GEOLOGIJA 45/2, 347–352, Ljubljana 2002 Vloga mineralogije v mehaniki zemljin Significance of mineralogy in soil mechanics Bojana DOLINAR Univerza Maribor, Fakulteta za gradbeni{vo, Smetanova ulica 17, 2000 Maribor, Slovenija Klju~ne besede: gline, Atterbergove meje, meja ‘idkosti, specifi~na povr{ina Key words: clays, Atterberg limits, liquid limit, specific surface Kratka vsebina Preiskava konsisten~nih mej po Atterbergu je v mehaniki zemljin osnovnega pomena, saj na zelo enostaven na~in dolo~a posledice interakcije trdne in teko~e faze v zemljinah in s tem daje mo‘nost razvrstitve le teh v skupine s podobnimi mehanskimi lastnostmi. Rezultati teh preiskav nudijo v ve~ini primerov zelo dobro osnovo za napovedovanje ostalih lastnosti kot so deformabilnost, nabrekljivost, hidravli~na prepustnost in trdnost zemljin, kar ka‘e na to, da so osnovni dejavniki, ki vplivajo na vrednosti konsisten~nih mej in ostalih mehanskih lastnosti enaki. Znano je, da so vrednosti konsisten~nih mej primarno odvisne od vrste in koli~ine glinenih mineralov v zemljinah. V prispevku je podana eksperimentalno ugotovljena odvisnost med koli~ino vode na meji ‘idkosti zemljin in vrsto, dele‘em ter specifi~no povr{ino glinenih zrn. Preiskusi so bili izvedeni z mono-mineralnimi zemljinami, njihovimi zmesmi ter sestavljenimi vzorci, ki so vklju~evali tako glinene- kot neglinene komponente. Ugotovljeno je bilo, da je pri paralelni orientaciji glinastih delcev, koli~ina vode med zrni na meji ‘idkosti linearno odvisna od njihove zunanje specifi~ne povr{ine. Abstract The research of consistency limits according to Atterberg is of key importance in soil mechanics because it determines, in a simple way, results of interactions between solid and liquid phases in soils, and thus provides possibility to classify them in groups with similar mechanic properties. In most cases, the results of these investigations provide a good basis for predicting other properties such as deformability, expansion, hydraulic conductivity and strength of soils. This proves that basis factors influencing the values of consistency limits and other mechanic properties are the same. It is known that the values of consistency limits primarily depend on the type and quantity of clay minerals in soils. The article focuses on experimental evidence of dependence between the quantity of water at the liquid limit for soils and type, portion and specific surface of clay grains. Experiments were performed with monomineral soils, their mixtures and composed samples of clay- and non-clay components. It was established that in parallel orientation of clay particles the quantity of water between grains at liquid limit is dependent on their external specific surface. Uvod In‘enirske lastnosti zemljin oblikujejo raz-li~ni dejavniki, ki izhajajo iz mineralne sestave in okolja. Medtem ko vrste in koli~ine posameznih mineralov dolo~ajo osnovne lastnosti zemljin, so njihove kon~ne in‘enirske lastnosti odvisne od okolja, ki dolo~a gostoto, vla‘nost in strukturo zemljin. Zelo te‘ko je razmejiti vplive, ki jih imajo posamezni dejavniki pri oblikovanju kon~nih fizikalnih in mehanskih lastnosti zemljin. Razlog je v zelo zapletenem mehanizmu njihove interakcije. Zato je smiselno preu~evati vloge posameznih dejavnikov lo~eno. Pri preiskovanju in‘enirskih lastnosti zemljin v odvisnosti od mineralne sestave je po- trebno dele‘ posameznik komponent opredeliti zelo to~no. Pomembna je predvsem dolo-~itev vrste in koli~ine najmanj{ih, prakti~no koloidnih delcev, ki jim pripadajo predvsem glineni minerali. Le ti imajo odlo~ilno vlogo pri oblikovanju lastnosti zemljin in ‘e njihov minimalen dele‘ v sestavi lahko povzro~i velike razlike v lastnostih. Razen poznavanja sestave zmesi je potrebno poznati zgradbo in zna~ilnosti posameznih mineralov ter njihovo pona{anje v primeru kemi~no spremenljive teko~e faze zemljin. Zaradi opisanega je tak{nih {tudij zelo malo. Znane so le posamezne ugotovitve medtem, ko celovitej{ih raziskav ni. Pri preiskavah, opisanih v prispevku, smo mineralo{ke lastnosti zemljin povezali z re- 348 Bojana Dolinar zultati preiskav plasti~nosti, ki se v mehaniki tal dolo~a s konsisten~nimi mejami po Atterbergu. Rezultati teh preiskav so osnova za identifikacijo in klasifikacijo vezljivih zemljin in nudijo v ve~ini primerov zelo dobro osnovo za napovedovanje ostalih lastnosti kot so deformabilnost, nabrekljivost, hidrav-li~na prepustnost in trdnost zemljin. Znano je, da so vrednosti konsisten~nih mej primarno odvisne od vrste in koli~ine glinenih mineralov v zemljinah. Vendar pa se znotraj ene mineralne vrste lahko pojavljajo zelo razli~ne vrednosti Atterbergovih mej, kar dokazujejo ‘e zgodnej{e {tudije, ki so se vr{ile na monomineralnih vzorcih. Tako je W h i t e (1949) ugotovil, da so meje ‘idko-sti kaolinitov obratno sorazmerne z velikostjo zrn. Seed et al. (1964) so s preiskavami zmesi glinenih mineralov in peskov dokazali linearno odvisnost med vrednostmi mej ‘id-kosti in koli~inami glinenih mineralov v vzorcih. Farrar in Coleman (1967) sta na osnovi rezultatov preiskav Atterbergovih mej na 19 vzorcih naravnih zemljin dolo~ila linearno odvisnost med mejo ‘idkosti in celotno specifi~no povr{ino zrn v obliki izraza: wL = 19 + 0.56ASt (1) kjer wL pomeni mejo ‘idkosti, ASt pa celotno specifi~no povr{ino glinenih zrn. Muhunthan (1991) je vrednosti mej ‘id-kosti naravnih glin izrazil kot funkcijo speci-fi~nih povr{in na naslednji na~in: wL Ast 0.752 1.127; 0.006 < /3 > 0.0085 (2) Pri vseh navedenih preiskavah je količina vode v Zemljini na meji židkosti podana v odvisnosti od količine glinene frakcije v vzorcu, velikosti glinenih zrn ali specifične površine. Ugotovljena razmerja se med seboj zelo razlikujejo, kažejo le približne odvisnosti in veljajo samo za preiskovane Zemljine. Ta po-mankljivost je bil glavni razlog, da smo opisani problem poskušali razrešiti na ustreznejši način, ki bi dal uporabnejše rezultate. Podobno kot v predhodnih študijah, smo količino vezane vode v območju meje židkosti povezali s količino in specifično površino glinenih zrn medtem, ko smo rezultate inter- pretirali na na~in, pri katerem so bile upo-{tevane mineralo{ke lastnosti zemljin. Tako smo poiskali zelo to~ne odvisnosti med koli-~ino medzrnske vode in zunanjo specifi~no povr{ino glinenih zrn, kar nam je omogo~ilo izdelavo enotnega kriterija dolo~anja mej ‘id-kosti nenabrekljivih mineralov in opredelitev koli~ine medzrnske ter medpaketne vode pri nabrekljivih mineralih. Teoreti~na osnova uporabljenega postopka dolo~itve odvisnosti meje ‘idkosti od specifi~ne povr{ine glinenih zrn Minerali glin kot tudi voda niso kemi~no inertni, zato med njimi prihaja do interakcije. Mo‘nih mehanizmov vezanja vode je ve~, pri tem pa odlo~ilno vlogo predstavlja vrsta glinenih mineralov in vrsta ter {tevilo izmenjalnih ionov. Predpostavlja se, da je vsa voda v zemljinah vezana na glinena zrna (Mitchell, 1993). Meja ‘idkosti predstavlja vsebnost tiste koli~ine vode, pri kateri imajo razli~ne zemljine enak stri‘ni odpor, pritisk vpijanja por-ne vode in hidravli~no prepustnost. To pomeni, da je enaka tudi povpre~na efektivna velikost por in koli~ina adsorbirane vode na enoto povr{ine glinenih zrn. Na osnovi teh dejstev je mogo~e sklepati, da je na meji ‘idkosti koli~ina vode med zrni linearno odvisna od specifi~ne povr{ine glinenih zrn v zemljini. Pri nenabrekljivih mineralih, ki imajo samo zunanjo povr{ino, je dele‘ medzrn-ske vode enak meji ‘idkosti. Pri nabrekljivih mineralih predstavlja meja ‘idkosti skupno koli~ino vode, ki se ve‘e tako na notranje kot zunanje povr{ine zrn. Dele‘ medpaketne vode v tem primeru ni odvisen od velikosti notranje povr{ine temve~ ga dolo~ajo predvsem vrsta in koli~ina medpaketnih kationov ter kemi~na sestava porne vode. Voda med paketi, razen v primeru popolne cepitve delcev, ne more vplivati na velikost nedrenirane stri‘ne trdnosti glin, lahko pa zelo pove~a mejo ‘idkosti. To pomeni, da primerjava med koli~inami vode na meji ‘idkosti in zunanjo, notranjo ali skupno specifi~no povr{ino zrn ni mogo~a, saj ta meja dejansko ne odra‘a tiste koli~ine vode, ki dolo~a stri‘no trdnost glin. Odvisnost lahko poi{~emo samo med koli~inami medzrnske vode in zunanjimi spe-cifi~nimi povr{inami glinenih delcev, pri ~e-mer je potrebno pri vseh preisku{anih vzorcih zagotoviti paralelno lego zrn. Rezultati Vloga mineralogije v mehaniki zemljin 349 preiskav so navedene predpostavke v celoti potrdili. Podatki o preiskovanih vzorcih in metodah preiskav Pri dolo~anju odvisnosti med koli~ino vode na meji ‘idkosti in specifi~no povr{ino glinenih zrn so bili uporabljeni trije mono-mineralni vzorci (vzorec 1, 2, 3 v preglednici 1), njihove zmesi (vzorci 5, 6, 7) ter sestavljeni vzorci, ki so vsebovali 10 % in 50 % neglinenih primesi (vzorci 8, 9, 10, 11). Preiskane gline pripadajo dobro in slabo kri-staliziranemu kaolinitu ter montmorillonitu s Ca izmenljivim kationom. Izhajajo iz naha-jali{~ v ZDA. Njihovo pridobivanje in pripravo vodi zdru‘enje Clay Mineral Society v okviru projekta Source Clays, dostopne pa so vsem raziskovalcem. Ker se sestava naravnih glin na razli~nih delih nahajali{~ nekoliko spreminja, so gline za raziskovalne namene pripravljene tako, da se velike koli~ine materiala predhodno homogenizirajo in shranijo. Tak na~in omogo~a dolgoletne razli~ne raziskave popolnoma enakega materiala in s tem primerjanje in dopolnjevanja rezultatov predhodnih {tudij. Podatki o kemi~ni sestavi, mineralni sestavi, strukturni zgradbi, kationski izmenjalni kapaciteti, speci-fi~ni povr{ini in drugih lastnostih so za omenjene gline znani in skupaj s podatki o uporabljenih metodah preiskav objavljeni v literaturi avtorjev C o n s t a n z o et al. (2001) in Van Olphen et al. (1979). Iz ‘e ob-stoje~ih podatkov o mineralni sestavi in mehanskih lastnostih, podanih v delu avtorja S u d h a k a r et al. (1985) je bil za primerjavo izbran {e vzorec kaolinita, ozna~en s {tevil-ko 4. Meje ‘idkosti zemljin smo dolo~ili skladno z ASTM standardom D4318-00 (1995) s Ca-sagrandejevim aparatom in specifi~ne te‘e zemljin z ASTM standardom D854-00 (1995). Podatki o mineralni sestavi vzorcev, sestavi zmesi, merjenih zunanjih specifi~nih povr{inah zrn ASe, izra~unani notranji spe-cifi~ni povr{ini zrn Ca-montmorillonita ASi, vrednostih specifi~nih te‘ gS in mejah ‘id-kosti wL so prikazani v preglednici 1. Rezultati preiskav Odvisnost med koli~ino vode med zrni pri meji ‘idkosti in zunanjo specifi~no povr{ino glinenih delcev zemljin smo dolo~ili na dva na~ina. V prvem primeru smo dele‘ vode izrazili kot merjeno vrednost meje ‘idkosti wL in pri nabrekljivem mineralu kot korigirano vrednost meje ‘idkosti we. V drugem primeru smo vrednosti zunanjih specifi~nih povr{in glinenih mineralov primerjali z razdaljami b med zrni pri koli~ini vode na meji ‘idkosti. ^e prikazujemo koli~ino vode, ki se na meji ‘idkosti pojavlja med glinenimi zrni, v odvisnosti od zunanje specifi~ne povr{ine ASe, potem je potrebno, v primeru prisotnosti na-brekljivih mineralov, koli~ino celotne vode wL zmanj{ati za dele‘ medpaketne vode wi. V preiskovanem primeru je bil to vzorec mont-morillonita s Ca izmenljivim kationom in mejo ‘idkosti wL = 129.0 %. Pri dani skupni Preglednica 1 . Podatki o mineralni sestavi, merjenih zunanjih specifi~nih povr{inah zrn ASe, izra~u-nani notranji specifi~ni povr{ini ASi, vrednostih specifi~nih te‘ gS in mejah ‘idkosti wL. Table 1. Data on mineral composition, measured external specific grain surfaces ASe, computed internal specific surface ASi, values of specific gravity gS, liquid limits wL. Vz. Mineralna sestava ASe m2/g ASi m2/g gS wL ( %) 1 kaolinit 10.05 2 kaolinit 23.50 3 Ca-montmorillonit 4 kaolinit* 21.24 5 62.3 % kaolinit (1) + 37.7 6 51.9 % kaolinit (1) + 48.1 7 43.5 % kaolinit (1) + 56.5 8 90.0 % Ca-montmor. (3) + 9 50.0 % Ca-montmor. (3) + 10 90.0 % kaolinit (1) + 10.0 11 50.0 % kaolinit (1) + 50.0 … 2.58 40.1 … 2.50 51.0 97.42 626.80 2.27 129.0 … 2.59 49.0 % Ca-mont. (3) 42.99 … 2.46 73.6 % Ca-mont. (3) 52.07 … 2.43 82.8 % Ca-mont. (3) 59.41 … 2.40 90.3 10.0 % pesek ** 87.68 … 2.30 116.1 50.0 % pesek** 48.71 … 2.43 64.5 % pesek** 9.00 … 2.58 36.1 % pesek** 5.02 … 2.59 20.0 Opombe: *Podatek iz literature S u d h a k a r et al. (1985); ** kremenov pesek (komercialni vzorec), zrna velikosti 0.08–0.40 mm 350 Bojana Dolinar koli~ini vode je pri~akovati, da se je njena adsorbcija med pakete izvr{ila v celoti. To pomeni, da je prvotna razdalja med paketi, ki je za popolnoma suh material dM1 = 0.96 nm narastla pri povsem nabreknjenem na razdaljo dM2 = 1.54 nm (teoreti~ni vrednosti v primeru prisotnosti prete‘no Ca izmenjal-nega kationa po Grim-u, 1962). Volumen vode med paketi smo izra~unali z ena~bo (Fink, 1972): Vi kjer so: A SiM .(d M 2 - d M 1 ) [cm3/g] (3) 2 Vi = 0.1817 cm3/g = volumen vode med paketi dM1 = 0..96 nm = razdalja med paketi pri popolnoma suhem Ca-montorillonitu dM2 = 1.54 nm = razdalja med paketi pri vla‘-nosti na meji ‘idkosti Ca-montm. ASiM = 626.80 m2/g = notranja specifi~na povr-{ina zrn Ca- montmorillonita Notranjo specifi~no povr{ino zrn Ca-mont-morillonita ASiM smo dolo~ili iz celotne speci-fi~ne povr{ine enega grama montmorillonit-ne gline AStM, zmanj{ane za vrednost merjene zunanje specifi~ne povr{ine ASeM. Celotna spe-cifi~na povr{ina AStM je bila izra~unana na osnovi znane strukturne zgradbe po postopku, podanem v knjigi Van Olphen-a (1977). ^e prika‘emo merjene in za Ca-montmo-rillonit izra~unane koli~ine vode med zrni kot funkcijo njihove zunanje specifi~ne po-vr{ine, dobimo linearno odvisnost, ki jo je mogo~e predstaviti z zapisom: wL = we = p a + b ASe [%] (4) kjer wL pomeni mejo ‘idkosti pri nenabrek-ljivih mineralih, we relativno koli~ino vode med zrni na meji ‘idkosti pri nabrekljivih mineralih, p ute‘ni dele‘ glinenih mineralov in ASe zunanjo specifi~no povr{ino zrn v m2/g. Parametra a = 31.990 in b = 0.81 sta bila dolo~ena z metodo najmanj{ih kvadratov. Podana odvisnost je prikazana z zgornjo polno ~rto (a) na sliki 1. Prekinjene linije ozna-~ujejo vrednosti mej ‘idkosti v primerih, ko so prisotne neglinene primesi. Spodnja polna linija (b) predstavlja najni‘je mo‘ne vrednosti in z zgornjo polno linijo omejuje pod-ro~je, kjer se lahko pojavijo merjene vrednosti. (a)" 100 Jsjd KO >*V^ 60 _^^ -A ^^(b) 4U \ K^" ^ "'" ^^ s*' ^ ----•----100 % s' — e — 90% ----------0% ASe (m2/g) Slika 1. Relativna koli~ina medzrnske vode we v odvisnosti od zunanje specifi~ne povr{ine glinenih zrn ASe. Fig. 1. Relative quantity of intergrain water we in dependency of external specific surface of clay grains Ase. Poznavanje mineralne in kemi~ne sestave glinenih vzorcev zemljin nam je omogo~ilo, da smo vrednosti zunanjih specifi~nih povr-{in glinenih mineralov lahko primerjali {e z razdaljami med zrni pri koli~ini vode na meji ‘idkosti. Pri tem smo zemljino obravnavali kot koloidno suspenzijo z znano koncentracijo c. Ta je opredeljena kot masa suhe snovi na 100 cm3 suspenzije. Izra~un razdalj med zrni smo izvedli po naslednjem postopku (Van Olphen, 1977). 1. Vsak delec gline v suspenziji je sestavljen iz n paketov, ki so nalo‘eni drug na drugega v smeri c osi. Oddaljenost med centroma dveh paketov je dK = 0.715 nm pri kaolinitu in dM1 = 0.96 nm pri suhem Ca-montmorillonitu. Pri slednjem se lahko razdalja med paketi pri popolnem nasi~enju z vodo pove~a do vrednosti dM2 = 1.54 nm. Celotna debelina delca kaolinita je nK dK in Ca-montmorillonita (nM -1) dM2 + dM1. Število paketov n znotraj posameznega delca glinenih mineralov smo izra~unali iz celotne povr-{ine ASt enega grama gline, deljene z njeno merjeno zunanjo specifi~no povr{ino ASe. ^e s simbolom b ozna~imo razdaljo med dvema delcema gline je razdalja med njunima sredi-{~ema pri kaolinitu rK=bK+ nK dK in Ca-mont-morillonitu rM= bM+(nM-1) dM2+dM1. 2. Enostransko povr{ino zrn AM v enem gramu Ca-montmorillonita lahko izrazimo na dva na~ina: a) kot volumen VM enega grama gline, deljen z razdaljo med sredi{~ema dveh glinenih delcev rM: VM 2 AM = [nm /g] (5) bM +(nM -1)dM2 +dM1 Vloga mineralogije v mehaniki zemljin 351 b)kot polovi~no vrednost celotne povr{ine paketov AStM (m2/g) v enem gramu Ca-montmorillonita deljeno s {tevilom paketov znotraj zrn: AM AStM 10 2nM 18 [nm2/g] (6) Iz ena~b (5) in (6) sledi: 18 VM A 101 2 StM = M = [nm /g] 2nM bM +(nM -1)dM2 +dM1 (7) 1.S preureditvijo izraza (7) v obliko (8) dobimo razmerje med koncentracijo suspen-zije cM (g/100 cm3) in razdaljo med zrni bM (nm), kar nam omogo~a izra~un oddaljenosti zrn pri koncentracijah suspenzije na mejah ‘idkosti zemljin. cM 100 2 VmW ---- -21 -5 bM +(nM -1)dM2 +dM1 AStM 10 [g/100 cm3] (8) 2.Ena~ba (8) velja za preiskovani primer Ca-montmorillonita. Na podoben na~in izpeljemo ena~bo (9) za kaolinit. Pri tem je potrebno upo{tevati razdaljo med zrni rK= bK+ nK dK. CK AStK 10"5 bK + nK- dK [g/100 cm3] (9) 5.Pri ra~unanju povpre~ne razdalje med zrni v zmeseh razli~nih mineralov, so upo-{tevane debeline zrn v razmerju dele‘ev posameznih sestavin. Oddaljenost glinenih delcev b smo za ~iste minerale in njihove zmesi izra~unali z izrazi (8) in (9) in jih v odvisnosti od zunanjih specifi~nih povr{in zrn ASe [m2/g] narisali na sliki 2. Predpostavili smo, da je izra~unane vrednosti mogo~e aproksimirati s funkcijo oblike: b j A Se g [nm] (10) Parametra j = 681.409 in g = 17.555 sta bila izra~unana s pomo~jo diferen~ne evolucije. Funkcija (10) se z izra~unanimi rezultati ujema tako dobro, da je vsota kvadratov od-stopkov manj{a od 0.01637. Izra~uni celotnih specifi~nih povr{in ASt enega grama glin, koncentracije suspenzije c 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 ASe (m2/g) Slika 2. Razdalja med zrni b kot funkcija zunanje specifi~ne povr{ine zrn ASe. Fig. 2. Distance between grains b as function of external specific grain surface Ase. na meji ‘idkosti, {tevilo paketov n v delcih glin, razdalje med zrni b na meji ‘idkosti in debeline vodnega filma t okoli zrn, izra~unane z ena~bo (11), so podani v preglednici 2. Preglednica 2. Celotne specifi~ne povr{ine enega grama glin ASt, koncentracije suspenzije c na meji ‘idkosti, {tevilo paketov v delcih glin n, razdalje med zrni b in debeline vodnega filma okoli zrn t na meji ‘idkosti. Table 2. Total specific surfaces of one gram of clays ASt, suspension concentration c at the liquid limit, number of layers in clay grains n, distances between grains b and thickness of water film around grains t at the liquid limit. Vzorec ASt c ra b t m2/g g/100 cm3 ran nm 1 999.73 126.807 99.47 85.810 39.900 2 1001.55 109.890 42.62 46.979 21.702 3 724.22 57.785 7.43 24.649 11.373 4 1000.00 114.142 47.08 48.749 23.069 5 895.84 92.893 20.84 32.872 15.422 6 867.18 86.466 16.65 31.029 14.232 7 844.06 78.452 14.21 29.457 13.465 Povpre~no debelino vodnega filma okoli zrn t na meji ‘idkosti dolo~imo z ena~bo (11) (Mitchell, 1993), pri tem pa upo{tevamo le tisto koli~ino vode, ki se nahaja med zrni. Pri nenabrekljivih mineralih je ta dele‘ vode enak meji ‘idkosti wL, pri nabrekljivih mineralih pa je manj{i za dele‘ medpaketne vode (we = wL – wi ; wi je koli~ina mepaketne vode). t we [nm] (11) Pw A Se Na tak način lahko izvedemo primerjavo med izračunano razdaljo med zrni b v sus-penziji na meji židkosti in povprečno debelino vodnega filma t pri upoštevanju gostote vode r„,=lg/cm3. Vrednosti smo aproksimirali z enačbo premice (12) ki kaže, da je debelina vodnega filma približno enaka polovični vrednosti razdalje med zrni. n + 352 b = l + h t [nm] (12) kjer sta l = 0.1849 in h = 2.138. Povpre~no debelino vodnega filma okoli glinenih zrn lahko izrazimo iz ena~be (11) ob upo{tevanju ena~be (4) v obliki ena~be (13). Tako izra~unana debelina vodnega filma ka‘e tisto koli~ino vode na meji ‘idkosti posameznih zemljin, ki dolo~a njihovo ne-drenirano stri‘no trdnost. (31.90 + 0.81^4cr. )-10~ t = ------------------—--------- nm (13) Praktična uporaba rezultatov preiskav Ugotovljene odvisnosti lahko prakti~no uporabimo na ve~ na~inov: Mejo ‘idkosti lahko za nenabrekljive minerale dolo~imo na osnovi poznavanja specifi~ne povr{ine in dele‘a glinenih zrn v vzorcu neposredno iz ena~be (4). V primeru prisotnosti nabrekljivih mineralov lahko na osnovi ena~be (4) dolo~imo koli~ino vode, vezane na zunanje povr{ine zrn in njen dele‘ znotraj paketov. S tem, ko smo razmejili koli~ino notranje in zunanje vode, lahko na razmeroma enostaven na~in izra~unamo tudi koli~ino nabrekjivih (mont-morillonitnih) glin v vzorcu iz relacije (Fink et al., 1968): 2-10 (wr —w„) r ] M =--------—-------— g mont./1 g gline ASi(d2-d1) (15) kjer so: M = dele‘ montmorillonita na en gram gline wL = skupna koli~ina vode v vzorcu na en gram gline we = koli~ina vode, vezana na zunanje povr{ine mineralov na en gram gline ASi = notranja specifi~na povr{ina montmorillonita na ute‘no enoto montmorill. [m2/g] di = razdalja med paketi suhega vzorca [nm] d,2 = razdalja med paketi vla‘nega vzorca izra~unana z ena~bo (3) [nm] V primeru, da vzorec ne vsebuje nabrekljivih mineralov, izkazuje pa vi{je vrednosti meje ‘idkosti od podane v ena~bi (4), nam to pove, da zrna v suspenziji niso razvr{~ena paralelno temve~ v obliki “hi{e iz kart”. Tak{na struktura nas lahko opozori na gline z veliko ob~utljivostjo. Bojana Dolinar Zaklju~ek Na osnovi preiskusov, izvedenih z zemlji-nami znane kemi~ne in mineralne sestave ter specifi~ne povr{ine glinenih zrn smo ugotovili, da je koli~ina vode med zrni pri meji ‘idkosti linearno odvisna od njihove zunanje specifi~ne povr{ine. To pomeni da lahko, pri nenabrek-ljivih mineralih in paralelni orientaciji zrn, mejo ‘idkosti ali pa specifi~no povr{ino zrn v vzorcih dolo~imo iz razmerij, ki so podana v prispevku. V primeru nabrekljivih mineralov, kjer se poleg zunanje pojavlja {e medpaketna voda, meja ‘idkosti ni sorazmerna zunanji, notranji ali celotni specifi~ni povr{ini zrn. V tem primeru lahko iz podanih odvisnosti razmejimo dele‘ medzrnske in medpaketne vode ter na tej osnovi dolo~imo koli~ino nabrekljivih mineralov ter ocenimo volumske deformacije zemljin pri prehodu od suhega do omo~enega stanja na meji ‘idkosti. Literatura C o n s t a n z o , P.M. & G u g e n h e i m , S. 2001: Clay minerals Society Source Clays. – Clays and Clay minerals, Vol. 49, No. 5, 371-453, Aurora. Farrar, D.M. & Coleman, J.D. 1967: The correlation of surface area with other properties of nineteen British clay soils. – Journal of soil science, Vol. 18, No. 1, 118-124, Oxford. Fink, D.H., Rich, C.I. & Thomas, G.W. 1968: Determination of internal surface area, external water, and amount of montmorillonite in clay-water systems. - Soil Science, Vol. 105, No. 2, 71-77, Baltimore. Fink, D.H. & Nakayama, F.S. 1972: Equation for describing the free swelling of montmo-rillonite in water. - Soil Science, Vol. 114, No. 5, 355-358, Baltimore. G r i m , R.E. 1962: Applied Clay Mineralogy, Mcgraw-hill book Company, 422 pp., New York. M i t c h e l l , J.K. 1993: Fundamentals of Soil Behaviour, 2nd ed., Wiley Interscience, 437 pp., New York. Muhunthan, B. 1991: Liquid limit and surface area of clays. – Geotechnique, Vol. 41, No.1, 135-138, London. Seed, H.B.,Woodward, R.J. & Lund-g r e n , R. 1964: Clay mineralogical aspects of Atterberg limits. – Journal of Soil Mechanics and Foundations Division, A.S.C.E., Vol. 90, No. SM 4, 107-131, Reston. S u d h a k a r , A., R a o , M. & S r i d h a r a n , A. 1985: Mechanism controlling the volume change of kaolinite. – Clays and Clay Minerals, Vol. 33, No. 4, 323-328, Aurora. Van Olphen, H. 1977: An Introduction to Clay Colloid Chemistry. 2nd ed., Wiley Interscience, 318 pp., New York. V a n O l p h e n , H. & F r i p i a t , J. J. (1979): Data handbook for clay minerals and other non-metallic materials, Pergamon press, 346 pp. W h i t e , W.A. 1949: Atterberg plastic limits of clay minerals. – American Mineral., Vol. 34, 508-512, Washington.