Монтмориллонит является основным породообразующим минералом бентонитовых глин (бентонитов). Он имеет химическую формулу Al203-4Si02-mH20. По своей кристаллической структуре монтмориллонит относится к высокодисперсным минералам с разбухающей решеткой, которые способны поглощать влагу. Способность монтмориллонита к расширению связана с кристаллической структурой минерала (рис. 1.2). Монтмориллонит имеет пакетное строение. Толщина пакета монтмориллонита составляет 0,001— 0,01 мкм, остальные раз-меры не превышают 0,3 мкм. Удельная поверхность пакетов монтмориллонита достигает 215 м2/г. Минерал монтмориллонит в воде сильно набухает, увеличивая свой объем в 10—12 раз. Это связано с увеличением расстояния между пакетами с 0,94 до 2,14 нм.
Принято считать, что состав идеально чистого монтмориллонита отвечает формуле, где вода, разделяющая силикатные пакеты монтмориллонитовой решетки. При этом величина P может принимать различные значения в зависимости от количества поглощенной монтмориллонитом воды.
Каждый пакет состоит из трех слоев. Между двумя слоями кремнекислородных тетраэдров внутри пакета расположен слой алюмогидроксильных октаэдров. Толщина таких трехслойных пакетов в 100—300 раз меньше их ширины. Благодаря этому слоистые пакеты монтмориллонита обладают очень большой площадью поверхности при незначительной массе, что обеспечивает их высокую связующую способность. Внутри слоистого пакета монтмориллонита связь между атомными группами осуществляется при помощи главных валентностей, тогда как между пакетами — слабыми силами Ван дер-Ваальса, обусловливающими исключительно большую способность бентонита к набуханию.
Поскольку обе поверхности пакета заряжены отрицательно, между ними действуют отталкивающие силы.