Hidrológiai tájékoztató, 1965 június
Hegyi Istvánné: Agyagásványok jelentősége a vízépítésben
Agyagásványok jelentősége a vízépítésben HEGYI ISTVÁNNÉ ÉM. Építőanyagipari Központi Kutató Intézet A vízépítési gyakorlatban, a földcsatornák, tározók, gátak, töltések stb. tervezésénél egyik legfontosabb feladat annak eldöntése, hogy a létesítmény anyaga hogyan reagál a beépítéssel járó új hatásokra. A kérdés általában a következőképpen áll a tervező előtt: Mi a beépített anyag (talaj) legkedvezőtlenebb tulajdonsága és annak esetleges létrejötte, a létesítmény rendeltetésszerű használatát hogyan befolyásolja? Erre biztonságos választ adni „kötött", agyagtalajok esetében igen nehéz. A talajok műszaki, mérnöki vonatkozású vizsgálatával a talajmechanika foglalkozik. Megadja a kérdéses talaj adott időhöz, vagyis adott állapothoz tartozó fizikai jellemzését. Ez azonban a különböző hatásokra létrejött változásoknak (bevágás, oxidáció, tömörítés, víz, elektrolit, vegyi szennyezés stb.) sem az irányát, sem a mértékét nem veheti figyelembe. így ez a szemléletű jellemzés, a kötött, agyagos és agyag talajok esetében, mind a vízépítési, mind az alapozási kérdések megoldásánál elégtelennek bizonyult. Felmerült az igény új, a változásokat is érzékeltető jellemzők bevezetésére. A talajok „agyag-tulajdonság" hordozói az agyagásványok. A talajalkotók közül, minden változásra a legérzékenyebben reagálnak, ezért szükséges az agyagásványok alaposabb tanulmányozása és megismerése. Méretüket tekintve kolloidíartományú rendszerek, a durva és a mikroszkópos rendszerektől eltérő, különleges törvények szerint viselkednek. Keletkezési, szerkezeti, kémiai, kolloidkémiai sajátosságaik felderítése az utóbbi évtizedek eredménye. Az agyagásványok tanulmányozásáról számos közlemény, ásvány- és földtanáról az utóbbi időben néhány, (kitűnő könyv jelent meg (Jasmund K.: Die silicatischen Tonminerale, Brindley C. W. irányításával a legjobb szakemberek együttműködésével; „X Ray Identification and Crystal Strucktures of Clay Minerals", Grim R. E.: Clay Mineralogy" Mme Caillere és M. Herintöl „Mineralogie des Argiles", Milliót G.: „Geologie des Argiles". Üj abban az agyagok vizsgálatára, a felmerült kérdések megvitatására nemzetközi bizottság (CIPEA) alakult. Osztályozásukra több javaslatot és táblázatot készítettek. A belső rétegeződések változásait figyelembevéve, igen nagy számú agyagásvány ismeretes. A különböző típusú agyagásványok nem egyforma alaptulajdonságnak és a különféle hatásokra sem egyenlő mértékben reagálnak. Az agyagásványok összehasonlító vizsgálata során szemcseszerkezeti, plasztikus és zsugorodási vizsgálatokat végeztünk a három fő agyagásvány típus egy-egy képviselőjével. Megvizsgáltuk, hogy az agyagásványok (kaolinit, illit, montmorillonit) mennyisége, hogyan változtatja e mérőszámokat. Továbbá a montmorillonit esetében — ahol a legnagyobb változások lehetségesek, és amelynek a vízépítési szigeteléseknél a legnagyobb szerepe van — vizsgáltuk a morfológiai állapot (koaguláció-peptizáció) hatását ugyanezen jellemzőkre. E kísérletekkel az összefüggést vizsgáltuk a legáltalánosabb talajmechanikai jellemzők és az agyagásványtípus, illetve mennyisége között. Ezenkívül a „statikus" mérőszám helyett, ami egyetlen (ismeretlen) állapothoz tartozik, kerestük a talaj dinamikusabb, az idő tényezőt is figyelembe vevő jellemzését. Megmértük a természetes. vagvLs kezeletlen állapot és a peptizált, illetve a legnagyobb mértékben diszpergált állapot értékeit. Így a két érték birtokában az esetleges változások irányára, mértékére bizonyos képet kaptunk. A peptizáció9 állapotok vizsgálatával, még a nátriumioncsere hatására létrejött változások nagyságát is megtudtuk. A gyakorlatban, vagyis a természetes talajokban — amelyekkel a vízépítésnél általában dolgozunk — az agyagásványok tisztán a legritkább esetben ismeretesek. Egymással és a legkülönbözőbb ásványi és néha szerves anyagokkal keverednek, szennyeződnek. így adódik kémiailag és ásváhytanilag az a rendkívül bonyolult rendszer, amelyet talajnak nevezünk. Vizsgálatainkhoz mi sem tiszta agyagásványokat, hanem olyan hazai kőzeteket használtunk, amelyek az egyes agyagásvány típusokat főalkotóként tartalmazzák. Ezeket és tiszta kvarcőrleménnyel hígított mesterséges keveréküket vizsgáltuk. Származási helyük, az általunk használt jelzőszámuk és az uralkodó agyagásványuk a következő: Mád—Bomboly (K l 0) kaolinit, Rátka—Koldu (B 2 0) montmorillonit. Pálháza (I30) illit (hidromuszkovit). Ásványi összetételüket korszerű termikus módszerekkel az Építőanyagipari Központi Kutató Intézetben határoztuk meg. A dilatációt a hőmérséklet függvényében 1000 C°-dg Bollenrath-típusú dilatométerrel, az entalpiaváltozást (DTA), a súlycsökkenést (TG) és ennek sebességét (DTG) Paulik F.—Paulik I.— dr. Erdey L. féle „Derivatograph"-on mértük, ezenkívül röntgendiffrakoiós felvételeket is készítettünk. Szemcseeloszlásukat a talajmechanikában használatos, Stockes-törvényen alapuló hidrometrálással határoztuk meg. A szemcseeloszlási-görbéken a durvább frakciókat (0,1 mm 0-nél nagyobb szemcsék mennyiségét) nem ábrázoltuk. A peptizáció kationc,serével, 1—5 súly% Na 2C0 3 (szóda) kezeléssel végeztük. A folyási határ (F), a plasztikus határ (P) értékeket Cassagrandeféle módszerrel mértük és a szokásos víztartalom %-ban fejeztük ki. A lineáris zsugorodás értékét (Zsj) szintén %-ban adtuk meg. A mechanikai vizsgálatokat az FTV Talajmechanikai Laboratóriumában végeztük. /szap Homok/iszt Bo 70 30 70 ÍO o qoof qooi Ofii cvmm 1. ábra. Homokőrlemény szemcseeloszlási görbéje fOO 200 300 400 SOO 600 700 800 900 1000 C* fe/füfés Lehűlés "V 700 600 SOO C" 2. ábra. Homokőrlemény DTA-görbéje Az agyagok „hígításához" Szurdokpüspökiből származó homokot használtunk, őrlemény formában, hogy mtaél szűkebb szemcseátmérő tartományú legyen (1. ábra). A DTA-görbéje szerint (2. ábra) karbonátmentes tiszta anyag. 19
