Диссоциированное состояние ионов, первичные и вторичные явления набухания грунтов

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

  1. 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;
  2. 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;
  3. 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

  1. явления гидратации обменных катионов, диссоциированных при образовании адсорбционного слоя на поверхности частицы;
  2. 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).