考虑板状颗粒间相互作用的黏土强度时效性的微观解释

摘要

为了探寻黏土强度时效性的微观机理,将时效强度与板状黏土颗粒搭接方式和相互作用势能联系起来,颗粒间的相互作用力使颗粒朝着势能较低的位置搭接,当颗粒间相互作用势能最低时,时效强度达到稳定值。提出了可考虑两板状颗粒间夹角θ和距离d影响的颗粒相互作用总势能公式,可用Zeta电位代替表面电位来计算势能,计算结果与实际情况相吻合。通过计算可知:①黏土时效强度与电解质浓度有很大关系,电解质浓度较低时(≤10^(-3)mol/L),两颗粒相互垂直时的总势能最低;电解质浓度较高时(≥10^(-1)mol/L),两颗粒相互平行时的总势能最低,时效强度几乎不变,甚至会减小;中间电解质浓度是过渡状态;②两黏土颗粒的稳定搭接方式主要是垂直和平行,两颗粒之间总会趋于向稳定搭接方式转化,这也是时效强度经历一定时间而达到稳定值的过程;③解释了黏土触变强度恢复的原因,即颗粒会一直趋于搭接强度最高的垂直稳定搭接。