粉體行業(yè)在線展覽
1628
鉆井膨潤(rùn)土一般條件下,低價(jià)陽離子較之高價(jià)陽離子具有較強(qiáng)的交換性能。在同價(jià)離子中,離子半徑愈小,交換性能愈強(qiáng),膨脹性較高。一般含交換陽離子成分以Na+為主的膨脹土,其水化能力較強(qiáng),具有強(qiáng)親水性和膨脹性,呈高塑性與低強(qiáng)度特性。各項(xiàng)陽離子膨脹秩序大致是:蒙脫石類SiO2/Al2O3=4%;伊利石類SiO2/Al2O3=3%;高嶺石類SiO2/Al2O3=2%。主要粘土礦物與膨脹土物理化學(xué)、物理力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系如表1-9所列。表1-9 主要粘土礦物與膨脹土物理化學(xué)、物理力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系粘土礦物類 型物理化學(xué)性質(zhì) 物理力學(xué)與物化-力學(xué)性質(zhì) SiO2 Al2O3 比表面積陽離子交換量含水量分散性液塑性脹限 縮限脹縮性滲透性壓縮性天然抗剪強(qiáng)度殘余強(qiáng)度蒙脫石 大 大 高 大 高 高 大 小 強(qiáng) 極弱 大—慢 低 極低伊利石 中 中 中 中 中 中 中 中 中 較弱 中 中 極低高嶺石 小 小 低 小 低 低 小 大 弱 弱 小一快 高 較高 一般條件下,低價(jià)陽離子較之高價(jià)陽離子具有較強(qiáng)的交換性能。在同價(jià)離子中、離子半徑愈小,交換性能愈強(qiáng),膨脹性較高。一般含交換陽離子成分以Na+為主的膨脹土,其水化能力較強(qiáng),具有強(qiáng)親水性和膨脹性,呈高塑性與低強(qiáng)度特性。各項(xiàng)陽離子膨脹秩序大致是:一價(jià)陽離子:Na>K>NH4>Rb>H;二價(jià)陽離子:Ca>Mg>Sr>Ba;三價(jià)陽離子:Al>Cr>Fe。膨脹土中水溶性鹽分主要是NaCl、Na2SO4、MgSO4、NaHCO3和Ca(HCO3)2等。所含鹽分的類型及含量與成土母巖和成因類型之不同而異。這些可溶于水的鹽類,隨膨脹土的天然濕度和水介質(zhì)的溶解度不同,在各種與之相適應(yīng)的條件下,分別呈固態(tài)或液態(tài)形式存在于土中,它們有的參與組成裂土的骨架,有的則起膠結(jié)物的作用。膨脹土中的膠結(jié)物質(zhì)為游離氯化硅、氧化鋁和氧化鐵,其次是水溶鹽分。膨脹土粒度成分以粘粒( <0.005mm)為主,其中<0.002mm粒級(jí)占有相當(dāng)大的比例,且具有高度的分散性。不同成因類型的膨脹土,由于顆粒的搬運(yùn)、分選與沉積環(huán)境等差別,因而顆粒組成也相差較大。一般湖泊沉積建造膨脹土,細(xì)顆粒組成比較富集,而且大多由質(zhì)地純細(xì)的粘土粒組成。但是從湖盆中心到邊緣,則有細(xì)顆粒逐漸減少,粗顆粒逐漸增多的變化規(guī)律。洪積成因膨脹土粗顆粒成分相對(duì)增加,故除粘粒成分外,粉粒和砂粒含量較多。河流沖積成因裂土顆粒組成與搬運(yùn)距離有關(guān),通常搬運(yùn)距離較近的分選性較差,粘粒、粉粒和砂粒含量都較高。搬運(yùn)距離愈遠(yuǎn)分選性愈好。顆粒愈細(xì),粘粒含量集中,粉粒、砂粒含量減少。上述狀況反映出顆粒成分在水平方向的變化規(guī)律。膨脹土顆粒組成在垂直方向的變化是,<0.005mm的粘粒含量隨深度自下而上的增多,而0.05~0.005mm的粉粒和大于0.05mm的砂粒含量則隨深度自上而下的增多。這一變化規(guī)律,反映了膨脹土的風(fēng)化作用和風(fēng)化程度變異特性,與大氣風(fēng)化營(yíng)力的垂直變化規(guī)律一致。膨脹土中的粘粒含量愈多,親水性愈強(qiáng),脹縮性愈大。膨脹土中的結(jié)核是膨脹土物質(zhì)成分的一個(gè)重要組成部分。常見的結(jié)核鈣質(zhì)結(jié)核,其次是鐵錳質(zhì)結(jié)核。它們是膨脹土鈣、鐵、錳碳酸鹽富集的一種表現(xiàn)形式,其生成是膨脹土在成土過程中地球化學(xué)作用的結(jié)果。它們大多集中分布于裂面與層面,或者富集在風(fēng)化層與下部未風(fēng)化層的界面附近。土的結(jié)構(gòu)是一種微觀概念,主要是指土在一定地質(zhì)環(huán)境和條件下,由土粒、孔隙(裂隙)和膠結(jié)物等所組成的整體結(jié)構(gòu)特征,通常稱為微觀結(jié)構(gòu)或微結(jié)構(gòu)。膨脹土的微結(jié)構(gòu)特征及其與工程地質(zhì)的關(guān)系是:膨脹土的微結(jié)構(gòu)是一類具有復(fù)雜型式的特殊結(jié)構(gòu)體系。以片狀或扁平狀土顆粒相互集聚形成的微集聚體(或疊聚體),是組成膨脹土結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)基本單元體。它們存在著各種不同的取向和排列形式,呈現(xiàn)出面—面接觸、面一邊接觸,和面—邊—角接觸的多種形式的結(jié)合結(jié)構(gòu)形式。在集聚體(或疊集體)內(nèi)普遍分布有各種大小不同、形狀各異的微孔隙和微裂隙。這種結(jié)構(gòu),決定著膨脹土的膨脹與收縮性以及強(qiáng)度特性。工程上遇到的膨脹土都在深度不大的范圍,大多屬風(fēng)化層。而鉆井膨潤(rùn)土礦床的表層,雜質(zhì)較多,大多為鉆井鉆井膨潤(rùn)土、混合土,較好的鈉基鉆井膨潤(rùn)土一般埋藏在幾十米乃至上百米深以下。