液性黏土

可塑性是粘性土区别于砂土的重要特征。一般用塑性指数 Ip 来表示。可塑性的大小用土处在塑性状态的含水量变化范围来衡量， 从液限到塑限含水量的变化范围愈大， 土的可塑性愈好。塑性指数习惯上用不带%的数值表示。塑性指数是粘土的最基本、 最重要的物理指标之一， 它综合地反映了粘土的物质组成， 广泛应用于土的分类和评价。塑性指数综合反映了土的颗粒大小、矿物成分，在工程中常用于细粒土的分类， 如 Ip >17，为粘土；10 液性黏土粘性土的稠度状态

粘性土最主要的物理状态特征值是它的稠度，液性指数是表征土的稠度状态的指标。粘性土的稠度是指土的软硬程度或对外力引起变形或破坏的抵抗能力。随着含水量的变化，粘性土处在不同的物理状态。当含水量很小时，粘性土处于固态或半固态；随着土中含水量的增大，土逐渐变软，并在外力作用下可任意改变形状，处于可塑状态；若含水量继续增大，土变得越来越软，甚至不能保持一定的形状，呈现流塑 ～ 流动状态。土颗粒间的的连结关系可分为：颗粒间的直接接触、胶结、结合水及冰连结，土体受外力作用时要引起变形需抵抗颗粒与颗粒间的连结。饱和软粘土间的颗粒主要以结合水相连结，由于弱结合水在外力的作用下可以移动，所以颗粒周围的结合水膜厚度是不同的，颗粒连结处结合水膜厚度最小。当土颗粒之间的连结为强结合水时，土呈固态或半固态；土颗粒间的连结为弱结合水时，土为可塑状态；当土颗粒或颗粒组之间被自由水隔开时，土为流态。土的稠度状态从本质上讲是土抵抗外力变形的能力，而这一能力从微观结构上分析由土颗粒的组成、排列及颗粒间的连结决定。从前面的分析可知，饱和软粘土含有相当数量的自由水，其稠度状态并不取决于孔隙中所有水的状态，而是取决于颗粒连接处的水膜状态。原状土和重塑土具有相同的液性指数，但是其抵抗外力的强度是不同的。 2100433B

液性指数是判断土的软硬状态的指数，用于确定粘性土的状态和极限承载能力。液性指数与土的类别及含水量有关，同一种土，含水量越大则液性指数越大，土质越软。液性指数可以用以下公式计算：

其中，

液性指数在工程中已得到广泛应用，在《建筑桩基技术规范》及《公路桥涵地基与基础设计规范》都采用液性指数来确定地基土的承载力，有些学者利用液性指数结合孔隙比来研究地基土的承载力，研究液性指数与孔隙比、天然含水量、粘聚力、压缩系数及压缩模量等参数之间的相关性。

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%[1]；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小。

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。

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：

黏土壤土可塑性

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。

黏土壤土结合性

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。

黏土壤土触变性

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。

黏土壤土收缩

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。

黏土壤土烧结

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。