軟黏土簡介

中文名稱

軟黏土

英文名稱

soft clay

定　　義

天然含水率大，呈軟塑到流塑狀態(tài)，具有壓縮性高，強度小等特征的黏質土。

應用學科

水利科技（一級學科），巖石力學、土力學、巖土工程（二級學科），土力學（水利）（三級學科）

本書首先介紹了軟黏土的微觀結構試驗測試方法，提出軟黏土的接觸面概念和測試方法。其次，介紹了基于微觀結構的軟土孔隙率定量方法和軟土平均接觸面積率定量方法，建立平均接觸面積率與宏觀孔隙率之間的關系。然后，介紹了基于平均接觸面積率的軟土滲流分析、飽和軟土固結理論、土壓力理論和土坡穩(wěn)定理論。最后，介紹了基于平均接觸面積率的抗剪強度理論。

本書內容切中國際研究熱點，學術思想新穎，邏輯性強，結構體系好，對土力學理論注入了新鮮活力。

（一）礦物組成

為便于研究黏土的礦物組成，根據其性質和數量可分成兩大類，即黏土礦物和雜質礦物。

黏土礦物的種類和性質已如前所述，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，在黏土形成過程中，常由于巖石風化未完全，或由于其它因素而混入一些非黏土礦物和有機物質，這些物質我們統(tǒng)稱為雜質礦物。雜質礦物通常以細小晶粒極其集合體分散于黏土中，常會影響甚至決定黏土的工藝性能。

雜質礦物的類別及其影響：

1）石英和母巖殘渣。這些雜質一般以較粗顆?；煸陴ね林校瑢︷ね恋目伤苄院透稍锖髲姸犬a生很大影響。工廠多采用淘洗法除去粗顆粒雜質。

2）碳酸鹽及硫酸鹽類。細顆粒的碳酸鹽分布在黏土中對其影響不大，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。這類雜質礦物能使坯體呈色，降低黏土的耐火度，也會嚴重影響制品的介電性能、化學穩(wěn)定性等。

4）有機雜質。黏土中存在少量的有機雜質，可以增加黏土的可塑性和泥漿的流動性，但有機物質過多時也可能會造成瓷器表面起泡與針孔。

（二）化學組成

由于黏土中的主要黏土礦物都是含水的鋁硅酸鹽。此外，還有少量的堿金屬氧化物以及堿土金屬氧化物等。

一般黏土原料的化學分析如包括以上九個項目，即已滿足生產上的參考需要。

（三）顆粒組成

是指黏土中含有不同大小顆粒的質量分數。

為什么黏土中的細顆粒愈多愈好？由于細顆粒的比表面積大，其表面能也大，因此黏土中的細顆粒愈多時，則其可塑性愈強，干燥收縮大，干后強度高，在燒成時也易于燒結，燒后的氣孔率也小，有利于成品的力學強度、白度和半透明度的提高。

此外，黏土的顆粒形狀和結晶程度也會影響其工藝性質。片狀結構比桿狀結構的顆粒堆積致密，塑性大、強度高；結晶程度差的顆粒可塑性也大。

測定黏土原料顆粒大小的方法很多，有用顯微鏡、水簸法、渾濁計法、吸附法等。最簡單和最普通的方法是篩分析（0.06mm以上）與沉降法（1~50um）。

黏土的化學組成、礦物組成和顆粒組成決定著黏土的工藝性能：

黏土壤土可塑性

黏土與適量的水混合后形成泥團，在外力的作用下，泥團發(fā)生變形但不開裂，外力散去后，仍能保持原有形狀不變，黏土的這種性質稱為可塑性。

黏土壤土結合性

黏土的結合性是指黏土結合非塑性原料而形成良好的可塑泥團并且有一定的干燥強度的能力。黏土的結合性對于半成口的干燥、修坯和上釉存在著重要的影響。黏土垢結合性由其結合瘠性料的結合力的大小所決定的，而結合力的大小又和黏土礦物的種類、結構等因素相關。一般來講，可塑性強的黏土，其結合力也大。

黏土壤土觸變性

黏土泥漿或可塑泥團受到振動或攪拌時，黏度會降低，而其流動性則會增加，靜止后逐漸恢復原狀。此外，泥漿放置一段時間后，在保持原水分不變的條件下也會出現(xiàn)變稠和固化的現(xiàn)象。黏土的這種性質稱為觸變性。

黏土壤土收縮

黏土泥料在一定溫度下干燥時，由于顆粒間水分的排出，顆粒之間相互靠攏以及顆粒間距縮短而引起的體積收縮，稱為干燥收縮。干燥后的黏土泥料經過高溫煅燒時，由于發(fā)生諸如脫水作用、分解作用、莫來石的生成、石英的晶型轉化、易熔雜質的轉化以及各類熔融物填充質點間空隙等一系列物理化學變化，使得黏土泥料進一步收縮，稱為燒成收縮。成型黏土樣品經過干燥和煅燒后的尺寸總變化稱為總收縮。

黏土壤土燒結

黏土是由多種礦物混合而成的，沒有固定的熔點，而是在一定的溫度范圍內逐漸軟化。

當黏土在加熱煅燒的過程中，到達一定溫度（800℃~900℃）后，繼續(xù)升高溫度時，黏土中低共熔物質開始熔化，液相出現(xiàn)并逐漸增加，填充在固體顆粒之間，由于液相表面張力的作用，使得未熔顆粒進一步靠攏，引起體積急劇的收縮，氣孔率下降，密度提高，這種對應體積開始急劇變化時的溫度稱為開始燒結溫度。

當溫度繼續(xù)升高時，收縮將不斷增大至最大值，氣孔率降至最小值，密度達到最大值，黏土完全燒結，此時對應的溫度稱為燒結溫度。