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膨润土的结构特点

膨润土的结构特点,膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产,蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝 氧八面体 等,且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固,易被其它阳离子交换,故具有较好的离子交换性。国外已在工农业生产24领域100多个部门中应用,有300多个产品,因而人们称之为" 万能土"。   膨润土也叫斑脱岩,皂土或膨土岩。我国开发使用膨润土的历史悠久,原来只是做为一种洗 涤剂。(四川仁寿地区数百年前就有露天矿,当地人称膨润土为土粉)。真正被广泛使用却只有百 来年历史。美国最早发现是在怀俄明州的古地层中,呈黄绿色的粘土,加水后能膨胀成糊状,后 来人们就把凡是有这种性质的粘土,统称为膨润土。其实膨润土的主要矿物成分是蒙脱石,含量 在85-90% ,膨润土的一些性质也都是由蒙脱石所决定的。蒙脱石可呈各种颜色如黄绿、黄白、灰 、白色等等。可以成致密块状,也可为松散的土状,用手指搓磨时有滑感,小块体加水后体积胀 大数倍至20-30倍,在水中呈悬浮状,水少时呈糊状。蒙脱石的性质和它的化学成分和内部结构 有关。
 
膨润土的结构特点
 
晶格置换 膨润土广泛存在异价类质同象置换。四面体中的Si4+可以被A13+置换,而八面体中的Si4+、A13+可以被Fe3+、Fe2+、Zn2+、Mn2+、Li+等置换。结果形成了一系列复杂的化学成分和层间负电菏。晶格置换前蒙脱石的电荷基本平衡,而置换后产生了电荷差。使晶片内的和晶层内的化学键更偏于离子键,使晶层具有吸附阳离子的能力。
 
电负性 由于蒙脱石的晶格置换使其形成了晶格静电荷(单位晶胞约0.66静电单位)。这种电荷不受介质的酸碱度影响,是造成蒙脱石电负性的主要因素。当蒙脱石受机械力作用时,其晶格的端面羟基键会部分断裂,也会使晶格带负电。膨润土价格一直都被大家关心着,一如大家关心膨润土粉碎机的价格一样。而当蒙脱石遇水时,晶格中的Si―O键和Al―O键会发生断裂,造成端面破键。当水溶液呈酸性时,破键会吸附H+而使晶格带正电荷;当溶液呈碱性时端面则带负电荷;中性介质中为等电点。同样,蒙脱石的八面体片中若出现端面电荷的正负也与介质的酸碱性有关,酸性介质中带正电荷,碱性介质中带负电荷。但等电点的介质pH值在9. l左右。总体上,蒙脱石的端面电荷在总电荷中所占比例很小,但对蒙脱石的性质却影响很大。
 
离子交换性 为保持电价乎衡,在蒙脱石的结构单元层之间存在K+、Na+、Ca2+等大半径的阳鼻子,这些离子可以发生同电性离子的等电量交换作用,从而使蒙脱石具有离子交换性能。几种常见阳离子在浓度相同的条件下交换能力顺序是Li+<Na+<K+<H+<NH4+QMg2+<Ca2+<Ba2+。


膨润土的结构特点图
 
膨润土较好的改善了水泥浆的粘度、析水率、分散性、保水性等工作性能,从而有利于提高灌浆效果。膨润土水泥浆的特点如下:
 
      1、具有较高的塑性强度:塑性强度即膨润土水泥浆结石体的极限抗剪强度,其值远远大于地下水的静水压力。这是膨润土水泥浆充填岩层裂隙固化后能抵抗住地下水静水压力而不被挤出的根本原因。膨润土水泥浆的塑性强度在停止注浆后随时间延续而增加。其规律是0~6小时塑性强度很小,变化不大;6~48小时塑性强度增加很快呈直线上升;48~72小时塑性强度增长较快;72小时后增加不大,曲线较为平缓。
 
      2、析水率小:浆液停止搅拌或运移后,颗粒下沉,水向浆液顶面上升的性能为析水性。是反映浆液稳定性的一种指标。而膨润土水泥浆由于其含有大量的膨润土,分散性高,亲水性强,水化絮凝程度高,颗粒不易沉淀,故膨润土水泥浆的析水率小,单液水泥浆的析水率通常为15%左右,而膨润土-水泥浆的析水率小于5%,明显低于水泥浆。
 
      3、抗渗性强  膨润土水泥浆结石体抵抗高水头地下水的渗透能力明显高于水泥浆。膨润土水泥浆的抗渗性是评价浆液质量、注浆堵水质量,特别是评价井筒注后剩余水量的重要指标。膨润土-水泥浆抗渗性好是由于膨润土水泥浆颗粒细及其物理化学结构,使浆液充填饱满密实的缘故。
 
      4、耐久性强:耐久性是浆液结石体随时间其结构、强度等物理变化的性能。膨润土水泥浆是一种注浆堵水材料。膨润土水泥浆具有上述特征是由其组分及其结构构造决定的。浆液中水泥水化分解,具有较稳定的空间结构骨架。


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