Mi az agyagos talaj - az agyag talajának duzzadása és összezúzása
Új települést építettünk. Gyönyörű díszítéssel, ahogyan azt mondják: "tűkkel", ötemeletes lakóházak. Nyáron a boldog új telepesek a tágas apartmanukba vezettek. Félelmesen és vidáman megjegyezte ezt az eseményt.
Ez a jelenség elkezdett tanulmányozni egy építészek különleges megbízatását. Ennek következtetése az volt, hogy a talaj összenyomódása következtében az egyenetlen üledék az épületek súlya alatt jelent meg, ami a falak repedése volt. Az állítást olyan tervezők ellen indították, akik állítólag hibát követtek el, és helytelenül számolták ki az épületek tervezetét.
Meg kell mondanom, hogy az ilyen számításokat könnyű ellenőrizni. Aztán a meghívott szakértők áttekintették a házak formatervezését, és arra a következtetésre jutottak: az iszap kiszámítása helyesen történik, az épületeket az épület művészetének minden szabálya szerint állítják fel. És repedések? A szakértők megvonta a vállukat, és elment.
Aztán a földön levő szakértők alaposan tanulmányozták a titokzatos jelenséget. A geodéziai megfigyelések - mindenki meglepetésére - azt mutatták, hogy az épületek nem ülnek le, hanem éppen ellenkezőleg, emelkednek!
Ez zavarba ejtette az építészeket, de a földön levő szakemberek azonnal "kinyitották a szemüket", és felfedezték a furcsa deformációk okait. Ez egy agyagos talaj!
Amikor az agyagok ásványtani összetételét megvizsgálták, azonnal megállapították, hogy jelentős mennyiségű montmorillonit ásványt tartalmaztak. Ő volt a "bajkeverő". Amint az előző fejezetekben már említettük, ez az agyag ásványi anyag csodálatosan megduzzad.
Az épített épületek alapjaiban ilyen agyagmintát helyeztek el. A nedvességtartalmuk kicsi volt, a nyári száraz időjárás miatt, ezek az agyagok a szárokban kiszáradtak és megrepedtek. Aztán épületeket építettek. Az őszi esőzések arra a tényre vezetettek, hogy a külső falak mentén a "süvítők" mentén agyagban vizet kaptak. És itt az eredmény. Az agyagok nedvességtartalmának növekedésével kezdtek duzzadni. Az épület külön szakaszain felemelték magukat. 8-10 cm, ami megsérti a felépítést és a repedések megjelenését.
Érdekes volt, hogy amikor az agyagok duzzadtak, a mért nyomás 0,5-0,6 MPa volt. Ugyanakkor nyomás a talajok; Az épületek súlya csak 0,2 MPa volt. Így a talaj duzzadási nyomása 2,5-3-szor magasabb volt, mint a házak tömegére gyakorolt nyomás. Tehát a leírt események.
Az ilyen jelenségek országunk több déli részén gyakoriak. Például az Azerbajdzsán SSR-ben a földfoltok gyakran duzzadó agyagok rétegeiből állnak. Ezért ezeken a helyeken előfordulhat az épületek deformációja, amelyek a bázisok nedvesítéséhez kapcsolódnak.
Hasonló jelenségeket regisztráltak számos más országban (az USA-ban, Kubában, Burmában stb.).
Már tudjuk, hogy a duzzanat az egyes agyag-ásványok kristályrácsjának sajátosságaiból fakad.
És ha ilyen nedves, duzzadt agyagok kiszáradnak? Ebben az esetben felmerül az ellentétes folyamat - az agyag ásványok kristályos rácsai kezdenek összehúzódni, csökkentve a térfogatukat, érdekes jelenség - a talaj zsugorodása.
Ebben az eljárásban az agy szárításakor erők nyilvánulnak meg. a talajt összenyomva. Nagy nyomás van: akár 5, akár 10 MPa. A megjelenés oka a szárítás során növekvő kapillárisnyomással és intermolekuláris erőkkel jár.
Külsőleg a zsugorodás jelensége a talaj mennyiségének, a repedésnek és a növekvő sűrűségnek a csökkentéséből áll. Az agyagos talajok felülete a csatornák falaiban és a zsugorodás következtében kialakuló töltéseknél kezd hámlani, ami e szerkezetek lejtőinek fokozatos megsemmisülését eredményezi. A száraz területeken keskeny és széles repedésű zsugorodási formák, amelyek az agyagmélyekbe mélyednek 2-5 m mélységig. A térfogatcsökkenés elérheti a 30-40% -ot. Az ilyen agyagok felületén repedések összetett mintázata jelenik meg, és a talajt különálló sokszögekké széttörti.
A tudósok évek óta vizsgálják a duzzanat jelenségét. Úgy találták, hogy nem fordul elő kis mennyiségű agyagrészecskékkel (0,002 mm-nél kisebb méretű). Ezért a 10% -nál kevesebb homokos homokos vályog közel sem duzzad. És minél több agyagos talaj, annál nagyobb a duzzanat. Kimutatták a duzzadás függését a talajok kémiai jellemzőiről, a természetes nedvességről és más tényezőkről is.
Érdekes, hogy ha meghatároztuk a víz és a talaj kölcsönhatásának összegét, akkor nagyobb lesz a duzzadt agyag térfogata. Ezért lehetetlen megjósolni a duzzadás mértékét a talaj által felszívott vízmennyiség tekintetében.
A duzzadás fő szerepe az agyag ásványoknak. Így a kaolinitból álló agyag sokkal gyengébb, mint a montmorillonit. Az ásványolajok azt találták, hogy a montmorillonit kristályos csomagjai közötti távolság 6-30% -kal növekszik, ami kétszeresére növekszik. Ez a fő oka annak, hogy az agyagok ezzel az ásványianyaggal olyan duzzadtak.
Nem kevésbé érdekes a duzzadási folyamat időtartamának kérdése. A laboratóriumban azt találták, hogy a különböző talajok esetében legfeljebb 120 óra vagy több. Figyelembe kell venni, hogy a 2 cm-es gyűrűbe ágyazott agyagminták duzzadásáról beszélünk.
A duzzanat és zsugorodás nemcsak agyagos talajok, hanem tőzeg is lehet. Ki nem ismeri ezt a fajtát, amely a mocsaras síkságban keletkezett a növények elszáradása és bomlása következtében. A Szovjetunióban hatalmas terület - több mint 70 millió hektár - fedezi. Ha a mocsarakat lecsöpögtetik, és a tőzeg ismeretlen száraz környezetben van, akkor az intenzív zsugorodás megkezdődik. Ennek értéke eléri a kezdeti térfogat 50% -át.
Gyakran van egy eredeti kép: a hidak és a cölöpökre épített épületek ilyen lecsapolt tőzeglángokon felemelkednek és lógnak a levegőben. Természetesen a zsugorodás természete ebben az esetben kissé más. Ez összefügg a tőzegben található víz elvesztésével.
Felmerül a kérdés: lesz. duzzadt tőzeg nedvesítve? Ha a száraz tőzeget vízzel nedvesítik, természetesen elkezd duzzadni, de soha többé nem tér vissza a mocsaras állapotban levő térfogatig, mielőtt leöblítené.
Már az ősi időkben az emberek felhívták a figyelmet arra, hogy az agyag könnyedén megpiszkálódhat a kezében, és a levegőben megszáradva szilárdvá válik, miközben megőrzi a formát.
A neolitikus helyekből származó (6-7 ezer évvel ezelőtt) agyaghajókat a Szovjetunió Tudományos Akadémia Régészeti Intézetében vizsgálták. A tudósok megállapították, hogy abban az időben az ételeket a madarak ürülékéből vagy az agyagból származó trágyából állították össze. Az ilyen hajók nagyon erősnek bizonyultak, és nem féltek a 900 ° C-os hőmérséklettől. Ezeket a termékeket először nem égették ki, mint később történt.
Számos ősi nép is készített agyaggal bevont vattahajókat. Ez a művészet még mindig ismert néhány törzs Dél-Amerika és Afrika.
Sok száz év telt el, és talán több ezer évet, amíg valamilyen alakot vagy földi edényt véletlenül nem találtak tűzbe. Aztán az emberek rájöttek, hogy a tűzben lévõ agyag új tulajdonságokat szerez. Tartósabbá válik, nem áztatja a vizet, és színe megváltozik. Tehát mintegy 6-8 ezer évvel ezelőtt jelent meg az első kerámia. Feltételezhető, hogy a "kerámiatermékek" ez a század előzte meg a fém korszakot (a réz kezelése körülbelül 7 ezer évvel ezelőtt kezdődött).
Az ókori egyiptomiak, a babiloni lakosok, az asszírusok, később pedig a görögök és az elhunyt civilizációk sok más népe egy nagy művészetet hoztak létre a fazekas agyagból. Az egyiptomi fáraók idején a kézművesek nagy csoportja volt a fazekas.
A déli Mezopotámiában (a Tigris és Euphrates folyó régiói) vödrök, dobozok, csövek és téglák készültek agyagból. A hettiták (az emberek, akik a Mesopotámiában éltek a tizennyolcadik és a tizenkettedik században) az első könyvek - agyagtakarók alkotói voltak, amelyeket naponta szárítottak vagy kissé lőttek. Ezek a tabletták "örökek" voltak.
Az ókori Asszírai főváros - Nineveh városának ásatásai során a régészek felfedezték egy gazdag könyvtárat, amely több mint 200 ezer agyagtáblát tartalmazott. Valóban kincs volt, amely a távoli évezredek sok titkait feltárta.
Így az agyag talaj segített az ókori népek kultúrájának fejlesztésében és javításában.
A modern világban az agyagok használata rendkívül széles körben elterjedt. Az agyag felépített épületek és szerkezetek rétegeiben vörös téglából, csatorna- és vízelvezető csövekből, edényekből, szigetelőkből és sok más dologból áll. Az agyagos talajok mindegyikében különféle cikkek széles körben használhatók arra, hogy megváltoztassák tulajdonságaik nedvességtartalmát.
A tudósok kutatása azt mutatta, hogy a nedvességtartalom növekedésével az agyagos talaj egyik állapotból (konzisztencia) átmegy a másikba. Ha a nedvesség alacsony, az agyag száraz és kemény. Most kezd fokozatosan növelni a talaj nedvességét. Amikor az értéke eléri a "plaszticitás alsó határát" (vagy "gördülő él"), akkor az agyag egy új műanyag konzisztencia állapotba kerül. Könnyű gyúrni, cserélni és megőrizni, tömörített formában hozzáerősítve. Ennek a körülménynek a megvalósítása szükséges téglák, fazekas csövek, csempe és egyéb termékek megmunkálásához; A fenti határértéknek megfelelő nedvességtartalom (wp) f 8 és 40% között változik különböző agyagos talajokon.
Ha tovább folytatjuk a páratartalom növekedését, akkor elérjük a plaszticitás felső határát (vagy a hozam határértékét), amelynél az agyag elveszti erejét és elkezd áramlani. Ez a határérték feletti nedvességtől (amelyet wL jelöli) nem lehet önteni. Veszélyes egy ilyen agyagra építeni: az alagsorból ki lesz szorítva, és az ott lévő épületek rendeződnek. A tudósok azt mondják, hogy ebben az esetben gyenge, vízzel telített talajvá alakul.
A műanyagról az áramlási konzisztenciára ez a határ még nagyobb, mint a gördülési határ, az agyagok kémiai és ásványi tulajdonságai, valamint a finom részecskék tartalma.
A határértékeknek megfelelő páratartalom ismerete váratlan mellékhatást eredményezett. Megállapították, hogy az értékük különbsége (wL - wp) lehetővé teszi az agyag talajának meghatározását. Értékét a plaszticitási számnak nevezték. Ha kevesebb, mint egy - a talaj homokos, 1-7 - a talajt homokos vályognak nevezik. Egy másik agyagos talaj - lombozat 7-17 plaszticitási számmal rendelkezik. Végül az agyag esetében meghaladja a 17 - et. Már találkoztunk ezekkel a talajnevekkel, de azt az agyagrészecskék tartalmából (0,002 mm - nél kevesebb) kaptuk.
Van-e egy láncindító, mondjuk "vályog" az agyagszemcsék plaszticitása és tartalma tekintetében? Kiderült, igen. Ha a 10 plaszticitás értéke a vályog és 12-14% agyagrészecskéket tartalmaz.
Sok anyag, például viasz, üveg, fémek, méz, bitumen stb. Képesek áttérni a műanyag állapotba, de ezeknek az anyagoknak az átmenetének okai eltérőek. Itt és a hőmérséklet, a nyomás és a kémiai hatások. Az agyagokban a műanyag állapotba való átmenet a mikroszkopikus vízfilmekkel bevont megfelelő finom részecskék jelenlétében van jelen.
Az 1920-as években az A. F. Lebedev tudós felfedezte, hogy a talajban lévő víz különböző formában létezhet. Ha a nedvesség kicsi, a legszebb (több molekula) filmeket képezi a részecskék körül. Az ilyen vizet szilárdan megkötötték. Ahogy a páratartalom nő, a film vastagsága megnő, a vízmolekulák kötései a részecskék felületével gyengülnek, és a nedvesség lazán kötődik.
Már beszéltünk agyagos talajok koagulációs szerkezetéről. Ezt a film nedvességének fennállása határozza meg.
A talajt még mindig vízzel telítjük. A részecskék sarkai között kapilláris víz keletkezik (homokról beszélve). Ha folytatja a nedvesedést, akkor a talaj pórusai elkezdenek kitölteni vízzel. Tehát lesz szabad víz, amely képes a pórusokat a gravitáció hatására mozgatni. A talajban lévő összes vízmennyiség láthatóan 24 ° -ban van ábrázolva. Így a talaj műanyag állapota a laza kötésű víz megjelenése után következik be, ami a részecskék kenését teszi lehetővé, és lehetővé teszi számukra, hogy egymáshoz képest csúsztassák egymást.
A szabad víz jelenlétének első jeleinek megjelenése után a részecskék közötti kötések sérülnek, a kapilláris nedvesség enyhén lejtő meniszkeket vesz fel, és a talajszerkezet megszakad. Ebben a pillanatban megjelenik az agyag folyékonyság.
És ha a talaj telített, nem vízzel, hanem kerozinnal, benzinnel, alkohollal vagy más folyadékkal? Ebben az esetben agyagos talajok nem alkotnak műanyag testet. Ez a víz és egyéb folyadékok fizikai-kémiai tulajdonságainak köszönhető.
Ha nedves agyagot szárít a levegőn, akkor fordított folyamat fordul elő. Először szabad, majd kapilláris,
Végül csak szilárdan kötött víz marad. Ebben az esetben azt mondják, hogy a talaj higroszkópos páratartalma van.
Az agyag további szárítása a szárítószekrényben a szilárdan kötött víz eltűnéséhez vezet. Ha a fűtési hőmérsékletet 120 ° C-ra vagy annál nagyobbra emelik, az agyag-ásványok kristályrácsjai megszakadnak. Magas hőmérsékleten a "szinterelés" jelensége a részecskék között keletkezik. Az agyagos talajok oly mértékben megváltoztatják az ásványi összetételüket, hogy új anyag képződik, amely nem áztatja a vizet. Példája kerámiatermékként és téglákként szolgálhat.
Agyagos talajok közé tartoznak a homokos vályogok, a löszök és az agyagok, amelyek szilárd, hajlékony vagy folyékony állapotban vannak.
A szilikát-agyagos talajok tulajdonságai nagymértékben függenek a nedvességtől. Ha az olvadt talaj csak szorosan kötődött vizet tartalmaz.
Az agyagos talajok nagyon kis részecskékből állnak - kevesebb, mint 0,005 mm, általában pikkelyes alakúak.
A Loess egy silty löd csoportjához tartozik.