粘性土的物理化學性質(zhì)課件

粘性土的物理化學性質(zhì)粘性土的物理化學性質(zhì)粘性土的物理化學性質(zhì)牛牛文庫文檔分享二、分子間鍵分子間鍵也稱范德華（VanderWaals）鍵，屬于次鍵，這與定向作用、誘導作用和分散作用有關(guān)。三、氫鍵氫鍵是介于主鍵和次鍵之間的一種鍵力。產(chǎn)生的原因是：氫原子在失去一個電子后成為裸露原子核，當遇其他帶負電荷的原子時相互吸引形成氫鍵。由于氫離子尺寸很小，只能與兩個相鄰的原子結(jié)合。氫鍵的影響范圍約為0.2~0.3μm，鍵能達21~42J/kmol。化學鍵組成了礦物本身的晶格，而土粒間的分子引力及氫鍵組成了土體的強度（幾種主要鍵力的作用范圍）。

二、分子間鍵分子間鍵也稱范德華（VanderWaals）鍵，屬于次鍵，這與定向作用、誘導作用和分散作用有關(guān)。

三、氫鍵氫鍵是介于主鍵和次鍵之間的一種鍵力。產(chǎn)生的原因是：氫原子在失去一個電子后成為裸露原子核，當遇其他帶負電荷的原子時相互吸引形成氫鍵。由于氫離子尺寸很小，只能與兩個相鄰的原子結(jié)合。氫鍵的影響范圍約為0.2~0.3μm，鍵能達21~42J/kmol?；瘜W鍵組成了礦物本身的晶格，而土粒間的分子引力及氫鍵組成了土體的強度（幾種主要鍵力的作用范圍）。牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作第二節(jié)粘土礦物顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)

粘土礦物大多是硅酸鹽礦物，經(jīng)近代X—衍射法等測定，粘土礦物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)主要由兩個基本結(jié)構(gòu)單元組成。

1、硅氧四面體（二氧化硅四面體）中心是Si4+，四個頂點是O2-，四面均為等邊三角形。在礦物中組成六角形網(wǎng)格狀或鏈狀，稱硅氧層（圖2-2）。

2、氫氧化鋁八面體中心為Al3+，六個頂點為OH-，六個OH-等距離排列，八面體亦排列成網(wǎng)格狀，稱八面體層（片）（圖2-2）。牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作3、主要粘土礦物（1）高嶺石（二層型）：一層四面體和一層八面體疊成晶片，1:1型結(jié)構(gòu)，也稱二層型。晶片間是O與OH相聯(lián)結(jié)，還有氫鍵存在。晶片的長:寬:厚=10:10:1，比表面積15m2/g，物理化學性質(zhì)不活潑，浸水后膨脹性較小（圖2-3）。（2）蒙脫石（三層型）：兩層四面體和一層八面體堆成晶片，晶片長:寬:厚=100:100:1，層片間為O與O相聯(lián)，鍵力較弱，易為水分子分開，比表面積800m2/g，化學性質(zhì)活潑，遇水膨脹直至崩解，是膨脹收縮土的主要成分（圖2-4）。（3）伊利石（三層型）：晶片結(jié)構(gòu)與蒙脫石一致，局部硅被鋁代替形成同晶置換，使晶體帶負電吸附溶液中的K+，聯(lián)結(jié)力增大，其性質(zhì)介于高嶺石與蒙脫石之間。比表面積80m2/g（圖2-5）。牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作第三節(jié)粘土顆粒的膠體化學性質(zhì)

一、粘土顆粒表面帶電的原因

1、斷鍵：理想晶體內(nèi)部電荷是平衡的，但在邊緣破裂處，由于破鍵而產(chǎn)生電荷不平衡，一般粘土顆粒帶負電，個別也帶正電的斷鍵。

2、同晶置換作用：硅氧四面體中的硅被低價的鋁置換，八面體中的鋁被鐵、鎂等置換，產(chǎn)生電荷不平衡，負電荷多而帶負電。

3、水化解離作用：次生SiO2表面與水作用形成偏硅酸層，在水中解離為H+和SiO32-，H+離子向水中擴散，而負離子連著晶格使土粒帶負電。牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作4、倍半氧化物的二重性：常用R2O3表示，其帶電具有二重性，由溶液的PH值決定，PH大帶負電。當不帶電時水溶液的PH值為兩性體的等電PH值。

5、選擇性吸附作用：土粒只吸附與其本身晶格中離子成分相同或相近的離子。粘土顆粒表面帶電的因素很多，要綜合分析，但總的來說是帶負電的多。牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作

二、雙電層的概念粘粒表面帶負電在土粒周圍形成一個電場。水溶液中陽離子（水化陽離子）在電場作用下被土粒吸引，另一方面又受布朗運動的擴散力作用。這兩種相反作用的結(jié)果使土粒周圍產(chǎn)生陽離子不均勻分布。

1、強結(jié)合水：緊靠土粒表面的水，受到極強的靜電引力，在土粒表面形成的吸附水層。

2、弱結(jié)合水：緊靠強結(jié)合水外圍的一層水膜，孔隙水中水化陽離子溶液逐漸減少，至陽離子濃度正常為止稱為擴散（又叫薄膜水）。土粒表面的負電荷、吸附層和擴散層構(gòu)成雙電層，土粒表面負電荷為內(nèi)層，擴散層為外層（圖2-7）。牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作

三、影響擴散層厚度的因素土粒表面帶電產(chǎn)生電場引起擴散層的存在，擴散層的厚度與電荷的多少，即電位的大小有關(guān)。土粒表面帶電荷量的多少，可用土粒表面的電位勢表示。假設(shè)在擴散層以外正常濃度處的電位為零，土粒與水溶液分界面上的電位稱熱力電位。表面負電荷大，則電位也大。電位取決于土粒的礦物成分、粒度成分和水溶液的PH值。

1、擴散層的厚度在擴散層中電位的變化規(guī)律可近似地表示為：

2、影響擴散層厚度的因素牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作第四節(jié)粘性土工程性質(zhì)的利用和改良一、粘土顆粒表面的帶電現(xiàn)象列依斯（Reuss）試驗證明粘土粒帶電，而且是負電荷，實驗裝置見圖2-6。1、在陽極（+）管中：水自下而上逐漸變渾濁，水位下降。說明粘土粒帶負電荷，向陽極周圍運動，這種現(xiàn)象稱為電泳。2、在陰極（－）管中：水仍然清澈，但水位上升，說明有水向陰極滲透，這種現(xiàn)象稱為電滲。牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作

二、電滲排水和電化學加固

1、電滲排水在滲透系數(shù)小于10-6cm/s的飽和軟粘土地層中開挖基坑或其他地下工程中，可用此法排水降低地下水位。

2、電化學加固利用電滲進行注（灌）漿加固地基，改良軟粘土的工程性質(zhì)。注漿有單液和雙液法。牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作TheEnd牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作圖2-1幾種主要鍵力的作用范圍牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作圖2-2四面體片與八面體片牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作圖2-3高嶺石的結(jié)晶結(jié)構(gòu)牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作圖2-4蒙脫石的結(jié)晶結(jié)構(gòu)牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作圖2-5伊利石的結(jié)晶結(jié)構(gòu)牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作圖2-6粘土顆粒表面

的帶電現(xiàn)象牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作圖2-7雙電層示意圖牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作圖2-8相互作用的雙電層牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作圖2-9排斥勢能曲線牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作圖2-10粒間相互作用的凈勢能曲線牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作圖2-11塑性指數(shù)與粘粒含量間的關(guān)系牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作圖2-12飽和粘性土典型干縮曲線牛牛文庫文檔分享土質(zhì)學與土力學》多媒體課件人防工程教研室趙佩勝制作圖2-13反復干濕與最大

濕脹含水量的關(guān)系牛