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黏土

黏土是含沙粒很少、有黏性的土壤,水分不容易从中通过才具有较好的可塑性。一般的粘土都由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成,一般在原地风化,颗粒较大而成分接近原来的石块的,称为原生黏土或者是一次黏土。这种黏土的成分主要为氧化硅与氧化铝,色白而耐火,为配制瓷土之主要原料。

词目:黏土

拼音:nián tǔ

注音: ㄋㄧㄢ ㄊㄨˇ

解释:有黏性的泥土。

例句:《书禹贡》“厥土赤埴坟” 孔 传“土黏曰埴” 唐 孔颖达 疏:“《考工记》用土为瓦,谓之埴之工,是埴为黏土,故土黏曰埴。” [1]

黏土(英语:clay),又作粘土,是颗粒非常小的(<2μm)可塑的硅铝酸盐。除了铝外,黏土还包含少量镁、铁、钠、钾和钙,是一种重要的矿物原料。

黏土一般由硅铝酸盐矿物在地球表面风化后形成。但是有些成岩作用也会产生黏土。在这些过程中黏土的出现可以作为成岩作用进展的指示。

黏土是一种重要的矿物原料。由多种水合硅酸盐和一定量的氧化铝、碱金属氧化物和碱土金属氧化物组成,并含有石英 [2] 、长石、云母及硫酸盐、硫化物、碳酸盐等杂质。

黏土矿物的颗粒细小,常在胶体尺寸范围内,呈晶体或非晶体,大多数是片状,少数为管状、棒状。

黏土矿物用水湿润后具有可塑性,在较小压力下可以变形并能长久保持原状,而且比表面积大,颗粒上带有负电性,因此有很好的物理吸附性和表面化学活性,具有与其他阳离子交换的能力。

一些粘土矿物的矿物有: [3]

高岭石:

石脂:

蒙脱石:

蛭石:

伊来石:

水铝英石:Al2O3.SiO2.2,5H2O //

粘土一般由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成。一般在原地风化,颗粒较大而成分接近原来的石块的,称为原生黏土或一次黏土。这种黏土的成分主要为氧化硅与氧化铝,色白而耐火,为配制瓷土之主要原料。

而黏土再继续风化而变幼,再经流水及风力迁移,而在下游形成一层厚厚的黏土,称为次生黏土或二次黏土。这种黏土因受污染,含金属氧化物较多,色深而耐火度较低。因黏性及可塑性佳,为配制陶土之主要原料。

高岭土是以高岭石亚族矿物为主要成分的软质黏土。主要由高岭石矿物组成。自然界中,组成高岭土的矿物有黏土矿物和非黏土矿物两类。颜色为白色,最高白度大于95%,硬度为1~4。

黏土

黏土是一类层状硅酸盐,层片由硅氧四面体和铝氧八面体组成。

按其结构分为以下四类:
  高岭石族(The Kaolinite Group),1:1型。
  蒙脱石族(The Montmorillonite/Smectite Group),2:1型。
  伊利石族(The Illite (or The Clay-mica) Group),2:1型。
  绿泥石族(The Chlorite Group),2:1:1型。

按性质和用途可分为陶瓷黏土、耐火黏土、砖瓦黏土和水泥黏土。硬质黏土常呈块状或板片状,一般在水中不浸散,耐火度较高,为耐火制品的主要原料。耐火黏土中的硬质黏土用于制作高炉耐火材料,炼铁炉、热风炉、盛钢桶的衬砖、塞头砖。在陶瓷工业中,硬质黏土和半硬质黏土可以作为制造日用陶瓷、建筑瓷和工业瓷的原材料。

纸类

国内也称“纸浆黏土”。成分包括纸浆,胶质,长石和纤维等。无需烧烤,干燥后的质感介于陶土和石膏之间,不会摔碎,可永久保存不变形。既可雕刻,又可附着于各种物体粘贴、塑形,和石材、木材、玻璃都能很好搭配,应用十分广泛。普通的纸黏土为白色,干后可着颜色,水性和油性的颜料均可,如水彩、压克力、油彩,并且无毒无味。

随着工艺的发展,纸黏土更加细腻、质轻、黏度更高,可以制作比较精细的工艺品,而且出现了彩色纸黏土。这种黏土在国外某些国家从20世纪70年代已经普及,通常是儿童雕塑课堂使用的材料。成为了流行的手工捏塑材料,许多创造的作品成为时尚的装饰,已经融入日常生活。

油粘土一般是在作品完成后辅助使用的,比如说做粘土花盆景上盆时候,只需取出适量粘土放入盆中,将作品插上,目的使作品能稳固。油粘土的特性是: 软/硬油泥即使暴露于空气中,都不会变硬的,一般情况下只需按自己的喜好选择软油泥或硬油泥便可。

树脂粘土有两种,一种是面包花(面粉粘土)。面包花起源于拉丁美洲的一种说法,当地人用吃剩的面包碎屑,收集起来,烘干磨成粉,加入白胶浆,制成“面粉粘土”。可是用这种面粉粘土延展性不够,也不够结实,造出的作品在风干后,很容易碎裂,不能长久摆放。后来这种朴素的手艺传至日本,日本人将它改良,加入防腐剂及其他化学品,制成面粉粘土。这种面粉粘土本身是半透明色,性质柔软,可延展至很薄又不会裂开,即使干燥后也能保持弹性,可自由的做出纤细作品。它可塑性高,质感强烈,用法简单,可使用油画颜料、丙稀颜料来调校色彩,然后塑造出心目中形象,自然风干就成了。制成的作品能保持不变的形态,可用于花、小动物 、公仔、饰件等多种作品的制作。用此粘土最适合是做花,能够伸展至很薄,做出很轻巧自然的感觉,但做出来的作品,比较哑色,作品干后必须在表面薄薄的扫上油彩以增加它的美感及立体感。

还有一种树脂粘土取出时非常干硬,还觉得碎,不过加入颜色后,越搓越柔软,做出来的作品非常坚硬,适合做一些迷你器皿,如碗、碟、花盆。

石粉类

质地细腻,延展性好,干后有强度,有石的质感。易塑、易雕。最适合人形及壁饰的制作。

木质类

以天然木制成,干后成硬质地,可雕刻出尖锐形状,适合木质风格制品。

布类

液体状粘土,细腻、轻柔。极适合搭配各种布料使用。在完成的作品表面再以布粘土处理过,更有截然不同的效果。

银类

又称纯银粘土,可广泛用于DIY手工与珠宝、陶土、金属结合,可以轻松烧制出各种形状的个性时尚美丽的纯银饰品和纯银礼品。

土黏土种类一览表

粘土种类

高岭土

球粘土

耐火粘土

生成时代

多为新生代

新生代

多为古生代

高岭石有序度

(覆盖层厚度)

多为无序

(薄或无)

多为无序

(很薄)

多为有序

(很厚)

高岭石晶形

(水流搬运)

常自形、半自形

(未搬运)

常不规则

(搬运很长)

常不规则

(搬运较长)

结晶粒度/μm

多为5±

多小于2

多为2~5

可塑性

较差

很好

较好(软质)

粘结性

较差

很好

较好(软质)

伊利石/%

常5~45

常5~45

常小于5%

耐火度/℃

可大于也可小于1580

可大于也可小于1580

大于1580

烧结温度范围

(举例/℃)

(1500~1570)

(1320~1550)

稍宽

(1300~1390)

铁、钛含量

白度)

常较少

(大于70~80)

常较多

(小于50~80)

常较多

(小于50~70)

有机质

(可塑性)

不含

常含少量

(能提高)

常含少量

(不能提高)

主要成因

残积

沉积

沉积

黏土的化学组成、矿物组成和颗粒组成决定着黏土的工艺性能:

可塑性

黏土与适量的水混合后形成泥团,在外力的作用下,泥团发生变形但不开裂,外力散去后,仍能保持原有形状不变,黏土的这种性质称为可塑性。

结合性

黏土的结合性是指黏土结合非塑性原料而形成良好的可塑泥团并且有一定的干燥强度的能力。黏土的结合性对于半成口的干燥、修坯和上釉存在着重要的影响。黏土垢结合性由其结合瘠性料的结合力的大小所决定的,而结合力的大小又和黏土矿物的种类、结构等因素相关。一般来讲,可塑性强的黏土,其结合力也大。

触变性

黏土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时,黏度会降低,而其流动性则会增加,静止后逐渐恢复原状。此外,泥浆放置一段时间后,在保持原水分不变的条件下也会出现变稠和固化的现象。黏土的这种性质称为触变性。

收缩

黏土泥料在一定温度下干燥时,由于颗粒间水分的排出,颗粒之间相互靠拢以及颗粒间距缩短而引起的体积收缩,称为干燥收缩。干燥后的黏土泥料经过高温煅烧时,由于发生诸如脱水作用、分解作用、莫来石的生成、石英的晶型转化、易熔杂质的转化以及各类熔融物填充质点间空隙等一系列物理化学变化,使得黏土泥料进一步收缩,称为烧成收缩。成型黏土样品经过干燥和煅烧后的尺寸总变化称为总收缩。

烧结

黏土是由多种矿物混合而成的,没有固定的熔点,而是在一定的温度范围内逐渐软化。

当黏土在加热煅烧的过程中,到达一定温度(800℃~900℃)后,继续升高温度时,黏土中低共熔物质开始熔化,液相出现并逐渐增加,填充在固体颗粒之间,由于液相表面张力的作用,使得未熔颗粒进一步靠拢,引起体积急剧的收缩,气孔率下降,密度提高,这种对应体积开始急剧变化时的温度称为开始烧结温度。

当温度继续升高时,收缩将不断增大至最大值,气孔率降至最小值,密度达到最大值,黏土完全烧结,此时对应的温度称为烧结温度。

黏土矿广泛分布于世界各地的岩石和土壤中。世界膨润土矿资源为 1.3Gt以上,主要分布于美国和加拿大。高岭土矿储量约 1.6Gt,主要分布于中国、美国、苏联、墨西哥、西班牙等国。中国是高岭土资源十分丰富的国家,矿质优良、成因类型齐全,主要产地有江苏苏州、湖北均县、四川叙永县等地。活性白土主要产于美国和加拿大。

造陶瓷

工业用粘土矿有高岭土、膨润土(主要组成为蒙脱石)、活性白土(组成不定)等。高岭土最早由中国在江西高岭村开采,用来制造陶瓷。膨润土于1888年在美怀俄明州开始开采,活性白土于1906年在美国得克萨斯州首次开采。

制水泥

与石灰岩混合后制水泥

用途

在工业、模型制造和艺术中做模型。艺术家使用黏土制做模型,但也适用黏土直接塑造艺术品

在饮水加工和其它化学工艺中作为离子交换器

高岭石是瓷器的原料

高岭石还可以使纸的表面特别光滑和吸收墨水

陶粒在建筑业中作为隔离层以及在无土栽培中使用

密封垃圾填埋场

密封垃圾堆填区

在颜料工业和医药工业中作填补物

在催化剂中使用

高液土

在工程中判别高液限土的3个指标为:小于0.074mm的颗粒含量大于50%、液限大于50%,塑性指数大于26的土。边坡工程对具有膨胀性的高液限土设计思路基本是参考膨胀土进行的,除了具有遇水膨胀、失水收缩的特征外,更主要的特征是高液限土压实性差,经过压实后的土的压缩性仍然较大,且有明显的应变软化。很多边坡工程失去效用,都是由于不能认清楚高液限土的本质特征而引起的。

高液限土

高液限土通常含有大量的蒙脱石、伊利石、高岭石等黏土成分。其中蒙脱石是由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的矿物,其晶格单元由两层硅氧四面体层夹一层氧化铝八面体层构成,层间联接依靠范得华力,较弱,水分子容易进入晶胞之间,增大晶胞距离,脱水后,又产生相应的收缩,其液限变化范围可达到140~710%,塑限范围为50~100%;在晶格之间,由于同晶置换作用,使蒙脱石具有很强的吸附能力,大量的Na+、Ca2+填充进来,产生双电层效应,导致粒间的膨胀。相似的,伊利石也具有2:1的三层晶体结构,但其吸附的阳离子主要为Na+、K+,晶格间连接力较强,水分子不容易进入,所以伊利石亲水性、胀缩性不如蒙脱石,其液限变化范围为80~120%,塑限为45~60%.伊利石属于较不稳定的中间产物,性质介于蒙脱石和高岭石之间,并随着层间K+含量的逐渐减少,而接近于蒙脱石。高岭石的结构单元是由一层铝氢氧晶片和一层硅氧晶片组成的晶胞。晶胞之间的联结是氧原子与氢氧基之间的氢键,联结力较强,晶胞之间的距离不易改变,水分子不能进入,亲水性及膨胀性较前两种矿物成分。  高液限土的工程性质与其母岩成份、含水量、密实度、外荷载大小及作用方式、其他物理化学作用等都有关系。根据大量工程实践可知:高液限土透水性较差;干硬时强度高,坚硬不易挖掘, 不易压实;毛细现象明显,吸水后能长时间保持水分,故吸水后承载力小、稳定性差;具有较大的可塑性、弱膨胀性和粘性。


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