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对钠基膨润土的研究是在有了X射线技术之后才成为可能的(因为它是一种微晶体类物质),它具有交叠板状层中的亚微米的结构。此外,它具有很强的吸附性,主要是取决于其高度活性的表面,当它与水发生反应时,其行为与典型的胶体物质相类似。从化学角度上讲,正如前述,钠基膨润土的结构是带有可能的同质替换的水化镁-铝硅酸盐。根据几何图形,钠基膨润土的板状晶体结构是由晶间距错位了的两个结构单元组成,即铝八面体和硅氧四面体。这些结构单元与氧原子在一起形成了纵向的结构层,分别是八面体和四面体,据此,这种板状硅酸盐的结晶格子是由两个硅氧四面体层构成,这两层之间夹入了一层铝八面体。整个结晶单元看起是板状的,与*小厚度单元相比,其尺寸在长度方向上有延伸,从微观上看,是以几个埃来度量的(1?=10-10m)。*小的钠基膨润土颗粒可以含有几千个板状层,这些板状层在水中将会彼此分离。过程是水渗透到板状层之间,引起钠基膨润土效应,这一点是非常重要的。 9.无侧限抗压强度。在无侧限条件下,原状样品产生破裂所需的压(缩)力就是粘土的无侧限抗压强度。Mielenz和King(1995)得出钠钠基膨润土与高岭土的无侧限抗压强度分别为 25.17kg/cm2和7.05kg/cm2(近似2.5MPa和0.7MPa)。这些数据值仅在钠基膨润土较其他矿物(钠基膨润土族矿物除外)组成的粘土的数值为低时才有意义。这些作者还证明了粘土矿物(特别是钠基膨润土族)与非粘土矿物组成的混合物的抗压强度比纯粘土的大。这个结论也由粘土的图解资料得到说明,即由于各种粘土矿物数量的不同,砂-粘土混合物的抗压强度有很大的变化。通常,在粘土矿物与非粘土矿物混合物中,钠基膨润土族矿物可使混合物产生**抗压强度的趋势。 10.剪切强度。剪切强度就是引起破裂前**位移的剪切力,且通常是在增加荷重的条件下测定的。Samuels(1950)曾指出钠钠基膨润土的剪切强度比钙钠基膨润土的低(图2-5),钙膨润土则仅稍低于高岭土(也可能稍低于伊利石);此结论指的是粘土剪切强度的大概数值,其原因在于非粘土成分数量和湿度的变化以及试验材料上或可能还在地质历史中所受荷载的不同。 粘土的剪切强度由凝聚力和内摩擦力两部分构成。Gibson(1953)曾指出,钠基膨润土的真正内摩擦角比伊利石粘土或高岭土小得多(图2-6)。这就是说钠基膨润土的凝聚力在剪切强度中所占的百分比相当高。据Gibson报道,怀俄明钠钠基膨润土的凝聚力占剪切强度的80%左右,伊利石粘土则占40% ~60%,而高岭土还不到20%。预计钙钠基膨润土的凝聚力所占剪切强度的百分比在较高的伊利石粘土百分比范围之内。