物质成分
一般包括粒度成分、矿物成分和
液相成分。
①粒度成分。土粒按粒径大小及其性质的近似性归并成粒组, 土性质
用各粒组占总土重的百分数表示土的粒度成分。粒度分析结果用累积曲线图和分布曲线(柱状)图(图1、2)表示。据累积曲线可图解出d10、 d30、d50、d60等特征粒径值。d10为有效粒径,累积百分含量为10%的粒径,是土的有代表性的粒径,常用于计算潜蚀、透水性和毛细管性的经验公式中;d50为平均粒径,指累积含量为50%的粒径;d30、d60为限制粒径,指累积含量分别为30%和60%的粒径。此外,不均匀系数Cu=d60/d10和曲率系数 也是表示粒度成分的定量指标。分布曲线图中具有一个较窄的峰者,称单分散土;具有两个峰者,称双分散土;峰多而平缓者,称多分散土。 土性质
②矿物成分。土中的粗碎屑颗粒多由石英、长石、云母等原生矿物组成。原生矿物经风化,可溶物被溶蚀后形成不溶于水的次生矿物。其颗粒很细小(小于0.001毫米),是构成粘土的主要成分,故称粘土矿物。主要代表性粘土矿物是高岭石、蒙脱石和伊利石。它们的比表面积大、阳离子交换吸附能力强,是控制粘性土产生塑性、膨胀性、收缩性等特殊性质的主要因素。
③
液相成分。土中的
液相成分通常不全是自由水。根据水分子的活动性可分为毛细管水、结合水、结构水等类型。结合水是土粒与水发生复杂物理-化学作用的产物。土粒表面常分布有具游离电价的原子或离子,它们能吸引极性水分子形成水化膜。在水化膜中直接与土粒相接触,并牢固被吸引的水称吸附结合水(强结合水)。远离颗粒表面的水构成浓差渗透吸附结合水(弱结合水)。结合水形成的形式如图 3。强、弱结合水构成土粒表面双电层的反离子层,其中弱结合水大体相当于扩散层。结合水的发育是决定粘性土工程性质的主要因素。土中存在一定数量的可溶盐(NaCl、Na2SO4、CaCl2)。土中的水是水溶液。粘土胶粒从介质水溶液中吸附和交换分子、离子的能力称土的吸附能力。吸附有物理吸附(无极性吸附)和物理-化学吸附(极性吸附)。后者对土的工程性质的形成和演化有重要影响。在自然条件下,土粒表面荷负电,故阳离子吸附最普遍。吸附阳离子可与其他阳离子按化学当量进行离子交换。 100克干土能吸附阳离子的最大量称交换容量,以毫克当量表示。粘土胶体通常呈两性胶体,在等电点以下荷正电,将吸附交换阴离子(Cl、PO婯等),在富含铝及水铝英石的粘土中常见此种情况。