第2章 土的物质组成及土水相互作用

2.3土的矿物成分和化学成分
 
一、土的矿物成分
1．原生矿物
    岩石经物理风化生成颗粒,通常是由一种或几种原生矿物所组成，它的成分成分与母岩相同，常见的有石英、长石和云母。
颗粒一般较粗，多呈浑圆形、块状或板状。
吸附水的能力弱，性质比较稳定，无塑性。
2．次生矿物
    原岩经化学风化生成的新矿物，它的成分与母岩的完全不同。次生矿物主要是粘土矿物，即高岭石、伊利石和蒙脱石。
    颗粒极细，且多呈片状。性质活泼，有较强的吸附水能力（尤其是由蒙脱石组成的颗粒），具塑性。
    水溶盐：可溶性次生矿物。最常见的有岩盐、钾盐、石膏、方解石，硫酸盐类还对金属和混凝土有一定的腐蚀作用
    粘土矿物：原生矿物长石、云母等硅酸盐矿物经化学风化形成。一般由硅氧四面体和铝氢氧八面体构成。
    硅氧四面体：一个硅原子和四个氧原子以相等距离堆成四面体形状，硅居其中央，氧占据四个顶点，四面体中的三个氧被共用，横向联结成六角形的网格。每个硅原子有四个正电荷，每个氧原子有两个负电荷，四面体排列成的六角网格片状结构中，每个硅氧四面体都具有一个负电荷。
    铝氢氧八面体：六个氢氧离子围绕一个铝离子构成的八面体晶片。八面体中每个氢氧离子均为三个八面体共有，形成八面体单位的片状结构仁。铝为正三价，氢氧为负一价，每个八面体只能以两个负电荷抵消铝离子的一个正电荷，故每个八面体都是正一价。
    硅氧四面体和铝氢氧八面体这两种基本单元以不同的比例组合，形成不同类型的粘土矿物。
    土中常见的粘土矿物有高岭石、伊利石和蒙脱石三大类。
    高岭石：一层硅氧四面体晶片和一层铝氧八面体晶片结合，形成一个单位晶胞。高岭石晶胞间具有较强的氢键联结，水较难渗入其间，其颗粒一般较粗，亲水性弱。因而主要由这类矿物组成的土，膨胀性和压缩性都较低。
    蒙脱石：蒙脱石单位晶胞的上下面均为硅氧四面体晶片，中间夹一个铝氧八面体晶片。相邻晶胞间由相同的氧原子相接，这种联结既弱也不稳固，水分子很容易楔入其间，并将其分散为极细小的鳞片状颗粒，并使晶格沿垂直方向膨胀。
    伊利石：是含钾量高的原生矿物经化学风化的初期产物，其晶格构造与蒙脱石相似，也是由两片硅氧四面体夹铝氧八面体构成，不同的是四面体中 Si4+被 Al3+ 所替代，由 K＋离子补偿晶层正电荷的不足。
3．土中的有机质：动植物分解后的残骸，分解彻底的称为腐殖质。腐殖质的颗粒极细，粒径小于0.1mm，呈凝胶状，带有电荷，具有极强的吸附性。
二、土的化学成分
    土中的化学成分指组成土的固相、液相和气相中的化学元素、化合物的种类及其相对含量。

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