基本介紹
- 中文名：黏土
- 外文名：clay
- 別稱：粘土
- 主要成分：矽鋁酸鹽
- 成因：風化，成岩作用
- 形狀：晶體或非晶體
- 特點：無毒無味、安全環保、益智開發
釋義,結構,形成,種類,油類,樹脂類,其它類,特性,分布,套用,案例,
釋義
詞目：黏土
拼音：nián tǔ
注音： ㄋㄧㄢˊ ㄊㄨˇ
解釋：有黏性的泥土。
例句：《書·禹貢》“厥土赤埴墳” 孔 傳“土黏曰埴” 唐 孔穎達 疏：“《考工記》用土為瓦，謂之塼埴之工，是埴為黏土，故土黏曰埴。”
結構
黏土(英語：clay)，又作粘土，是顆粒非常小的（<2μm）可塑的矽鋁酸鹽。除了鋁外，黏土還包含少量鎂、鐵、鈉、鉀和鈣，是一種重要的礦物原料。
粘土
粘土黏土一般由矽鋁酸鹽礦物在地球表面風化後形成。但是有些成岩作用也會產生黏土。在這些過程中黏土的出現可以作為成岩作用進展的指示。
黏土礦物的顆粒細小，常在膠體尺寸範圍內，呈晶體或非晶體，大多數是片狀，少數為管狀、棒狀。
黏土礦物用水濕潤後具有可塑性，在較小壓力下可以變形並能長久保持原狀，而且比表面積大，顆粒上帶有負電性，因此有很好的物理吸附性和表面化學活性，具有與其他陽離子交換的能力。
一些粘土礦物的礦物有：
高嶺石：
石脂：
蒙脫石：
伊利石：
水鋁英石：Al2O3.SiO2.2,5H2O //
形成
而黏土再繼續風化而變幼，再經流水及風力遷移，而在下游形成一層厚厚的黏土，稱為次生黏土或二次黏土。這種黏土因受污染，含金屬氧化物較多，色深而耐火度較低。因黏性及可塑性佳，為配製陶土之主要原料。
種類
黏土
黏土是一類層狀矽酸鹽，層片由矽氧四面體和鋁氧八面體組成。
按其結構分為以下四類：
·高嶺石族（The Kaolinite Group），1:1型。
·蒙脫石族（The Montmorillonite/Smectite Group），2:1型。
·伊利石族（The Illite (or The Clay-mica) Group），2:1型。
·綠泥石族（The Chlorite Group），2:1:1型。
·高嶺石族（The Kaolinite Group），1:1型。
·蒙脫石族（The Montmorillonite/Smectite Group），2:1型。
·伊利石族（The Illite (or The Clay-mica) Group），2:1型。
·綠泥石族（The Chlorite Group），2:1:1型。
按性質和用途可分為陶瓷黏土、耐火黏土、磚瓦黏土和水泥黏土。硬質黏土常呈塊狀或板片狀，一般在水中不浸散，耐火度較高，為耐火製品的主要原料。耐火黏土中的硬質黏土用於製作高爐耐火材料，煉鐵爐、熱風爐、盛鋼桶的襯磚、塞頭磚。在陶瓷工業中，硬質黏土和半硬質黏土可以作為製造日用陶瓷、建築瓷和工業瓷的原材料。
紙類
國內也稱“紙漿黏土”。成分包括紙漿，膠質，長石和纖維等。無需燒烤，乾燥後的質感介於陶土和石膏之間，不會摔碎，可永久保存不變形。既可雕刻，又可附著於各種物體貼上、塑形，和石材、木材、玻璃都能很好搭配，套用十分廣泛。普通的紙黏土為白色，乾後可著顏色，水性和油性的顏料均可，如水彩、壓克力、油彩，並且無毒無味。
隨著工藝的發展，紙黏土更加細膩、質輕、黏度更高，可以製作比較精細的工藝品，而且出現了彩色紙黏土。這種黏土在國外某些國家從20世紀70年代已經普及，通常是兒童雕塑課堂使用的材料。成為了流行的手工捏塑材料，許多創造的作品成為時尚的裝飾，已經融入日常生活。
油類
油粘土一般是在作品完成後輔助使用的，比如說做粘土花盆景上盆時候，只需取出適量粘土放入盆中，將作品插上，目的使作品能穩固。油粘土的特性是： 軟/硬油泥即使暴露於空氣中，都不會變硬的，一般情況下只需按自己的喜好選擇軟油泥或硬油泥便可。
樹脂類
樹脂粘土有兩種，一種是麵包花（麵粉粘土）。麵包花起源於拉丁美洲的一種說法，當地人用吃剩的麵包碎屑，收集起來，烘乾磨成粉，加入白膠漿，製成“麵粉粘土”。可是用這種麵粉粘土延展性不夠，也不夠結實，造出的作品在風乾後，很容易碎裂，不能長久擺放。後來這種樸素的手藝傳至日本，日本人將它改良，加入防腐劑及其他化學品，製成麵粉粘土。這種麵粉粘土本身是半透明色，性質柔軟，可延展至很薄又不會裂開，即使乾燥後也能保持彈性，可自由的做出纖細作品。它可塑性高，質感強烈，用法簡單，可使用油畫顏料、丙稀顏料來調校色彩，然後塑造出心目中形象，自然風乾就成了。製成的作品能保持不變的形態，可用於花、小動物 、公仔、飾件等多種作品的製作。用此粘土最適合是做花，能夠伸展至很薄，做出很輕巧自然的感覺，但做出來的作品，比較啞色，作品乾後必須在表面薄薄的掃上油彩以增加它的美感及立體感。
還有一種樹脂粘土取出時非常乾硬，還覺得碎，不過加入顏色後，越搓越柔軟，做出來的作品非常堅硬，適合做一些迷你器皿，如碗、碟、花盆。
其它類
石粉類
質地細膩，延展性好，乾後有強度，有石的質感。易塑、易雕。最適合人形及壁飾的製作。
木質類
以天然木製成，乾後成硬質地，可雕刻出尖銳形狀，適合木質風格製品。
布類
液體狀粘土，細膩、輕柔。極適合搭配各種布料使用。在完成的作品表面再以布粘土處理過，更有截然不同的效果。
銀類
土黏土種類一覽表
粘土種類 | 球粘土 | 耐火粘土 | |
生成時代 | 多為新生代 | 新生代 | 多為古生代 |
高嶺石有序度 （覆蓋層厚度） | 多為無序 （薄或無） | 多為無序 （很薄） | 多為有序 （很厚） |
高嶺石晶形 （水流搬運） | 常自形、半自形 （未搬運） | 常不規則 （搬運很長） | 常不規則 （搬運較長） |
結晶粒度/μm | 多為5± | 多小於2 | 多為2～5 |
較差 | 很好 | 較好（軟質） | |
粘結性 | 較差 | 很好 | 較好（軟質） |
含伊利石/% | 常5～45 | 常5～45 | 常小於5% |
耐火度/℃ | 可大於也可小於1580 | 可大於也可小於1580 | 大於1580 |
燒結溫度範圍 （舉例/℃） | 窄 （1500～1570） | 寬 （1320～1550） | 稍寬 （1300～1390） |
鐵、鈦含量 （白度） | 常較少 （大於70～80） | 常較多 （小於50～80） | 常較多 （小於50～70） |
有機質 （可塑性） | 不含 | 常含少量 （能提高） | 常含少量 （不能提高） |
主要成因 | 殘積 | 沉積 | 沉積 |
特性
黏土的化學組成、礦物組成和顆粒組成決定著黏土的工藝性能：
黏土
黏土可塑性
黏土與適量的水混合後形成泥團，在外力的作用下，泥團發生變形但不開裂，外力散去後，仍能保持原有形狀不變，黏土的這種性質稱為可塑性。
結合性
黏土的結合性是指黏土結合非塑性原料而形成良好的可塑泥團並且有一定的乾燥強度的能力。黏土的結合性對於半成口的乾燥、修坯和上釉存在著重要的影響。黏土垢結合性由其結合瘠性料的結合力的大小所決定的，而結合力的大小又和黏土礦物的種類、結構等因素相關。一般來講，可塑性強的黏土，其結合力也大。
觸變性
黏土泥漿或可塑泥團受到振動或攪拌時，黏度會降低，而其流動性則會增加，靜止後逐漸恢復原狀。此外，泥漿放置一段時間後，在保持原水分不變的條件下也會出現變稠和固化的現象。黏土的這種性質稱為觸變性。
收縮
黏土泥料在一定溫度下乾燥時，由於顆粒間水分的排出，顆粒之間相互靠攏以及顆粒間距縮短而引起的體積收縮，稱為乾燥收縮。乾燥後的黏土泥料經過高溫煅燒時，由於發生諸如脫水作用、分解作用、莫來石的生成、石英的晶型轉化、易熔雜質的轉化以及各類熔融物填充質點間空隙等一系列物理化學變化，使得黏土泥料進一步收縮，稱為燒成收縮。成型黏土樣品經過乾燥和煅燒後的尺寸總變化稱為總收縮。
燒結
黏土是由多種礦物混合而成的，沒有固定的熔點，而是在一定的溫度範圍內逐漸軟化。
當黏土在加熱煅燒的過程中，到達一定溫度（800℃~900℃）後，繼續升高溫度時，黏土中低共熔物質開始熔化，液相出現並逐漸增加，填充在固體顆粒之間，由於液相表面張力的作用，使得未熔顆粒進一步靠攏，引起體積急劇的收縮，氣孔率下降，密度提高，這種對應體積開始急劇變化時的溫度稱為開始燒結溫度。
當溫度繼續升高時，收縮將不斷增大至最大值，氣孔率降至最小值，密度達到最大值，黏土完全燒結，此時對應的溫度稱為燒結溫度。
分布
黏土礦廣泛分布於世界各地的岩石和土壤中。世界膨潤土礦資源為 1.3Gt以上，主要分布於美國和加拿大。高嶺土礦儲量約 1.6Gt，主要分布於中國、美國、蘇聯、墨西哥、西班牙等國。中國是高嶺土資源十分豐富的國家，礦質優良、成因類型齊全，主要產地有江蘇蘇州、湖北均縣、四川敘永縣等地。活性白土主要產於美國和加拿大。
套用
造陶瓷
工業用粘土礦有高嶺土、膨潤土（主要組成為蒙脫石）、活性白土（組成不定）等。高嶺土最早由中國在江西高嶺村開採，用來製造陶瓷。膨潤土於1888年在美懷俄明州開始開採，活性白土於1906年在美國德克薩斯州首次開採。
制水泥
與石灰岩混合後制水泥
用途
在工業、模型製造和藝術中做模型。藝術家使用黏土製做模型，但也適用黏土直接塑造藝術品
在飲水加工和其它化學工藝中作為離子交換器
黏土
黏土高嶺石是瓷器的原料
高嶺石還可以使紙的表面特別光滑和吸收墨水
陶粒在建築業中作為隔離層以及在無土栽培中使用
密封垃圾填埋場
密封垃圾堆填區
在顏料工業和醫藥工業中作填補物
在催化劑中使用
案例
高液土
在工程中判別高液限土的3個指標為：小於0.074mm的顆粒含量大於50%、液限大於50%，塑性指數大於26的土。邊坡工程對具有膨脹性的高液限土設計思路基本是參考膨脹土進行的，除了具有遇水膨脹、失水收縮的特徵外，更主要的特徵是高液限土壓實性差，經過壓實後的土的壓縮性仍然較大，且有明顯的應變軟化。很多邊坡工程失去效用，都是由於不能認清楚高液限土的本質特徵而引起的。
高液限土
高液限土通常含有大量的蒙脫石、伊利石、高嶺石等黏土成分。其中蒙脫石是由顆粒極細的含水鋁矽酸鹽構成的礦物，其晶格單元由兩層矽氧四面體層夾一層氧化鋁八面體層構成，層間聯接依靠范得華力，較弱，水分子容易進入晶胞之間，增大晶胞距離，脫水後，又產生相應的收縮，其液限變化範圍可達到140～710%，塑限範圍為50～100%；在晶格之間，由於同晶置換作用，使蒙脫石具有很強的吸附能力，大量的Na+、Ca2+填充進來，產生雙電層效應，導致粒間的膨脹。相似的，伊利石也具有2：1的三層晶體結構，但其吸附的陽離子主要為Na+、K+，晶格間連線力較強，水分子不容易進入，所以伊利石親水性、脹縮性不如蒙脫石，其液限變化範圍為80～120%，塑限為45～60%.伊利石屬於較不穩定的中間產物，性質介於蒙脫石和高嶺石之間，並隨著層間K+含量的逐漸減少，而接近於蒙脫石。高嶺石的結構單元是由一層鋁氫氧晶片和一層矽氧晶片組成的晶胞。晶胞之間的聯結是氧原子與氫氧基之間的氫鍵，聯結力較強，晶胞之間的距離不易改變，水分子不能進入，親水性及膨脹性較前兩種礦物成分。 高液限土的工程性質與其母岩成份、含水量、密實度、外荷載大小及作用方式、其他物理化學作用等都有關係。根據大量工程實踐可知：高液限土透水性較差；乾硬時強度高，堅硬不易挖掘， 不易壓實；毛細現象明顯，吸水後能長時間保持水分，故吸水後承載力小、穩定性差；具有較大的可塑性、弱膨脹性和粘性。
