Набухаемость грунтов.

Свойство набухаемость проявляется в способности дисперсных грунтов увеличивать V в процессе взаимодействия с водой или растворами. Свойство обусловлено гидрофильностью тонкодисперсных частиц, их большой удельной поверхностью, в свою очередь определяющ. формирование слабосвязанной воды.

Набухание дисперсных грунтов происходит в результате расклинивающего действия сольватных (гидратных) оболочек связанной воды, образующихся при гидратации минеральных глинистых частиц, органогенных и органоминеральных. Силы структурных связей между этими частицами противодействуют расклинивающему действию водных оболочек. В зависимости от того, какие силы больше, происходит набухание или нет. Набухание идет до восстановления нового равновесия. Разница расклинивающего давления и сил связей, сопротивляющихся ему, будет называться давлением набухания. Оно может быть измерено компенсационной нагрузкой, т.е. нагрузкой, при которой набухание наблюдаться не будет.

Ф.Д.Овчаренко(1961г.) показал, что набухание происходит под действием адсорбционных, осмотических и каппилярных сил, определяющих напряжение, с которым вода связывается в структурированной системе.

Многими исследователями подчеркивалась роль осмотических сил. Если концентрация солей в поровом растворе оказалась больше?, чем в воде, насыщающей грунт, то происходит набухание. Величина его зависит естественно от минерального состава. Особенно ярко проявляется у монтмориллонитовых глин.

Характеристиками набухания являются:

1. Деформация набухания Rн, определяемой по относительному изменению V или h при невозможности бокового расширения грунта после набухания и выражаемая в % или в долях единицы.

Например: СНиП II-15-74. Относительное набухание

Е_sw=(h_н-h_o)/h_o

Если ≥0.04, грунт набухающий;

0.04≤E_sw≤0.08 – слабонабухающий;

0.08< E_sw≤0.12- средненабухающий;

E_sw>0.12 – сильнонабухающий.

2. Влажность набухания(W_н) – влажность образца после набухания.

3. Давление набухания (Р_н) – давление в мПа, которое развивает грунт в процессе набухания при невозможности объемной деформации.

Интересно, что в процессе набухания происходит не просто водонасыщение глинистого грунта.

Vнабухшего грунта < Vтвердой фазы грунта + Vводы.

Это явление носит название контракции объема.

Для бентонитовой глины контракция объема равна 1.6см³ на 100г грунта.

Объясняется контракция объема образованием связанной воды.

γ_s связанной воды> γ_s свободной воды. При переходе в связанное состояние γ_s увеличивается, а Vу<.

Основными факторами, определяющими набухание являются:

А)состав и строение грунта;

Б) химический состав и «С» воды;

В) величина внешнего давления;

А)состав и строение грунта.

1.Гран. состав . Пески, супеси не набухают. Глин до 90% и >.

2.Мин.состав: минералы с подвижной кристаллич. решеткой (гр.монтморил.)>чем (гр.каолинит.).

3.Обменный состав катионов.

+ > ++ > +++

Влияют начальная W(чем < тем >); γ (чем>тем>)

4.Строение грунта. Слоистые грунты обладают анизотропией

В)существенно влияет величина внешней нагрузки особенно при небольших величинах набухания. Если величина пригрузки велика, то набухание может вообще не проявиться