Глины полезные свойства


Полезные свойства глины для организма. Виды косметической глины

Человечеству уже много веков известны лечебные свойства глины. В древние времена его использовали для изготовления посуды, а также в медицинских и косметических целях. Египтяне применяли глину при бальзамировании, а ученые и врачи того времени упоминали об его лечебной силе. Известный российский врач Боткин удачно использовал ее для лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы, базедовой болезни, нарушений работы нервной системы. В современном мире глина применяется как в официальной, так в нетрадиционной медицине, ее используют для решения косметологических проблем. Как можно заметить, применения глины обширны. В данной статье разберем поподробнее ее лечебные свойства.

Состав глины

Что из себя представляет глина? Это осадочная мелкозернистая горная порода, пластичная при увлажнении и пылевидная в сухом виде. Глина содержит минералы монтмориллонита, каолинит или прочие слоистые алюмосиликаты. Минеральный состав породы так разнообразен, что ее можно сравнить чуть ли не с растительными продуктами (фруктами и овощами). Она способна уничтожать канцерогены и шлаки, тем самым очищая организм. Также в глине большое количество кремния и алюминия, в ее составе содержится кальций, магний, оксид железа и другие оксиды, в ней есть и ангидрид титана.

Полезные свойства и польза глины для организма

  • укрепляет иммунитет,
  • лечит ангину,
  • устраняет проблемы с пищеварением,
  • выводит токсины из организма,
  • помогает при ревматизме, болях в мышцах и суставах,
  • укрепляет зубы,
  • устраняет кровоточивость и воспаления десен,
  • борется с варикозом и целлюлитом,
  • лечит кожные заболевания,
  • улучшает состояние кожи, волос и ногтей.

Также к целебным свойствам данной породы часто прибегают при лечении атеросклероза, туберкулеза и даже рассеянного склероза, именно благодаря высокому содержанию кремния.

Размеры частичек глины играют роль на ее лечебных свойствах. Они обладают огромными адсорбционными качествами, поверхность которых составляет около 80 квадратных метров на грамм. Размеры частичек и их свойства напрямую связаны с происхождением глины.

Высокая адсорбция позволяет глине впитывать в себя токсины, гнилостные элементы, вредные кислоты. Ее используют для лечения опухолей, причем как доброкачественных так и злокачественных.

Есть теория, которая утверждает, что при помощи глины можно благоприятно повлиять на биополе человека.

Виды косметической глины

Глина бывает разного вида в зависимости от цвета, который определяется повышенным содержанием в ней солей и других составляющих. Это определяет спектр ее применения.

Голубая глина содержит большое количество кобальта и кадмия. Чаще всего ее используют в медицинских целях.

Красная — калия и железа. Благодаря этим веществам она благоприятно воздействуют на суставы, мышцы и позвоночник. Как правило, применяется для аппликаций.

Белая глина является соединением оксидов кремния и алюминия с добавлением воды.

Розовая глина является продуктом смешивания белой и красной глины.

В зеленой много двухвалентного железа и меди. Она хорошо подойдет для излечения опухолей, болезней печени, поджелудочной железы. Кроме того, ее используют при устранении жирности кожи и волос.

В черной и темно-коричневой много железа и углерода. Применяется она в косметической промышленности.

В желтой – серы, натрия, трехвалентного железа. Из нее изготавливают компрессы и аппликации на больные суставы. Она также подходит для лечения высыпаний на коже и целлюлита

Розовая глина

Применение глины

Натуральную породу используют в косметологи, медицине и быту.

Лечение глиной в домашних условиях

Чаще всего в лечебных целях используют голубую глину. Наружное ее применение происходит при радикулитах, артритах, заболеваниях мышц и сухожилий, при кожных недугах, нарушениях менструального цикла, простатите и простудах. При этом она может использоваться и при хронических болезнях, и при острых формах заболеваний.

Глину применяют и для примочек, обертываний и растираний. Кладут ее на больное место плиткой толщиной в 1,5−2 см. Она может быть холодной, теплой или слегка подогретой в зависимости от недуга.

Например, теплую глину применяют при нарушении работы печени и суставов. А если лечат абсцессы – то лучше всего накладывание компрессов из глинистой воды и их регулярная замена.

Иногда рекомендуется использование глиняной пудры. Ее также применяют в качестве детской присыпки и для заживления ран.

Порода может использоваться и для спринцевания при разных болезнях женской мочеполовой системы. При этом ее берут 3 – 4 ст. л. на 1 литр воды, которую надо подогреть до температуры тела.

Бывают случаи ухудшения состояния при лечении глиной, но, как правило, остановки лечения это не требует, а только свидетельствуют о выходе шлаков из организма.

В отдельных случаях хорошо ее принимать ванны вместе с данным продуктом. Это может помочь при ревматизме, артритах и анемии. Их рекомендуют в тех случаях, когда радиоактивные ванны по тем или иным причинам противопоказаны.

Терапию при помощи глины лучше всего проводить в комплексе с массажем, контрастными обливаниями, солнечными и воздушными ваннами, ароматерапией и рефлексотерапией стоп.

Есть методики внутреннего использования глины. Для этого лучше всего брать ее целым куском, жирную, без посторонних примесей. Употребляя ее внутрь можно вылечить атеросклероз, недомогания пищеварительной системы, почек, печени, желчного пузыря, крови и кожи.

Польза глиняных шариков

Глиняные шарики являются прекрасным средством против заболеваний ротовой полости и боли в зубах. Их необходимо сосать и перекатывать во рту.

Применение глины в косметологии

Глина также широко применяется в косметической промышленности. Ее используют для ухода за всем телом, приготовления очищающих и омолаживающих масок.

Такую маску можно сделать своими руками, смешав ее до состояния пасты с соком огурца и водой. Получившуюся массу нанесите на кожу лица и оставьте до полного высыхания. Смывайте теплой водой. Такая маска окажет очищающее, питательное и подтягивающее действие. Но не стоит делать ее чаще, чем 1 раз в неделю.

Глина в быту

Глина хорошо подходит для чистки воды. Для этого берут один кусочек на 1 литр воды. После этого емкость с водой нужно отставить и дать постоять пару часов. Будьте уверены — глина абсорбирует в себя все токсины и ядовитые вещества.

Глина для хранения урожая

Многие огородники перед закладкой моркови, картошки на хранение окунают плоды в глиняную болтушку. Затем после высыхания вокруг овоща создается защитная пленка. Практика показывает, что урожай обработанный таким образом хранится дольше.

Как видите, использование глины имеет массу вариантов и возможностей. Ее целебные свойства позволяют лечить многие заболевания. Она практически не имеет противопоказаний, а потому с успехом применяется в разных отраслях медицинской науки, она сохраняет урожай, она же может позаботиться о красоте вашей кожи. Вывод — глина многолика и безусловно полезна!

Как напитать кожу минералами и снять с нее омертвевшие чешуйки. Маска из глины для лица

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Важность глины в геотехнической инженерии

1. Введение

Геотехническая инженерия - это обширная дисциплина, состоящая из механики грунтов и фундаментостроения. Геотехническая инженерия также называется геотехнической инженерией или геомеханикой. Геотехническая инженерия рассматривает применение инженерной механики к проблемам грунтов и горных пород. Свойства, поведение и эксплуатационные характеристики грунтов рассматриваются инженерной механикой. В дальнейшем полученные данные обрабатываются и интерпретируются [1].Инженеры-геотехники учитывают оползни и землетрясения при планировании и проектировании сооружений для зданий, дорог, насыпей и свалок. Инженеры-геологи также изучают миллиарды лет геологической истории через почвы. Поэтому исследования неоднородности почв требуют решения сложных задач. Все типы инженерных сооружений, такие как жилые дома, служебные здания, мосты, плотины, дороги и аэропорты, расположены на земле или в земле. Как сказал Ричард в 1995 году, «поддерживается почти каждым строительным грунтом или камнями.Без опоры либо летают, либо плавают, либо падают »[2]. Даже если они хорошо спроектированы, безопасность инженерного сооружения не может быть обеспечена при недостаточной несущей способности, высоком потенциале набухания / усадки и оседании (сжатии) грунта. По этой причине геотехнические работы в почвах стали обязательными. Многие исследования проводились в 1910-х годах из-за большого количества оползней и доков, произошедших в Швеции. Рекомендации, полученные в результате этих исследований, теперь применяются в качестве метода анализа оползней, известного как метод шведских срезов.В 1979 г. Скемптон представил расчеты, связанные с увеличением числа сносов стен [2]. Сегодня новейшие технологии, используемые в геотехнической обработке почвы, являются проблематичными для транспортировки энергии в связи с ростом индустриализации и различных видов строительства.

Если посмотреть на историю инженерной геологии, то Турция - важное место. Карл фон Терзаги, основоположник геотехнической инженерии или отец механики грунтов, исследовал галичскую глину в Турции и заложил основы геотехнической науки.В своих исследованиях богатой глиной земли, которой сегодня много, Терзаги удалось получить образцы глины с побережья Черного моря (Килиос) с помощью двух храбрых студентов, которые пережили множество трудностей, в том числе бандитов, и находясь в 20 км от моря. ближайшая автострада. Глины в исследовании Терзаги в 1925 году пронумерованы II и IV в книге, озаглавленной «Erdbau Mechanic». Эта книга считается основополагающим документом современной механики грунтов. Математическая формулировка консолидации глины под постоянным давлением с течением времени была исследована в этой книге, и было обнаружено, что может быть аналогия между теплопроводностью и демпфированием дополнительного давления воды в пустотах.Таким образом, «проблема консолидации глины» решена во всех ее аспектах. В 1925 году результаты исследований Терзаги в Турции были опубликованы в книге «Основы физики грунта и механики грунта», изданной издательством Franz Deutick в Вене. Эта книга признана Всемирным обществом инженеров-строителей основополагающим документом для современного наземного строительства [3].

Первое здание, которое приходит на ум в связи с проблемами почвы, - это Пизанская башня. Его строительство началось в 1173 году и длилось примерно 200 лет с перерывами.Башня начала наклоняться во время строительства, и наклон продолжился после завершения строительства. В 1982 г. холм был 58,4 м в длину и отклонился от отвеса на 5,6 м (рис. 1). Данная почвенная проблема объясняется оседанием глинистого грунта на высоте до 11 м от поверхности [2]. Почвы, представляющие интерес для геотехнической инженерии, образуются в результате разрушения горных пород. Этот процесс состоит из физического и химического выветривания. Глина в основном состоит из химически измененных и различных материалов коренных пород.Изменение состава и структуры из-за физических, химических и биологических процессов, происходящих в горных породах, называется выветриванием. Физическое выветривание - это механическое разрушение горных пород в результате теплообмена и воздействия ледников, волн и ветра. Биологическое выветривание является результатом деятельности растений и животных в скале. Химическое выветривание вызывается эффектами окисления, восстановления, гидролиза, карбонизации и органических кислот в горных породах. В результате выветривания образуются всевозможные почвы.При физическом выветривании образуются блоки из горных пород, гравия, песка и ила, тогда как глинистые минералы образуются в результате химического выветривания [4]. В геотехнической практике глина обычно рассматривается как проблемный грунт. Когда эти почвы видны во время строительства дорожных дамб, стен из жидкого навоза, аэропортов и свалок отходов, это становится еще более важным. Глины обычно имеют низкую прочность, высокую сжимаемость и большие изменения объема. Из-за высокой пластичности, проницаемости, несущей способности и осадки глины, это материал, который изучался и все еще изучается в геотехнической инженерии.В этом исследовании обсуждаются характеристики глины и отмечается ее важность в инженерно-геологической практике. Эта глава состоит из пяти основных разделов. В первом разделе представлена ​​важность глины в инженерно-геологической инженерии. В разделе 2 дается определение глины и обсуждаются ее свойства. В разделе 3 представлено использование глины в инженерно-геологической практике. В Разделе 4 резюмируются предыдущие соответствующие исследования. Наконец, в разделе 5 кратко излагается тема глины и приводятся выводы из этой главы.

Рисунок 1.

Пизанская башня [2].

2. Определение и свойства глины

2.1. Определение глины

Глинистые минералы называются вторичными силикатами, потому что они образуются в результате выветривания первичных породообразующих минералов. Глинистые минералы встречаются с мелкими частицами (<0,002 мм), очень мелкозернистыми и чешуйчатыми; они отделены от песка, гравия и ила из-за отрицательной электрической нагрузки на краях кристаллов и положительной электрической нагрузки на грани.Глинистые минералы состоят из двух основных структур. Во-первых, кремнеземный кислород образуется за счет связывания ионов кремния с атомами кислорода со всех четырех сторон (тетраэдр). Во-вторых, образуется восьмиугольник с ионами алюминия и магния, координированными с восьми сторон с ионами кислорода и гидроксила (октаэдр). Все глинистые минералы состоят из октаэдрических и тетраэдрических листов с определенными типами катионов, которые находятся в различных формах и связаны друг с другом в определенной системе. Изменения в структуре октаэдрических и тетраэдрических пластин приводят к образованию различных глинистых минералов [4].Более распространенные группы глинистых минералов включают каолинит, иллит и смектит (монтмориллонит). Каолинит состоит из пластин кремнезема и оксида алюминия, и эти пластины очень прочно связаны, потому что каолиновая глина очень устойчива (рис. 2а). Иллит имеет слои, состоящие из двух пластин кремнезема и одной пластины оксида алюминия (рис. 2b). Однако иллит содержит ионы калия между каждым слоем; эта характеристика делает структуру глины более прочной, чем смектит. Смектит имеет слои, состоящие из двух пластин кремнезема и одной пластины оксида алюминия.Поскольку существует очень слабая связь между слоями, большое количество воды может легко проникнуть в структуру (рис. 2c). Это событие вызывает набухание такой глины [5].

Рисунок 2.

Отображение структуры обыкновенных глинистых минералов.

2.2. Свойства глины

Определенные свойства глины влияют на структуру почвы, которая определяет ее свойства, такие как прочность, гидравлическая проводимость, осадка и набухание. Эти особенности включают изоморфное замещение и способность поверхностного анионного и катионного обмена.Это событие называется изоморфным замещением, если октаэдрические или тетраэдрические узлы заменяются другим атомом, обычно встречающимся в другом месте. Удельная поверхность - это свойство твердых тел, которое определяется как общая площадь поверхности материала на единицу массы. При отделении гидроксильных ионов от поверхности глины, что приводит к дефициту кристаллов в головке кристалла, анионы впоследствии прикрепляются к поверхности, и содержание органических молекул вызывает дисбаланс электрической нагрузки. Этот дисбаланс приводит к чрезвычайному сродству глины к воде и катионам в окружающей среде (рис. 3).Вода - это диполярная молекула, а именно, она имеет один положительный и один отрицательный заряд. Поверхность глиняного кристалла электростатически удерживается на молекуле воды. Кроме того, вода удерживается в кристалле глины за счет водородных связей. Кроме того, отрицательно заряженные глиняные поверхности притягивают катионы в воде. Катионо-анионные изменения в глинистых минералах различаются между глинистыми минералами. Следовательно, ожидается, что глина, которая привлекает больше молекул воды к поверхности, будет иметь большую пластичность, большее набухание / усадку и большее изменение объема в зависимости от нагрузки на нее.Таким образом, вода влияет на глинистые минералы. Например, содержание воды изменяет пределы консистенции, что влияет на пластичность грунта. В конечном итоге изменение пластичности глины напрямую влияет на механическое поведение почвы. Исследования обычно принимают глины как полностью насыщенные в геотехнической инженерии. Следовательно, на поведение глин влияет расположение отдельных частиц глины и содержание воды в порах. Поверхности глин заряжены отрицательно, поэтому они имеют тенденцию адсорбировать положительно заряженные катионы в поровой воде.Таким образом, катионы на поверхности частицы глины, попадающие в воду, распространяются в жидкость. Это покрытие называется двойным слоем. Вкратце, катионы распределяются вокруг отрицательно заряженной поверхности частиц глины с наибольшей плотностью у поверхности и меньшей плотностью с увеличением расстояния от поверхности. Катионы образуют положительно заряженный слой, а двойной слой создается с отрицательно заряженной поверхностью частиц глины. Двойной слой влияет на расположение частиц глины, а значит, и на физические и механические свойства почвы [6].Взаимодействие этих сил в значительной степени контролирует инженерное поведение грунтов. В то же время это взаимодействие приводит к образованию различных составов и поселений в почвенных плоскостях, которые определяются как структуры в глинистых почвах [4]. Температура окружающей среды, осадки, уровень грунтовых вод, рН и соленость - все это играет роль в свойствах глины, а также в преобразовании породы в глину. Глина, полученная из одной и той же породы, может быть разной в разных условиях окружающей среды.

Рис. 3.

Отображение частиц глины и заряда поверхности.

2.3. Структура глины и физико-химические свойства

Вокруг глины, покрытой жидкостью, имеются изменяющиеся на расстояние двухтактные кривые. Если есть сила, поднимающая два глинистых минерала, частицы слипаются. Это называется флокуляцией. Если результирующая сила является осевой, частицы отделяются друг от друга; это называется дисперсией. Ориентация частиц почвы варьируется от флокулированной до дисперсной (рис. 4).Силы между частицами важны для глины, потому что поведение глины зависит от геологической истории и структуры. Эта разница в ориентации мелкозернистых грунтов влияет на инженерное поведение грунта. Геологический процесс образования почв в природе определяет их расположение. По этой причине инженерно-геологические исследования интересуются физическим и механическим поведением грунтовых конструкций, а также прочностью между структурой, структурой и характеристиками грунтов.Существует множество исследований влияния ориентации почвы на свойства почвы, такие как прочность, гидравлическая проводимость и набухание-усадка по отношению к каждой частице [7–12]. Ingles [7] исследовал ткань почвы во время уплотнения. За счет увеличения степени ориентации частиц общий объем пустот уменьшился.

Рис. 4.

Ориентация частиц глины.

Флокуляция увеличивается в зависимости от концентрации электролита, валентности иона, температуры, уменьшения диэлектрической проницаемости, диаметра гидратированных ионов, значения pH и количества ионов, поглощенных поверхностью.Инженерные свойства почвы зависят от размера, формы, большой площади поверхности и отрицательного поверхностного заряда частиц глины. В 1925 году Терзаги предложил идею расположения глины. Он сказал, что глинистые минералы прилипают друг к другу в точках соприкосновения с силами, достаточно сильными, чтобы образовать сотовую структуру. В 1932 году Касагранде показал, что эта сотовая форма представляет собой особую структуру в глинистых почвах, и эта структура может варьироваться в зависимости от многих характеристик окружающей среды [4].На рис. 5 показано дальнейшее сжатие по мере отстаивания почвы. Позже другие исследователи также предложили тканевые модели [13–17].

Рис. 5.

Модель ткани Касагранде (1932 г.) [4].

Коллинз и МакГаун [17] определили расположение элементарных частиц, сборки частиц и поровые пространства в модели ткани. Исследователи представили расположение элементарных частиц, состоящее из одной глины, ила или песка, которое показано на рис. 6a и b; групповой эффект глиняных плит показан на рисунке 6c, а взаимодействие между илом и песком показано на рисунке 6d.Сборки частиц содержат одно или несколько наборов элементарных частиц или небольших кластеров частиц. Поровое пространство определяется расстоянием между компоновками элементарных частиц и скоплениями частиц. Беннет и Хулберт [18] предположили, что ткань почв в основном определяется физическим расположением частиц, которое достигается во время отложения отложений физико-химическими условиями среды отложения. Ткани почв описывают кластеры, кластеры образуются другими кластерами, а пространство между кластерами и структура почв описывает ткань, содержание минералов и силы дезактивации.Кроме того, ткани почв иногда можно увидеть под микроскопом. Структуру почв можно более подробно изучить с помощью рентгеновского дифрактометра (XRD) и сканирующего электронного микроскопа (SEM).

Рисунок 6.

Расположение частиц глины [11]. а) расположение элементарных частиц глины; (б) расположение элементарных частиц песка и ила; в) глинистые комплексы; (d) расположение ила и песка, покрытых глиной; (e) не полностью определенная договоренность.

3. Роль глины в инженерно-геологической инженерии

В исследованиях поведения почвы, которые не учитывают физико-химические и микроструктурные свойства глинистых почв, может отсутствовать важная информация о физических и механических свойствах почвы.Это связано с тем, что большинство физических и механических свойств можно объяснить физико-химическими и микроструктурными свойствами почвы. В общем, глина - нежелательный материал, потому что она создает серьезные инженерные проблемы. В отличие от других минералов того же размера, глина при смешивании с водой образует грязь. Глина пластична, ее можно формовать в тесто, а при приготовлении она превращается в твердое вещество с большим приростом прочности. Глина обычно увеличивает объем во влажном состоянии, а после высыхания ее объем уменьшается, что создает множество трещин.

3.1. Физико-механическое поведение глины

В геотехнической инженерии важно определить тип глины, так как этот тип напрямую влияет на важные свойства глины, такие как пределы Аттерберга, гидравлическую проводимость, набухание-усадку, осадку (сжатие) и сдвиг. сопротивление. Пределы Аттерберга, известные как пределы консистенции, определяют взаимосвязь между частицами почвы и водой и состоянием почвы относительно изменяющегося содержания воды. С повышением содержания влаги глина переходит из твердого состояния в полутвердое, в пластичное и в жидкое состояние, как показано на рисунке 7.На Рисунке 7 смесь глины и воды показывает общее уменьшение объема, которое эквивалентно объему воды, потерянной около пределов жидкости и пластичности, когда глина переходит из жидкого состояния в сухое, и если уменьшение содержания воды продолжается, нет наблюдается уменьшение объема. Это предельное значение называется пределом усадки. Следовательно, предел усадки - это содержание влаги, при котором объем почвы не будет уменьшаться, если содержание влаги уменьшится. Предел пластичности - это содержание влаги, при котором почва переходит из полутвердого в пластичное (гибкое) состояние.Предел жидкости - это влажность, при которой почва переходит из пластичного в вязкое жидкое состояние [19]. В геотехнической инженерии обычно используются пределы жидкости и пластичности. Эти пределы используются для классификации мелкозернистого грунта в соответствии с Единой системой классификации почв, системой AASHTO или TS1500 (Турция).

Рисунок 7.

Зависимость водности почв от объема.

3.1.1. Гидравлические свойства проводимости глины

Вода представляет собой проблему в инженерно-геологических изысканиях, например, вода в пустотах в массе грунта, течет в порах или в давлении или напряжении, которое вода создает в порах.Глина играет важную роль в возникновении проблем с водой, особенно на мелких почвах, и эти проблемы включают проблемы проницаемости, сопротивления сдвигу, схватывания и набухания. Кроме того, дополнительными проблемами могут быть капиллярность, замерзание и инфильтрация. Конструкции, построенные на глине, и устойчивость откосов особенно проблематичны при воздействии воды. Плотины и дамбы также вызывают разрушение конструкций без протечек и трубопроводов [4]. Следовательно, необходимо оценить количество подземной фильтрации при различных гидравлических условиях для исследования проблем, связанных с перекачкой воды для подземного строительства, и для анализа устойчивости земляных дамб и грунтовых подпорных сооружений, которые подвергаются фильтрующим силам [19].

Коэффициент гидравлической проводимости, обычно используемый в геотехнической инженерии, также используется для определения проницаемости. Гидравлическая проводимость - это свойство, которое выражает то, как вода течет в почве. Почвы проницаемы из-за наличия взаимосвязанных пустот, через которые вода может течь из точек с высокой энергией в точки с низкой энергией [4]. Вязкость жидкости, распределение пор по размерам, гранулометрический состав, коэффициент пустотности, шероховатость частиц и степень насыщения почвы влияют на гидравлическую проводимость почвы.Глиняная почва имеет электрические ионы, поэтому гидравлическая проводимость глин влияет на концентрацию ионов и толщину слоев воды, удерживаемых на частицах глины. В таблице 1 приведены типичные значения для почв. Значение гидравлической проводимости грунтов определяет испытание постоянным напором (для грубых грунтов) и испытание падающим напором (для мелкозернистых грунтов) [19].

Тип грунта k (см / с)
Чистый гравий 100–1.0
Крупный песок 1,0–0,01
Мелкий песок 0,01–0,001
Глина илистая 0,001–0,00001
Глина <0,000001

Таблица 1

Гидравлическая проводимость грунтов [19].

3.1.2. Поведение глины при набухании-усадке

Эффект набухания-усадки на мелкозернистых грунтах часто рассматривается как проблема в инженерно-геологических приложениях.Усадочные свойства глинистых грунтов эффективно снижают прочность откоса и несущую способность фундамента. Уменьшение обычно наблюдается в результате испарения в засушливом климате, сокращения грунтовых вод и внезапных засушливых периодов. Набухание можно увидеть из-за поднимающейся воды. Эти изменения объема вредны для тяжелого строительства и дорожных покрытий. Набухание возникает, когда внутреннее давление превышает давление покрытия или конструкции. Материальный ущерб от набухания-усадки почв с большей вероятностью возникнет в США из-за более высокого давления воды, наводнений, тайфунов и землетрясений [4].

Джонс и Хольц [20] подсчитали, что усыхание и набухание почвы ежегодно наносят ущерб небольшим зданиям и дорогам в США примерно на 2,3 миллиарда долларов. Этот ущерб вдвое превышает ущерб от наводнений, землетрясений и ураганов. Krohn и Slosson [21] подсчитали, что ежегодно набухающие почвы причиняют ущерб примерно в 7 миллиардов долларов. По данным Холтса и Харта [22], 60% из 250 000 недавно построенных домов несут незначительные обширные повреждения почвы и 10% несут значительные обширные повреждения почвы каждый год в Соединенных Штатах.Кодуто [2] отметил, что обширные почвы нанесли зданию ущерб на 490 000 долларов за 6-летний период. Расчетная годовая стоимость из-за значительных структурных повреждений, таких как трещины на проезжей части, тротуарах и цокольных этажах, пучение дорог и дорожных конструкций, списание зданий а нарушение работы трубопроводов и других коммунальных служб в Колорадо, по данным AMEC [23], составляет 16 миллиардов долларов.

Давление набухания зависит от типа глинистого минерала, структуры и ткани почвы, катионообменной способности, pH, цементации и органических веществ.Любая связная почва может включать глинистые минералы, но минералы монтмориллонитовой или бентонитовой глины более активны в отношении набухания-усадки. Набухание рассчитывается путем экспериментов по набуханию с химическим и минералогическим анализом, индексами почвы и некоторыми эмпирическими формулами из классификаций почв. Предел усадки определяется на основании лабораторных испытаний или приблизительного расчета, рекомендованного Casagrande. Свойства глины улучшаются за счет химических добавок, таких как цемент, известь, известково-летучая зола, цемент-летучая зола, хлорид кальция и т. Д.[24].

Сооружения переносят нагрузки на грунт через свои основания. Напряжение, создаваемое конструкцией, сжимает грунт. Это сжатие массы грунта приводит к уменьшению объема массы, что приводит к оседанию конструкции, и это следует удерживать в допустимых пределах. Поэтому перед началом строительства следует оценить осадку (сжатие). Осадка определяется как сжатие слоя почвы из-за строительства фундамента или других нагрузок.Сжатие проявляется в деформации, перемещении частиц почвы и вытеснении воды или воздуха из пустот. В целом осадка почвы под нагрузкой делится на три категории: немедленная или упругая осадка, которая вызвана упругой деформацией сухой почвы или влажных и насыщенных грунтов без изменения содержания влаги; оседание первичного уплотнения, которое является результатом изменения объема насыщенных связных грунтов из-за вытеснения воды, занимающей пустоты; и вторичная осадка уплотнения - это изменение объема при постоянном действующем напряжении из-за пластической регулировки грунтовых тканей [19].Оседание уплотнения наблюдается, когда конструкция построена на насыщенной глине или когда уровень воды постоянно понижается. Одновременно наблюдается оседание уплотнения под собственным весом или весом грунта, который существует над глиной. Уплотнение глины занимает много времени, причина этого - низкая гидравлическая проводимость и медленный дренаж глины. Осадку почвы определяют путем одномерного уплотнения (одометр) и гидравлического уплотнения (Роу).В экспериментах регистрируются вертикальные нагрузки и коэффициент пустотности. После этого соотношение между давлением и коэффициентом пустотности определяется по данным измерений. Эти данные также полезны при определении коэффициента консолидации. Коэффициент консолидации определяется методом корня из времени и методом log-t. На рисунке 8 показана взаимосвязь между коэффициентом пустотности и напряжением для типичного теста одометра на уплотнение.

Рисунок 8.

График типичного теста для проверки консолидации с помощью одометра.

3.1.3. Прочность глины на сдвиг

Прочность грунта на сдвиг - один из наиболее важных аспектов геотехнической инженерии. Прочность грунта обеспечивает безопасность геотехнических сооружений. Несущая способность, устойчивость откосов и несущая стена оснований зависят от прочности грунта на сдвиг. Разрушение грунтов происходит в виде сдвига. Если напряжения в грунте превышают предел прочности на сдвиг, происходит разрушение. Разрушение почвы при сдвиге зависит от взаимодействия между частицами почвы.Эти взаимодействия делятся на силу трения и прочность сцепления [2]. Когда глинистые почвы подвергаются сдвигу, изменение объема дренажного сдвига зависит от давления окружающей среды, а также от истории напряжений почвы. Кроме того, нагрузка на глинистые почвы не позволяет воде выходить из пор, и, таким образом, создается избыточное давление воды. Если нагрузка не вызывает разрушения, избыточное давление воды гасится, происходит уплотнение и наблюдается изменение объема.Длительный процесс изменения объема глин объясняется очень низкой гидравлической проводимостью. Определение прочности глины на сдвиг выполняется с помощью испытания на прямой сдвиг, испытания на трехосное сжатие, испытания на лопатку и стандартных испытаний на проникновение [4]. На рисунке 9 представлена ​​взаимосвязь между напряжением сдвига и нормальным напряжением для типичного испытания прочности на сдвиг и испытания на трехосное сжатие. После построения диапазона разрушения получают сцепление (c) и угол внутреннего трения (f).

Рисунок 9.

График типичного испытания на прочность на сдвиг при испытании на трехосное сжатие.

3.2. Физико-химические и микроструктурные свойства глины

Для определения физико-химических и микроструктурных свойств глинистых почв обычно используются рентгеновский дифрактометр (XRD) и сканирующий электронный микроскоп (SEM). Кроме того, для определения физико-химических свойств и структуры почв используются pH-тест, электропроводность, емкость катионного обмена, гелиевый пикнометр, ртутная порометрия (MIP), анализ площади поверхности (SSA), Brunauer-Emmett-Teller ( BET) или аналогичным образом проводят тест с дзета-потенциалом и дисперсией по длине волны рентгеновской флуоресценции и дифференциальный термический анализ (DTA).Значение pH указывает на степень присутствия ионов H + или OH–. Изменение pH влияет на отношения почвы и воды. Низкий pH указывает на флокуляцию, а высокий pH указывает на дисперсию. Электропроводность глины определяется числом и типом ее ионов. Катионообменная емкость - это мера способности вытеснения изоморфа. Изоморфное смещение - это когда остаются другие ионы с валентностью, равной или отличной от валентности этих ионов. Это изменение возникает из-за несбалансированного электрического заряда при каждом изменении.Чтобы предотвратить этот дисбаланс, катионы в окружающей среде попадают на края глин и между блоками.

Анализ с помощью рентгеновского дифрактометра (XRD): Минералогический состав почвы имеет решающее значение из-за его значительного влияния на поведение почвы; на почвы в первую очередь влияют физические, химические и механические свойства глины, а также содержание минералов. В геотехнике важно определить тип минералов, присутствующих в глине, а также их пропорции, чтобы понять механическое поведение.Кривая XRD для типичной глины показана на рисунке 10. Картины дифракции рентгеновских лучей глины показывают минералогический состав монтмориллонита, анортита, кварца, кальцита и кремнезема.

Рис. 10.

Кривая XRD для типичной глины.

Порозиметрический анализ проникновения ртути (МИП): в инженерно-геологической сфере распределение пор по размерам глины существенно влияет на геотехническое поведение почвы. Распределение пор по размерам для типичной глины из испытаний MIP показано на рисунке 11.На этом рисунке показана взаимосвязь между возрастающим проникновением и диаметром пор.

Рис. 11.

Распределение пор по размерам для типичной глины по результатам испытаний MIP.

Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ): микроструктура почв, особенно глин, наблюдается с помощью универсального аналитического сканирующего электронного микроскопа со сверхвысокой разрешающей способностью. СЭМ обеспечивает высокий уровень увеличения. Образцы почвы, увеличенные до 1 000 000 раз, позволяют оценить различия на поверхности путем визуализации структур поверхности.Изменения микроструктурного развития почв играют важную роль в их поведении. В частности, эти параметры могут привести к лучшему пониманию инженерных свойств уплотненных грунтов. СЭМ-изображения типичных глин представлены на рисунке 12. Таким образом, в образцах почвы наблюдаются флокулированные и диспергированные структуры.

Рис. 12.

СЭМ-изображения типичной глины при разном увеличении (a. 1000 ×, b. 10 000 ×, c. 35 000 ×).

Анализ площади поверхности (SSA): На удельную поверхность влияет гранулометрический состав, а также типы и количества различных глинистых минералов.На удельную поверхность влияют физико-химические свойства почв.

4. Предыдущие связанные исследования

Глинистые почвы играют важную роль при строительстве зданий, плотин, дорог, аэропортов, тротуаров и автомагистралей [25–34]. Необходимо решить почвенные проблемы, встречающиеся в инженерно-геологических изысканиях. Благодаря двойному слою глина может впитывать воду в 10–500 раз больше собственного веса. Кроме того, это считается проблемной почвой, которая может оседать под нагрузкой, набухать или сжиматься при попадании воды.Karmi et al. [26] исследовали два тематических исследования насыпных дамб в Иране. Исследователи указали, что для больших плотин угол внутреннего трения играет более важную роль в анализе устойчивости, чем параметр сцепления. Abalar [28] исследовал различное содержание мелких частиц и их влияние на трехосное поведение крупного песка. Следовательно, высокая сжимаемость и другие глиноподобные свойства смесей объяснялись характеристиками частиц (размером и формой). Shanyoug et al. [31] исследовали влияние мелкодисперсных частиц на механическое поведение полностью разложившегося гранита во время динамического уплотнения цементного раствора.Следовательно, исследователи указали, что эффективность уплотнения увеличивается с увеличением содержания мелких частиц.

Naik et al. [32] исследовали поселение в институциональном здании, расположенном в Южном Гоа, Индия. В этом здании образовались трещины, когда конструкция достигла уровня балок. Некоторые фундаменты были расположены в рыхлом насыпном грунте, в соответствии со стандартным тестом на проникновение, и, таким образом, наблюдалась дифференцированная осадка в фундаменте. Дафалла [34] исследовал сцепление и угол внутреннего трения для зернистых грунтов, используя испытание на прямой сдвиг для различного содержания глины и различного содержания влаги.Следовательно, исследователи наблюдали резкое падение когезии и угла внутреннего трения во влажной смеси глины и песка, когда содержание глины было высоким. Кроме того, многие исследователи изучали инженерно-геологические свойства глин и их микроструктуру [35–39]. Rajasekaran et al. [35] исследовали влияние извести и гидроксида натрия на микроизменения в двух морских глинах с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM). Эти исследователи предположили, что добавление извести и гидроксида натрия создает оптимальную пуццолановую реакцию.

Horpibulsuk et al. [36] исследовали развитие прочности и изменения микроструктуры стабилизированной илистой глины. Для качественного и количественного анализа микроструктур образцов были проведены исследования с использованием SEM, проникновения ртути и термогравитационного анализа. Исследователи предположили, что объем крупных пор увеличился из-за наличия более крупных частиц за короткий период времени, тогда как объем мелких пор уменьшился из-за затвердевания гидратированного цемента.Некоторые исследования показали, что пределы Аттерберга и гранулометрический состав являются индикаторами минералогии почвы и для определения многих свойств мелкозернистой почвы [37–38]. В то же время пределы Аттерберга влияют на гранулометрический состав и минеральный состав. Например, увеличение площади поверхности наблюдается при увеличении пределов жидкости [37, 40–43]. Grabowska-Olszewska [44] исследовала взаимосвязь между коллоидной активностью и удельной площадью поверхности модельных почв из смесей каолинита и бентонита.Исследователи заметили, что при увеличении глинистой фракции увеличивается и общая площадь поверхности. Rahardjo et al. [45] исследовали индексные свойства и испытания инженерных свойств остаточных грунтов из двух основных геологических формаций в Сингапуре. Эти исследователи предположили, что вариации индекса и технических свойств остаточных грунтов на разных глубинах в значительной степени зависели от распределения пор по размерам, которое варьируется в зависимости от степени выветривания.

Dananaj et al.[46] исследовали микроструктурное образование и геотехнические свойства Ca-бентонита и Na-бентонита с помощью XRD, химического анализа и сканирующей электронной микроскопии (SEM). Исследователи предположили, что различия в качестве бентонита и количестве смектита влияют на проницаемость. Димитрова и Янфул [47] исследовали факторы, влияющие на сопротивление сдвигу хвостов шахты. Эти исследователи предположили, что добавление глины в хвосты рудника вызовет снижение силы трения, но величина этого уменьшения была больше, когда глина была бентонитом, и ниже, когда она была каолинитом.Для стабилизации глин обычно требуются песок, известь, цемент и летучая зола в качестве добавочных материалов. Стабилизация почвы с помощью добавок - самый старый и самый распространенный метод улучшения почвы. Известные применения датируются еще древнегреческими, египетскими и римскими временами [48]. В глинистых почвах предпочтение отдается песку из-за простоты его применения и экономичности. Некоторые исследователи наблюдали глины со стабилизацией песка для исследования механических и микроструктурных изменений почв [49–56].Другие исследователи использовали химические добавки (известь, цемент, летучую золу и битум) для стабилизации глинистых почв [57–62]. Химическая стабилизация может быть наиболее экономичным и практичным методом стабилизации грунтов, а также для проблемных грунтов под существующими конструкциями.

Аль-Мухтар и др. [61] исследовали влияние известковых стабилизаторов на геотехнические свойства высокопластичной глины с использованием микроскопических данных. Эти исследователи предположили, что обработка экспансивного поведения почвы в геотехнических свойствах была вызвана в первую очередь пуццолановой реакцией.Аль-Мухтар и др. [62] исследовали расход извести на 10% -ное улучшение извести, каолинит, иллит, смектит-каолинит, смектит-иллит и смектит, используя дифракционные рентгеновские лучи и термогравиметрические тесты. Эти исследователи предположили, что количество извести, потребляемой во время кратковременной реакции, варьируется от нуля для каолинита до максимального для смектита натрия. Хемисса и Махамеди [63] изучали улучшение с помощью смеси цемента и извести в различных соотношениях на расширяющейся переуплотненной глине. Эти исследователи наблюдали увеличение прочности и долговечности почвы за счет реакции между почвой и дополнительными материалами.При химической стабилизации происходят катионообмен, флокуляция и агломерация, реакции карбонизации и пуццолановые реакции. Обрабатываемость почвы влияет на механизмы катионного обмена, флокуляции и агломерации, и, кроме того, несущая способность влияет на реакции карбонизации и пуццолановые реакции [64].

Кроме того, глина во многих случаях желательна из-за ее свойств, которые могут быть использованы при проектировании инженеров-геологов. Глина обеспечивает непроницаемость насыпных дамб, а глина для захоронения отходов обеспечивает эффективную поддержку в виде гелеобразной суспензии для необработанных почв при выемке для удержания воды в пруду.Глина также становится вяжущим материалом, когда она в определенном соотношении соединяется с крупнозернистыми почвами.

5. Выводы

Геотехническая инженерия - одна из важнейших частей любого строительства. Как бы хорошо ни была спроектирована надстройка, начинать строительство нет смысла, если не учтены грунтовые материалы. Как сказал Карл Терзаги в 1939 г., : «… В инженерной практике трудности с почвами почти исключительно связаны не с самими почвами, а с водой, содержащейся в их пустотах.На планете без воды не было бы необходимости в механике почвы. ”Недостаточно видеть почву только с поверхности, также необходимо определить, меняются ли классы почвы и грунтовые воды. Глина оказывает большое влияние на инженерное поведение грунтов. Глинистые почвы встречаются в природе. Отложения, выветривание и напряжения во время геологических процессов гарантируют, что естественная структура отличается. В геотехнической инженерии, помимо определения свойств осадки, набухания и прочности, при обнаружении глины необходимо знать минеральные свойства почвы, структуру и прочность частиц.В этой главе были рассмотрены свойства глины, роль глины в инженерно-геологических и геотехнических исследованиях глины. В этой главе были определены важность и преимущества определения свойств глины перед строительством здания. Следовательно, показано, что глина имеет разные свойства, и понятно, что некоторые почвы ведут себя по-разному. Эта глава содержит материалы, взятые из различных источников, а также обзор литературы и предоставит доступную информацию для инженеров-строителей и инженеров-геологов относительно глины.

.

«Полезные свойства глины» Аллертона Сьюарда Кушмана

Выдержка из «Полезных свойств глины»

Об издателе

«Забытые книги» публикует сотни тысяч редких и классических книг. Дополнительная информация на сайте www.forgottenbooks.com

Эта книга является репродукцией важного исторического труда. Forgotten Books использует самые современные технологии для цифровой реконструкции произведения, сохраняя исходный формат и исправляя несовершенные

Выдержка из Полезных свойств глины

Об издателе

Forgotten Books издает сотни тысяч редких и классических книг.Дополнительная информация на сайте www.forgottenbooks.com

Эта книга является репродукцией важного исторического труда. Forgotten Books использует самые современные технологии для цифровой реконструкции произведения, сохраняя исходный формат и исправляя недостатки, присутствующие в состаренной копии. В редких случаях дефекты оригинала, такие как дефект или отсутствующая страница, могут быть воспроизведены в нашем издании. Однако мы успешно исправляем подавляющее большинство недостатков; любые оставшиеся недостатки намеренно оставлены для сохранения состояния таких исторических произведений.

.

Последние статьи по прикладной науке о глине

Недавно опубликованные статьи от Applied Clay Science.


Азим Рана | Мохаммед К. Арфадж | Тауфик А. Салех
Шриджарани Кесаван Пиллай | Phumelele Kleyi | Маринда де Бир | Пренеша Мудалы
Ли Чжан | Шринивасарао Канчарла | Кейко Сасаки
Томохиро Ивасаки | Юки Яманака
Минванг Лайпан | Цзяньси Чжу | Инь Сюй | Луи Сунь | Рунлян Чжу
Нагмех Эсфандиары | Сепидех Багери | Акбар Хейдари
Ченг Ченг Шен | Сабина Пети | Цун Цзюнь Ли | Чун Шэн Ли | Нафиса Хатун | Чун Хуэй Чжоу
Юшен Лу | Венбо Ван | Цзян Сюй | Цзюньцзе Дин | Цинь Ван | Айцинь Ван
Саймон Зех | Стефан Дульц | Георг Гуггенбергер | Александр Пречтель | Надя Рэй
Gaëlle Ngnie | Гюстав Кенн Дедзо
П.Kamgang-Syapnjeu | Д. Нджоя | Э. Камсеу | Л. Корнет де Сен-Сир | А. Маркано-Зерпа | С. Бальме | М. Бечеланы | Л. Сусан
Виктор Пуссардин | Майкл Пэрис | Арезки Тагнит-Хамоу | Димитри Денел
Шилин Чжан | Лайфу Чжун | Хуамин Ян | Aidong Tang | Сяочао Цзо
Паоло Андре Бенавидес | Жаклин Ковалик | Стивен Гуггенхайм | Август Ф.Костер ван Гроос
Мирко Рамаччиотти | Джанни Галлелло | Даниэль Наварро-Мартос | Антонио Доменек-Карбо | Клодоальдо Рольдан | Эмилия Эрнандес | Сальвадор Гарригес | Агустин Пастор
Патрик Лох | Кристоффер Уильям Бё Хунвик | Флориан Пухтлер | Себастьян Вайс | Констансе Квалем Селджелид | Пол Монсейрон Рёрен | Свемир Рудич | Стейнар Рааен | Кеннет Даль Кнудсен | Элоиза Н.Бордалло | Джон Отто Фоссум | Йозеф Бреу
Ирина Кременецкая | Любовь Иванова | Михаил Числов | Ирина Зверева | Татьяна Васильева | Валентина Марчевская | Василий Семушин | Марина Слуковская
П.Муньос | В. Летелье | М.А. Бустаманте | Х. Маркос-Ортега | J.G. Сепульведа
Хавьера Червини-Сильва | Херардо Руис | Хосе Мануэль Эрнандес | Эдуардо Паласиос | Хорхе Балмаседа | Марипас Орта | Серхио Эрнандес
Бая Бенобейдаллах | Аида Бенхамида | Мустафа Качи | Хосе-Мари Лопес-Куэста
Жерар Новелл-Лерут | Херман Перес-Санчес | Тьяго Л.П. Гальвао | Дзияна Бойба | Сергей Позняк | Хорхе Карнейро | Жоао Тедим | Хосе Р. Б. Гомеш
Донгао Чжан | Йи Цуй | Гуан Ян | Мэйин Лю | Гуанджи Чжу | Сян Шэн | Фенцзе Дэн | Найген Чжоу | Сяоюн Чжан | Йен Вэй
Цзюньфан Чжан | Майкл Б.Кленнелл | Мэтью Джош | Марина Первухина
Чжэньюань Ли | Чжидун Пан | Яньминь Ван
Джани де Варгас Бриан | Меурис Гургель Карлуш да Силва | Мелисса Гургель Адеодато Виейра
На Ян | Цзяньчжун Ма | Цзябо Ши | Дангге Гао
Пингфэн Фу | Сяофэн Линь | Лянхуа Ван | Яньхонг Ма
Адель Мохтар | Сумия Абделькрим | Мохаммед Хачемауи | Мехди Адждир | Мехди Захрауи | Бухаджар Букусса
Александр Максимо С.Лоурейро | Симоне Патрисия А. Пас | Мария ду Росариу Вейга | Rômulo Simões Angélica
Мария дель Мар Орта | Юлия Мартин | Хуан Луис Сантос | Ирен Апарисио | Сантьяго Медина-Карраско | Эстебан Алонсо
Лотфи Селлауи | Джавад Али | Майкл Бадави | Адриан Бонилья-Петрициолет | Чжуци Чен
Марианна Гуальяно | Франческо Монтефорте | Джованна Бруни | Валерия Фриули | Лауретта Магги | Ирен Куинзени | Марселла Бини
Мойзес Гарсиа-Моралес | Сэмюэл Д.Фернандес-Силва | Клаудиа Роман | Мигель А. Дельгадо
Аида Насири | Эммануэль Гастальди | Натали Гонтар | Стефан Пейрон
Мюриэль Буби | Стефани Крафт | Стефани Кушель | Фрэнк Гейер | Сильвия Моисей-Рабунг | Торстен Шефер | Хорст Геккейс
Цянь Ван | Сяофэй Ван | Хуайру Хэ | Вэй Чен
Чао Ван | Zuyu He | Юньхао Лю | Чуанг Чжоу | Цзин Цзяо | Пуванг Ли | Декуан Сан | Лиюнь Линь | Цзымин Ян
Петр Гранчич | Даниэль Тунега
А.Санс | J. Bastida | А. Кабальеро | М.А.Койдецкий
Мариуш Сандомерский | Зузанна Бухвальд | Адам Фелькель
А.Б. Гомес-Гамез | А. Йебра-Родригес | А. Пеньяс-Санджуан | Б. Сориано-Куадрадо | Дж.Хименес-Миллан
Цзин Чжан | Тао Чжан | Сяоцэн Лян | Иньфэй Ван | Иньин Ши | Венья Гуань | Динъян Лю | Xijun Ma | Цзяньфэн Пан | Xingyong Xie | Кун Хонг | Чжэнъянь Ву
Ариан Амиркяй | Махьяр Панахи-Сармад | Гити Мир Мохамад Садеги | Мохаммад Арджманд | Махбод Абришам | Пархэм Дехган | Хоссейн Назокдаст
Шань Чжу | Ping Song | Янчунь Ленг | Циньтан Ли | Цян Тянь | Ласло Алмаси | Лян Чен | Xianguo Tuo | Минхао Ян | Марк Дж.Хендерсон
М.М. Иордания | М.А. Монтеро | Э. Гарсиа-Санчес | А. Мартинес-Поведа
Кристель Н. Бева | Эрве К. Чакуте | Шарль Банензуэ | Лоретта Какану | Теофил Т. Мбакоп | Эли Камсеу | Клаус Х.Рушер
Сюн Ли | На Лю | Люобинь Тан | Цзяньго Чжан
Лэй Ван | Фэй Ван | Бинь Хуан | Цинго Тан
Чжэнмао Дин | Цзе Ли | Вэй Синь | Юньцзюнь Ло
Эва Мако | Иштван Додони | Петер Пеккер | Михай Псфай | Андраш Ковач | Золтан Хато | Тамаш Кристоф .

Смотрите также