海成粘土の挙動におけるセメンテーションおよび電解質物質の役割

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63560232
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 大坪 政美 九州大学, 農学部, 助教授 (80112316)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 江頭 和彦 九州大学, 農学部, 助教授 (20038293)
• Keywords: 海成粘土 / 物理化学的性質 / 塩濃度 / 電解質物質 / 剪断強度 / 粘土の沈降 / 非晶質水酸化鉄 / ヒドロキシアルミニウム / 粘度 / 粒子間相互作用セメンテーション

Research Abstract

佐賀県有明町から採取した、深さ20mまでの粘土層試料の化学的、工学的性質を調べた。化学的性質としては間隙水の塩素イオン濃度、電気伝導度、ゼータ電位を測定した。工学的性質としては、コンシステンシー、粒度組成、定体積-面剪断試験による強度を求めた。電気伝導度はCl^-の増加と共に直線的に増大するが、pH4以下の試料はこのような傾向を示さなかった。これは、pHの低い試料における硫酸イオンの存在を示唆している。硫酸イオンの生成は、粘土が酸化状態となり、粘土中のパイライトが酸化されることによると推察した。室内実験による強度増加率Cu/pは、活性度と共に増加する傾向を示した。活性度は塩濃度の関数であるので、Cu/pも塩濃度の関数であることが明らかとなった。さらにCu/pが塩濃度の関数となることは、室内で行った円筒シリンダーによる粘土の沈降実験から確かめられた。
粘土粒子間のセメンテーション(結合作用)のメカニズムを調べるために、ベントナイト、イライトと非晶質水酸化鉄の複合体、およびカオリナイトとアルミニウムの複合体の粘土とゼータ電位を測定した。鉄-粘土複合体のビンガム降伏値は、負のゼータ電位の増加により低下した。これは負のゼータ電位が高いほど粒子間の電気的反発力が大きいためである。粘土-アルミニウム複合体のビンガム降伏値は、pH6〜7以下において、アルミニウム量の増加とともに大きくなった。しかし、アルミニウム量が0.2〜0.3%に達すると降伏値は急激に減少した。アルミニウムは、pH6〜7以下において正電荷を有するポリマーとして存在する。0.2〜0.3%のアルミニウムは、粘土の負電荷を中和するのに必要な量である。
今後、海成粘土中の遊離の鉄、アルミニウム、シリカの定量、粘土鉱物の同定を行う予定である。

Research Products

• [Publications] 大坪政美: Clay Science. 7-4. (1989)
• [Publications] 江頭和彦,宣保清一: Applied Clay Science. 3. 253-263 (1988)