Hidrológiai Közlöny 2004 (84. évfolyam)
4. szám - Imre Emőke - Szendefy János: Árvízvédelmi gátak és más földművek talajának módosítása mésszel
61 Árvízvédelmi gátak és más földművek talajának módosítása mésszel Imre Emőke - Szendefy János Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem G eotechnikai Tanszék, 1111. Budapest, Műegyetem rakpart 3. Abstract: A köziemíny helyzetképet ad a mésszel végzett talaj módosítás irodalmáról. Elemzi a talaj-mész reakciót, bemutatja a mészszel kezelt talajokon végzett laboratóriumi kísérletek eredményét, s vizsgálja a mésszel kezelt talapok viselkedését befolyásoló tényezőket. Az eredményeket a szemeloszlási entrópia tükrében értelmezi, s vázolja a további kutatás esetleges irányait, árvízvédelem, talajmódosltás, talaj-mész reakció. (1) a kationcsere szerepe, (2) a mész terjedése a talajban, (3) a talaj szilícium és alumínium vegyületeinek forrása, (4) a cementáló anyagok fajtái. ad (1) A kationcsere szerepe A Ca" kation feldúsulása a Na + és K* kationok cseréjét okozza. Ez javítja a talajt, de feltehetően nem oka a fenti fizikai változásoknak. Több tanulmány mutatja, hogy eredetileg Ca-os agyagok fizikai tulajdonságai is változnak a mész-adagolás hatására (Clare és Cruchley 1957). Diamond és Kinter (1965) az USA déli részén található Ca montmorillonit talajt említi, amely javítható mésszel. Ho és Handy (1963) bemutatta , hogy a kicserélt Ca" ionok száma függ az adagolt mész mennyiségétől (pH-tól) Na-bentonit és Cabentonit szuszpenzióban (/. ábra). Herzog és Mitchell (1963) szerint a flokkulációt és az agglomerizációt a pórusvíz koncentrációjának növekedése és kationcsere okozza. Ca (OHIj m«nnyis4g. •/. Kulcsszavak: Bevezetés Az ismert talajjavítási módszereket az /. táblázat a szemcseátmérö függvényében mutatja (White al, 1987). E besorolás szerint a meszes talajjavítás az „adalékanyagos" kategóriába sorolható (a talajhoz keverhetünk mészen kívül pl. cementet, erőműi pernyét stb). Meszezéssel szinte minden talajtípus javítható. 1. táblázat: Talaj javítási módszerek I Homok Vforo-tánt: itrs 55555 58 B Ml áLaÉ***r Iszap • Dimrrüu fekt^J c 10 1,0 EK fr Wi ar I3S5E 0,1 0,01 S2EMCSCÁTMÉRÖ • mm 0,001 0,0001 A talajok mésszel való kezelése két csoportra osztható: a mésszel való módosításra és stabilizálásra. A két módszer annak a tapasztalatnak az alapján választható el egymástól, hogy a plaszticitás a mésztartalom százalékában kezdetben csökken, majd állandóvá válik. A mésszel módosítás és a mésszel stabilizálás határa az a küszöbérték, amelynél a plasztikus index már nem változik (Hilt és Davidson 1960). E közlemény a talajok mésszel való módosításáról ad irodalmi áttekintést felhasználva két e témában korábban készült kutatási jelentést (Wong, 1986, Imre és Rétháti, 1991). Mivel az ábrákat mindig az eredeti mértékegység-rendszerben adjuk meg, az angol és az SI mértékegységek közötti átváltás az 1. mellékletben közöljük. 1. A talaj- mész reakció A talaj- mész reakció két szakaszra osztható: egy azonnali és egy időfüggő szakaszra. Az azonnali reakciók már kis mennyiségű mész hozzáadásakor lejátszódnak (mésszel való módosítás). Ezek a következők: A plasztikus index csökkenése, e maximális száraz térfogatsűrűség csökkenése, az optimális víztartalom növekedése, a térfogatváltozó hajlam csökkenése, a szövet és a megmunkálhatóság javulása (Gallaway és Buchanan 1951, Goldberg és Klien 1952). Az időfüggő folyamat alatt kémiai reakció (pozzoleanikus reakció) játszódik le: a talaj szilícium és alumínium tartalmú vegyületei reakcióba lépnek a mésszel, és víz jelenlétében cementáló anyagokat képeznek. Ezek a cementáló anyagok szilárdság-növekedést okoznak (Eades 1962, Thompson 1964). Az azonnali és időfüggő reakciók mechanizmusa nem tisztázott. Főként spekulatív jellegű magyarázatok állnak rendelkezésre. Ezek négy fö kérdés köré csoportosíthatók: 120 »10 o> 8 N ? 100 o o c. i u S 90 80 70 13 12 11 pH 10 6 t0 80 120 CQ(OH)j m«nnyis4g, me./i00g 1. ábra A CaOH 2, a kicserélhető Ca** és a pH közötti kapcsolat Kalcium-bentonit esetén (Ho és Handy 1963) ad (2) A mész terjedése a talajban Stocker (1972) szerint a mész diffúzió útján jut az agyagszemcsék éleihez, és itt felgyűlik. Ezt követően indulnak meg a kémiai folyamatok. Diamond és Kinter (1965) hipotézise szerint mész adszorbeálódik az anyagszemcsék felszínén. Ezt követően az alumíniumot tartalmazó élek és a meszet adszorbeált lapok reakcióba lépnek. Tetrakalcium - alumínium - hidrát képződik, amely cementáló hatású. ad (3) A talaj szabad szilícium és alumínium vegyületeinek forrása
