Zdolność skurczowo-pęczniejąca - Shrink–swell capacity
Zdolność do kurczenia się i pęcznienia gleb odnosi się do zakresu, w jakim niektóre minerały ilaste rozszerzają się, gdy są mokre, i cofają się, gdy są suche. Gleba o dużej zdolności do kurczenia się i pęcznienia jest problematyczna i jest znana jako grunt kurczący się i pęczniejący lub grunt ekspansywny . Ilość niektórych minerałów ilastych, takich jak montmorylonit i smektyt , bezpośrednio wpływa na zdolność gruntu do kurczenia się i pęcznienia. Ta zdolność do drastycznej zmiany objętości może powodować uszkodzenia istniejących konstrukcji, takich jak pęknięcia w fundamentach lub ścianach basenów.
Opis
Ze względu na właściwości fizyczne i chemiczne niektórych glinek (takich jak Grupa Lias ) podczas wchłaniania wody następuje duże pęcznienie. I odwrotnie, gdy woda wysycha, glinki kurczą się (kurczą). Obecność tych minerałów ilastych sprawia, że gleby mają zdolność kurczenia się i pęcznienia. Niektóre z tych minerałów ilastych to: smektyt , nontronit , bentonit , chloryt , montmorylonit , beidellit , attapulgit , illit i wermikulit . Ilość tych minerałów w konkretnej glebie będzie również określać stopień zdolności kurczenia się i pęcznienia. Na przykład gleby z niewielką ilością ekspansywnych minerałów ilastych nie rozszerzają się tak bardzo, gdy są wystawione na działanie wilgoci, jak gleba z dużą ilością tych samych minerałów ilastych. Jeśli gleba składa się wagowo z co najmniej 5 procent tych minerałów ilastych, może mieć zdolność kurczenia się i pęcznienia.
Właściwość tę mierzy się za pomocą wartości współczynnika rozszerzalności liniowej (COLE). Jeśli gleba ma wartość COLE większą niż 0,06, może spowodować uszkodzenie konstrukcji. Wartość COLE 0,06 oznacza, że 100 cali gleby rozszerzy się o 6 cali, gdy jest mokra. Gleby o tej zdolności kurczenia się i pęcznienia należą do rzędu gleb Vertisols . Gdy gleby te wysychają, na powierzchni mogą tworzyć się głębokie pęknięcia, które następnie umożliwiają przenikanie wody do głębszych poziomów gleby. Może to spowodować, że pęcznienie tych gleb stanie się cykliczne, z okresami zarówno kurczenia się, jak i pęcznienia.
Uszkodzić
Grupy gliny o wysokiej zdolności kurczenia się i pęcznienia mają tendencję do uszkadzania upraw podczas suchych okresów, gdy gleba kurczy się, rozrywając korzenie. Gleby o zdolności kurczenia się i pęcznienia mogą powodować problemy inżynieryjne lub uszkodzenia istniejących konstrukcji. Pęcznienie może powodować podnoszenie się lub podnoszenie konstrukcji, a kurczenie się może nierównomierne osadzanie się osadów pod fundamentami, potencjalnie powodując awarię konstrukcji. Niektóre typowe konstrukcje, które wytrzymują uszkodzenia gleby, to fundamenty, ściany, podjazdy, baseny, drogi, rurociągi i podłogi piwnic. Mniej więcej połowa domów w Stanach Zjednoczonych jest zbudowana na glebach uważanych za niestabilne, a połowa z nich zostanie zniszczona przez glebę. Uszkodzenia te obejmują duże pęknięcia w ścianach i fundamentach, wyboczenia podjazdów i dróg oraz zacinanie się drzwi i okien.
Płytkie rury, zakopane w strefie sezonowych wahań wilgotności, są narażone na kurczenie się gruntu, co może powodować pękanie rur wodociągowych lub kanalizacyjnych. Powłoki basenów również mogą pękać z powodu tego ciśnienia, a nieszczelne baseny mogą z czasem wprowadzać dużo wody do otaczającej gleby, co może doprowadzić do podniesienia pokładów basenów i pobliskich fundamentów. Szacuje się, że rocznie szkody spowodowane przez gliniaste gleby pęczniejące i kurczące się wynoszą 7 miliardów dolarów. Wszystkie te szkody są spowodowane siłą wywieraną przez rozszerzającą się glebę lub falowanie gruntu.
Gleby ekspansywne są najbardziej problematyczne w regionach o ściśle określonych okresach wilgotnych i suchych, w przeciwieństwie do obszarów, które utrzymują pewien poziom wilgoci przez cały rok, ponieważ ten roczny cykl powoduje, że gleby co roku rozszerzają się i pęcznieją. Woda może być również wprowadzana do gleby przez ludzi lub ich infrastrukturę. Uszkodzenia są często powodowane przez pęcznienie różnicowe, które jest powodowane przez kieszenie mokrej gleby znajdujące się tuż obok gleby suchej. Przykłady zlokalizowanych źródeł wody obejmują systemy tryskaczowe, szamba, nieszczelne rury i baseny.
Identyfikacja
Właściciele nieruchomości i potencjalni nabywcy mogą sprawdzać ekspansywne gleby, konsultując się z badaniami gleb , z których wiele jest tworzonych i utrzymywanych przez Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych - Służbę Ochrony Zasobów Naturalnych (USDA-NRCS). Badanie gruntu powinno zawierać wartość współczynnika rozciągliwości liniowej (COLE). Profesjonalni naukowcy zajmujący się glebą mogą również analizować próbki gleby, aby określić jej zdolność do kurczenia się i pęcznienia. W okresach suchych na powierzchni gleby ekspansywne będą tworzyć duże pęknięcia o mniej więcej wielokątnych kształtach. Brak tych spękań nie oznacza jednak, że grunt nie jest ekspansywny.
Łagodzenie
Można zastosować wiele metod, aby złagodzić lub zapobiec uszkodzeniom powodowanym przez ekspansywne gleby. Jeśli chodzi o fundamenty, jednym z rozwiązań jest wydłużenie fundamentów budynku do głębokości, na której znajdują się poniżej strefy wahań zawartości wody. To wspiera je, gdy gleba się kurczy, i zakotwicza je, gdy gleba pęcznieje. Innym rozwiązaniem jest usunięcie istniejącego gruntu ekspansywnego i zastąpienie go gruntem nieekspansywnym, ale jeśli głębokość gruntu ekspansywnego jest zbyt głęboka, ta opcja jest bardzo kosztowna. Innym rozwiązaniem jest utrzymywanie stałej wilgotności gleby, co czasami można osiągnąć poprzez umożliwienie prawidłowego odpływu wody deszczowej z posesji, naprawienie obszarów wokół obiektów o słabych właściwościach drenażowych, naprawienie nieszczelności rur, unikanie nadmiernego podlewania pobliskich roślin oraz sadzenie drzew w pewnej odległości od jakiejkolwiek struktury. Jeszcze innym rozwiązaniem jest proces zwany stabilizacją gruntu , w którym do gruntu dodawane są dodatkowe materiały ograniczające jego zdolność do kurczenia się i pęcznienia. Materiały do stabilizacji to cement , żywice , popiół lotny , wapno , pucolana lub mieszanka wapienno-pucolanowa, w zależności od warunków terenowych i celów projektu.
Zobacz też