Перевести в нормальный вид!

где Z — валентность иона, е — заряд электрона, ε_w и ε_т — соответст­венно диэлектрические константы воды в зазоре частиц и самих час­тиц, σ — поверхностная плотность заряда, l — расстояние между частицами.

Для частиц монтмориллонита диаметром 1 мкм и толщиной 100 Å с поверхностной плотностью заряда σ = 3,5·10^-4 СГСЕ заряда на 1 см², величина силы сцепления двух частиц в контакте за счет ионно-электростатического притяжения находится в пределах 4·10^-бН - 5·10^-8 Н.

Ионно-электростатические силы притяжения относятся к силам среднего радиуса действия. Влияние их в тонкодисперсных грунтах становится особенно заметным при сближении частиц на расстояние до 2—3 нм и менее, при котором они начинают преобладать над си­лами молекулярного притяжения. С образованием ионно-электростатических взаимодействий прочность системы заметно возрастает; этим, в частности, объясняется значительное упрочнение глин при высушивании [1, 2].

Связи капиллярной природы возникают в трехфазных или многофазных грунтах за счет действия сил поверхностного натяжения. Искривлен­ные поверхности водных менисков на контактах частиц обусловливают капиллярные силы.

Смачиваемость поверхности частиц водой в основном определяется минеральным составом частиц грунта и характером их поверхности. Связи капиллярной природы проявляются в капиллярных контактах между частицами.

Рис.5. Схема взаимодействия капиллярной связи между сферическими частицами. Пояснение в тексте [2].

Для двух сферических частиц одинакового минерального состава и радиуса r сила их взаимного капиллярного притяжения F_кап за счет мениска смачивающей жидкости в контактном зазоре с радиусами кривизны а₁, и а₂ выражается зависимостью:

F_кап=πа₁σ(а₁ + а₂)/ а₂ = 2πσr/[(1 + tg(α/2)]

где σ — коэффициент поверхностного натяжения жидкости, α - угол, характеризующий ширину мениска жидкости.

Для гидрофильных частиц при α→0 эта формула примет простой вид:

F_кап=2πσr

Для случая взаимодействия плоскости и сферической частицы радиуса r сила капиллярного притяжения равна:

F_кап=4πσr

С учетом гидрофильности (или гидрофобности) поверхности частиц в формулы для F_кап вводится поправка на краевой угол смачивания θ. Тогда

F_кап=4πσr cos θ

Силы капиллярного взаимодействия являются неустойчивыми: они зависят от относительной влажности воздуха, окружающего частицы, от состояния водной пленки вокруг частиц и исчезают с ее исчезновением. Поэтому они имеют место в грунтах лишь при наличии капиллярной воды. Прочность единичного контакта в грунтах, обусловленного капиллярными силами, составляет порядка 10^-7 Н [1, 2].

Далее

Дата добавления: 2015-07-08