Prof. dr. ing. Ioana SIMINEA

Definiţia argilelor

Pământurile cu umflări şi contracţii mari (PUCM), întâlnite în literatura de specialitate şi sub denumirea de pământuri contractile sau pământuri expansive, sunt pământuri argiloase, active în raport cu apa, au proprietatea de a-şi modifica sensibil volumul, ca urmare a variaţiei de umiditate.

Producerea unor variaţii însemnate de volum a terenului este condiţionată de:

prezenţa în zona de suprafaţă a unor argile active, susceptibile de umflări şi contracţii mari;

apariţia unor variaţii importante de umiditate ca urmare a condiţiilor climatice sau a altor cauze (surse puternice de umezire sau uscare, evapo-transpiraţia vegetaţiei, etc.).

Macro şi micro-reţeaua de fisurare a pământurilor argiloase active

Factorii care influenţează variaţiile de volum ale pământurilor cu umflări şi contracţii mari

Variaţiile de volum ale pământurilor, însoţind variaţiile umidităţii, se diferenţiază în funcţie de intensitatea fenomenelor de interfaţă care au loc în grosimea complexului de adsorbţie, determinând potenţialul de umflare-contracţie, condiţionat de:

dimensiunile şi forma particulelor;

compoziţia mineralogică;

condiţiile de mediu (concentraţia electrolitică, Ph, salinitate);

natura cationilor adsorbiţi.

Dimensiunea şi forma particulelor este determinată de compoziţia mineralogică şi de intensitatea proceselor de alterare chimică; cu cât mineralele constituente sunt mai puţin dure, cu atât rezultă particule cu dimensiuni mai mici.

Compoziţia mineralogică determină în principal valoarea potenţialului electrodinamic şi respectiv electrocinetic, prin existenţa sau nu a unor sarcini electrice necompensate în reţeaua cristalină, generate de tipul de structură specifică mineralelor componente ale particulelor.

La argilă, rolul preponderent revine raportului în care se găsesc în masa argilei cele trei minerale principale: montmorillonit-ilit-caolinit, cu un potenţial electrodinamic descrescător de la montmorillonit la caolinit, influenţat şi de natura ionilor atraşi în complexul de adsorbţie.

Condiţiile de mediu determină iniţierea şi desfăşurarea fenomenelor de interfaţă. Reflectarea cantitativă a condiţiilor de mediu asupra fenomenelor de interfaţă se face cu ajutorul indicelui de aciditate (Ph) şi a salinităţii.

Natura cationilor din soluţie determină prin valenţa lor grosimea stratului dublu electric şi grosimea învelişului de apă adsorbită.

Compoziţia mineralogică

Silicaţii reprezintă mineralele constitutive de bază ale rocilor magmatice şi metamorfice, în care intră ca minerale principale, secundare şi accesorii, precum şi ale unor roci sedimentare îndeosebi în argile, şisturi argiloase şi chiar în gresii.

Din studiile făcute, s-a constatat că la baza structurii cristaline a tuturor silicaţilor stă gruparea tetraedrică (SiO4)4-.

Ionii negativi de O ocupă colţurile tetraedrului, iar Si4+ ocupă centrul tetraedrului. Gruparea tetraedrilor SiO4 se poate face numai prin colţurile tetraedrului şi nu pe muchii sau feţe.

Compoziţia mineralogică

După modul de aranjare a grupurilor de SiO4 se pot stabili următoarele tipuri de silicaţi:

- nezosilicaţi – tetraedre izolate;

- sorosilicaţi – grupare cu două tetraedre;

- ciclosilicaţi – inele cu 3, 4, 6 tetraedre;

- inosilicaţi - lanţuri simple de tetraedre;

- bandă (lanţuri duble de tetraedre);

- filosilicaţi – silicaţi constituiţi din tetraedre prin 3 colţuri, în reţele plane;

- tectosilicaţi - silicaţi formaţi din reţele tridimensionale de tetraedri de SiO4.

Compoziţia mineralogică

Structura silicaţilor: a – nezosilicaţi, b – sorosilicaţi, c – ciclosilicaţi,

d – inosilicaţi, e – filosilicaţi, f – tectosilicaţi.

Compoziţia mineralogică

Componentele structurale ale mineralelor argiloase:

a – tetraedre cu inoni de siliciu;

b – octaedre cu ioni de aluminiu, magneziu sau fier.

Compoziţia mineralogică

Asocierea tetraedrelor de siliciu în structura filosilicaţilor

(după Bragg)

Compoziţia mineralogică

Pachetul elementar alcătuit

din cele două foiţe

Structura caolinitului

Compoziţia mineralogică

Structura halloysitului

Compoziţia mineralogică

Structura montmorillonitului

Compoziţia mineralogică

Structura apei între pachetele de montmorillonit

Compoziţia mineralogică

Structura cloritului

Efectele vegetaţiei şi insolaţiei asupra construcţiilor

Deformarea fundaţiei şi diagramele de presiune rezultate din umflarea terenului

a – fundaţie flexibilă, b – fundaţie rigidă

Degradări cauzate de existenţa arborilor în vecinătatea construcţiei

Degradări posibile ale construcţiilor fundate pe pământuri cu umflări şi contracţii mari