9990199495

2.3 Fizykochemiczne oddziaływanie cząstek gruntowych i wody

Miejscem występowania wielu zjawisk natury fizykochemicznej (adsorpcja wody błonkowej i jonów, potencjał elektrokinetyczny, pojemność wymienna, kohezja itp.) jest powierzchnia graniczna pomiędzy fazą stałą (cząstkami) i fazą ciekłą (wodą lub roztworem różnych związków chemicznych). Zjawiska te maja istotny wpływ na jakość i pracę gruntu, decydują o jego strukturze, ściśliwości i wytrzymałości oraz o możliwości wzmocnienia danego gruntu za pomocą odpowiednich środków fizycznych lub chemicznych (tzw. stabilizacja gruntu). Intensywność zjawisk dla różnych gruntów jest różna i zależy od składu mineralnego ich ziaren i cząstek, od składu chemicznego roztworu wodnego znajdującego się w porach gruntu oraz od wielkości powierzchni granicznej. Powierzchnia graniczna jest to powierzchnia kontaktu pomiędzy fazą stałą i fazą ciekłą. Wielkość powierzchni granicznej w przeliczeniu na jednostkę objętości danego gruntu nazywa się powierzchnią właściwą. Im drobniejsze są cząstki danego ośrodka, tym większa jest jego powierzchnia właściwa i tym większa jest jego aktywność fizykochemiczna. Piasek o średnicy ziaren wynoszącej około 1 mm ma powierzchnię właściwą około 6 mm²/mm³, natomiast iły zawierające powyżej 30 % cząstek iłowych (o wymiarach mniejszych niż 0,002 mm) mają powierzchnię właściwą tysiąckrotnie większą (Stępkowska, 1972).

2.3.1 Zjawiska fizykochemiczne na powierzchni granicznej

Cząstki gruntowe są zbudowane z różnych jonów (Wiłun, 1987). Jony znajdujące się wewnątrz cząstek (wewnątrz siatki krystalicznej) są całkowicie zrównoważone, gdyż otoczone są dookoła odpowiednimi jonami danego ciała. Jony znajdujące się na powierzchni granicznej są związane tylko z jednej strony cząstki, a od strony zewnętrznej nie są związane i dążą do połączenia się z jonami lub molekułami znajdującymi się w zasięgu ich sił molekularnego przyciągania. Dzięki temu cząstka gruntowa uzyskuje możliwość wiązania na swojej powierzchni granicznej molekuł wodnych, tworzących wodę związaną oraz jonów (odwrotnego znaku niż jony znajdujące się na warstwie granicznej siatki krystalicznej) tworzących podwójną warstwę jonową.

Warstwa wody związanej składa się z dwóch podwarstw: pierwszą stanowi woda higroskopiina (adsorbowana). a drugą woda błonkowata.