Question

土中常见的粘土矿物有哪几类?对土的工程性质有何影响?

Answer 1

• 中文名：黏土

• 外文名：clay

• 别称：粘土

• 主要成分：硅铝酸盐

• 成因：风化，成岩作用

• 形状：晶体或非晶体

黏土(英语：clay)，又作粘土，是颗粒非常小的（<2μm）可塑的硅铝酸盐。除了铝外，黏土还包含少量镁、铁、钠、钾和钙，是一种重要的矿物原料。

黏土一般由硅铝酸盐矿物在地球表面风化后形成。但是有些成岩作用也会产生黏土。在这些过程中黏土的出现可以作为成岩作用进展的指示。

黏土是一种重要的矿物原料。由多种水合硅酸盐和一定量的氧化铝、碱金属氧化物和碱土金属氧化物组成，并含有石英 [2]  、长石、云母及硫酸盐、硫化物、碳酸盐等杂质。

黏土矿物的颗粒细小，常在胶体尺寸范围内，呈晶体或非晶体，大多数是片状，少数为管状、棒状。

黏土矿物用水湿润后具有可塑性，在较小压力下可以变形并能长久保持原状，而且比表面积大，颗粒上带有负电性，因此有很好的物理吸附性和表面化学活性，具有与其他阳离子交换的能力。

一些粘土矿物的矿物有：

高岭石：

石脂：

蒙脱石：

蛭石：

 

或者

伊来石：

水铝英石：Al2O3.SiO2.2,5H2O //

对工程方面影响的实例：

高液土

在工程中判别高液限土的3个指标为：小于0.074mm的颗粒含量大于50%、液限大于50%，塑性指数大于26的土。边坡工程对具有膨胀性的高液限土设计思路基本是参考膨胀土进行的，除了具有遇水膨胀、失水收缩的特征外，更主要的特征是高液限土压实性差，经过压实后的土的压缩性仍然较大，且有明显的应变软化。很多边坡工程失去效用，都是由于不能认清楚高液限土的本质特征而引起的。

高液限土

高液限土通常含有大量的蒙脱石、伊利石、高岭石等黏土成分。其中蒙脱石是由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的矿物，其晶格单元由两层硅氧四面体层夹一层氧化铝八面体层构成，层间联接依靠范得华力，较弱，水分子容易进入晶胞之间，增大晶胞距离，脱水后，又产生相应的收缩，其液限变化范围可达到140～710%，塑限范围为50～100%；在晶格之间，由于同晶置换作用，使蒙脱石具有很强的吸附能力，大量的Na+、Ca2+填充进来，产生双电层效应，导致粒间的膨胀。相似的，伊利石也具有2：1的三层晶体结构，但其吸附的阳离子主要为Na+、K+，晶格间连接力较强，水分子不容易进入，所以伊利石亲水性、胀缩性不如蒙脱石，其液限变化范围为80～120%，塑限为45～60%.伊利石属于较不稳定的中间产物，性质介于蒙脱石和高岭石之间，并随着层间K+含量的逐渐减少，而接近于蒙脱石。高岭石的结构单元是由一层铝氢氧晶片和一层硅氧晶片组成的晶胞。晶胞之间的联结是氧原子与氢氧基之间的氢键，联结力较强，晶胞之间的距离不易改变，水分子不能进入，亲水性及膨胀性较前两种矿物成分。 　高液限土的工程性质与其母岩成份、含水量、密实度、外荷载大小及作用方式、其他物理化学作用等都有关系。根据大量工程实践可知：高液限土透水性较差；干硬时强度高，坚硬不易挖掘， 不易压实；毛细现象明显，吸水后能长时间保持水分，故吸水后承载力小、稳定性差；具有较大的可塑性、弱膨胀性和粘性。