Диссоциированное состояние ионов, первичные и вторичные явления набухания грунтов
Другой причиной, обусловливающей различное набухание грунтов с неодинаковым обменным комплексом, является способность ионов переходить в диссоциированное состояние. Оторвавшиеся одновалентные катионы освобождают поверхность частицы, вследствие чего возникают дополнительные адсорбционные центры, связывающие молекулы воды; кроме того, освободившиеся катионы способны притягивать молекулы воды, образуя вокруг себя гидратную оболочку.
В процессе набухания в грунте появляется своеобразная система, состоящая из водных пленок и манжетов, что приводит к образованию менисков. Наличие менисков обусловливает капиллярные явления, которые влияют на развитие процесса набухания. Наличие капиллярной воды в замкнутых порах приводит к появлению дополнительных сил, в основном уменьшающих накопление влаги.
Таким образом, набухание грунта происходит при его взаимодействии с водой (или иной жидкостью) и обусловлено первичными и вторичными явлениями.
Первичные явления набухания грунта
- процессы проникновения и связывания воды в межпакетном пространстве кристаллической решетки минерала. Возможность возникновения этих явлений полностью определяется кристаллохимическим строением решетки и характерна для определенных типов глинистых минералов;
- процессы связывания воды, протекающие на границе раздела твердой и жидкой фазы. Это поверхностные явления, возникающие на внешней поверхности всех глинистых минералов при их взаимодействии с водой;
- процессы, возникающие в поровом растворе грунта. Это осмотические явления, наблюдающиеся при высокой концентрации порового раствора, когда возможно образование значительного градиента концентрации при замачивании водой.
Вторичные явления набухания грунта
- явления гидратации обменных катионов, диссоциированных при образовании адсорбционного слоя на поверхности частицы;
- капиллярные явления, являющиеся следствием молекулярных поверхностных явлений на граничной поверхности твердой и жидкой фаз.
Притяжение молекул воды к поверхности или свободным адсорбционным центрам приводит к возникновению внутреннего расклинивающего давления, обусловливающего раздвижку частиц грунта.
Накопление воды грунтом не предопределяет возможность возникновения процесса набухания: необходимо проявление давления, способного увеличить расстояние между фазовыми плоскостями и преодолеть возможное сопротивление этому перемещению. Следовательно, набухание — процесс увеличения объема грунта, происходящий при взаимодействия грунта с жидкостью и обусловленный увеличением влажности и возникновением давления в пленках воды, расположенных в местах контакта частиц и агрегатов (или внутри пакетов).
