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膨润土是黏性土,这在岩土工程领域是被广泛认可的定论,主要基于以下几方面原因:
颗粒构成
根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)对黏土矿物的相关定义,黏土颗粒直径一般小于2微米。膨润土主要由蒙脱石矿物组成,其颗粒极为细小,经X射线衍射分析以及扫描电子显微镜观测可知,膨润土颗粒粒径绝大部分都在黏土颗粒的界定范围之内,细小的颗粒为其展现黏性提供了基本条件 。
矿物特性
蒙脱石的晶体结构属于2:1型层状硅酸盐,即由两个硅氧四面体片夹一个铝氧八面体片组成。层间存在可交换性阳离子,比如Na+、Ca2+等 。当膨润土接触水分时,这些阳离子发生水化作用,使得晶层间距增大,水分子大量进入层间域,形成很厚的水化膜,从而使膨润土颗粒表面形成具有黏性的胶体物质,这是膨润土具有黏性的根本原因。
物理性质
1. 可塑性:按照美国材料与试验协会(ASTM)关于土壤可塑性的测试标准方法,将膨润土与适量的水混合后,能在外力作用下塑造成特定形状,并且在去除外力后,仍能维持该形状,展现出典型的可塑性,这是黏性土的重要特性之一。
2. 黏结性:膨润土具有将不同物质颗粒黏结起来的能力。在铸造行业中,膨润土作为型砂黏结剂,能有效将砂粒黏合在一起,制成具有一定强度的铸型,足以承受金属液的冲刷和静压力,保证铸件的成型质量,这一应用充分体现了膨润土的黏结性。
工程判定标准
在岩土工程领域,依据塑性指数Ip对土进行分类。当Ip>10时,判定为黏性土。通过液塑限联合测定试验可知,膨润土的塑性指数通常远大于10,符合黏性土的分类标准。在地基处理、堤坝防渗等实际工程中,膨润土常被用于改善土体的工程性质,进一步从实践角度证明了它属于黏性土。
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