Адсорбционные свойства грунтов.

Адсорбцией называется концентрирование вещества (адсорбата) из объема фаз на поверхности раздела между ними. В грунтах адсорбция может происходить на различных межфазных поверхностях: твердой и жидкой, твердой и газообразной,
жидкой и газообразной и др. Различают физическую адсорбцию и химическую адсорбцию.

На адсорбцию влияют: минеральный состав, обменные катионы, температура.

Процесс, обратный адсорбции, называется десорбцией, может осуществляться при вытеснении адсорбата другими веществами.

Ионно-обменные свойства грунтов

Ионный обмен в грунтах представляет собой разновидность адсорб­ции — обменную ад­сорбцию, процесс поглощения поверхностным сдо­ем фунта ионов из порового растнора электро­лита, сопровождающийся пе­реходом в раствор эквивалентных количеств ионов изгруша (без раз­рушения его кристаллической структуры), поглощенных им ранее. В соответствии со знаком об­менивающихся ионов адсорбенты (иониты) делятся на катиониты и аниониты. Для большинства дисперсных фунтов характерен катионный об­мен, т.е. они проявляют себя как катиониты. Погло­щающий комплекс (ПК) в грунтах обусловлен наличием минералов, проявляющих ионно-обмен­ные свой­ства (главным образом глинистых), и наличием органики.

Количественно обмен ионов оценивается величиной емкости обмена грун­та (СЕС). т.е. концентрацией способных к обмену ионов в поглощенном ком­плексе пошла (в mi'jkbпа 100 г грунта, или в кгэкв на 1 м^!грунта). Емкость обмена для данного фунта в данных условиях является постоянной величи­ной (СПС — const). Однако она существенно зависит от условий, в которых осуществляется ионный обмен.

Ионный обмен — это самопроизвольный обратимый процесс, протекаю­щий до установления в системе равновесия и подчиняющийся закону дей­ствующих масс.

Основные количественные закономерности ионного обмена в грунтах сводятся к следующему:

1. Замещение катионов в грунтах подчиняется закону действующих масс и происходит в эквивалентных по заряду (валентности) соотношениях, т.е. под­чиняется и закону сохранения электрического заряда.

2. Ионы с более низкой валентностью легче замещаются ионами с более высокой валентностью, чем наоборот.

3. По способности к замещению ионы можно расположить в ряд:

Li⁺< Na⁺<K* <H⁺<NH⁴⁺« Mg²⁺<Са²⁺ « Al³⁺< Fе³⁺

4. Чем больше радиус иона, тем выше его способность замещать другие ионы с той же валентностью (правило Гольдшмидта). Однако ион, который по своему размеру лучше подходит к кристатличсской решетке минерала, легче замещает ионы с менее подходящими размерами.

5. Скорость обмена и количество замещенных ионов тем больше, чем выше концентрация замещающих ионов в поровом растворе.

7. С увеличением температуры скорость и интенсивность ионного обмена возрастают.

Адгезионные свойства и липкость грунтов.

В основе адгезионных св-в и липкости г лежат близкие и взаимосвязанные явления как адгезия, когезия и автогезия.

Адгезия – прилипание жидкости или тв частиц к разнородным тв поверхностям.

Когезия- взаимодействие молекул внутри 1 тела.внутри жидкости или внутри материала

Автогезия – слипание др с дртвчастих одного состава в вохдушной или жидкой среде.

Липкость – способность г прилипать к внешним разнородним предметам взаимодействующих с данным грунтом.

Адгезия в г определяется силой которую необходимо приложить к частицам для их отрыва от пов-ти. Как и а в г адгезия осущзащет уменьшения свободной пов-й энергии системы. Причинами адгезии м.б. силы молекулярного притяжения , кулоновские силы, силы зеркального отображения , магн. Притяжения, каппилярныесилы,расклинивающее давление тонкого слоя жидкости и в ряде случаев химич связь. Адгезия играет существ роль в кальмотации г и в природных процах – ветровая эрозия почв,суффозия,водная эрозия почв и г ,водопрочность и др.

Липкость. Вода с одной стороны взаимод с частицами г-та а с другой с пов-ю соприкас предмета. По своему типу это взамодействие является комплексным. Оно близко к адгезии но существенных вклад в него вносит явление кагезии внутри жидкости и автогезии между соприкос частицами г.

  Липкость г наиболее полно хар-т 3 показателя которые могут определены по графику зав-ти влажности .

В-на липкости измеряется в единицах давления 1н\м2 = 1 па.

Пар-ры липкости зависят от таких факторов как химико-минеральный составг ,дисперстность, слажения влажность ,состав обменных катионов , состав и концентрация порового растовра. Наиб липкость имеют глины с одновалентными катионами в обменном комплексе.

Липкость г зависит от внешних факторов как давление на штамп,времени действия давления ,температуры. При увеличдавл на штамп в-на мах липкости увеличиваетсо. Материал штампа такжовлият на липкость липкость. Установлено что глин грунты сильнее прилипают к дереву и резине по сравнению с метоличпов-ми а песчаные и торф г сильнее прилипают к металлам.

Капиллярные свойства грунтов.

Каппилярныесв-ва связаны с различными капп явлениями происходящими при наличии пов-го натяжения поровой жидкости на границе с газом или другой жидкостью. Они обусловлены искривлением пов-ти поровой жидкости при смачивании минер пов-ти и возникновением каппил давления. Наиболее ярко каппилсв-вапроявляЮЦЦА в капп-пористых г виде каппил поднятия и капп смачивания. ПалучаеЦЦА капп явл-я в г возникают лишь при наличии капп ф-м влаги.

  Яулениекаппил поднятия воды впервые было количественно оценено Дж.Джуленом в 1718 г. d_k*h_c= const =0,3 d_k – диаметр каппиляровh_c – высота капп поднятия жидкости. По современным представлениям высота каппил поднятия зависит от радиуса каппиляра, пов-го натяжения жидкости, краевого угла смачивания,плотности жидкости, и ускорения свободного падения.

В среднезернистых песках h_c= 0.35 – 0.15

В мелкозернистых песках 0.35 – 1 м

Супесях 1.5 м, суглинок 3-4 м, глины 6-8 м.

В ходе инж-геологичисслдеований кроме высоты капп поднятия определ также каппил давлении и скорость капп поднятия. Скорость капп поднятия в-на непостоянная она мах в начальный момент времени и затем ч-з некоторый промежуток времени снижается до 0.

За счет разности капп давления в разных частях г капп влага способна передвигаться в любом направлении.