高岭石、蒙脱石和伊利石特性
土壤学
高岭石：为1:1型晶层矿物，是硅酸盐粘土矿物中结构最简单的一种。
非膨胀性，电荷数量少，胶体特性较弱。
蒙脱石：2:1的晶层矿物，晶层由两层硅片夹一层铝片构成，硅片和铝片的比例为2:1/，胀缩性大，电荷数量大，胶体特性突出。
伊利石：2:1晶层结构与蒙脱石相似，非膨胀性，电荷数量较大，胶体特性介于高岭石和蒙脱石之间。
CEC:称作土壤的“阳离子交换量”cation exch ange capacity 即CEC 单位重量的土壤或吸附复合体所能保持的可交换的吸附态阳离子数量ECEC:有效阳离子交换量efficient cation exchange capacity土壤发生分类:俄国土壤学家道库恰耶夫创立的以成土因素学说为指导的、以成土条件为依据的定性的土壤分类系统。
土壤系统分类：20世纪中期美国创立的以诊断层和诊断特性为基础的现代定量土壤分类系统。
土壤交换性酸：指用过量中性盐（强酸强碱生成的盐类，如KCl、NaCl等）溶液淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+、Al3+发生离子交换作用所表现出来的酸度。
土壤水解性酸：指用碱性盐（弱酸强碱生成的盐类，如NaAc等）溶液提取土壤，因交换作用，吸附性H+释放至溶液所表现出来的酸度。
硅氧烷型表面：土壤所暴露的基面是氧离子层紧接硅离子层所组成的硅氧烷（Si-O-Si）。
水合氧化物表面：由金属阳离子和氢氧基团组成的表面。
诊断层：是指用于识别土壤分类单元，在性质上有一系列定量说明的土层。
诊断特性：如果用于分类目的的不是土层，而是具有定量规定的土壤性质（形态的、物理的、化学的）。
1．简述土壤氮素、磷素、钾素的大致含量、存在形态、无效化机制和有效化措施。
氮：一般耕地表层土壤含氮量为 0.05% ～0.3%，少数肥沃的耕地、草原、林地的表层土壤含氮量在 0.5% ～ 0.6%以上，主要受植被、温度、耕作、施肥等影响。
壤中氮素包括无机态和有机态两大类， 95%以上为有机态氮，主要包括腐殖质、蛋白质、氨基酸等。
土质学与土力学智慧树知到课后章节答案2023年下华北科技学院
土质学与土力学智慧树知到课后章节答案2023年下华北科技学院华北科技学院第一章测试1.下列不属于土的特点的是（）A:均匀性 B:自然变异性 C:碎散性 D:三相体答案:均匀性2.土体积变化主要是由于土体内孔隙的变化。
（）A:错 B:对答案:对3.土的工程特性受外界温度、湿度、地下水、荷载等的影响而发生显著的变化。
（）A:错 B:对答案:对第二章测试1.土的结构为絮状结构的是（）。
A:粉粒 B:粘粒 C:碎石 D:砂粒答案:粘粒2.高岭石、蒙脱石和伊利石因晶格结构差异在工程特性上表现出膨胀性和压缩性差异，其膨胀性和压缩性由强到弱的顺序是蒙脱石、高岭石、伊利石。
A:对 B:错答案:错第三章测试1.塑性指数Ιp越大，说明土中细颗粒含量越大，而土处于可塑状态下的含水量变化范围越大。
A:对 B:错答案:对2.土的天然重度越大，则土的密实性越好。
A:错 B:对答案:错第四章测试1.饱和重度为 20kN/m3的砂土，在临界水头梯度I cr时，动水力 G D大小为（）。
A:2 kN/m3 B:20kN/m3 C:1 kN/m3 D:10 kN/m3答案:10 kN/m3第五章测试1.土的自重应力从（）算起。
A:室内地面 B:设计地面 C:基础地面 D:天然地面答案:天然地面2.宽度均为b，基础附加应力均为P0的基础上，同一深度处，附加应力值最大的是（）。
A:矩形基础 B:方形基础 C:条形基础 D:圆形基础（b为直径）答案:条形基础3.地下水位下降，土中有效自重应力发生的变化是（）A:变动后水位以上不变，变动后水位以下增大 B:原水位以上不变，原水位以下减小 C:变动后水位以上不变，变动后水位以下减小 D:原水位以上不变，原水位以下增大答案:原水位以上不变，原水位以下增大第六章测试1.对于某一种特定的土来说，压缩系数 a1－2的大小（）。
A:随竖向压力p增大而线性减小 B: 随竖向压力p增大而曲线增大 C:是常数D: 随竖向压力p增大而曲线减小答案:是常数2.当土为超固结状态时，其先期固结压力ｐC与目前土的上覆压力ｐ1＝γh的关系为（）。
高岭石、伊利石和蒙脱石三种黏土矿物在烧结黏土制品生产中相关性
黏 土矿 物 颗 粒 的单 位 表 面 积 也 非 常 大 。半 径 为 ９．１５ ＩＴＩ的 足 球 场 的表 面 积 是 ６６ ＩＴＩ ，如 此 大 表 面 积 可 融人 到 １ ｇ的黏 土 中 ，即边 长 为 ８ ｍｌｌｌ的一 个 黏 土立 方 体 。
１ 导 言 现在 ，纳 米 技 术 与 纳 米 粉 体 非 常 流 行 。然 而 ，有
一 种原 料 已应 用 了数 千 年 ，它 的性 能源 于 它纳 米 级 的 颗粒 ，它就 是 黏 土 。黏 土这 个词 在 德语 中称 为 “Ｔｏｎ”， 源 于古德语 词 “ｔｈａｈｏｎ”。
黏 土 的显 著特 点 是 可塑 性 好 ，当它遇 水 后很 容 易 成 型 ，焙烧 后 又 形成 坚 固的物体 。 由于其 可 被 大范 围 的获 取 ，使 其 成 为各 地 容 器 和 建 筑材 料 的重 要 原 料 。 但 是 ，由于黏 土 非凡 的 细度 ，在 很 长 时段 内 ，黏 土矿 物 的分析非 常 困难 。
周 围 。但 是 ，硅 原子 彼此 之 间没有 亲和力 ，而对 氧原 子 之间有 ３．５倍 大的亲和力 。
由于氧铝离子半径 系数为 ０．４，铝离子呈现 出４和 ６配 位 的 几何 体 。在无 限平层 中排 列 着 的 ＳｉＯ 四面 体 和 Ａｌ（０，ＯＨ） 八面体 ，形成 了层型 晶格硅 的结构单元 （见 图 １）。在 层 状 结 构 形 成 的基 础 上 ，黏 土 矿 物 颗 粒 形 成薄 层 片晶 （悬浮体 粒 子 ）就 可 以理解 了。
土中粘土矿物质
土中粘土矿物质一、土中粘土矿物质的基本概念土中的粘土矿物质可是超级有趣的呢！粘土矿物质是组成粘土岩和土壤的主要矿物成分。
它们的颗粒那是相当细小的，通常是一些片状或者纤维状的晶体。
这些小颗粒就像一个个小小的精灵，在土里面起着各种各样重要的作用。
比如说，它们对土壤的肥力有着很大的影响，就像土壤的小管家一样，管理着土壤里的养分，让植物能更好地吸收呢。
二、土中粘土矿物质的种类1. 高岭石族高岭石可是粘土矿物质里的明星成员呢。
它的晶体结构很特别，是由硅氧四面体和铝氧八面体组成的。
这种结构让高岭石有着自己独特的性质，比如它的吸水性就不是特别强，看起来就比较干爽。
而且高岭石在陶瓷制作里可是大明星哦，很多精美的陶瓷制品都离不开高岭石的贡献呢。
2. 蒙脱石族蒙脱石就像个吸水小能手。
它的晶体结构中间有很多层间水，这就使得它的吸水性超强。
在一些土壤里，如果蒙脱石含量比较高，那这个土壤在下雨的时候就很容易变得泥泞，因为它能吸收大量的水分，就像个小海绵一样。
而且蒙脱石在医药领域也有应用，比如用来做止泻药的成分，是不是很神奇呀？3. 伊利石族伊利石也是土中常见的粘土矿物质。
它的性质介于高岭石和蒙脱石之间。
伊利石在土壤里的存在，对土壤的质地和保水保肥能力也有着独特的影响。
它就像是个低调的小助手，默默地在土壤里发挥着自己的作用，虽然没有高岭石和蒙脱石那么出名，但也是不可或缺的呢。
三、土中粘土矿物质的重要性土中的粘土矿物质对土壤的物理性质有着很大的影响。
它们能够影响土壤的颗粒大小分布，让土壤有不同的质地，像砂土、壤土和粘土的质地区别就和粘土矿物质的种类和含量有很大关系。
而且它们还影响土壤的孔隙度，孔隙度合适的土壤，空气和水分才能更好地在里面流动，就像我们的房子要有合适的门窗一样，这样植物的根系才能在土壤里畅快地呼吸和吸收水分、养分。
粘土矿物质对土壤的化学性质也非常重要。
它们带有电荷，能够吸附和交换土壤里的离子，就像一个个小小的离子交换站。
第一章 油田化学——粘土矿物
☞蒙脱石由于晶格取代作用产生的负电荷由K+来平衡，由于
蒙脱石取代位置主要在Si-O四面体中，产生的负电荷离晶层 表面近，故与K+产生很强的静电力， K+不易交换下来。
☞ K+的大小刚好嵌入相邻晶层间的氧原子网格形成的空穴
中，起到连接作用，周围有12个氧与它配伍，因此， K+连
吸附性越强交换能力越大，通常离子的交换能力由弱到强 的排列顺序为 Li+<Na+<K+(NH4+)<Mg2+<Ca2+<Ba2+<Al3+<Fe3+<H+ c. 离子浓度 离子浓度越大交换能力越强
粘土矿物的性质
四、 粘土的凝聚性
（1）概念：粘土矿物（颗粒）在水分散体系状态下， 通过不同的联结方式产生絮凝或聚结（集）的现象。 粘土颗粒的联结：絮凝和聚结（集）
②作用机理：浓差扩散。
粘土矿物的性质
1、 吸附：物质在两相界面上自动浓集(界面浓度大于内部 浓 度）的现象。 吸附质：被吸附的物质（钻井液处理剂） 吸附剂：吸附吸附质的物质（粘土） 2、分类 （1）物理吸附：范德华引力引起，一般无选择性， 吸附热较 小，容易脱附。例：阴离子和非离子处理剂在粘土上的吸附。 （2）化学吸附：化学键力引起，具有选择性，吸附热较大， 不易脱附。例：阳离子处理剂在粘土上的吸附。
构的）和非晶质，自然界中所见到的粘土矿物绝大多
粘 土
数是晶质的。 （2）粘土：疏松的尚未固结成岩的以粘土矿物为 主的（≥50%）沉积物。 （3）粘土岩（俗称：泥页岩）：粘土矿物经沉积、
土力学(远程教育之一)试题及答案
《土质学与土力学》试题（A卷）一、选择题：（每题3分，计24分）(1)饱和土的组成为：______(A)固相(B)固相＋液相(C)固相＋液相＋气相(D)液相(2)土不均匀系数越大，说明土的级配：______(A)越差(B)不一定(C)越好（D）两者无关系(3)已知土样试验数据为：含水量10%，液限38%，塑限20%，则该土的塑性指数为：______(A)8 (B)13 (C)18 (D)23(4)在下列指标组中全部直接由试验测定的为：__ ____(A)天然重度、含水量、干重度(B)土粒密度、天然重度、含水量(C)土粒密度、天然重度、孔隙比（D）含水量、干重度、孔隙比(5)渗流的理论平均流速与真实流速相比：___ ____(A)平均流速＝真实流速(B)平均流速>真实流速(C)平均流速<真实流速(D)两者无相关性(6)下列何种土层最容易发生管涌：_________(A)一般粘土层(B)均匀粗砂层(C)粗砂与粉砂互层(7)目前地基附加应力计算中对地基土采用的基本假设之一是：__ _____(A)非均质弹性体(B)均质线性变形体(C)均质塑性体(D)均质非线形体(8)(1) 基底总压力与基底附加压力哪一个大？__ ____(A)基底附加压力(B)基底总压力(C)二者相等（D）无法确定二、简答题：（每题6分，计36分）1.土中常见的粘土矿物有哪几类？它们各自的结构构造特点如何？2.淤泥质土有哪些特点？它们对土的性质有什么影响？3.渗透变形有哪几种形式？各有什么特征？4.基础底面下什么部位的剪应力最大？这在工程上有什么意义？5.请说明如何利用室内压缩曲线确立土的先期固结压力。
6.简述极限平衡理论三、计算题：（前两题每题15分，第3题10分，计40分）1．如图，地基分别作用均布基底附加应力p1=100kPa和p2=50kPa，试用角点法计算A点下10m处的附加应力。
2．土样内摩擦角为26°，粘聚力为40kPa，若土样所受小主应力为120kPa，则土样剪切破坏时的大主应力为多少？3. 将某粘土试样置于渗透仪中进行变水头渗透试验，当试验经过的时间 t为1小时时，测压管的水头高度从h1=310.8cm降至h2=305.6cm。
伊利石的特征及分布
立志当早，存高远伊利石的特征及分布伊利石是常见的一种黏土矿物﹐常由白云母﹑钾长石风化而成﹐并产于泥质岩中﹐或由其他矿物蚀变形成。
它常是形成其他黏土矿物的中间过渡性矿物。
纯的伊利石黏土呈白色﹐但常因杂质而染成黄﹑绿﹑褐等色。
底面解理完全。
摩斯硬度1～2。
比重2.6～2.9。
伊利石是我国的一种新矿种。
在双潮乡渡船头村已发现有伊利石矿。
伊利石具有富钾、高铝、低铁及光滑、明亮、细腻、耐热等优越的化学、物理性能。
伊利石性质伊利石是一种富钾的硅酸盐云母类黏土矿物,因最早发现于美国的伊利岛而得名。
单斜晶系,晶体细小,其粒径通常在1～2μm 以下,肉眼不易观察。
在电子显微镜下常呈不规则的鳞片状集合体,类似蒙脱石。
纯者洁白,因含杂质而呈浅绿、浅黄或褐色。
块状者油脂光泽。
硬度1～2,密度2.6～2.9g/cm3。
鳞片能剥开,但弹性比云母差。
无膨胀性和可塑性;土壤中的伊利石能从钾肥中汲取钾,并使之储藏于层间。
伊利石是介于云母和高岭石及蒙脱石间的中间矿物,成因有多种：(1)由长石和云母风化分解而成;(2)蒙脱石受钾的交代;(3)热液蚀变;(4)胶体沉积的再结晶。
广泛发育在风化壳、土壤及现代沉积物中,亦产于其他沉积岩和石灰岩中。
成分伊利石是一种类似云母的有层状结构的粘土矿物，也被称为水白云母。
伊利石黏上(岩)，又称水云母黏土，外观白色、灰白色，含杂质较多的呈灰色或黑色，土状、性脆、易碎、质地细腻、光滑，硬度小，久置水中不膨胀，松散有混浊现象。
在煤系地层中伊利石黏土岩常在煤层夹矸石中呈透镜状或似层状产。
油田化学复习
第一章粘土矿物1.基本概念：晶格取代：在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另外阳离子所置换，而晶体结构不变的现象. 指在硅氧四面体中的硅原子和铝氧四面体中的铝原子被其他原子（通常是低一价的金属原子）所取代阳离子交换容量（C.E.C）:分散介质pH=7时，1kg粘土所能交换下来的阳离子的毫摩尔数（以一价阳离子毫摩尔数表示）。
造浆率：1吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为15mPa.s钻井液的体积数，m3/T2.粘土矿物的结构：基本构造单元：硅氧四面体、铝氧八面体基本构造单元片：硅氧面体晶片、铝氧八面体晶片基本结构层：（1）1：1型晶层（2） 2 ：1型晶层：2硅氧四面体晶片+ 1铝氧八面体晶片构成。
3.常见的粘土矿物及其特点：高岭石、蒙脱石、伊利石的结构、性质高岭石A、1 ： 1型粘土矿物B、几乎不存在晶格取代，负电量少C、晶层间引力以氢键为主，引力强，晶层间距C=7.2AD、C.E.C 低（30-150 mmol/kg 土）在三种常见的粘土矿物中，高岭石的C.E.C最低。
原因在于高岭石几乎不存在晶格取代，带负电荷很少，周围吸附的阳离子数目少，可发生交换的阳离子数目就更少了，所以C.E.C 小。
E、造浆率低高岭石晶层间以氢键为主，引力较强，晶层间连接紧密，水分子不易进入晶层间，水化作用仅限于外表面，故水化分散能力差，造浆率低。
蒙脱石膨胀型A、2 ：1型粘土矿物B、存在晶格取代，取代位置主要在Al-O八面体中，即AI3+被Mg2+、Fe2+和Zn2+等取代，产生的负电荷由等量的Na+或Ca2+来平衡。
C、晶层间引力以分子间力为主，引力弱，晶层间距C=9.6A- 40A。
D、C.E.C 大（700-1300 mmol/1kg 土）原因在于蒙脱石存在晶格取代（AI-O八面体中），所以带负电荷较多，周围吸附的阳离子数目较多，可发生交换的阳离子数目多，所以C.E.C大。
E、造浆率高因为蒙脱石具有很强的水化膨胀能力，造浆率高，所以它是钻井泥浆的主要配浆材料。
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纳米高岭石可以做成涂料。另
1.565, β 1.559 - 1.569, 外，还可以制成不同用途的特种
γ 1.569 - 1.570。②透明 纳米涂料，如抗紫外线涂料、隐
性：透明至半透明。③吸水 身涂料等。纳米高岭石还可用于
性强，和水具有可塑性，粘 造纸、环保、纺织、高档化妆品
舌，干土块具粗糙感。
、高温耐火材料的制造。
伊利石
K0.75(Al1.75R)[Si3 .5Al0.5O10](OH)2
晶体主要属单斜晶 纯者洁
系的含水层状结构 白，因含
硅酸盐矿物。属于2 杂质而呈
﹕1型结构单元层的 浅绿、浅
二八面体型
黄或褐色
块状者油 脂光泽
1～2
2.5～2.8
伊利石是介于云母和高岭石 及蒙脱石间的中间矿物
可用于制作钾肥、高级涂料及填 料、陶瓷配件、高级化妆品、土 壤调整剂、家禽饲料添加剂、高 层建筑的骨架配料和水泥配料、 核工业的污染净化和环境保护。 其中微量元素可制作航天飞机的 外层涂料。特别是在造纸、化妆 品，陶瓷三大行业中，伊利石有 着极大的应用价值。
高岭石、蒙脱石和伊利石特性
物理性质
名称
化学式
晶体结构图
结晶性质
颜色
光泽
硬度
相对密度
其它
应用
高岭石 Al4[Si4O10]·(OH)8
晶体属三斜晶系的 层状结构硅酸盐矿 物。多呈隐晶质、 分散粉末状、疏松 块状集合体。
白或浅灰 、浅绿、 浅黄、浅 红等颜色
土状光泽
2-2.5
2.60～ 2.63
①折射率：α 1.553 -
Ex(H2O)4{(Al2x,Mgx)2[(Si,Al)4O1 0](OH)2}
蒙脱石 E为层间可交换阳离
子，主要为Na+、 Ca2+，其次有K+、 Li+等
单斜晶系；C32hC2/m；a0=0.523 nm,b0=0.906 nm,c0=0.96～2.05 nm之间变化。
白色，有 时为浅灰 、粉红、 浅绿色
பைடு நூலகம்
土状光泽 或蜡块光 泽
2～2.5
2～2.7
①甚柔软，有滑感。②加水 膨胀，体积能增加几倍，并 变成糊状物。③具有很强的 吸附力及阳离子交换性能。
利用其阳离子交换性能制成蒙脱 石有机复合体，广泛用于高温润 脂、橡胶、塑料、油漆；利用其 吸附性能，用于食油精制脱色除 毒、净化石油、核废料处理、污 水处理；利用其粘结性可作铸造 型砂粘结剂等；利用其分散悬浮 性用于钻井泥浆。蒙脱石在医药 、畜类（猪，兔）养殖中应用广 泛。