Hidrológiai Közlöny, 2019 (99. évfolyam)
2019 / 4. szám
70 Hidrológiai Közlöny 2019. 99. évf. 4. sz. 1. ábra. Diszperzív talaj jellegzetes eróziós járatai (Szepessy 1983) Figure 1. Common erosion tunnels in dispersive clays (Szepessy 1983) A diszperzív talajok tönkremenetelét Szepessy a peptizált szerkezetre vonatkozva vizsgálta, miszerint a peptizált talajra a tömött szerkezet a jellemző. Ezzel a meggondolással kimondható (Szepessy 1983), hogy a gátak járatos eróziója szempontjából a peptizált talaj veszélyes, mert: • szemcséi között a kötőerő kicsi, ez a felületről az egyedi szemcsék leválását könnyiti meg, és • mert morzsás szerkezet hiányában a peptizált talaj repedéseinek fala nem duzzad elég gyorsan. Töltésépítés során ezen szempont figyelembevétele miatt találhatók a diszperzív talajok a „csak kiegészítő műszaki beavatkozással beépíthető” kategóriában, melyet az ME-10-268/1 és ME-10-268/2, illetve MSZ EN 1997-2- 2008 szerinti diszperzitás mértékére vonatkozó méréssel kell igazolni. A DISZPERZÍV VISELKEDÉS HÁTTERE A diszperzív viselkedés hátterének megismeréséhez a szemcsék fizikai-kémiai tulajdonságainak ismerete vezethet. A kötött talajok esetenként jó közelítéssel kolloid diszperz rendszerként jellemezhetők. A diszperzió jelentése kémiai értelemben az, amikor a legalább kétfázisú rendszer egyik komponense apró szemcsékre van szétoszlatva (diszpergálva) a másik komponensben. A kötött talajokra igaz, hogy alakjukból adódóan a szemcsék felülete tömegükhöz képest nagy, 10 m2/g nagyságrendű, ezért a talaj belső erőjátékában döntő szerepe van a felületi erőknek (Szepessy 1981). Ezt a kolloidsajátságú részecskék lemezes felépítése, esetenként jelentős felülete indokolja. A talajkolloidok alapvetően három csoportra oszthatók (Filep 1988): • ásványi-, • szerves-, • szerves-ásványi komplex kolloidok. Az ásványi kolloidok a diszperzív talajok tekintetében jelentős szereppel bírnak, ide tartoznak az agyagásványok. A kötött talajok jellemző alkotóelemei az agyagásványok, a talajok 2 pm = 0,002 mm-nél kisebb átmérőjű szemcséi, amelyek alakját alapvetően az ásványok lemezes szerkezete adja meg. Szerkezeti felépítésüket tekintve az agyagásványok két építőelem kombinációjából állnak (2. ábra). A tetraéder (T), jellemzően (Si04)4' tetraéder és a belőle felépülő tetraéder réteg(ek), valamint az oktaéder (O), jellemzően alumínium, magnézium vas (Fe2+), és vas (Fe3+) kationokkal, és a belőlük felépülő oktaéder réteg(ek). Ezen két építőkőből álló rétegek száma, és a köztük lévő rétegközi térben található komponensek függvényében számos agyagásvány fordul elő a természetben (Nemecz 1973), két nagy szerkezeti csoport szerint: • 1:1 szerkezet, vagy TO rendszer, amely kifelé semleges, az oktaéderes és tetraéderes síkok OH" gyökökkel kacsolódnak, a kötései erős hidrogénkötések; • 2:1 szerkezet, vagy TOT rendszer, gyengébb van der Waals kötésekkel, valamint térfogatváltozó hajlammal rendelkezik (Mitchell, 1974). Agyagásványok szerkezetének felépítése O Oxigén és hidroxidok Különböző kationok Töltés és geometria alapján összekapcsolva O OO oo OO Ismétlődésük réteget hoz létre i t ____\ I etraéder i .. ■■■■ —J uktaeder Ionos és kovalens köté sek által összekapcsolva " ...... t----------------7 l__ 1:1 rendszer 1 ^ 2:1 rendszer Jellemző csoportok Kaolinit, halloysit Szmektit, vermikulit, illit, klorit 2. ábra. Agyagásványok felépítésének sematikus rendszere (Mitchell 1974 alapján) Figure 2. Schematic structure of clay minerals (after Mitchell 1974) A 2:1 rétegkomplexum töltései kifelé nem feltétlenül kiegyenlítettek, ezért további csoportokra bontható (Szabó 1999). Az úgynevezett „közberétegzett tag” alkotója szerint lehet a szerkezet: • TOTAiC, amikor is a 2:1 rétegkomplexumban kifelé negatív töltésfelesleg van, a közbe rétegzett tagban víz (Ai) és cserélhető kationok (C) helyezkednek el, a szemcse felszínén így adszorpciós képessége van, ioncserére képes, • amennyiben a rétegkomplexumban a közberétegzett tag inaktív kation (I), a szerkezet TOTI; • illetve TOTO, amikor a közbe rétegzett tag egy oktaéderes réteg. A diszperzív talajok szempontjából jelentős a TOTAiC szerkezet, amikor is a köztes rétegben cserélhető kation és víz is jelen van, ilyen agyagásványok a szmektitek, vagy például a vermikulit. Szmektitek, mint a montmorillonit esetén a TOT rétegek közé kationok, nátrium és kalcium ágyazódik, melyek szerepe a viselkedésben meghatározó. Ezen a ponton érdemes megemlíteni a diszperzív talajokkal kapcsolatos vizsgálatok egyik fontos elemét, a kolloidok határfelületén lejátszódó jelenségeket. Mitchell (1974) szerint, a szemcsék közti vonzó és taszító erők eredője az, amely a szemcsék közti kapcsolatokat meghatározza, ez az eredő kis távolságon jelentős nagyságú lehet, míg a távolsággal folyamatosan csökken (3.
