Question

黏土矿物

Answer 1

土中主要的次生矿物是黏土矿物。

黏土矿物是一种复合的铝-硅酸盐晶体，颗粒成片状，是由硅片和铝片构成的晶胞所组叠而成的。

硅片的基本单元是硅-氧四面体；铝片的基本单元是铝-氢氧八面体。

黏土矿物依硅片和铝片的组叠形式的不同，主要分成 高岭石 、 伊利石 和 蒙特石 三种类型。

高岭石 ：晶层结构是由一个硅片和一个铝片上下组叠而成。

主要特征是：颗粒较粗，不容易吸水膨胀、失水收缩，或者说亲水能力差。

蒙特石 ：晶层结构是由两个硅片中间夹一个铝片所构成。

主要特点是：颗粒细微，具有显著的吸水膨胀、失水收缩的特性，或者说亲水能力强。

伊利石 （云母在碱性介质中风化的产物）：由两层硅片夹一层铝片所形成的三层结构，但晶层之间有钾离子联结（联结强度弱于高岭石强于蒙特石）。

电泳 ：带电颗粒在电场作用下，向着与其电性相反的电极移动的现象。

电渗 ：在电场中，由于多孔支持物吸附水中的正负离子，使溶液相对带电，在电场作用下，溶液就向一定的方向移动。

片状黏土颗粒表面常常带有不平衡的电荷，通常为负电荷，原因：

1. 离解 ：晶体表面的某些矿物在水介质中产生离解（阳离子扩散于水中，阴离子留在表面）。

2. 吸附 ：晶体表面的某些矿物把水介质中一些带电荷的离子吸附到颗粒表面。

3. 同晶置换 ：晶体内部的铝被镁或铁所替换。

双电层 ：颗粒表面的负电荷，构成电场的内层，水中被吸引在颗粒表面的阳离子和定向排列的水分子构成电场的外层。（黏土矿物表面性质直接影响土中水的性质，从而使黏性土具有许多无黏性土所没有的特性）

比表面积 ：单位质量土颗粒所拥有的表面积之和。

   

原生矿物一般颗粒较粗，呈粒状，三个方向的尺度基本上位于同一数量级上，比表面积小。

黏土颗粒细微，多呈片状，比表面积大。

高岭石比表面积为10~20平方米每克，伊利石为65~100平方米每克，蒙特石为800平方米每克。

对于黏土矿物比表面积直接反应土颗粒与四周介质（水）相互作用的强烈程度，是代表黏性土特征的重要指标。而对粗粒土，因其表面不带电，比表面积没有太大意义，应考虑影响其颗粒间排列和粗糙度的针片状颗粒比例和颗粒的磨圆度（最终影响抗剪强度）。