏng làm chúng trượt lên nhau mà vẫn dính vào nhau. Khi nung trên khoảng 500–600 °C, nước nằm ngay trong cấu trúc tinh thể của hạt sét bị đẩy ra; ở khoảng 900 °C trở lên, các hạt bắt đầu dính chặt vào nhau. Hai biến đổi này không quay ngược lại được, nên đồ gốm cứng như đá và không tan trong nước nữa.

Hạt đất sét nhỏ cỡ nào

Các nhà khoa học đất gọi là "sét" những hạt nhỏ hơn 0,002 mm, tức 2 micromet. Một sợi tóc dày khoảng 0,07 mm, nghĩa là có thể xếp vài chục hạt sét nằm ngang qua bề rộng một sợi tóc. Mắt thường không thấy được từng hạt; sờ vào chỉ thấy mịn như kem.

So sánh nhanh với những thứ quen thuộc:

Loại hạt	Kích thước	Sờ vào thấy
Sỏi	trên 2 mm	Từng viên rõ ràng
Cát	khoảng 0,06–2 mm	Ráp, lạo xạo
Bột (limon)	khoảng 0,002–0,06 mm	Mịn như bột mì, không dẻo
Sét	dưới 0,002 mm	Trơn, dẻo, dính tay khi ướt

Nhưng chỉ nhỏ thôi chưa đủ. Bột đá xay mịn vẫn không nặn được. Bí mật nằm ở hình dạng của hạt sét.

Bí mật của độ dẻo: những lá bài ướt

Hạt sét không tròn như hạt cát mà là những tấm mỏng, dẹt, xếp chồng như một cỗ bài. Các khoáng vật sét như kaolinit có cấu trúc lớp, mỗi lớp là một tấm mạng nguyên tử silic, nhôm, oxy.

Khi thêm nước, mỗi tấm được bọc một màng nước mỏng. Màng nước làm hai việc cùng lúc:

• Bôi trơn: các tấm trượt lên nhau dễ dàng khi bạn ấn, kéo, vuốt.
• Kéo dính: giống hai miếng kính ướt áp vào nhau khó tách ra, màng nước giữ các tấm sát lại, nên khối đất giữ nguyên hình sau khi bạn buông tay.

Đó là định nghĩa của độ dẻo: đổi hình dưới lực, giữ hình khi lực mất. Ít nước quá, các tấm chạm nhau khô cứng, đất nứt vụn. Nhiều nước quá, các tấm trôi xa nhau, đất nhão chảy. Người thợ gốm thuộc lòng "độ ẩm vừa tay" bằng kinh nghiệm cả đời.

Đất sét từ đâu mà có

Phần lớn đất sét sinh ra khi đá granite và các đá giàu fenspat bị phong hoá. Nước mưa, hơi axit nhẹ trong đất và thời gian hàng nghìn tới hàng triệu năm biến fenspat thành khoáng vật sét. Thạch anh trong đá thì ở lại thành cát. Vì thế ở đâu có vùng đồi granite bị phong hoá sâu, ở đó hay có mỏ cao lanh.

Chữ "cao lanh" (kaolin) bắt nguồn từ tên Cao Lĩnh, một ngọn đồi gần Cảnh Đức Trấn, trung tâm đồ sứ nổi tiếng của Trung Quốc. Cao lanh trắng, ít tạp chất, là nguyên liệu chính của đồ sứ. Đất sét ruộng thì lẫn nhiều sắt và chất hữu cơ, màu nâu đỏ hoặc xám, hợp làm gạch ngói, đồ đất nung.

Đất sét cũng là lý do ruộng lúa đồng bằng giữ được nước: lớp sét mịn dưới đáy ruộng gần như không cho nước thấm xuống.

Phơi khô: đất co lại, nhưng vẫn "chưa chín"

Khi để khô, màng nước giữa các tấm sét bay hơi, các tấm xích lại gần nhau. Vì thế đồ gốm mộc co lại khi khô, thường vài phần trăm kích thước, rồi co thêm khi nung. Nếu một phần khô nhanh hơn phần khác (ví dụ quai cốc mỏng khô trước thân cốc dày), chỗ nối sẽ bị kéo căng và nứt. Thợ gốm phải phơi trong bóng râm, che kín, xoay đều.

Điều quan trọng: đất sét khô vẫn là đất sét. Thả một con giống nặn bằng đất sét đã khô vào chậu nước, sau một đêm nó sẽ mềm ra, rã thành bùn. Nước quay lại bọc các tấm sét như cũ. Biến đổi khi phơi khô là biến đổi quay ngược được.

Trong lò nung: những biến đổi không quay đầu

Nung mới là bước biến đất thành gốm. Nhiệt độ tăng dần qua nhiều chặng, mỗi chặng một chuyện khác nhau.

Nhiệt độ (gần đúng)	Chuyện gì xảy ra
Tới khoảng 100–200 °C	Hơi nước còn sót trong lỗ nhỏ bay ra. Nếu đồ còn ướt hoặc có bọt khí kẹt, hơi nước giãn nở đột ngột có thể làm đồ nổ vỡ trong lò.
Khoảng 450–700 °C	Nước nằm ngay trong cấu trúc tinh thể của khoáng vật sét bị đẩy ra. Sau bước này, đất không còn hút nước để dẻo lại được nữa.
Khoảng 573 °C	Hạt thạch anh trong đất đổi cấu trúc và nở ra một chút. Nâng hoặc hạ nhiệt quá nhanh ở mốc này dễ làm đồ nứt.
Khoảng 900–1.100 °C	Các hạt bắt đầu dính chặt vào nhau ở chỗ tiếp xúc. Ra đồ đất nung: cứng, còn nhiều lỗ nhỏ, thấm nước, gõ kêu đục.
Khoảng 1.200–1.300 °C hoặc hơn	Một phần đất chảy thành thuỷ tinh, lấp đầy lỗ nhỏ. Ra sành, sứ: chắc, gần như không thấm nước, gõ kêu thanh.

Vì nước trong tinh thể đã mất và các hạt đã hàn vào nhau, đồ gốm không bao giờ trở lại làm đất sét được nữa. Mảnh sành vỡ nằm trong đất cả nghìn năm vẫn nguyên, đó là lý do các nhà khảo cổ tìm thấy rất nhiều mảnh gốm cổ.

Đất sét trong đời sống người Việt

• Gốm cổ: người Việt cổ đã làm đồ gốm từ hàng nghìn năm trước; các di chỉ thời văn hoá Phùng Nguyên, cách nay khoảng bốn nghìn năm, có nhiều đồ gốm hoa văn đẹp.
• Bát Tràng (Hà Nội): làng gốm nổi tiếng bên sông Hồng, làm cả đồ gia dụng lẫn đồ mỹ nghệ, nung ở nhiệt độ cao.
• Phù Lãng (Bắc Ninh): nổi tiếng với gốm men nâu da lươn.
• Bàu Trúc: làng gốm của người Chăm ở miền Nam Trung Bộ, phụ nữ nặn tay đi vòng quanh bàn đất thay vì dùng bàn xoay, rồi nung lộ thiên bằng rơm và củi.
• Gạch ngói: những lò gạch ven sông ở đồng bằng tận dụng đất sét phù sa ngay tại chỗ.

Nung đồ gốm là việc của thợ có lò và có kinh nghiệm. Lò đạt nhiệt độ rất cao, thải khí nóng và khói, nên trẻ em chỉ nên xem nghệ nhân làm, không tự đốt lò hay nung đồ ở nhà.

Thử làm: ba phép thử với đất sét

Bạn cần: đất sét nặn (đất sét ruộng lọc sạch sỏi, hoặc đất sét tự khô mua ở cửa hàng văn phòng phẩm), một ít cát, một mảnh chậu đất nung cũ đã vỡ (người lớn kiểm tra cạnh không quá sắc), ba cốc nước, một lọ trong có nắp.

Phép thử 1: dẻo hay vụn

1. Nặn hai sợi dài cỡ chiếc bút: một bằng đất sét, một bằng cát trộn nước.
2. Uốn cả hai thành vòng tròn. Sợi đất sét uốn được, sợi cát gãy ngay. Đó là sự khác nhau giữa hạt dẹt và hạt tròn.

Phép thử 2: đất khô và đất đã nung

1. Nặn một viên bi, để khô 2–3 ngày.
2. Thả viên bi khô vào một cốc nước, mảnh chậu đất nung vào cốc khác.
3. Sáng hôm sau: viên bi đã rã thành bùn, mảnh chậu vẫn nguyên. Đó là ranh giới không quay đầu mà lửa lò tạo ra.

Phép thử 3: xem đất có bao nhiêu sét

1. Cho đất vườn vào lọ, khoảng một phần ba lọ, đổ nước gần đầy, đậy chặt, lắc mạnh 2 phút.
2. Để yên trên bàn. Sau 1 phút, cát lắng ở đáy. Sau vài giờ, lớp bột lắng tiếp. Phần nước đục còn lơ lửng tới hôm sau chính là hạt sét, nhỏ tới mức rất lâu mới chìm.
3. Đo độ dày từng lớp để biết đất nhà mình nhiều cát hay nhiều sét.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao đất sét dẻo mà cát thì không?

Hạt sét cực nhỏ và dẹt như những lá bài, mỗi hạt được bọc màng nước làm chúng vừa trượt lên nhau vừa dính vào nhau. Hạt cát to và tròn, nước không giữ chúng lại được. Vì vậy đất sét nặn được hình, còn cát ướt chỉ vun đống rồi sụp.

Đất sét khô có cứng như gốm không?

Không. Đất sét khô chỉ mất nước bám bên ngoài hạt, thả vào nước sẽ mềm và rã ra. Phải nung trên khoảng 500–600 °C để đẩy nước trong cấu trúc tinh thể ra, rồi cao hơn nữa để các hạt dính vào nhau, đất mới thành gốm.

Đất nung, sành và sứ khác nhau thế nào?

Khác nhau chủ yếu ở loại đất và nhiệt độ nung. Đất nung nung ở nhiệt độ thấp hơn, còn nhiều lỗ nhỏ, thấm nước. Sành và sứ nung ở nhiệt độ cao hơn nhiều, một phần đất chảy thành thuỷ tinh nên chắc, không thấm nước; sứ thường dùng cao lanh trắng tinh.

Vì sao đồ gốm hay bị nứt khi phơi hoặc nung?

Đất sét co lại khi khô và khi nung. Nếu các phần khô không đều hoặc nhiệt độ lò thay đổi quá nhanh, chỗ co nhiều kéo chỗ co ít và sinh vết nứt. Bọt khí hay nước còn sót cũng có thể làm đồ nổ trong lò.

Cao lanh là gì?

Cao lanh là loại đất sét trắng, chủ yếu gồm khoáng vật kaolinit, sinh ra khi fenspat trong đá granite bị phong hoá. Tên gọi bắt nguồn từ đồi Cao Lĩnh gần Cảnh Đức Trấn ở Trung Quốc. Đây là nguyên liệu chính để làm đồ sứ.