粘土

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黏土,含沙粒很少、有黏性的土壤,水分不容易從中通過 粘土是可塑性的包括高嶺土、多水高嶺土、顆粒非常小的(<2&micro;m)硅酸鋁鹽。除了鋁外粘土還包含少量鎂、鐵、鈉、鉀和鈣。

基礎知識

簡介

粘土

  粘土是一種重要的礦物原料。由多種水合硅酸鹽和一定量的氧化鋁、鹼金屬氧化物和鹼土金屬氧化物組成,並含有石英、長石、雲母硫酸鹽硫化物碳酸鹽雜質。粘土礦物的顆粒細小,常在膠體尺寸範圍內,呈晶體或非晶體,大多數是片狀,少數為管狀、棒狀。粘土礦物用水濕潤后具有可塑性,在較小壓力下可以變形並能長久保持原狀,而且比表面積大,顆粒上帶有負電性,因此有很好的物理吸附性和表面化學活性,具有與其他陽離子交換的能力。

特性

  含有粘土的土壤非常容易結合水、礦物質和有機營養,原因在於顆粒非常小的粘土有較大的相對錶面以及其表面的電極性。在生產上粘土具有保肥、保水的特性,有"濕時一團糟、干時一把刀"之稱,耕性較差。

黏土

形成

  粘土一般由硅酸鹽礦物在地球表面風化后形成。一般在原地風化,顆粒較大而成分接近原來的石塊的,稱為原生黏土或一次黏土。這種黏土的成分主要為氧化錫與氧化鋁,色白而耐火,為配製瓷土之主要原料。   而黏土再繼續風化而變幼,再經流水及風力遷移,而在下游形成一層厚厚的黏土,稱為次生黏土或二次黏土。這種黏土因受污染,含金屬氧化物較多,色深而耐火度較低。因黏性及可塑性佳,為配製陶土之主要原料。   高嶺土是以高嶺石亞族礦物為主要成分的軟質黏土。主要由高嶺石礦物組成。自然界中,組成高嶺土的礦物有黏土礦物和非黏土礦物兩類。顏色為白色,最高白度大於95%,XX為1~4。

所含礦物

  一些粘土礦物的礦物有:   高嶺石:Al2O3.2SiO2.2H2O   石脂:Al2【(OH)4|Si2O5】 * n H2O   蒙脫石:(Al,Mg)2【(OH)2|Si4O10】(Na,Ca)x * n H2O   蛭石:(Mg,Ca)0,31(H2O)n{Ti0,18Al0,03Fe(III)1,09Mg1,25【Si2,80Al1,20O10(OH)2】}   伊利石:K0,65Al2,0Al0,65Si3,35O10(OH)2   水鋁英石:Al2O3.SiO2.2,5H2O

高液限粘土

概述

  在工程中判別高液限土的3個指標為:小於0.074mm的顆粒含量大於50%、液限大於50%,塑性指數大於26的土。目前邊坡工程對具有膨脹性的高液限土設計思路基本是參考膨脹土進行的,除了具有遇水膨脹、失水收縮的特徵外,更主要的特徵是高液限土壓實性差,經過壓實后的土的壓縮性仍然較大,且有明顯的應變軟化。很多邊坡工程失去效用,都是由於認清楚高液限土的本質特徵而引起的。

高液限粘土的礦物組成及工程性質

  高液限土通常含有大量的蒙脫石、伊利石、高嶺石等黏土成分。其中蒙脫石是由顆粒極細的含水鋁硅酸鹽構成的礦物,其晶格單元由兩層硅氧四面體層夾一層氧化鋁八面體層構成,層間聯接依靠范得華力,較弱,水分子容易XX晶胞之間,XX晶胞距離,脫水后,又產生相應的收縮,其液限變化範圍可達到140~710%,塑限範圍為50~100%;在晶格之間,由於同晶置換作用,使蒙脫石具有很強的吸附能力,大量的Na+、Ca2+填充進來,產生雙電層效應,導致粒間的膨脹。相似的,伊利石也具有2:1的三層晶體結構,但其吸附的陽離子主要為Na+、K+,晶格間連接力較強,水分子不容易XX,所以伊利石親水性、脹縮性不如蒙脫石,其液限變化範圍為80~120%,塑限為45~60%.伊利石屬於較不穩定的中間產物,性質介於蒙脫石和高嶺石之間,並隨著層間K+含量的逐漸減少,而接近於蒙脫石。高嶺石的結構單元是由一層鋁氫氧晶片和一層硅氧晶片組成的晶胞。晶胞之間的聯結是氧原子與氫氧基之間的氫鍵,聯結力較強,晶胞之間的距離不易改變,水分子不能XX,親水性及膨脹性較前兩種礦物成分。 高液限土的工程性質與其母岩成份、含水量、密實度、外荷載大小及作用方式、其他物理化學作用等都有關係。根據大量工程實踐可知:高液限土透水性較差;干硬時強度高,堅XX易挖掘, 不易壓實;毛細現象明顯,吸水后能長時間保持水分,故吸水后承載力小、穩定性差;具有較大的可塑性、弱膨脹性和粘性。

應用

粘土造陶瓷

  工業用粘土礦有高嶺土、膨潤土(主要組成為蒙脫石)、活性白土(組成不定)等。高嶺土最早由中國在江西高嶺村開採,用來製造陶瓷。膨潤土于1888年在美懷俄明州開始開採,活性白土于1906年在美國得克薩斯州首次開採。

水泥

  與石灰混合后制水泥

各種應用

  在工業、模型製造和藝術中做模型。藝術家使用黏土製做模型,但也適用黏土直接塑造藝術品

黏土

  在飲水加工和其它化學工藝中作為離子交換器   高嶺石是瓷器的原料   高嶺石還可以使紙的表面特別光滑吸收墨水   陶粒在建築業中作為隔離層以及在無土栽培中使用   密封垃圾填埋場   在顏料工業和醫藥工業中作填補物   在催化器中使用

手工創作所用黏土種類

土黏土種類一覽表

  
粘土種類高嶺土球粘土耐火粘土
生成時代多為新生代新生代多為古生代
高嶺石有序度
(覆蓋層厚度)
多為無序
(薄或無)
多為無序
(很薄)
多為有序
(很厚)
高嶺石晶形
(水流搬運
常自形、半自形
(未搬運)
不規則
(搬運很長)
常不規則
(搬運較長)
結晶粒度/μm多為5±多小於2多為2~5
可塑性較差很好較好(軟質)
粘結性較差很好較好(軟質)
含伊利石/%常5~45常5~45常小於5%
耐火度/℃可大於也可小於1580可大於也可小於1580大於1580
燒結溫度範圍
(舉例/℃)

(1500~1570)

(1320~1550)
稍寬
(1300~1390)
鐵、鈦含量
(白度)
常較少
(大於70~80)
常較多
(小於50~80)
常較多
(小於50~70)
有機質
(可塑性)
不含常含少量
(能提高
常含少量
(不能提高)
主要成因殘積沉積沉積

紙黏土

  國內也稱「紙漿黏土」。成分包括紙漿,膠質,長石和纖維等。無需燒烤,乾燥后的質感介於陶土和石膏之間,不會摔碎,可永久保存不變形。既可雕刻,又可附著于各種物體粘貼、塑形,和石材、木材、玻璃都能很好搭配,應用十分廣泛。普通的紙黏土為白色,干后可著顏色,水性和油性的顏料均可,如水彩、壓克力、油彩,並且無毒無味。   近年來隨著工藝的發展,紙黏土更加細膩、質輕、黏度更高,可以製作比較精細的工藝品,而且出現了彩色紙黏土。這種黏土在國外某些國家從20世紀70年代已經普及,通常是兒童雕塑課堂使用的材料。近年來成為流行的手工捏塑材料,許多創造的作品成為時尚的裝飾,已經融入日常生活。

樹脂黏土

  樹脂粘土有兩種,一種是麵包花(麵粉粘土)。麵包花起源於拉丁美洲的一種說法,當地人用吃剩的麵包碎屑,收集起來,烘乾磨成粉,加入白膠漿,製成「麵粉粘土」。可是用這種麵粉粘土延伸性不夠,也不夠結實,造出的作品在風乾后,很容易碎裂,不能長久擺放。後來這種樸素的手藝傳至日本,日本人將它改良,加入防腐劑及其他化學品,製成現在的麵粉粘土。這種麵粉粘土本身是半透明色,性質柔軟,可延展至很薄又不會裂開,即使乾燥后也能保持彈性,可自由的做出纖細作品。它可塑性高,質感強烈,用法簡單,可使用油畫顏料、丙稀顏料來調校色彩,然後塑造出心目中形象,自然風乾就成了。製成的作品能保持不變的形態,可用於花、小動物 、公仔、飾件等多種作品的製作。用此粘土最適合是做花,能夠伸展至很薄,做出很輕巧自然的感覺,但做出來的作品,比較啞色,作品干后必須在表面薄薄的掃上油彩以增加它的美感及立體感。   還有一種樹脂粘土取出時非常干硬,還覺得碎,不過加入顏色后,越搓越柔軟,做出來的作品非常堅硬,適合做一些迷你器皿,如碗、碟、花盆。

油黏土

  油粘土一般是在作品完成後輔助使用的,比如說做粘土花盆景上盆時候,只需取出適量粘土放入盆中,將作品插上,目的使作品能穩固。油粘土的特性是: 軟/硬油泥即使暴露于空氣中,都不會變XX,一般情況下只需按自己的喜好選擇軟油泥或硬油泥便可。

石粉黏土

  質地細膩,伸展性好,干後有強度,有石的質感。易塑、易雕。最適合人形及壁飾的製作。

木質黏土

  以天然木製成,干后成硬質地,可雕刻出尖銳形狀,適合木質風格製品。

布黏土

  液體狀粘土,細膩、輕柔。極適合搭配各種布料使用。在完成的作品表面再以布粘土處理過,更有截然不同的效果

銀黏土

  又稱純銀粘土,可廣泛用於DIY手工與珠寶、陶土、金屬結合,可以輕鬆燒制出各種形狀的個性時尚美麗的純銀飾品和純銀禮品。