第二章土的物理性质.ppt

第二章土的物理性质
本章提要
本章特点
学****要点
第二章：土的物理性质与工程分类
对土的特点进行详细解释
对土的组成和状态进行定量描述

内容琐碎、零散
理清各节间联系
理清各节内层次
注意物理概念级配优劣： Cu  5且 Cc=1~3为级配 良好的土；如果Cu< 5 或Cc>3  或Cc<1为 级配 不良的土
粒径级配曲线和指标的应用
§ 土的三相组成–固体颗粒
固体颗粒 - 矿物成分
次生矿物
固体颗粒
矿物质
有机质
原生矿物：石英、长石、云母等
粘土矿：蒙脱石、伊利石、高岭石等
可溶盐：NaCl、CaCO3等
无定形氧化胶体
§ 土的三相组成–固体颗粒
粘 土 矿 物
粘土矿物是一种复合的铝-硅盐晶体，颗粒呈片状，是由硅片和铝片构成的晶包所组叠而成，可分成高岭石、伊利石和蒙特石三种类型。
Si
Si
氧离子O2-
硅离子Si4+
硅-氧四面体 硅片的结构 硅片简图
硅片
铝片
§ 土的三相组成–固体颗粒
粘 土 矿 物
粘土矿物是一种复合的铝-硅盐晶体，颗粒呈片状，是由硅片和铝片构成的晶包所组叠而成，可分成高岭石、伊利石和蒙特石三种类型。
OH1-
铝离子Al3+
铝-氢氧八面体 硅片的结构 硅片简图
Al Al
硅片
铝片
§ 土的三相组成–固体颗粒
粘 土 矿 物
晶层间通过氢键联结，联结力强，晶格不能自由活动，水难以进入晶格间
能组叠很多晶层，多达百个以上，成为一个颗粒。-3，-1。
主要特征：颗粒较粗，不容易吸水膨胀和失水收缩，或者说亲水能力差。
依硅片和铝片组叠形式的不同，可分成如下三种类型：
高岭石
蒙特石
伊利石
Si Si
Al Al
Si Si
Al Al
Si Si
Al Al
高岭
石微粒
1:1的两
层结构
§ 土的三相组成–固体颗粒
粘 土 矿 物
晶层间是O2-对O2-的连结，联结力很弱，水很容易进入晶层之间。
每一颗粒能组叠的晶层数较少。-1 ，-。
主要特征：颗粒细微，具有显著的吸水膨胀、失水收缩的特性，或者说亲水能力强。
2:1的三
层结构
Si Si
Al Al
Si Si
Si Si
Al Al
Si Si
数层
水分子
依硅片和铝片组叠形式的不同，可分成如下三种类型：
高岭石
蒙特石
伊利石
§ 土的三相组成–固体颗粒
粘 土 矿 物
是云母在碱性介质中风化的产物。
与蒙特石相似，由两层硅片夹一层铝片所形成的三层结构，但晶层之间有钾离子连结。
主要特征：连结强度弱于高岭石而高于蒙特石，其特征也介于两者之间。
2:1的三
层结构
Si Si
Al Al
Si Si
Si Si
Al Al
Si Si
钾离子
依硅片和铝片组叠形式的不同，可分成如下三种类型：
高岭石
蒙特石
伊利石
§ 土的三相组成–固体颗粒
粘土矿物的带电性质
研究表明，片状粘土颗粒表面常带有电荷，净电荷通常为负电荷
- - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - -
+
+
+
+
粘土颗粒
水分子
阳离子
粘土矿物的带电特性
玻璃筒
玻璃皿
水位
升高
粘土粒
粘土膏
+
-
粘土的电泳和电渗现象
(列依斯, 1809)
§ 土的三相组成–固体颗粒
颗粒形状和比表面积
原生矿物：一般颗粒较粗，呈粒状。有圆状、浑圆状、棱角状等。
次生矿物：颗粒较细，多呈针状、片状、扁平状。
比表面积：单位质量土颗粒所拥有的总表面积。对于粘性土，其大小直接反映土颗粒与四周介质,特别是水,相互作用的强烈程度,是代表粘性土特征的一个很重要的指标。高岭石的比表面积为：10-20m2/g,伊利石：80-l00m2/g,蒙特石：800m2/g
粗颗粒的形状
粘土颗粒的形状
§ 土的三相组成–固体颗粒
§ 土的三相组成 – 土中水
土 中 水
结晶水 矿物内部的水
结合水 吸附在土颗粒表面的水
自由水 电场引力作用范围之外的水
土中冰 由自由水冻成，冻胀融沉
水蒸