扫描电镜是认识材料微结构性能的主要方法之一［25-26］，采用扫描电镜可反映黏土矿物某一平面的微结构特点。黏土矿物的研究成果很多，其微观晶体结构特点如下［18］，可简单概括如表4-1。
表4-1 黏土矿物晶体结构性质表
高岭石属1∶1型黏土矿物，每个晶层由一片硅氧四面体片与一片铝氧八面体片通过共用的氧原子联系在一起。晶层间主要是通过八面体OH和另一层四面体的O以氢键联结，层间结合力较弱，易于开裂和滑移，层间不易吸附水分子，水化作用仅限于外表面。高岭石没有或很少有晶格取代，层电荷几乎为零，永久电荷极少，电荷主要源于结构边缘断键或暴露在表面的Al-OH、Si-OH的解离。
蒙脱石属2∶1型黏土矿物，每个晶层由两片硅氧四面体片中间夹一片铝氧八面体片组成，晶层间上下两面均为四面体片底部具有复三角网孔的氧原子面，晶层间引力以分子间力为主，层间引力较弱，水分子易进入晶层。晶层存在晶格取代，取代位置主要在Al-O八面体中，即Al3+被Mg2+、Fe2+和Zn2+等取代，产生的负电荷由等量的水化Na+或Ca2+来平衡，水化阳离子给黏土带来厚的水化膜，使蒙脱石膨胀。(www.xing528.com)
伊利石也属2：1型黏土矿物，结构和蒙脱石相似。但晶格取代位置主要在Si-O四面体中，即Si4+被Al3+取代，且取代数目比蒙脱石多，产生的负电荷由等量的K+来平衡，晶层间虽以K+占优势，但已有部分可能换成了Ca2+、Mg2+。K+的大小刚好嵌入相邻晶层间的氧原子网格形成的空穴中，起到连接作用，周围有12个氧与它配伍。K+连接通常非常牢固，不易交换下来。伊利石晶层间引力以静电力为主，分子间力次之，引力强。
试验中水玻璃固化黏土矿物前后的扫描电镜图片如图4-1。图a中水玻璃干粉呈长条状或片状，宽度小于5 μm，交错搭接，具架空孔隙。图b为蒙脱石的扫描电镜照片，蒙脱石颗粒呈粒状，点接触，具架空结构。高岭石和蒙脱石具有相似的微观结构。图c为伊利石的扫描电镜照片，伊利石颗粒呈片状，线接触，具架空孔隙结构。用密度1.15 g/cm3的水玻璃溶液对蒙脱石、伊利石和高岭石进行了固化，图d和图e分别为水玻璃固化后的蒙脱石和伊利石扫描电镜照片。可以看出，无论是粒状点接触结构，还是片状线接触结构，固化后的微观结构呈团块状，较大的孔隙被充填，总体上变为致密的网状结构。
图4-1 扫描电镜图片
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