南宁膨胀土和株洲红粘土对比试验研究_许豪
第40卷，第1期2015年2月
公路工程Highway Engineering
Vol．40，No．1Feb ．，2015
［收稿日期］2013—05—29
［基金项目］国家自然科学基金资助项目（50978097）；湖南省自然科学基金资助项目（08JJ3092）［作者简介］许
豪（1982—），男，陕西汉中人，硕士，技术主管，主要从事地基处理技术研究。
南宁膨胀土和株洲红粘土对比试验研究
许
豪1，肖宏彬2，林明明
3
（1．中国石化河南石油工程设计有限公司，河南郑州450000；2．中南林业科技大学，湖南长沙410004；
3．中国石化集团河南石油勘探局房地产管理处，河南南阳473132）
［摘
要］通过一系列室内试验，探讨了膨胀土和红粘土在完全相同的试验条件下一维压缩蠕变特性以及回
弹特性。试验结果表明：膨胀土的非稳定蠕变速率随含水率的增加而增大；两种土主固结延续的时间均与含水率呈正比，即随着含水率的增大，主固结完成所需的时间也就越长；在低含水率和低竖向荷载作用的条件下，膨胀土的回弹量比红粘土的大。
［关键词］膨胀土；红粘土；一维压缩；回弹；对比试验
［中图分类号］U 416．1+67
［文献标识码］A ［文章编号］1674—0610（2015）01—0014—04
Comparative Experimental Study on Nanning Expansive Soil and
Zhuzhou Ｒed Clay
XU Hao 1，XIAO Hongbin 2，LIN Mingming 3
（1．Henan Petroleum Engineering Design Co．，Ltd of China Petrochemical Corporation ，Zhengzhou Henan 450000，China ；2．Central South University of Forestry and Technology ，Changsha ，Hunan 410004，China ；3．Ｒeal Estate Management Office of Henan Petroleum Exploration Bureau of China Petrochemi-cal Corporation ，Nanyang ，Henan 473132，China ）
［Abstract ］On the basis of a series of indoor tests ，one-dimensional compression creep and spring-back characteristics under the completely identical condition of expansive soil and red clay have been re-searched．The results shown that the unsteady creep rate of expansive soil is proportional to moisture con-tent．The consolidation duration of two kinds of soils are proportional to moisture content．That is the more water content ，the more time of primary consolidation．Under the condition of low water contents and low pressures ，the resilience values of expansive soil are bigger than those of the red clay．
［Key words ］expansive soil ；red clay ；one-dimensional compression ；springback ；comparative test
0前言
本文试验研究所取的特殊土是南宁膨胀土和株
洲红粘土，这两种土都属于粘性土，按照沉积年代划分为一般粘性土，所以透水性较小，力学性质属于中等。按照塑性指数I p 来划分，它们都属于粘性土中的粘土，因为其塑性指数均大于17。其中的膨胀土具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性，对工程的危害性很大，本课题组已经对南宁膨胀土做了大量的
试验研究，得出了很多有意义的结论［1－7］
；红粘土是指碳酸盐系的岩石经第四纪以来的红土化作用，形
成并覆盖于基岩上，呈棕红、褐黄等色的高塑性粘
土，其具有高含水率、高孔隙比和高塑性，但是却有较高的承载力和低压缩性等较好的工程力学性质。分别对两种土在各个方面的研究已经有不少研究成果，由于红粘土中有相当一部分的自由膨胀率大于40%，并且有较高的胀缩总率而被判为膨胀土，所以把这两种土做对比研究很有必要性，但是针对膨胀土和红粘土的对比试验研究尚不多见。杨庆
［8］
通过对南京膨胀土和大连红粘土的对比快剪试验，建立了两种非饱和土的抗剪强度指标和含水率之间的相关关系，得出了两种土的吸水膨胀规律
第1期许豪，等：南宁膨胀土和株洲红粘土对比试验研究
完全相同的结论。饶平平［9］通过对广西南宁红粘
土和膨胀土在不同温度、不同含水率条件下的室内
电阻率试验，得出其变化幅度存在一个临界值的结
论。欧孝夺［10］探讨了广西南宁膨胀土和红粘土的抗剪强度指标与温度之间的关系，表明红粘土的热力学特性较为敏感。而针对膨胀土和红粘土的一维压缩蠕变对比试验研究至今尚不多见，所以本试验内容具有一定的创新性。
本文在相同试验条件下，通过相同试验方法对非饱和南宁膨胀土和株洲红粘土两种典型的粘性土进行对比试验研究。力求得出在一维排水压缩蠕变试验下两种土的蠕变变形规律及压缩回弹特性［11］。
1土样介绍
本试验所使用的膨胀土取自广西省南宁市东北角环城道路工程，系冲洪积中等膨胀土，土体呈灰白色，红粘土取自株洲本地某工程现场的土样，其基本性质见表1。
表1土的物理性质指标
Table1Physical characteristics of soil samples
土样液限/%塑限/%密度/（g·cm－3）
南宁膨胀土61．422．82．7
株洲红粘土40．721．92．67
最优含水率/%最大干密度/（g·cm－3）自由膨胀率/% 15．81．8962．5
19．71．7837
由表1看出，株洲红粘土的自由膨胀率小于40%，虽不属于膨胀土的范畴，但是有一定的弱膨胀潜势。另外红粘土的收缩性很大，以缩为主，缩大于胀，且上硬下软，胀缩变形下层大于上层，所以在设计和施工时要注意红粘土失水后发生收缩，破坏土的结构，降低红粘土的力学强度［12］。
2试验介绍
本试验采用南京电力设备自动化总厂生产的WG型单杠杆轻便固结仪，试验数据由人工采集。在加荷比为≤3，加载顺序依次为12．5，50，200，400，800kPa，含水率为15．3%、19．7%及22．5%，密实度为90%的条件下分别对非饱和膨胀土和红粘土进行排水一维压缩分级加载试验，每级荷载持续7d。
3南宁膨胀土和株洲红粘土一维压缩蠕变特性对比研究
3
．1宏观蠕变变形规律特性对比分析
相同密实度90%，相同加荷比≤3，不同含水率条件下得到的分级加载应变－时间关系的曲线如图1 图3所示。
图1含水率为15．3%时的应变—时间关系曲线Figure1Curves of strain versus time when water content
is15．3%
由图1看出：在含水率为15．3%时，膨胀土的蠕变曲线在400kPa
以上的高应力作用下呈非衰减蠕变；红粘土的蠕变曲线都表现为衰减蠕变，终应变分别为0．085和0．079。其中衰减蠕变曲线可以分为2个阶段：非稳定蠕变阶段和稳定蠕变阶段。
图2含水率为19．7%时的应变—时间关系曲线Figure2Curves of strain versus time when water content
is19．7%
由图2看出：当含水率为19．7%时，蠕变曲线
51
公路工程40卷
呈现的规律和图1得出的结论一致，即膨胀土的蠕变曲线在400kPa 以上的高应力作用下呈非衰减蠕变，红粘土的蠕变曲线都表现为衰减蠕变，终应变分别为0．122和0．112。对比图1和图2，可以发现：随着含水率的增加，蠕变曲线的第一阶段，即非稳定减速发展阶段的应变值减小，但是终应变却在增大，这也符合以前试验的结论，即终应变随着含水率的
增加而增大［1］
。这种现象可以解释为，含水率越高，自由水和土颗粒之间的摩擦力就越大，在荷载刚加上的时候由于摩擦力的作用，使得非稳定蠕变阶段的应变值减小，然而随着时间的增加，自由水被逐渐挤出，又因为含水率大的土样中所含的自由水多，所以水被挤出后的体积蠕变变形也就越大。这也说明了主固结延续的时间与含水率呈正比，即随着含水率的增大，主固结完成所需的时间也就越长，次固结的发生则伴随在固结的全过程
。
图3含水率为22．5%时的应变—时间关系曲线
Figure 3Curves of strain versus time when water content
is 22．5%
由图3看出：含水率为22．5%时，
膨胀土的蠕变曲线表现为衰减蠕变，红粘土的蠕变曲线也呈现为相同的衰减蠕变，终应变分别为0．153和0．125。综合分析上述试验数据，得出膨胀土的非稳定蠕变速率随含水率的增加而增大，红粘土的非稳定蠕变速率随含水率的变化不明显。
对比非饱和膨胀土和红粘土的蠕变曲线我们得出如下结论：①膨胀土的蠕变曲线在低含水率和高应力作用的条件下属于非衰减蠕变，红粘土的蠕变曲线均为衰减蠕变；②膨胀土的非稳定蠕变速率随
含水率的增加而增大，红粘土的非稳定蠕变速率随含水率的变化不明显；③两种土的主固结延续的时间均与含水率呈正比，即随着含水率的增大，主固结完成所需的时间也就越长。3．2
微观蠕变变形规律特性对比分析
采用日本生产的S —3000N SEM 型扫描电子显
微镜对膨胀土和红粘土压缩后的土样进行扫描电镜试验，选取具有代表性的含水率土样（15．3%和22.5%）进行试验，对粘性土来说放大倍数在1500?300为佳［13］，所以本试验取放大倍数为2000倍，土样水平面的微观照片分别如图4和图5所示
。
（a ）
膨胀土（b ）红粘土
图4含水率为15．3%时压缩后的2000倍扫描电镜照片Figure 42000times photos by SEM after compression when
water content is 15．
3%
（a ）
膨胀土（b ）红粘土
图5含水率为22．5%时压缩后的2000倍扫描电镜照片Figure 52000times photos by SEM after compression when
water content is 22．5%
由图4和图5看出：在分级加载压缩蠕变试验结束之后，膨胀土和红粘土的颗粒多呈现圆球状或
者稍扁的椭球状，并且结构密实，土颗粒以面－面接触为主并且都呈絮凝结构。这可以解释为经过五级加载到800kPa 这个漫长的排水固结过程之后，土结构被压密，自由水被挤出，空气被压缩，孔隙体积减小，土骨架发生缓慢的次固结变形，即蠕变变形。其中膨胀土还要考虑土颗粒因体积膨胀而造成孔隙缩小的影响。由上图还可以看出，红粘土的孔隙比膨胀土的大，这也从微观上证明了红粘土高孔隙比的特性。
4压缩回弹曲线的对比分析
土样的制作方法和试验设备同上，密实度均为90%，含水率为15．3%时，取竖向荷载为200kPa ，
61
第1期许豪，等：南宁膨胀土和株洲红粘土对比试验研究含水率为22．5%时，
取竖向荷载为800kPa ，每组土样压缩3d 之后，再进行卸载回弹试验。其应变—时间关系曲线分别如图6和图7
。
图6含水率为15．3%时的回弹曲线
Figure 6Ｒebound curves when water content is 15．
3%
图7含水率为22．5%时的回弹曲线
Figure 7Ｒebound curves when water content is 22．5%
由图6和图7得出：①在含水率为15．3%时，
红粘土的压缩应变为0．043%，膨胀土的压缩应变为0．058%，在含水率为22．5%时，红粘土的压缩应变为0．165%，膨胀土的压缩应变为0．184%，再次证明了红粘土的低压缩性。②含水率为15．3%时，红粘土的回弹瞬变量为0．019%，膨胀土的回弹瞬
变量为0．032%，含水率为22．5%时，红粘土的回弹
瞬变量为0．092%，膨胀土的回弹瞬变量为0.082%，说明随着含水率和竖向荷载的增加，两种土的瞬时卸载回弹量均有所提高；并且在低含水率和低竖向荷载条件下，膨胀土的回弹量要比红粘土的大，在较高含水率和高竖向荷载条件下，两种土的回弹量相差不大，说明红粘土的回弹量的增幅要比膨胀土的大。
5结论
本文通过对南宁膨胀土和株洲红粘土在相同的试验条件下进行的一系列对比试验研究，得出如下结论：
①膨胀土的蠕变曲线在低含水率和高应力作用的条件下属于非衰减蠕变，红粘土的蠕变曲线均为衰减蠕变。
②膨胀土的非稳定蠕变速率随含水率的增加而增大，红粘土的非稳定蠕变速率随含水率的变化不明显。
③两种土主固结延续的时间均与含水率呈正比，即随着含水率的增大，主固结完成所需的时间也就越长。
④随着含水率和竖向荷载的增加，两种土的瞬时卸载回弹量均有所提高；并且在低含水率和低竖向荷载作用的条件下，膨胀土的回弹量要比红粘土的大，在较高含水率和高竖向荷载作用的条件下，两种土的回弹量相差不大，说明红粘土的回弹量的增幅要比膨胀土的大。
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栾茂田．非饱和红粘土和膨胀土抗剪强度的比较（下转第38页）
7
1
公路工程40
卷
图22桩顶沉降随轴力变化
Figure22Axial force and settlement of pile top
减少群桩基础整体的沉降。两者的荷载沉降曲线都是直线，说明两者在结构的承载能力极限状态荷载内都是处于弹性变形工作状态。由图20，实心墩桩顶轴力最大值（最小值）与平均值的比值随着承台面上荷载的变化，基本没有什么变化。而且在同等情况下，桩顶轴力最大值与平均值的比值要比空心墩身大0.2左右，说明在赤石特大桥此种地质条件下，采用实心墩身是不太合适的。由图21，当墩身采用实心墩时，荷载呈现中间大，往两边逐渐变小的趋势，处于实心墩身下的基桩轴力相差较小，而且相对其它基桩来说，桩顶轴力相对较大，说明承台荷载最先把力传给离荷载作用区域最近的桩，然后再传给相对较远的桩，由内向外不断把力扩散出去。采用实心墩，承台对其下基桩桩顶轴力的协调能力比较弱，很难产生力的重分布。由图22可知：桩顶沉降随桩顶轴力的变化都呈一直线的变化，桩始终处于弹性工作状态，不随基桩位置的变化，也不随墩身形状的变化，说明桩顶沉降主要受承台下土层及桩端持力层的影响。
5结论
本文利用ABAQUS对赤石特大桥群桩基础进行竖向荷载下的数值模拟，基于自平衡试桩结果，从承台荷载与沉降关系，桩顶轴力分布及桩顶沉降变化等对大桥群桩基础进行整体受力分析，并主要考虑持力层刚度、承台厚度以及上部墩身形状等因素对群桩基础整体受力的影响，进行分析与讨论，得出以下几点结论。
①群桩基础在设计荷载下工作是安全的，整个受力过程都处于弹性范围，在设计荷载下，群桩基础中心的最大沉降不到2cm，非常小，符合工程的要求。
②群桩中桩顶轴力的分布不呈现明显的分布规律，没有出现中桩小，边桩次之，角桩最大的桩顶轴力分布规律，桩顶轴力的分布相对均匀。群桩中最大桩顶轴力与桩顶轴力平均值的比值随着承台面上荷载的增大，不断减小，而最小桩顶轴力与桩顶轴力平均值的比值则随着承台面上荷载的增大，不断增大，到设计荷载后两者基本稳定，说明承台对基桩桩顶轴力的分布有一定的协调作用。
③群桩下基桩桩顶轴力随着承台面上荷载的增大呈线性增大变化，桩顶轴力的增加速度角桩最快，中间桩次之，边桩最小。群桩下基桩的桩顶沉降随桩顶轴力呈直线变化，各桩之间的差异沉降很小。
④持力层刚度不宜过大或过小，过大或过小都对桩顶轴力分布不均匀有较大影响，群桩基础按沉降控制设计时应考虑合理的持力层刚度，达到安全经济。群桩基础沉降和桩顶位移主要受土层和持力层的影响，而承台厚度和上部墩身形状影响较小。承台厚度对基桩桩顶轴力重分布影响较小。对比实心墩和空心墩，空心墩可有效减少整体沉降和协调基桩桩顶轴力。
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（上接第17页）
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83
粘土在我国不同区域分布的岩土工程特性
粘土在我国不同区域分布的岩土工程特性 （资源学院地质11—6班05112208） 摘要：由于形成条件、形成年代、组成成分、应力历史不同，土的工程性质具有明显的区域性。广阔的中国大陆上分布着各种各样的土，北部的黄土、南部的红土、中部的老 粘土以及东南近海的海洋软土(包括沿海的软土)。本文将以区域性不同土为依据，阐明我国 不同区域土的工程性质的特性以及分析其差异性形成的原因。 关键字：区域性土；岩土工程特性；红土；黄土；海洋软土；膨胀土 0 前言 我国大地上分布着各种具有地区特点的区域性土，其中最主有特色的是黄河以北的黄土、长江以南的红土、黄河长江之间的老粘土（胀缩性粘土和非胀缩胀性的下蜀粘土）以及东南沿海的海洋土。这些“区域性土”有着不同于一般粘性土的比较特殊的工程特性，如黄土的湿陷性、红土的高强度、粘土的胀缩性和海洋土的高压缩性，这是大家所熟知的。但这些土是怎么形成的，为什么有明显的区域性，则它们与本地区的气候条件、其形成年代、组成成分、应力历史都密切相关。本文将对各类“区域性土”的分布和工程特性形成以及影响因素加以简单介绍。 1 粘土及其工程特性的介绍 土是由固体（矿物、岩石碎屑）、水和气体组成的质地较松散的三相地质集合体。固体颗粒、水和气体之间的比例关系随着周围条件的变化而变化。土固体颗粒的大小、成分及三项之间的比例关系，反映出土的不同性质，如干湿、松密、轻重、软硬等等。 土的工程特性主要包括土的物理性质、土的水理性质以及土的力学性质。其中，土的物理性质是指土体的成分、结构、可塑性和击实性等方面的特征。而表征这些物理性质的指标多种多样，如：天然重度、干重度、含水量、孔隙度、含水比、相对密度、最大干密度等等。土的水理性质是指土的渗透性、吸水或失水的胀缩性、浸水时的软化性和在水中的可溶性等方面的特征。土的力学性质是指土在力的作用下变形和破坏特性，通常用压缩系数、压缩模量、变形模量、泊松比、固结系数、粘聚力等指标来表示土的力学特性。 2 不同区域土为何具有不同的工程性质 无论是什么土，它们颗粒之间都存在着一定的“胶结联系”，所不同的只是“胶结联系”的材料性质和胶结强度有差异而已。有些土的“胶结联系”很弱，弱到在工程上可以忽略不计，这种土最常见，通常称之为一般粘性土。可是，某些区域的土颗粒之间却存在着较多性质不同的“胶结联系”，这种胶结联系的性质可以分成水稳性、非水稳性以及介于两者之间的性质。水稳性的胶结材料主要是微晶氧化铁（赤铁矿、针铁矿），非水稳性的胶结材料主要是微晶氯化钠和微晶碳酸钙等，介于两者之间的主要是含水氧化铁（水铁矿）和粘粒
膨润土的三种分类
扬州建安土工合成材料有限公司 膨润土的三种分类 我们知道膨润土的层间阳离子种类决定于膨润土的类型，当层间的阳离子为Na+时称钠基膨润土；层间的阳离子为Ca2+时称钙基膨润土；层间的阳离子为H+时称氢基膨润土(活性白土、天然漂白土-酸性白土)；层间的阳离子为有机阳离子时称有机膨润土。 一、活性白土 活性白土是以粘土（主要是膨润土）为原料，经无机酸化处理，再经水漂洗、干燥制成的吸附剂，外观是乳白色的粉末，无臭，无味，无毒，吸附性能很强，能吸附有色物质、有机物质。在空气中易吸潮，放置过久会降低吸附性能。但是，加热到300摄氏度以上便开始失去结晶水，使结构发生变化，影响褪色效果。活性白土不溶于水、有机溶剂和各种油类中，几乎完全溶于热烧碱和盐酸中，相对密度2．3～2．5，在水和油中的膨润极小。 二、天然漂白土 就是自然产出的自身就具有漂白性能的白土，是以蒙脱石、钠长石、石英为主要组分的白色、白灰色粘土，是膨润土的一种。 主要是玻璃质火山岩合成后的产物，它吸水后不收缩、悬浮液的pH值为弱酸性与碱性膨润土相区别；其漂白性能比活性白土差。颜色普通有淡黄色、绿白色、灰色、檄榄色、褐色、奶白色、桃红色、蓝色等。纯白色的很少。密度2．7-2．9g/cm。视密度由于多孔性关系而常常较低。化学成分和普通粘土差不多，主要化学成分是三氧化二铝、二氧化硅、水及少量铁、镁、钙等。无可塑性，有较高吸附性。因含大量含水硅酸，对石蕊呈酸性。水中易裂解，含水量很大。普通细度越细则脱色力越高。 在勘探阶段停止质量评价时，需测定其漂白性能、酸度、过滤性能、吸油量等项目。 三、有机膨润土 有机膨润土是一种无机矿物/有机铵复合物，以膨润土为原料，应用膨润土中蒙脱石的层片状构造及其能在水或有机溶剂中溶胀分散成胶体级粘粒特性，经过离子交流技术插入有机掩盖剂而制成的。有机膨润土在各类有机溶剂、油类、液体树脂中能构成凝胶，具有良好的增稠性、触变性、悬浮稳定性、高温稳定性、光滑性、成膜性，耐水性及化学稳定性，在涂料工业中有重要的应用价值。在油漆油墨、航空、冶金、化纤、石油等工业中也有普遍的应用。
粘性土与粘土的区别
粘性土与粘土的区别： 粘性土是指塑性指数大于10的土. 粘性土分为粉质黏土和黏土, 粘土是指塑性指数大于17的土. 粉质粘土和粘土的区别： 粉质粘土，是粘土中具体细分，粉质多但也是粘土 粘土不感觉有沙粒,大多很细的粉末,一般没有沙粒.亚粘土感觉有沙粒,小土粒易用手指捻碎 砂土和粘土的区别是什么？砂土的“砂”表示什么含义？粘土的“粘”表示什么含义？ 砂土和粘土的称谓只是一种泛指的说法，准确的称呼为无粘性土和粘性土，划分标准粗略为看粒径大小（即砂粒、粉粒、粘粒等），理论上判断方法应用塑性指数（Ip）划分，当其小于等于3时，为砂土，当大于3时，一般认为是粘性土，塑性指数需要在实验室内通过界限含水量试验测定。 但在实际中，砂土无法进行该项试验，一般是通过颗粒分析方法（洗筛法+比重计法）分析其颗粒构成，然后进行判断 所谓砂土和粘土是按照他们的粒径的大小分类来说的. 不是一般所说的砂,或者粘了! 具体的参照土质土力学教材，讲的很清楚。 什么是高岭土？什么是砂性土？什么是亚粘土 1. 高岭土在化学组成上的主要特点是铝含量高，助熔剂含量低。其产地遍布各地，南方多原生高岭土， 北方多粘积高岭土 2.砂性土:它既具有一定数量的粗粒组，使路基具有足够的强度和水稳定性，又能保持一定数量的 细颗粒，使土具有一定的粘性，不至于过分松散。砂性土的颗粒组成接近于最佳级配。因此，砂性土修筑的路基适应于行车时的压实作用，能构成平整坚实的路基表面，雨天不泥泞，晴天不扬尘。 3.亚粘土:在建筑工程中，亚粘土是介于粘土和砂土之间的一种地基土它的特征接近粘土，但颗粒 较粘土粗，可塑范围较粘土小。粉质粘土（亚粘土）属于粘性土，在现行规范中规定，粘性土的分类是按土的塑性指数来划分的，如下： 塑性指数≥17的称粘土；17>液性指数≥10的称粉质粘土，10>塑性指数≥3的称为粉土，砂土的塑性指数一般都小于3。塑性指数越小，说明土的颗粒越粗，可塑的范围越小。 土层的软硬，不仅取决于名称，主要取决于土的含水量和空隙率。对粘性土来说，有一个指标叫液性指数，是判断土的软硬状态的。如下： 液性指数≤0 坚硬；0< 液性指数≤0.25 硬塑；0.25< 液性指数≤0.75 可塑；0.75<液性指数≤1 软塑；液性指数>1 流塑。 液性指数与土的类别及含水量有关，同一种土，含水量越大则液性指数越大，土质越软。 所以，亚粘土地层如果含水量不是很大，是不属于软弱地层的，完全可以作为建筑物基础的持力层的。
典型红粘土与膨胀土的对比试验研究
典型红粘土与膨胀土的对 比试验研究 摘要通过室内试验对广西贵港红粘土、湖北荆门弱膨胀土与中膨胀土的物理力学性质指标、原状样脱湿过程中的强度变化、击实样泡水前后强度变化以及脱湿吸湿性能等方面进行了对比试验研究。结果表明：3 种土原状样脱湿过程中的强度指标在土体裂隙性与基质吸力双重因素的作用下表现出完全不同的变化规律；由于红粘土与膨胀土膨胀性能上的差异，不同含水量的击实样泡水后的干密度峰值与加州承载比(CBR)峰值所对应的原击实样含水量比最优含水量有不同程度的增大；土体因矿物成分的差异而表现出明显不同的脱湿、吸湿速率。广西贵港红粘土与荆门膨胀土虽然在一些物理力学指标上具有相似之处，但其力学特性与水敏性特征具有明显的差异，在实际工程中应给予充分重视。关键词土力学，红粘土，膨胀土，强度，裂隙性，胀缩性 1 引言
红粘土在物理力学性质指标、矿物成分与工程力学特性等多方面与膨胀土有相似之处，对于这两类特殊土关系问题的研究，至今尚未形成统一的观点。目前，红粘土在一些地区被完全按照膨胀土处理，而在另一些地区则被单独研究[1]。 我国南方广泛分布的红粘土风化壳主要是由于第四纪季风环流形成以来，在热带-亚热带高温湿条件下经历了复杂的红土化过程而形成的，具有独特的游离氧化铁的胶结结构；而膨胀土则是一类具有明显吸水膨胀失水收缩的特殊土。以往对于红粘土与膨胀土的比较研究主要集中在历史成因、矿物组成与胀缩性能等方面。从矿物学角度讲，膨胀土一般含有较多的诸如蒙脱石的亲水矿物，而红粘土矿物成分以伊利石与高岭石为主，含少量或不含蒙脱石。红粘土与膨胀土均具有较高的粘粒含量、天然含水量、孔隙比与液塑限，而红粘土的这些指标较膨胀土更高，远远超出一般粘性土，但同时红粘土却具有明显优于膨胀土的力学特性。 在实际工程中，由于外界自然条件变化而引发的有关红粘土与膨胀土类似于边坡失稳﹑地基不均匀变形、道路开裂的工程病害时有发生[2]。但目前对于这两类特殊土因含水量变化所引起的胀缩性与裂隙性的耦合作用以及这一耦合作
关于粘土和软陶
关于粘土和软陶 目前我们能接触到的各种类型的粘土名词很多，什么树脂粘土、超轻粘土、面包土、纸粘土、油粘土，国内外网站上各有各的叫法。因为在中国还没有普及开来，所以很多朋友一听都会对他打个问号，什么是粘土？，而且大家最喜欢问的就是，粘土和软陶有什么区别？ 冬雨在这里收集了一些资料，加上自己的理解和亲手实践的经验，对此做了个小结，以帮助大家更快的认识它及找到适合自己用的类别： 先说软陶吧，它还有几个名字：彩陶，烧烤粘土，雕塑土等。软陶是一种低温热固的塑胶材质，本身不含水分，存放时要避免阳光直射或高热场所，以免其受紫外线及高热而产生化学反应导致变质。存放过久会随时间的增长而使表面的油性物质挥发掉，降低材料本身的粘性和延展性。软陶的作品需在120—150℃下烘烤合适时间来定型。如果温度过高，会使成品烧焦甚至融化燃烧，造成含氯的刺激性烟雾。 下面该说说粘土了。冬雨所用的粘土主要是树脂粘土和超轻纸粘土（来自台湾）。顾名思义，前者成分里有树脂，以达到好的延展性的目的。后者主要成分是纸浆纤维和水，胶质。不过不论是前者还是后者，都是安全无毒（这个是经过了“台湾玩具暨儿童用品研发中心”的认证的），儿童和成人都可以放心使用。 二者的共同点：1.都可以和水互相调和，以达到合适的揉捏软硬程
度。2.成品均可以自然风干（大概2，3天的样子）定型，操作简便，并使其可以应用到的范围更广。3.两者均有各种颜色可以选购。不过最基本的是红黄蓝白黑五色，通过这五色的互相调和，基本可以满足大部分的颜色种类需求。 二者的不同点：1.前者干后成品有色泽艳丽，后者稍显哑光。2.前者的重量大大超过后者。3.前者适合做平面作品，后者易造型适合做立体作品。4.二者干后都较硬，后者还有弹性。5.后者较前者稍易干。 以简单的几句来概括软陶和粘土的最大不同点：1.成分不同，软陶非水溶性，粘土可以和水调和。2.成品定型方式不同，软陶高温烤制定型，粘土自然风干定型。
膨润土改性小知识
膨润土改性小知识 天然膨润土在实际应用中性能不够理想，或不能满足特殊应用领域使用要求时，常常需要进行人工改性。改性的原理是蒙脱石在水溶液中吸水膨胀并分散形成胶体，晶层间阳离子以水化离子形式出现，这些水化阳离子与晶体联结并不牢固，可被溶液中其它离子置换取代。这种离子交换过程主要在晶层之间进行，不会引起晶体骨架改变。根据这一原理，可以使用一些无机（锂、钠、钾）或有机阳离子，通过离子交换，实现膨润土的改性。目前常见的改性的膨润土主要有以下几种： （1）有机膨润土 有机膨润土是长碳链季铵盐与膨润土反应的产物。它是利用季铵盐离子与粘土中的可交换离子相互作用，使大的有机离子进入土板层间，覆盖在粘土级粒子粘土表面，形成稳定的有机产品。有机膨润土有湿式和干式两种制法。湿式制法是以水为分散介质，将膨润土先制成浆液，再与季铵盐进行反应。具体操作步骤如下： 去除膨润土中的杂质，制成土浆液，一般固含量为10～20％。 将土浆液进行高速剪切分散，使粒度达到粘土级。 使土浆液与季铵盐反应。 从浆液中分离出有机土，进行洗涤。 在温度<50℃的条件下，使有机土干燥。 干式制法是一种操作简单、生产效益高的新方法。制备时将粘土和适量的季铵盐（占粘土的15～55％）充分混合，在无水和高于季铵盐熔点的温度下反应５～30min。反应完毕，经研磨、过筛、得200目的干态物。它可作为油井钻探液的增稠剂。 （2）锂基膨润士 目前，能在有机溶剂中溶胀和形成胶体的材料较少。而锂基膨润土能够在有机溶剂中溶胀成胶，但我国迄今尚未发现天然锂膨润土。通过对贮量丰富、生产量大的钙膨润土进行简单的改性处理，可得到锂膨润土。在钙膨润土—体系中加入锂盐（如碳酸锂），使锂离子取代钙离子并达到饱和，即可使钙膨润土变为锂膨润土，达到改性的目的。这种改性过程可表示为： 膨润土 - Ca＋Li2CO3 →膨润土 - Li＋CaCO3 将一定粒度原料膨润土和碳酸锂，混匀后加入适量水（水/土 = 4.4～4.8），室温下搅拌反应一定时间后，取出产物烘干、粉碎即得产品。 （3）钠基膨润土 一般地讲，钠基膨润土比钙基膨润土的性能优越。主要表现在：钠基膨润土吸水速度慢，但吸水率和膨胀倍数大，最大吸水量为其体积８～15倍，膨胀倍数从几倍到30余倍，阳离子交换量高，在水中分散性好，胶质价高，并且悬浮性、触变性、热稳定性、粘接性、可塑性较好，吸水强度、干压强度、热湿拉强度也较高。所以，钠基膨润土比钙基膨润上经济价值高，工业上常将钙土钠化制备钠土。 膨润土的钠化反应，需要在水及一定温度下才能进行。实现这种钠化反应的途径很多，目前已知的途径有悬浮液法、堆场钠化法、轮辗钠化法、挤压钠化法、双螺旋钠化法等。在涂料生产中常采用悬浮钠化法，此法是在钙基膨润土中加入钠盐改性剂，配制成浆，然后进行搅拌或陈化处理。
粘土与黏土的区别
粘土与黏土的区别及其应用 大家在从事岩土工程的相关工程中总是会接触这粘土、黏土、粉质粘土、粉质黏土等含有”黏”或者”粘”的专业名词，基本上在工程的的应用中，影响不大，但是作为一名从事岩土相关专业的技术人员来说，总想厘清个头绪，于是乎，在工作中总结了一下，希望可以促进大家的统一认识。大家在从事岩土工程的相关工程中总是会接触这粘土、黏土、粉质粘土、粉质黏土等含有”黏”或者”粘”的专业名词，基本上在工程的的应用中，影响不大，但是作为一名从事岩土相关专业的技术人员来说，总想厘清个头绪，于是乎，在工作中总结了一下，希望可以促进大家的统一认识。 1规范中的不统一 《岩土工程勘察规范》（2009年版）中的岩土分类里命名为黏性土，黏性土根据塑形指数进一步划分为粉质黏土黏土。 《土的工程分类标准》（GB/T501452007）采用的也是黏土。 《建筑地基基础设计规范》（GB500072011）采用的也是黏土。 而一些行业规范里面，如《架空送点线路基础技术规定》(DL/T52192005)里采用的是粘土。而且同是电力行业标准，《火力发电厂岩土工程勘测描述技术规定》里面采用的反而是黏土。这种不统一，严重影响规范和规程的标准性、专业性和严肃性。 查各种词典可以综合发现： “黏”字读nián，表能把一种东西附着在另一种东西上的性质。“粘”字读zhān或者nian，表黏性物（或用黏性物）把物体连接起来。 “黏”字用于：黏稠、黏度、黏附、黏糕、黏合、黏糊糊、黏米、黏膜、黏土、黏性、黏液、黏着，“粘”字用于：粘胶、粘连、粘贴，说“这东西真nián”，要用“黏”字；说“把这张纸zhān上”，要用“粘”字。 "粘"是多音字，作动词读zhan。作形容词度nian，意思同"黏" "粘"还是姓，读Nian "黏"，是单音字，意义同"粘"的形容词。 本次建议采用黏，释义单一，就是形容词，各个版本的规范可以统一用词，让人不易混淆。 黏土是含沙粒很少、有黏性的土壤，水分不容易从中通过才具有较好的可塑性。一般的粘土都由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成。一般在原地风化，颗粒较大而成分接近原来的石块的，称为原生黏土或者是一次黏土。这种黏土的成分主要为氧化硅与氧化铝，色白而耐火，为配制瓷土之主要原料。
各种膨润土的性能及其综合利用现状
各种膨润土的性能及其综合利用现状 膨润土又名膨土岩、斑脱石，是以蒙脱石为主要成分的粘土矿物, 其化学成分相当稳定, 被誉为“万能石”。蒙脱土(Montmorillonite )是属于蒙脱土族的矿物，蒙脱土是典型的层状硅酸盐矿物之一, 但是与其他层状硅酸盐矿物不同之点是层与层之间空隙特别大, 这样就可在层与层中含有不定数量的水分子及交换性阳离子。蒙脱石是由二层共顶联接的硅氧四面体片夹一层共棱联接的铝(镁) 氧(氢氧) 八面体片, 构成2:1型含结品水的硅酸盐矿物。是粘土类矿物大家庭中品体结构变异最强的矿物之一。通过衍射仪慢速扫描的试验结果表明蒙脱土的粒度己接近纳米级, 是天然纳米材料。 1 主要类型及用途 我国的膨润土资源极为丰富, 遍布26 个省市, 储量世界第一。目前我国膨润十发展较快, 应用已达24个领域。2000 年我国膨润十年产量为250万吨,2003年我国膨润土年产量已超过290万吨, 其中铸造业占38%; 钻井泥浆占24%; 铁矿球团占16%; 活性白土占15% ; 剩余7% 主要消费在轻工、农业、建筑等领域, 尽管这部份领域用量小, 但价值高, 经济效益好。 天然膨润十一般多为钙基膨润土, 其物化性质不甚理想, 如将其加工成钠基膨润土、提纯膨润土、颗粒膨润土、有机膨润土、活性白土(颗粒白土)、白炭黑等膨润土深加工产品, 可广泛用于石油化工、油脂、医药、建筑、日化、纺织、涂料、冶金、环保等各领域中。 1.1 钠基膨润土 自然界产出的膨润土, 绝大部分为钙基膨润土。钙基膨润土较钠基膨润土性能差, 所以生产厂常用人工钠化的方法将钙基膨润土改型为钠基膨润土。钠基膨润土在铸造行业、钻井泥浆、铁矿球团、干燥剂、污水处理、建筑工程防水材料、涂料等7种行业需求用量较大。 铸造用膨润土是钠基膨润土最大的用户, 每年用量不少于110万吨。钠基膨润土以其复用性好和湿压强度高而受铸造行业所欢迎。因具有良好的可塑性, 可防止铸件夹砂、结疤、掉块、砂型塌方等现象, 加之成型性强、型腔强度高, 便于金属行业浇铸湿态或干态型模, 是精密铸件首选的型砂粘结剂。 钻井泥浆用膨润土是钠基膨润土第二大的用户,每年用量不少于70万吨。在进行油、气钻井等项工作时, 要使用泥浆来冷却钻头、清除碎屑、保护井壁及平衡地压。膨润土具有强烈的吸水性, 能吸收相当于本身体积8 倍的水, 体积膨胀10-30倍, 在水溶液中呈悬浮和胶凝状态, 分散性好、出浆量大, 因此是制造钻井泥浆的理想材料。 铁矿球团用膨润土是膨润土第三大的用户, 每年用量为45 万吨。铁矿球团用膨润土是现代冶金工业的重要辅料之一, 将精矿铁粉加适量膨润土和水混合后在造球机中滚动成球状, 然后干燥预热、焙烧结成有高强度的球团再进行冶炼。 膨润土可作浑浊水的澄清剂、被污染水的防水剂、污水处理剂等。用膨润土处理印染废水、煤气洗涤废水、味精厂等废水、废物, 去除率达95%。在水库上游撒膨润土可使水库不洁物质絮凝沉入库底经生物净化加以处理。圈养动物场和屠宰场、水产加工场产生的污水、臭气对环境有害, 可在这些场所撒膨润土, 回收高效肥料。 利用膨润土的润滑性、粘结密封性、增稠性及胶凝性制成泥浆, 用于各种土壤作业的衬壁防渗, 如隔墙建造、灌浆、沉箱、打桩、土地防渗、水泥及混凝十施工添加剂, 污水处理及隧道盾构润滑等。用膨润土防渗层铺河道, 可把有限的水引向远方。膨润土防水层可用天然钠基膨润土粉直接铺设, 也可以用膨润土与当地十搅拌夯实, 也可以将膨润土夹在两层织物之间形成防水(渗) 毯(板) , 快速修建起储水池、储水窑、输水渠。 膨润土可作防水材料, 如瓦楞纸板填料、两层无纺布中间夹膨润土的防水毡和一层无纺布一层塑料板中间夹膨润十的双重防水板, 该材料己在地铁、大坝底部、垃圾填埋场地下工
砖材之黏土砖与非黏土砖的区别
砖材之黏土砖与非黏土砖的区别 常用材料 一、砖材 砖材是我国主要墙体材料，种类较多，目前普通粘土砖、黏土空心砖、非黏土烧结砖和砌块是最主要的品种，它们的外形均为规则的直角平行六面体，其主要分类见表1-1。 表1-1 砖的主要分类 序号分类类别 1 按生产工艺分机制砖手工砖 2 按颜色分红砖青砖 3 按形状分实心砖 过火砖 强度高，耐水性好，导热性好， 适于做基础和承重墙体欠火砖 强度低，耐水性差，不宜做基 础和承重墙体 竖孔空心砖 又叫承重空心砖，按强度划分 强度等级，以便选用，并要求 能耐15次的反复冻融，在成 晶中不允许混杂欠火砖和酥 砖 水平孔空心砖一般为非承重空心砖 拱壳空心砖 目前没有统一的质量标准，一 般要求尺寸准确、形状规整， 强度要求较高 花格砖 目前没有统一的质量标准，一 般要求尺寸准确、形状规整， 强度要求较高 4 按承受荷重承重砖非承重砖 5 按材质分黏土砖 非黏土烧结砖 1.普通粘土砖和黏土空心砖 普通黏土砖的标准尺寸为240mm x 115mm x 53mm。砖的各个面的名称分别是：240mm x 115mm的面为大面，240mm x 53mm 的面为条面，115mm x 53mm的面为顶面。 黏土空心砖与普通黏土砖相比，墙体自重减轻20%~30%，砌筑砂浆用量减少30%~40%，降低墙体造价20%左右，能改善墙体保温、隔热和吸音性能。 普通黏土砖和黏土空心砖的性能比较，见表1—2。
表1—2 普通黏土砖和黏土空心砖的性能比较 鉴别普通黏土砖和黏土空心砖的质量好坏，可从声色上观察：色深的火候足，敲击时声音响亮的强度高；色浅的欠火候，敲击时声哑的强度纸。不允许有欠火砖、酥砖或螺旋纹砖。 其外观质量分为两个等级见表1—3，通过尺量检查。 表1—3 外观质量 序号 项目 指标/mm 序号 类别 普通黏土砖 黏土空心砖 1 标准尺寸 240mm x 115mm x 53mm 240mm x 115mm x 53mm 2 容重 单砖干燥质量2.5kg 左右。雨淋吸水后为3Kg 左右。相对密度2.7，容重 1600~1800kg/? 竖孔空心砖的容重在1400kg/?左右，水平孔空心砖的容重1100kg/?左右。竖孔空心砖的孔洞率在15%上，水平孔空心砖的孔洞率在30%以上 3 吸水率 欠火砖吸水多、强度低、易受冻融破坏；过火砖吸水少、强度高、保温性能差。一般要求砖的吸水率在 8%~16%之间 4 适用范围 机制砖可做10层以下建筑物的承重墙体材料，也可用来砌筑柱、拱，烟 囱、沟道及基础 竖孔空心砖 主要用来砌筑6层以下的建筑物承 重墙，特别优质的可砌筑10层以下 的建筑物承重墙 水平孔空心砖 除非用非承重墙外，还用于预制空心墙板，也可做预应力空心砖楼板以及预应力空心砖檁条，以代替钢 筋砼，减轻结构物自重 拱壳砖 主要利用砖与砖之间的互相咬合，起到临时悬挂作用，所以可以在不用模板支承的条件下，砌筑各种砖拱、砖壳层面。其优点是自重轻、 刚度大、保温性好 花格砖 主要用于建筑立面艺术处理，如窗格、屏风、栏杆、门厅、围墙等 5 保管方法 将砖堆垛。常用垛法：每4块砖为一批，4批顺堆交叉为一层，堆12层，上面平放8块为一垛，共200块；或堆15层，上面平放10块为一垛，共 250块。 不同等级、不同强度和不同质量的砖应分垛堆放，垛与垛之间要保持适当距离。垛底要求平坦坚实，不易积水。堆垛时，以便于取运为前提，尽量密堆，以减少占地和减少损失。保管时如发现有散垛征兆，应及时重垛。 要求堆垛稳固并易于盘点计数，垛法因砖而异， 没有统一的规定。室外保管应注意防止冻融，其保管要求与普通黏土砖相同
膨润土概述
膨润土概述 摘要：膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体,由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。国内外已在工农业生产广泛应，其被称为万能土。本文主要从膨润土的性质、用途、选别提炼方法、在我国应有发展情况等进行阐述。 关键字：膨润土蒙脱石性质用途 一、膨润土的性质 膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿。蒙脱石的化学成分为:（Al2,Mg3）[Si4O10][OH]2?nH2O,常含少量伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、沸石、石英、长石、方解石等；一般为白色、淡黄色，因含铁量变化又呈浅灰、浅绿、粉红、褐红、砖红、灰黑色等；具蜡状、土状或油脂光泽；膨润土有的松散如土，也有的致密坚硬。主要化学成分是二氧化硅、三氧化二铝和水，还含有铁、镁、钙、钠、钾等元素，Na2O和CaO含量对膨润土的物理化学性质和工艺技术性能影响颇大。蒙脱石矿物属单斜晶系，通常呈土状块体，白色，有时带浅红、浅绿、淡黄等色。光泽暗淡。硬度1～2，密度2～3g/cm3。按蒙脱石可交换阳离子的种类、含量和层电荷大小，膨润土可分为钠基膨润土、钙基膨润土、天然漂白土，其中钙基膨润土又包括钙钠基和钙镁基等。膨润土具有强的吸湿性和膨胀性，可吸附8～15倍于自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30倍；在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状，这种介质溶液具有一定的黏滞性、能变性和润滑性；有较强的阳离子交换能力；对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于自身的重量；它与水、泥或细沙的掺和物具有可塑性和黏结性；具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色离子。 二、膨润土的用途 膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿具有特殊的性质，有膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性。所以广泛用于各个工业领域。 1、铸造行业
粘土岩、页岩和泥岩的区别
粘土岩、泥岩、页岩总结 一、粘土岩： 1.粘土岩是一种主要由粒径＜0.0039m的细颗粒物质组成的并含有大量粘土矿物的沉积岩。疏松未固结者称为粘土，固结成岩者称为泥岩和页岩。 2.构成粘土岩主要成分的粘土矿物大多数来自母岩风化产物，并以悬浮方式被搬运水盆地，以机械方式沉积而成。由水盆地中sio2和Al2o3胶体的凝聚作用形成的自生粘土矿物，以及由火山碎屑物质蚀变形成的粘土矿物，在粘土岩中所占比例较少。因此就形成的机理而言，粘土岩类应归属陆源碎屑沉积岩。 3.粘土岩的化学成分取决于它的矿物成分和粘土矿物中吸附离子的成分。其主要化学组分是SiO2、Al2O3。 4.粘土岩是分布最广的沉积岩，约占沉积岩总量的60—70%。 二、泥岩 1.一种层理或页理不明显的粘土岩。 2.质地松软，固结程度较页岩弱，重结晶不明显。 3.常见类型有：①钙质泥岩。含适量碳酸钙，常见于大陆红色岩系和海洋、潟湖相的沉积岩层。②铁质泥岩。含较多的铁矿物，如赤铁矿、褐铁矿、针铁矿等，多见于红色岩层。 ③硅质泥岩。 三.页岩 1.粘土岩的一种。 2.具页状或薄片状层理。用硬物击打易裂成碎片。 3.常见类型有： ①黑色页岩。含较多的有机质。 ②碳质页岩。含有大量已碳化的有机质，常见于煤系地层的顶底板。 ③油页岩。含一定数量的沥青，黑棕色，浅黄褐色等，层理发育，燃烧有沥青味。 ④硅质页岩。含有较多的玉髓、蛋白石等，SiO2含量在85%以上。 ⑤铁质页岩。含少量铁的氧化物、氢氧化物等。多呈红色或灰绿色。在红层和煤系地层中较常见。 ⑥钙质页岩。含CaCO310－30%。此外，还有混入一定砂质成分者，称为砂质页岩。 4.页岩抵抗风化的能力弱，在地形上往往因侵蚀形成低山、谷地。 5.页岩不透水，在地下水分布中往往成为隔水层。 四.泥岩与页岩的区别 页岩与泥岩的区别在于页岩有明显平整的层理，相邻两层组成颗粒大小有明显差异；泥岩层理不明显，质地较均匀。
粘土矿物分析
作为岩石组分的粘土矿物其含量、种类及其分布、产状等对地层伤害有着非常密切的关系。由于粘土矿物颗粒细小（<0.01mm），比表面极大，并具有特殊的结构组成，因此它们对外来作业流体如注入水、压裂液、酸化液、压井液等的侵入极为敏感。当与外来流体接触时，粘土矿物往往会发生膨胀、微粒运移、生成某种沉淀等从而堵塞储层油气流动的孔隙通道，造成储层渗流能力的下降，损害油气层。因此了解粘土矿物的性质对油田开发十分重要。 通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜技术可以确定岩石中粘土矿物的含量、分布及产状等。选取了西泉5井的部分岩石样品进行了上述测定，测定结果见表1。 表1 西泉5井区三叠系储层粘土矿物含量统计表 根据X衍射和扫描电镜分析，韭菜园子组砂层以蒙皂石（包括蒙脱石和皂石两个亚族）为主，63％～98％，平均87.8％；其次为伊/蒙混层（20％～99％，平均72.76％），绿泥石（1％～55％，平均9.33％），另有高岭石（1％～12％，平均5.74％）和伊利石（2％～16％，平均6.24％）（见表1）。 对韭菜园子组敏感性的简单分析：（供参考） 韭菜园子组伊/蒙混层和绿/蒙混层含量较多，伊/蒙混层和绿/蒙混层是遇水易膨胀的矿物，易发生粘土膨胀和分散造成地层伤害。 韭菜园子组绿泥石含量相对较高（平均9.33％），绿泥石是酸敏性矿物，酸化时易造成氢氧化铁胶体沉淀（酸敏）。另外伊利石和高岭石是速敏性矿物，易造成颗粒运移堵塞地层。
粘土矿物分析在储层潜在敏感性评价中的应用 一、粘土矿物类型 粘土矿物(clay minerals)是粘土和粘土岩中晶体一般小于2微米，主要是含水的铝、铁和镁的层状结构硅酸盐矿物。有的在其成分中还有某些碱金属或碱土金属存在。粘土矿物包括高岭石族矿物、蒙皂石、蛭石、粘土级云母、伊利石、海绿石、绿泥石和膨胀绿泥石以及有关的混层结构矿物，此外还包括具过渡性的层链状结构的坡缕石（凹凸棒石）和海泡石以及非晶质的水铝英石。除水铝英石外均属层状或层链状结构硅酸盐，因此粘土矿物可按层状结构硅酸盐矿物的分类来划分。粘土矿物按成因可分为他生粘土矿物和自生粘土矿物两类，他生粘土矿物主要是来自沉积物源区的陆源矿物，矿物成分与母源区岩石类型关系密切；自生粘土矿物为储层在特定成岩阶段化学反应析出的矿物，如自生绿泥石、自生高岭石等。不同成因粘土矿物通常具有不同的矿物组合、产状、晶形和分布规律等特征。 粘土矿物的粒度细小，其大小和形态需用电子显微镜才能测定。多数粘土矿物如伊利石等呈鳞片状，结晶良好的高岭石则呈完整的假六方片状。少数粘土矿物呈管状（埃洛石）或纤维状（坡缕石和海泡石）。 晶体结构与晶体化学特点决定了它们的如下一些性质。①离子交换性。具有吸着某些阳离子和阴离子并保持于交换状态的特性。一般交换性阳离子是Ca2+、Mg2+、H+、K+、(NH4)+、Na+，常见的交换性阴离子是(SO4)2-、CI-、(PO4)3-、(NO3)-。产生阳离子交换性的原因是破键和晶格内类质同象置换引起的不饱和电荷需要通过吸附阳离子而取得平衡。阴离子交换则是晶格外露羟基离子的交代作用。②粘土-水系统特点。粘土矿物中的水以吸附水、层间水和结构水的形式存在。结构水只有在高温下结构破坏时才失去，但是吸附水、层间水以及海泡石结构孔洞中的沸石水都是低温水，经低温（100～150℃）加热后就可脱出，同时象蒙皂石族矿物失水后还可以复水，这是一个重要的特点。粘土矿物与水的作用所产生的膨胀性、分散和凝聚性、粘性、触变性和可塑性等特点在工业上得到广泛应用。③粘土矿物与有机质的反应特点。有些粘土矿物与有机质反应形成有机复合体，改善了它的性能，扩大了应用范围，还可作为分析鉴定矿物的依据。此外，粘土矿物晶格内离子置换和层间水变化常影响光学性质的变化。蒙皂石族矿物中的铁、镁离子置换八面体中的铝，或者层间水分子的失去，都使折光率与双折射率增大。 粘土矿物的形成方式有三种：①与风化作用有关。风化原岩的种类和介质条件如水、气候、地貌、植被和时间等因素决定了矿物种和保存与否。②热液和温泉水作用于围岩，可以形成粘土矿物的蚀变富集带。③由沉积作用、成岩作用生成粘土矿物。 高岭土主要用作陶瓷原料、造纸的填料和涂层；主要由蒙脱石构成的膨润土用于作
第三章 粘土知识与配浆!!!
第三章粘土知识与配浆 第一节粘土矿物的分类及主要性质 一、粘土矿物的分类及主要特点 粘土矿物按结构不同，可分为高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、海泡石族和混合晶层粘土矿物。 1、高岭石 表面呈电中性，层间结构紧密，性能较稳定，不易分散。为非膨胀型粘土矿物。水化能力差，造浆性能不好，一般不作配浆土使用。 2、蒙脱石 层间结构，表面带负电，为膨胀型粘土矿物。根据交换性阳离子的不同，可分为钠蒙脱石、钙蒙脱石、镁蒙脱石和铵蒙脱石（简称为钠土、钙土、镁土和铵土）等。 3、伊利石 也称水云母，是最丰富的粘土矿物，存在于所有的沉积年代中，在古生代沉积物中占优势。表面带负电，非膨胀型粘土矿物。水化作用仅限于粘土矿物表面。 4、绿泥石 通常绿泥石无层间水，而某些降解的绿泥石中有某种层间水和晶格膨胀，在古生代沉积物中含量丰富。 5、海泡石族 俗称抗盐粘土，包括海泡石、凹凸棒石、坡缕缟石（又名山软木）。纤维状结构，具有较大的内表面，水分子可以进入内部孔道，在淡水和盐水中均易水化膨胀，热稳定性好。 6、混合晶层粘土矿物 混合晶层粘土矿物比单一粘土矿物更易分散、易膨胀，特别是其中有一种成分有膨胀性时，更是如此。 二、粘土矿物的主要性质 1、粘土的吸附作用 吸附作用是粘土的主要性质之一。什么是吸附作用呢？吸附作用是指一种物质吸附于另一种物质的过程。被吸附的物质为吸附质，可以吸附其它物质的物质称为吸附剂。如粘土吸附了聚丙烯酰胺分子，则聚丙烯酰胺分子为吸附质，粘土为吸附剂。吸附现象在钻井液中是无时无刻不存在的。 （1）物理吸附 其吸附作用是由于分子间范德华引力产生的，吸附以后吸附剂不生变化，这种作用称
粘土、膨润土泥浆的性能
粘土、膨润土泥浆的性能 1、指标值 2、各项指标的测定 1）粘度η(s)：用两端开口量杯分别量取200ml和500ml泥浆，通过滤网滤去大砂粒后，将700ml泥浆注入漏斗，然后使泥浆从漏斗中流出，流满500ml量杯所需时间(s)即为所测泥浆的粘度。 漏斗中注入700ml清水，流出500ml，所需时间应是15s，如偏差超过±1s，则量测泥浆粘度时应校正。 2）含砂率：把调制好的泥浆50ml倒进含砂率计，然后再倒450ml 清水，将仪器口塞紧，摇动1min，由仪器刻度读出下端沉淀物的体积，乘2便为砂率(%)。（有一种大型的含砂率计，不用乘2）3）胶体率(%)：亦称稳定率，它是泥浆中土粒保持悬浮状态的性能。将1000 ml泥浆放入干净量杯中，用玻璃板盖上，静置24h后，量杯上部的泥浆可能澄清为透明的水。量杯底部可能有沉淀物，以100－（水＋沉淀物）体积即等于胶体率。
4）失水量和泥皮厚：用一张120 mm×120mm的滤纸，置于水平玻璃上，中央画一直径30mm的圆圈，将2ml的泥浆滴于圆圈中心，30min后量算湿润圆圈的平均半径减去泥浆坍平成为泥饼的平均半径(mm)，即为失水量单位ml/min。在泥纸上量出的泥饼厚度(mm)即为泥皮厚，一般不宜厚于2~3mm。 3、泥浆的配制 1）一般可选用塑性指数大于25，粒径小于0.074mm的粘粒含量大于50%的粘性土制浆，当采用性能较差的粘性土凋制的泥浆其性能指标不符合要求时，可在泥浆中掺入Na2CO3、NaOH或膨润土粉末，以提高泥浆性能指标，掺入量宜经过试验确定，一般Na2CO3的掺入量约为孔中泥浆土量的0.1%~0.4%。 2）使用钠质膨润土造浆，一般用量为水的8%，对粘性土层，用量可降低到3%~5%，较差的膨润土用量为水的12%左右。 3）泥浆外加剂： a、CMC全名羧甲基纤维素，掺入量为膨润土的0.01~0.05%。增加泥浆粘性，使土层表面形成薄膜而防护孔壁剥落。 b、FCI全名铁木质素磺酸钠盐，可改善因混杂有土、砂粒、碎石、卵石及盐分等而变质的泥浆性能，使其继续循环使用，掺量为膨润土的0.1%~0.3%。 c、硝基腐殖硫酸钠（煤碱剂），作用与FCI相似，可任选一种。 d、Na2CO3，纯碱，增大PH值，提高泥浆的胶体率和稳定性，降低失水量，掺入量为膨润土的0.3%~0.5%。
小学一年级科学下册3.沙子与黏土教案
3.沙子与黏土 【教学目标】 1. 能够指出什么是沙子，什么是黏土。 2. 学会描述并区别干沙子和干黏土的特征。 3. 能够描述沙子和黏土渗水现象的不同，并试着做出解释。 4. 能够举例说出沙子和黏土的用途。 【教学重点】 能够描述并比较沙子和黏土的特征。 【教学难点】 做沙子和黏土渗水的实验并试着解释所看到的现象。 【教学准备】 教师材料：课件。 学生材料：每组干沙子和干黏土若干、放大镜、培养皿、用于筛取黏土的器材：广口瓶、铝箔、皮筋、针和培养皿。 【教学时间】 1课时 【教学过程设计】 一、引入课题 1. 今天这节课我们来研究两样物品，你们认识吗？ （出示沙子图片）这个是什么？它是沙子。 （出示黏土图片）这个是什么？它叫黏土。 2. 这节课我们就来研究沙子与黏土。（板书课题） 二、如何找到沙子与黏土 1. （出示沙子与黏土实物）你们看，老师这里有许多的沙子与黏土，知道我是从哪里找到它们的吗？ 2. 沙子是我在沙坑发现的，生活中很多地方我们都能找到沙子，你还能说说在哪里见过沙子吗？ 3. （课件：图片）介绍生活中哪里能找到沙子。 4. 你知道什么是黏土吗？黏土在生活中不容易直接找到，这是我加工得到的。我是怎么做的呢，下面我们一起来看一下。（播放制作黏土的PPT）
［设计意图：观察沙子与黏土，首先要教会学生识别这两种物质，这个活动就是让学生指出什么是沙子，什么是黏土。相比沙子而言，黏土并不常见，因此本活动介绍了一种通过“筛”来获得黏土的简易方法，让学生知道黏土是极细的泥土颗粒。］ 三、比较沙子与黏土的不同 1. 老师为每组准备了一份沙子和黏土。下面我们来研究它们，看看它们有什么不同的地方，可以怎么研究？ 2. 你们的方法都很好，老师这里有三个更具体的方法：（1）看一看，看的时候可以借助放大镜，会用吗？（2）按一按，注意按的时候只要将手指轻轻的触碰沙子和黏土，然后看看你手指上有什么就可以了。（3）捻一捻，向老师这样拇指和食指捏一点沙子或黏土，来回的移动。 3. 老师这里还有一张记录单，能看懂吗？这里还为你们准备了6个词语，等会你们可以把词语贴在记录单上。清楚了吗？开始吧！ 4. 学生研究。 5. 学生汇报。 ［设计意图：通过看一看、按一按、捻一捻等方法比较它们的不同，并知道如何用科学的语言描述沙子和黏土的特征。］ 四、比较沙子与黏土的渗水性 1. 是不是只有这么多的不同？不是的，其实还有很多不同，不太容易发现，要想一些别的办法才行。 2. 比如，我这里有一些材料，一个透明纸杯，一个塑料盒，我在塑料盒的底戳了几个小洞，有一张圆形纸片，有沙子与黏土，有两杯水。我把它们像这样组装起来，等会同时给两个杯子倒水，会出现什么现象？ 3. 老师为你们准备了这样的材料，下面我们自己动手去试一试吧。 4. 学生动手操作。 5. 汇报实验结果。 6. 猜猜为什么会出现这样的现象？ 7. （出示放大沙子与黏土的照片）观察一下被放大了很多倍以后的沙子与黏土，你有什么发现？ 8. 小结：沙子之间的空隙比黏土之间的空隙要大，所以水往下漏的就快。 ［设计意图：通过这个简单的对比实验，引导学生观察并比较这两种物质的渗水现象有什么不同。这个活动并不需要上升到对两种物质渗水性、保水性等性
膨润土的性能及用途
膨润土的性能及用途文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
学年论文 学 院 化学化工 专 业 化学教育 年 级 2011级 姓 名 刘 新 河 论文题目 膨润土的性能及用途 指导教师 李玉玲 职称 副教授 成 绩 良好 2013 年 12月10 日
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膨润土的性能及用途 姓名：刘新河学号：20115051111 院系：化学与化工学院专业：化学教育 指导老师：李玉玲职称：副教授摘要：膨润土由于有良好的物理化学性能，素有“万能”粘土之称，可做粘结剂、悬浮剂、稳定剂、脱色剂等，广泛用于食品、化工、石油等行业。本文根据膨润土的性能对其用途展开阐述。 关键词：膨润土;性能;用途 Abstract:Bentonite with good physical and chemical properties, known as the " universal " clay said, as a binder, suspending agent, stabilizer, decolorizing agent, widely used in food, chemical, oil and other industries. According to the properties of bentonite its application to launch the elaboration. Key words: bentonite;performance ;uses 引言 膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交换，故具有较 好的离子交换性。国外已在工农业生产24领域100多个部门中应 用，有300多个产品,因而人们称之为“万能土”。 1膨润土概述
小贴士——如何区分砂土、粉土、黏土
粉土，粘土，砂土有什么区别？编辑本段回目录 粉土，粘土，砂土有什么区别？ 粉土,砂土和粘土的称谓只是一种泛指的说法，准确的称呼为无粘性土和粘性土，划分标准粗略为看粒径大小（即砂粒、粉粒、粘粒等），理论上判断方法应用塑性指数（Ip）划分，（塑性指数可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征。可塑性的大小用土处在塑性状态的含水量变化范围来衡量，从液限到塑限含水量的变化范围愈大，土的可塑性愈好。这个范围称为塑性指数Ip。塑性指数是粘土的最基本、最重要的物理指标之一，它综合地反映了粘土的物质组成，广泛应用于土的分类和评价。）当塑性指数其小于等于3时，为砂土，当大于3时，一般认为是粘性土，塑性指数需要在实验室内通过界限含水量试验测定。 但在实际中，砂土无法进行该项试验，一般是通过颗粒分析方法（洗筛法+比重计法）分析其颗粒构成，然后进行判断。 同一种粘性土随其含水量的不同而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。 土由半固态转到可塑状态的界限含水量称为塑限；由可塑状态到流动状态的界限含水量称为液限。土的塑限和液限都可通过试验得到 塑性指数Ip=WL-Wp 式中WL——液限； Wp——塑限 2、液性指数IL=(W-Wp)/(WL-Wp)=(W-Wp)/Ip 式中W——土的天然含水量； WL——液限； Wp——塑限 Ip——塑性指数 液性指数IL的范围土的软硬状态 IL≤0 坚硬 0< IL≤0.25 硬塑 0.25< IL≤0.75 可塑 0.75