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岩土工程技术发展及应用研究

胞。黏土矿物的颗粒呈片状，是由硅片和铝片构成的晶胞组叠而成的。
硅片的基本单元是硅—氧四面体，它是由 1 个居中的硅离子和 4 个在角点的
氧离子所构成的。6 个硅—氧四面体组成 1 个硅片。硅片底面的氧离子被相邻两

个硅离子所共有，梯形的底边表示氧原子面。
铝片的基本单元则是铝—氢氧八面体，它是由 1 个铝离子和 6 个氢氧根离子
所构成的。4 个铝—氢氧八面体组成 1 个铝片。每个氢氧根离子被相邻 2 个铝离
子所共有。

根据硅片和铝片的组叠形式不同，黏土矿物可分为高岭石、蒙脱石和伊利石
三种类型。
高岭石的结晶格架示意图，它是由 1 层硅—氧晶片和 1 层铝一氢氧晶片组成
的晶胞，属于 1 ∶ 1 型结构单位层或两层型。高岭石矿物就是由若干重叠的晶胞

构成的。
这种晶胞一面露出氢氧基，另一面则露出氧原子。晶胞之间的连接是氧原子
与氢氧基之间的连接，氢氧根中的氢与相邻晶胞中的氧形成氢键，它具有较强的
连接力。因此，晶胞之间的距离不易改变，水分子不能进入，晶胞活动性较小，

使得高岭石的亲水性、膨胀性和收缩性均小于伊利石，远小于蒙脱石。它的水稳
性好，可塑性低，压缩性低，亲水性差。
蒙脱石的结晶格架，其品胞是由 2 层硅—氧晶片之间夹 1 层铝—氢氧晶片所
组成的，称为 2 ∶ 1 型结构单位层或三层型品胞。

由于该晶胞之间是氧离子的连接，其键力很弱，很容易被具有氢键的水分子
2+
楔入而分开。另外，夹在硅片内的 AH 常被低价的其他离子（如 Me ）所替换，
+
2+
在晶之间出现多余的负电荷，会吸附其他阳离子（如 Na 、Ca 等）来补偿。这
种阳离子吸引极性水分子成为水化离子，充填于结构单位层之间，从而改变了晶
胞间的距离，甚至完全分散成单晶胞。因此，蒙脱石的晶格是活动的，吸水后体
积发生膨胀，可增大数倍，脱水后则可收缩。膨胀土的黏粒中含有一定数量的蒙
脱石，一般含量在 5% 以上时，就会具有明显的膨胀性。
伊利石的结晶格架与蒙脱石一样，伊利石同属 2 ∶ 1 型结构单位层，晶胞之

间键力也较弱。但是，与蒙脱石的不同之处是，伊利石中约有 20% 的硅被铝、
+
铁置换，由此而产生的不平衡电荷由进入晶胞之间的钾、钠离子（主要是 K ）
来平衡，钾键增强了晶胞与晶胞之间的连接作用，水分子难以进入。所以，伊利

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