今は学校の工作の時間に油粘土などが使われるようですが,昔は自然の粘土を使って粘土細工をしたものです。したがって,粘土は砂と違って水を加えるとドロドロになり,乾かすとカチカチに固まり,その中間に可塑状態があることは子供のころから体験していました。粘土は大昔から陶器やレンガの材料として使われてきましたが,粒子を肉眼で見ることができないので,その正体がわかるようになったのは比較的最近のことです。粘土鉱物には,岩石を構成する鉱物の一部や火山灰が熱や化学作用などによって変質したり,いったん水に溶けて再結晶したりしたものが
15種類もあると言われています。ここではそのうちの3種類について簡単に述べます。
|
カオリンの一例 |
カオリナイト
写真のような長さ0.1〜2ミクロンの六角形板状粒子で,代表的寸法比は10×10×1,比表面(単位質量当りの表面積)は約10 m2/gと,粘土鉱物のなかでは小さいので乾燥収縮が少なく,代表的陶土のカオリン(高陵の中国語読み)の主成分であり,化粧品,紙のコーティングなどにも使われます。
ハロイサイト
化学式はカオリナイトと同じですが,粒子の形が管になっていることが特徴です。管の中にある水は見かけの含水比を大きくし,管の中の体積は見かけの間隙率を大きくしますが,そのわりには強度は小さくありません。
モンモリロナイト
長さ0.1〜0.5ミクロンの薄片で,代表的寸法比は100×100×1,比表面は800 m2/gと,非常に大きいので,表面に多量の水を吸着して著しい膨潤性を示します。ナトリウムイオンを吸着するものがベントナイトで,表面に作用する電気的な反発力が重力より圧倒的に大きいために,水中で浮遊状態を長く保つので,その特徴を利用して,水と混ぜたものは地中の掘削孔を安定させるためのスラリーとしても利用されます。
吉見吉昭:『地盤と建築構造のはなし』,技報堂出版,2006
地盤と建築基礎