殘余粘土粘土的成因與分類

（一）粘土的成因

粘土是由富含長(zhǎng)石等鋁硅酸鹽礦物的巖石經(jīng)過風(fēng)化作用或熱液蝕變作用而形成的。這類經(jīng)風(fēng)化或蝕變作用而生成粘土的巖石統(tǒng)稱為粘土的母巖。

母巖經(jīng)風(fēng)化作用而形成的粘土產(chǎn)于地表或不太深的風(fēng)化殼以下；母巖經(jīng)熱液蝕變作用而形成的粘土常產(chǎn)于地殼較深處。

風(fēng)化作用類型有：1）機(jī)械的（物理的）；2）化學(xué)的；3）生物的。

熱液蝕變型：高溫巖漿冷凝結(jié)晶后，殘余巖漿中含有大量的揮發(fā)分及水，溫度進(jìn)一步降低時(shí)，水分則以液態(tài)存在，但其中溶有大量其它化合物。當(dāng)這種熱液（水）作用于母巖時(shí)，會(huì)形成粘土礦床，這就稱為熱液蝕變型粘土礦，如衡陽(yáng)界牌土。

（二）粘土的分類

1、按成因分類

1）原生粘土：又稱一次粘土，殘留粘土，是母巖風(fēng)化崩解在原地殘留下來的粘土。特點(diǎn)：顆粒較粗，可塑性較差，耐火度高。

2）次生粘土：又稱二次粘土，沉積粘土，是由風(fēng)化形成的粘土，經(jīng)雨水河流的沖刷及有時(shí)外加風(fēng)力的作用，遷移至盆地或其他地勢(shì)較低處沉積下來，而形成粘土層。特點(diǎn)：顆粒較細(xì)，可塑性較好，耐火度差 。

2、按可塑性分類

1）高可塑性粘土：軟質(zhì)粘土。其分散度大，多呈疏松狀。如粘性土、膨潤(rùn)土、木節(jié)土等。

2）低可塑性粘土：硬質(zhì)粘土。其分散度小，多呈致密塊狀。如葉蠟石、焦寶石、瓷石等。

3、按耐火度分類

1）耐火粘土：一般耐火粘土的耐火度在1580℃ 以上，較純，含雜質(zhì)較少。

2）難熔粘土：其耐火度在1350~1580℃ ，含易熔雜質(zhì)在10~15%。

3）易熔粘土：其耐火度在1380℃ 以下，含有大量的雜質(zhì)。

4、按化學(xué)組成分類

1）富鋁粘土 ；2）貧鋁粘土。

（三）粘土的主要礦物類型

粘土礦物主要為高嶺石類（包括高嶺石、多水高嶺石等）、蒙脫石類（包括蒙脫石、葉蠟石等）和伊利石類（也稱水云母）等等。

1、高嶺石類

因首先在江西景德鎮(zhèn)東部的高嶺村山頭發(fā)現(xiàn)，故國(guó)際上都把這種制瓷粘土稱為高嶺(Kaolin)土，其主要礦物成分是高嶺石(Kaolinite)和多水高嶺石。

高嶺石的化學(xué)式：Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O

多水高嶺石： Al₂O₃·2SiO₂ ·nH₂O （n=4~6）

屬于高嶺石類的粘土礦物還有地(迪)開石(Dickite)、珍珠陶土(Nacrite)和多水高嶺石(埃洛石Hallysite，又稱敘永石，為我國(guó)四川敘永縣以盛產(chǎn)這種礦物為主的粘土而得名)等。

2、蒙脫石類

概述：蒙脫石（Montmorillonite）也是一種常見的粘土礦物，以蒙脫石為主要組成礦物的粘土稱為膨潤(rùn)土（bentonite），一般呈白色、灰白色、粉紅色或淡黃色，被雜質(zhì)污染時(shí)呈現(xiàn)其它顏色。其理論化學(xué)通式為： Al₂O₃·4SiO₂ ·nH₂O（n通常大于2）。其晶粒呈不規(guī)則細(xì)粒狀或鱗片狀。

特性：1）吸濕膨脹性：吸水后體積可膨脹20-30倍；2）離子交換性：在水中呈懸浮和凝膠狀，具有良好的陽(yáng)離子交換特性。

3、伊利石類

伊利石是白云母經(jīng)強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化作用而轉(zhuǎn)變?yōu)槊擅撌蚋邘X石過程中的中間產(chǎn)物。

組成成分與白云母(化學(xué)通式為K₂O·3Al₂O₃·6SiO₂ ·2H₂O)相似，但比正常的白云母多SiO₂和H₂O而少K₂O。與高嶺石比較，伊利石含K₂O較多而含H₂O較少。

4、水鋁英石

是一種非晶質(zhì)的含水硅酸鋁，它的結(jié)構(gòu)可能是由硅氧四面體和金屬離子配位八面體任意排列而成，沒有任何對(duì)稱性。

它與其它粘土礦物的區(qū)別是它能在鹽酸中溶解。而其它結(jié)晶質(zhì)的粘土礦物不溶解于鹽酸，但溶解于硫酸。

它在自然界中并不常見，往往少量地包含在其它粘土中 。

（一）礦物組成

為便于研究粘土的礦物組成，根據(jù)其性質(zhì)和數(shù)量可分成兩大類，即粘土礦物和雜質(zhì)礦物。

粘土礦物的種類和性質(zhì)已如前所述，主要為高嶺石類、蒙脫石類和伊利石類，以及較少見的水鋁英石等。

除此之外，在粘土形成過程中，常由于巖石風(fēng)化未完全，或由于其它因素而混入一些非粘土礦物和有機(jī)物質(zhì)，這些物質(zhì)我們統(tǒng)稱為雜質(zhì)礦物。雜質(zhì)礦物通常以細(xì)小晶粒極其集合體分散于粘土中，常會(huì)影響甚至決定粘土的工藝性能。

雜質(zhì)礦物的類別及其影響：

1）石英和母巖殘?jiān)＿@些雜質(zhì)一般以較粗顆?；煸谡惩林校瑢?duì)粘土的可塑性和干燥后強(qiáng)度產(chǎn)生很大影響。工廠多采用淘洗法除去粗顆粒雜質(zhì)。

2）碳酸鹽及硫酸鹽類。細(xì)顆粒的碳酸鹽分布在粘土中對(duì)其影響不大，碳酸鹽在高溫下可分解出CaO、MgO，起熔劑作用，能降低陶瓷的燒成溫度。較多的硫酸鹽在氧化氣氛中容易引起坯泡。

3）鐵和鈦的化合物。這類雜質(zhì)礦物能使坯體呈色，降低粘土的耐火度，也會(huì)嚴(yán)重影響制品的介電性能、化學(xué)穩(wěn)定性等。

4）有機(jī)雜質(zhì)。粘土中存在少量的有機(jī)雜質(zhì)，可以增加粘土的可塑性和泥漿的流動(dòng)性，但有機(jī)物質(zhì)過多時(shí)也可能會(huì)造成瓷器表面起泡與針孔。

（二）化學(xué)組成

由于粘土中的主要粘土礦物都是含水的鋁硅酸鹽，因此其主要化學(xué)成分為SiO_2、Al₂O_3、 H₂O。此外，還有少量的堿金屬氧化物K₂O、Na₂O、以及堿土金屬氧化物CaO、 MgO 、以及Fe₂O_{3 、}TiO₂等。

一般粘土原料的化學(xué)分析如包括以上九個(gè)項(xiàng)目，即已滿足生產(chǎn)上的參考需要。在上述九個(gè)項(xiàng)目中化合水一項(xiàng)一般不作直接測(cè)定。而已燒失量的形式測(cè)定。

（三）顆粒組成

是指粘土中含有不同大小顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

為什么粘土中的細(xì)顆粒愈多愈好？由于細(xì)顆粒的比表面積大，其表面能也大，因此粘土中的細(xì)顆粒愈多時(shí)，則其可塑性愈強(qiáng)，干燥收縮大，干后強(qiáng)度高，在燒成時(shí)也易于燒結(jié)，燒后的氣孔率也小，有利于成品的力學(xué)強(qiáng)度、白度和半透明度的提高。

此外，粘土的顆粒形狀和結(jié)晶程度也會(huì)影響其工藝性質(zhì)。片狀結(jié)構(gòu)比桿狀結(jié)構(gòu)的顆粒堆積致密，塑性大、強(qiáng)度高；結(jié)晶程度差的顆粒可塑性也大。

測(cè)定粘土原料顆粒大小的方法很多，有用顯微鏡、水簸法、渾濁計(jì)法、吸附法等。最簡(jiǎn)單和最普通的方法是篩分析（0.06mm以上）與沉降法（1~50um） 。

粘土是陶瓷工業(yè)的主要原料，其性質(zhì)對(duì)陶瓷的生產(chǎn)有很大的影響，因此掌握粘土的性質(zhì)，尤其是工藝性質(zhì)是穩(wěn)定陶瓷生產(chǎn)的基本條件。粘土的工藝性質(zhì)主要取決于粘土的礦物組成、化學(xué)組成與顆粒組成，其礦物組成是基本因素。

如膨潤(rùn)土主要是蒙脫石礦物，由于其礦物類型及細(xì)顆粒含量較多，表現(xiàn)出粘性強(qiáng)，成形水分高，收縮大，燒結(jié)溫度低等特性；蘇州高嶺土由于其含有大量桿狀結(jié)構(gòu)外形的高嶺石，因而可塑性低，干燥氣孔率高，干燥強(qiáng)度低，燒成收縮大，泥漿流動(dòng)時(shí)的含水量多，且呈強(qiáng)烈觸變性等特性。

（1）可塑性

（2） 結(jié)合性

（3）離子交換性

（4） 觸變性

（5）干燥收縮與燒成收縮

（6）燒結(jié)性能

（7）耐火度

（一）可塑性

1、概念：可塑性是指粘土與適量的水結(jié)合后所形成的泥團(tuán)，在外力作用下產(chǎn)生變形但不開裂。當(dāng)外力去掉后仍保持其形狀不變的能力。

該定義包括兩個(gè)含義：

一是施加的外力必須大于泥團(tuán)的屈服值，當(dāng)外力去掉后泥團(tuán)內(nèi)部的引力和斥力達(dá)到新的平衡以保持其形變；

二是在產(chǎn)生形變量不出現(xiàn)開裂。

2、影響粘土可塑性的因素

1）固相的性質(zhì)：主要是指固體物料類型、顆粒形狀、顆粒大小及粒度分布、顆粒的離子交換能力等。一般說來固體分散相的顆粒愈小，分散度愈高，比表面積愈大，可塑性就愈好；對(duì)于具有層狀結(jié)構(gòu)的粘土礦物呈薄片狀顆粒要比呈桿狀顆粒，或呈棱角狀顆粒的具有更好的可塑性；此外，粘土礦物的離子交換能力較大者，其可塑性也較高。

2）液相的性質(zhì)：主要是指液相對(duì)固相的浸潤(rùn)能力和液相的粘度。對(duì)粘土顆粒具有較大浸潤(rùn)能力的液相，其與粘土拌和后就呈較高的可塑性。此類液體粘度越大，其可塑性也就越高。

3）固相與液相的相對(duì)數(shù)量

當(dāng)粘土中加入的水量不多時(shí)，粘土還難以形成可塑狀態(tài)，容易散碎，只有水量加入到一定程度，粘土才形成具有可塑狀態(tài)的泥團(tuán)，這時(shí)泥團(tuán)的含水量稱為塑限含水量。

若繼續(xù)在泥團(tuán)中加入水分，泥團(tuán)的可塑性會(huì)逐漸增高，直至泥團(tuán)能自行流動(dòng)變形，此時(shí)的含水量稱為液限含水量。

但在生產(chǎn)中適合于成形的泥團(tuán)，其含水量一般都在塑限含水量與液限含水量之間，此時(shí)泥團(tuán)的含水量稱為工作泥團(tuán)的可塑水量。

各種粘土的可塑水量很不一致，可塑性大的粘土所需可塑水量也愈多：

高可塑性粘土 ： 可塑水量達(dá)28%~40%

中可塑性粘土： 可塑水量達(dá)20%~28%

低可塑性粘土：可塑水量達(dá)15%~20%

3、粘土可塑性的測(cè)定方法

1）可塑性指數(shù)：是指粘土的液限含水率與塑限含水率之差。它表示粘土能形成可塑泥團(tuán)的水分變化范圍。指數(shù)越大則成形水分范圍大，成形時(shí)不易受周圍環(huán)境濕度及模具的影響，即成形性能好。

2）可塑性指標(biāo)：指在工作水分下，粘土泥團(tuán)受外力作用最初出現(xiàn)裂紋時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變的乘積，同時(shí)還應(yīng)測(cè)定泥團(tuán)的相應(yīng)含水率?？伤苄灾笜?biāo)也反應(yīng)了粘土泥團(tuán)的成形性能的好壞，但要注意相應(yīng)的含水率。若相應(yīng)含水率大，則工作水分多，干燥過程易變形、開裂。

3）根據(jù)可塑指數(shù)或可塑指標(biāo)分類：

強(qiáng)可塑性粘土 指數(shù)>15或指標(biāo)>3.6

中可塑性粘土 指數(shù)7~15或指標(biāo)2.5~3.6

弱可塑性粘土 指數(shù)1~7或指標(biāo)<2.5

非可塑性粘土 指數(shù)<1

4、提高坯料可塑性的措施

1）將坯料原礦進(jìn)行淘洗，除去所夾雜的非可塑性物料，或進(jìn)行長(zhǎng)期風(fēng)化。

2）將浸潤(rùn)了的粘土或坯料長(zhǎng)期陳腐。

3）將泥料進(jìn)行真空處理，并多次練泥。

4）摻用少量的強(qiáng)可塑性粘土。

5）添加糊精、膠體SiO₂ 、羧甲基纖維素等膠體物質(zhì)。

5、降低坯料可塑性的措施

1）加入非可塑性粘土，如石英、瘠性粘土、熟瓷粉等。

2）將部分粘土預(yù)先煅燒。

（二）結(jié)合性

1、概念：指粘土能粘結(jié)一定細(xì)度的瘠性物料，形成可塑泥團(tuán)并有一定干燥強(qiáng)度的性能。

2、結(jié)合力的測(cè)定

在工程上要直接測(cè)定分離粘土質(zhì)點(diǎn)所需的力比較困難，生產(chǎn)上常用測(cè)定由粘土制作的生坯的抗折強(qiáng)度來間接測(cè)定粘土的結(jié)合力。

在實(shí)驗(yàn)中通常以能夠形成可塑泥團(tuán)時(shí)所加入標(biāo)準(zhǔn)石英砂（顆粒組成為：0.25~0.15mm占70%，0.15~0.09mm占30%）的數(shù)量及干后抗折強(qiáng)度來反映。

加砂量可達(dá)50%時(shí)為結(jié)合力強(qiáng)的粘土； 加砂量達(dá)25%~50%時(shí)為結(jié)合力中等的粘土； 加砂量在20%以下時(shí)為結(jié)合力弱的粘土。

（三）離子交換性

1、概念：粘土顆粒帶有電荷，其來源是其表面層的斷鍵和晶格內(nèi)部被取代的離子，因此必須吸附其它異號(hào)離子來補(bǔ)償其電價(jià)，粘土的這種性質(zhì)稱為離子交換性。

2、交換容量：表示離子交換的能力，它是100g干粘土所吸附能夠交換的陽(yáng)離子或陰離子的量。單位為微摩爾﹒10/克(mol﹒10/g)。

影響離子交換容量的因素：

1）粘土礦物的種類。

2）粘土中有機(jī)物含量和粘土礦物的結(jié)晶程度。

3）吸附的離子種類。粘土吸附陽(yáng)離子的能力比陰離子要大。而粘土吸附陽(yáng)離子的種類不同，其交換容量也不同。

（四）觸變性

1、概念：粘土泥漿或可塑泥團(tuán)受到振動(dòng)或攪拌時(shí)，粘度會(huì)降低而流動(dòng)性增加，靜置后逐漸恢復(fù)原狀。此外，泥料放置一段時(shí)間后，在維持原有水分的情況下也會(huì)出現(xiàn)變稠和固化現(xiàn)象，這種性質(zhì)統(tǒng)稱為觸變性。

2、在生產(chǎn)中一般希望泥料有一定觸變性。泥料觸變性過小時(shí)，成形后生坯的強(qiáng)度不夠，影響脫模與修坯的質(zhì)量。觸變性過大時(shí)，在管道輸送過程中會(huì)帶來不便，成形后生坯也易變形。因此控制泥料的觸變性，對(duì)滿足生產(chǎn)需要，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)有重要意義。

3、影響粘土的觸變性的因素：粘土的礦物組成、粒度大小與形狀、水分含量、使用電解質(zhì)種類與用量、以及泥料（包括泥漿）的溫度等。

礦物顆粒愈細(xì)，活性邊表面愈多，愈易呈觸變性；

球狀顆粒不易顯示觸變性；

觸變效應(yīng)與吸附離子及吸附離子的水化密切相關(guān)。粘土吸附的陽(yáng)離子其價(jià)數(shù)愈小或價(jià)數(shù)相同而離子半徑愈小者，其觸變效應(yīng)愈大。

含水量大的泥漿，不易形成觸變結(jié)構(gòu)，反之易形成觸變結(jié)構(gòu)而呈觸變現(xiàn)象。

溫度升高，粘土質(zhì)點(diǎn)的熱運(yùn)動(dòng)劇烈，使粘土顆粒間的聯(lián)系力減弱，不易建立觸變結(jié)構(gòu)，從而使觸變現(xiàn)象減弱。

4、粘土泥料的觸變性的測(cè)定

以厚化度（或稠化度）來表示。厚化度以泥料的粘度變化之比或剪切應(yīng)力變化的百分?jǐn)?shù)來表示。

1）泥漿的厚化度是泥漿放置30min和30s后其相應(yīng)粘度之比。即

泥漿厚化度=t_30min /t_30s

式中：t_30min 為100ml泥漿放置30min后，由恩式粘度計(jì)中流出的時(shí)間；t_30s 為100ml泥漿放置30min后，由恩式粘度計(jì)中流出的時(shí)間。

2）可塑泥團(tuán)的厚化度為放置一定時(shí)間后，球體或圓錐體壓入泥團(tuán)達(dá)一定深度時(shí)剪切強(qiáng)度增加的百分?jǐn)?shù)。

泥團(tuán)厚化度 = (F_n-F₀)/ F₀×100%

式中： F₀ ----泥團(tuán)開始承受的負(fù)荷，N；F_n ----經(jīng)過一定時(shí)間后， 球體或錐體壓入相同深度時(shí)泥團(tuán)承受的負(fù)荷，N。

（五）干燥收縮和燒成收縮

1、概念：粘土泥料干燥時(shí)，因包圍在粘土顆粒間的水分蒸發(fā)，顆粒相互靠攏引起體積收縮，稱為干燥收縮。

粘土泥料在煅燒時(shí)，由于發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化（如脫水作用、分解作用、莫來石的生成、易熔雜質(zhì)的熔化，以及這些熔化物充滿質(zhì)點(diǎn)間空隙等等），引起粘土再度收縮，稱為燒成收縮。

這兩種收縮構(gòu)成粘土泥料的總收縮。

2、收縮測(cè)定是以直線長(zhǎng)度或體積大小的變化來表示。為了方便起見，可將體積收縮近似等于直線收縮的3倍，但有6%~9%的誤差。

（六）燒結(jié)溫度與燒結(jié)范圍

1、概念：

粘土在煅燒過程中，溫度超過900℃以上時(shí)，低熔物開始出現(xiàn)，低熔物液相填充在未熔顆粒之間的空隙中，并由其表面張力的作用，將未熔顆粒進(jìn)一步靠近，使體積急劇收縮，氣孔率下降，密度提高。這種體積開始劇烈變化的溫度稱為開始燒結(jié)溫度（T1）。

隨著溫度的繼續(xù)升高，粘土的氣孔率不斷降低，收縮不斷增大，當(dāng)其密度達(dá)到最大狀態(tài)時(shí)（一般以吸水率等于或小于5%為標(biāo)志），稱為完全燒結(jié)，相應(yīng)于此時(shí)的溫度叫燒結(jié)溫度（T2）。

從完全燒結(jié)開始，溫度繼續(xù)上升，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定階段，體積密度和收縮等不發(fā)生顯著變化。持續(xù)一段時(shí)間后，由于粘土中的液相不斷增多，以致于不能維持粘土原有的形狀而變形，同時(shí)也會(huì)發(fā)生一系列高溫化學(xué)反應(yīng)，使粘土試樣的氣孔率反而增大，出現(xiàn)膨脹。出現(xiàn)這種情況的最低溫度稱為軟化溫度（ T3 ）。

通常把燒結(jié)溫度到軟化溫度之間粘土試樣處于相對(duì)穩(wěn)定階段的溫度范圍稱為燒結(jié)范圍（ T2 ~T3）。

燒結(jié)范圍的大小取決于粘土中熔劑礦物的種類和數(shù)量。優(yōu)質(zhì)高嶺土可達(dá)200℃，伊利石類粘土僅為50～80℃。陶瓷生產(chǎn)中通常要求粘土具有100～150℃以上或更寬的燒結(jié)范圍。

燒成溫度范圍取決于液相量的生成速度和液相粘度隨溫度變化的幅度。若粘土中含有的熔劑雜質(zhì)數(shù)量多，液相量增加速率大，而液相粘度隨溫度的升高下降的幅度大，其燒結(jié)溫度范圍較窄。純耐火粘土的燒結(jié)溫度范圍為250℃，低鈣泥灰?guī)r僅20～30℃。

燒結(jié)范圍愈寬，陶瓷制品的燒成操作愈容易掌握，也愈容易得到煅燒均勻的制品。

粘土的燒結(jié)溫度和燒結(jié)溫度范圍通常采用實(shí)驗(yàn)方法確定，也可用粘土化學(xué)成分進(jìn)行估算。

2、生產(chǎn)中常用吸水率來反映原料的燒結(jié)程度。一般要求粘土原料燒后的吸水率<5%。

（七）耐火度

1、概念：耐火度是指材料在高溫作用下達(dá)到特定軟化程度時(shí)的溫度。它反映了材料抵抗高溫作用的性能。

2、粘土的耐火度主要取決于其化學(xué)組成。

Al₂O₃含量高其耐火度就高，堿類氧化物能降低粘土的耐火度。通?？筛鶕?jù)粘土原料中的Al₂O₃/SiO₂比值來判斷耐火度，比值愈大，耐火度愈高，燒結(jié)范圍愈寬。

3、耐火度的測(cè)定——三角錐法：是將一定細(xì)度的原料制成一截頭三角錐（高30mm，下底邊長(zhǎng)8mm，上頂邊長(zhǎng)2mm），在高溫電爐中以一定的升溫速度加熱，當(dāng)錐內(nèi)復(fù)相體系因重力作用而變形以致頂端軟化彎倒至錐底平面時(shí)的溫度，即是試樣的耐火度 。

粘土是陶瓷的主要原料，陶瓷在燒成過程中所發(fā)生的一系列物理和化學(xué)變化，是在粘土加熱變化的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此粘土的加熱變化是陶瓷制品燒成的基本理論基礎(chǔ)。研究粘土的加熱變化對(duì)確定陶瓷制品的燒成溫度具有很重要的意義。

粘土在加熱時(shí)發(fā)生一系列的化學(xué)變化，與此同時(shí)也發(fā)生相應(yīng)的物理變化，如體積的膨脹與收縮、氣孔率的降低與增高、失去部分質(zhì)量、吸熱與放熱等。

粘土在加熱過程中的變化包括兩個(gè)階段：脫水階段與脫水后產(chǎn)物的繼續(xù)轉(zhuǎn)化階段。

（一）脫水階段

粘土干燥后，繼續(xù)加熱，首先出現(xiàn)的是脫水，其中最主要的是結(jié)構(gòu)水的排出。

以高嶺土的加熱脫水為例，其脫水的過程如下：

100~110℃ 濕存水（大氣吸附水）與自由水的排出。

110~400℃ 其它礦物雜質(zhì)帶入水的排出。

400~450℃ 結(jié)構(gòu)水開始緩慢排除。

450~550℃ 結(jié)構(gòu)水快速排出。

550~800℃ 脫水緩慢下來，到800℃ 時(shí)排水近于停滯。

800~1000℃ 殘余的水排出完畢。

粘土脫水后均變?yōu)槊撍a(chǎn)物，高嶺石類粘土脫水后生成偏高嶺石，反應(yīng)式如下：

Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O = Al₂O₃·2SiO₂ 2H₂O （1）

（二）脫水后產(chǎn)物繼續(xù)轉(zhuǎn)化階段

溫度繼續(xù)升高，粘土脫水后的產(chǎn)物可繼續(xù)轉(zhuǎn)化，偏高嶺石由925 ℃開始轉(zhuǎn)化為由（ AlO₆）和（SiO₄ ）構(gòu)成的尖晶石型新的結(jié)構(gòu)物，其反應(yīng)式如下：

2[Al₂O₃·2SiO₂] = 2Al₂O₃·3SiO₂ SiO₂ （2）

鋁硅尖晶石結(jié)構(gòu)盡管其結(jié)構(gòu)較偏高嶺石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。但其結(jié)構(gòu)中空位較多，因而它也很不穩(wěn)定的，繼續(xù)加熱時(shí)，1050℃開始，就會(huì)轉(zhuǎn)化成熱力學(xué)穩(wěn)定的莫來石而分離出方石英：

3(2Al₂O₃·3SiO₂) = 2(3Al₂O₃·2SiO₂) 5SiO₂ （3）

各種粘土礦物在高溫下都能生成莫來石晶體，莫來石是一種針狀或細(xì)柱狀晶體，化學(xué)組成寫作3Al₂O₃·2SiO₂ ，熔融溫度1810℃，熔融后分解為剛玉和石英玻璃。它本身機(jī)械強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，能賦予陶瓷制品許多良好的性能 。

（1）粘土的可塑性是陶瓷坯泥賴以成形的基礎(chǔ)。

（2）粘土使注漿泥料與釉料具有懸浮性與穩(wěn)定性。

（3）粘土一般呈細(xì)分散顆粒，同時(shí)具有結(jié)合性。

（4）粘土是陶瓷坯體燒結(jié)時(shí)的主體。

（5）粘土是形成陶器主體結(jié)構(gòu)和瓷器中莫來石晶體的主要來源 。

我國(guó)粘土礦產(chǎn)資源豐富，開采歷史悠久，但正規(guī)開采的大型礦山少，礦產(chǎn)的深加工少，距標(biāo)準(zhǔn)化原料仍然有很大的距離。

現(xiàn)有200多個(gè)高嶺土礦點(diǎn)，總儲(chǔ)量約為32500萬(wàn)噸，其中儲(chǔ)量在2000萬(wàn)噸以上的有3處。目前幾個(gè)主要礦山年產(chǎn)高嶺土原礦僅30萬(wàn)噸左右，加上地方開采的礦山，估計(jì)總量也不會(huì)超過50萬(wàn)噸。而國(guó)際高嶺土產(chǎn)量約為1700萬(wàn)噸。

隨著陶瓷工業(yè)、造紙工業(yè)與其他工業(yè)的發(fā)展，對(duì)高嶺土的需求量將越來越大，迅速發(fā)展我國(guó)以高嶺土為主的粘土工業(yè)，已是當(dāng)務(wù)之急 。2100433B

白云石化灰?guī)r及重結(jié)晶灰?guī)r常保存有灰?guī)r的部分原始結(jié)構(gòu)，這部分結(jié)構(gòu)被稱作為殘余結(jié)構(gòu)，如在結(jié)晶灰?guī)r和白云巖中，時(shí)可見到的殘余生物結(jié)構(gòu)、殘余鮞粒結(jié)構(gòu)、殘余砂屑結(jié)構(gòu)和殘余生物礁結(jié)構(gòu)等。 殘余結(jié)構(gòu)，是原巖在變質(zhì)作用過程中，由于重結(jié)晶、變質(zhì)結(jié)晶不完全，原巖的結(jié)構(gòu)特征被部分保留下來的部分。

原巖在變質(zhì)作用過程中，由于重結(jié)晶、變質(zhì)結(jié)晶不完全，原巖的結(jié)構(gòu)特征被部分保留下來，稱為變余結(jié)構(gòu)。如變余斑狀結(jié)構(gòu)、變余砂質(zhì)結(jié)構(gòu)、變余礫狀結(jié)構(gòu)、變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)等。

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在加載試驗(yàn)中，殘余變形是指已進(jìn)入塑性階段的材料在卸載后不可恢復(fù)的變形。對(duì)于理想彈塑性模型來說，殘余變形等于塑性變形。而對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)來說， 殘余應(yīng)變不等于塑性應(yīng)變，在卸去外荷載后，殘余應(yīng)變包括彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變。

結(jié)構(gòu)在經(jīng)受地震動(dòng)作用后會(huì)發(fā)生變形和位移，其中在震動(dòng)結(jié)束后不能恢復(fù)的這一部分，即為殘余變形或永久變形。殘余變形取決于結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)力性能和輸入地震波的特性以及場(chǎng)地條件等。殘余變形能夠提供震害評(píng)估的信息，同時(shí)也是震后加固修復(fù)的指標(biāo)。

近年來的震害情況表明，盡管地震能量通過結(jié)構(gòu)的彈塑性變形耗散了大部分，基本保證了“大震不倒”的安全目標(biāo)，但是結(jié)構(gòu)的地震損傷卻十分嚴(yán)重，過大的殘余變形使得結(jié)構(gòu)難以修復(fù)且基本上喪失正常使用功能，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，考慮殘余變形的影響因素及計(jì)算方法對(duì)于抗震設(shè)計(jì)是有一定幫助的。同時(shí)，結(jié)構(gòu)的地震殘余變形對(duì)于震后損失評(píng)估和修復(fù)非常重要。

對(duì)于殘余變形的計(jì)算有2種方案：第一種是彈塑性時(shí)程分析，對(duì)于橋墩柱等比較重要的構(gòu)件可以通過時(shí)程分析來得到某一地震波輸入下的殘余變形；第二種則是以大量試驗(yàn)和計(jì)算數(shù)據(jù)為依據(jù)建立殘余變形譜。