Hvorfor svulmer ler mere end sandsten?

1. Mineralsammensætning: Lermineraler, såsom montmorillonit og smectit, har en lagdelt struktur med negativt ladede overflader. Disse negative ladninger tiltrækker vandmolekyler, som danner brintbindinger med lerpartiklerne. Efterhånden som mere vand absorberes, udvider lerpartiklerne sig og svulmer, hvilket får leret til at øges i volumen. I modsætning hertil er sandsten primært sammensat af sandkorn, såsom kvarts, som mangler betydelige negative ladninger og ikke uden videre tiltrækker vandmolekyler.

2. Partikelstørrelse: Lerpartikler er meget mindre sammenlignet med sandpartikler. Den mindre partikelstørrelse af lermineraler øger deres overfladeareal, hvilket giver flere steder for vandmolekyler at vedhæfte. Det øgede overfladeareal tillader ler at absorbere og tilbageholde mere vand, hvilket fører til større hævelse.

3. Interparticle Bonding: Lerpartikler har svagere interpartikelbindinger sammenlignet med sandstenspartikler. De elektrostatiske kræfter mellem lerpartikler er svagere på grund af de negative ladninger på deres overflader. Denne svage binding gør det muligt for lerpartikler at bevæge sig lettere, når der er vand til stede, hvilket giver mulighed for større udvidelse og hævelse. I modsætning hertil holdes sandstenspartikler sammen af ​​stærkere kovalente bindinger, som modstår hævelse.

4. Cation Exchange Capacity (CEC): Lermineraler har en høj CEC, hvilket henviser til deres evne til at udveksle kationer (positivt ladede ioner) på deres overflader. Når vand indeholdende opløste kationer kommer i kontakt med ler, tiltrækkes disse kationer af de negativt ladede lerpartikler og erstatter andre allerede tilstedeværende kationer. Udvekslingen af ​​kationer kan få lerpartikler til at spredes og svulme, hvilket yderligere bidrager til opsvulmningen af ​​ler.

Så på grund af dets mineralsammensætning, mindre partikelstørrelse, svagere interpartikelbinding og høje CEC, har ler en større tendens til at svulme, når det kommer i kontakt med vand sammenlignet med sandsten.