Sự tiếp xúc của bentonite với dung dịch muối: tác động thẩm thấu và cơ học

Cơ chế cơ học của các loại đất sét bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi thành phần của chất lỏng trong lỗ rỗng. Hơn nữa, việc tiếp xúc với các chất lỏng khác với chất lỏng trong lỗ rỗng có thể tạo ra một giai đoạn tạm thời trong đó các loại đất sét trải qua sự thay đổi thể tích đáng kể. Mục tiêu của bài báo này là điều tra những hiện tượng này và nguyên nhân của chúng. Để thực hiện điều này, một số lượng lớn mẫu ponza bentonite (chủ yếu được cấu thành từ Namontmorillonite) đã được bão hòa nước và tiếp xúc luân phiên với nước cất và với các dung dịch NaCl, KCl hoặc CaCl₂ bão hòa trong quá trình thử nghiệm cắt trực tiếp và thử nghiệm oedometer trong phòng thí nghiệm.

Việc tiếp xúc với bất kỳ một trong ba chất điện phân này đã làm cho các mẫu bị nén lại, giảm khả năng biến dạng và làm tăng mạnh độ bền cắt dư. Khi đạt trạng thái cân bằng, hành vi cơ học trở nên rất giống với các mẫu đã được chuẩn bị trực tiếp bằng dung dịch muối thích hợp làm chất lỏng trong lỗ rỗng. Đối với cả hai loại mẫu (tức là những mẫu chuẩn bị với chất điện phân và những mẫu tiếp xúc với nó), tác động của NaCl đều có thể đảo ngược khi mẫu được tiếp xúc lại với nước, trong khi các tác động của KCl và CaCl₂ vẫn tồn tại ngay cả sau vài tháng thử nghiệm liên tục.

Các kết quả thử nghiệm nhất quán với giả thuyết rằng sự thay đổi trong độ dày của lớp màng khuếch tán đã được tạo ra bởi sự khuếch tán của các ion vào hoặc ra khỏi đất sét. Phân tích nhiễu xạ X-quang cho thấy, trong các trường hợp KCl và CaCl₂, sự khuếch tán vào trong đã dẫn đến sự trao đổi ion. Do đó, sự giảm của lớp màng khuếch tán là vĩnh viễn, trong các điều kiện thí nghiệm đã cho, và khiến các hiện tượng thẩm thấu tiếp theo gần như không đáng kể.