Кристалоструктурни особености на строителните почви


Категория на документа: География


Кристалоструктурни особености
Първични силикати - преобладаващи ковалентен тип връзки
Прости соли - преобл. йонен тип връзки
Глинести минерали - смесен тип връзки

Ковалентна връзка - [SiO4]4- атомен тип кристална решетка. Тази връзка е най-здрава и преобладаването и в минералите обуславя значителна твърдост, висока точка на топене, голяма съпротивителна способност на външни силови въздействия.

Кристалоструктурни особености Основната структурна единица в първичните силикати е силициево-кислороден тетраедър, в центъра на който е силициев атом, а по върховете - кислородни атоми. Тези тетраедри са изолирани един от друг или са свързани помежду си с върховете си и образуват скелетна ст-ра вериги, ленти, мрежи или слоеве. Представителен минерал с ковалетен тип връзки на скелета е кварцът SiO2 - решетката му е валентно неутрална, а ковалентната връзка осигурява висока твърдост , якост и неподатливост на изветрителни ягенти. Със скелетен тип структура са и фелдшпатите, в които част от атомите на силиция са изоморфно заменени от атоми на алуминия - образуват се алумокислородни мотиви. Фелдшпатите лесно се разлагат под действие на изветрителните агенти. Представител на островния тип решетка е оливинът - отделните тетраедри имат островно разположение. Решетката на оливинът бързо се разпада - той е неустойчив в зоната на изветряне. Представителите с лещо и лентовидно подреждане са пироксените и амфиболите.

Свойства на първичните силикати Определят се от типа на кристалната решетка и състава на изграждащите я елементи. С най-голяма специфична плътност са минералите, които съдържат тежки елементи (оливин, пироксени, амфиболи). С най-малка специфична плътност са минералите с преобладаване на O и Si в решетката и скелетен тип структура (кварц, фелдшпат и др.) Различния тип кристална решетка обуславя различна устойчивост на изветряне. Най-активен агент на химичното изветряне е водородният катион - нищожните му размери позволяват лесно да проникне в кристалната решетка и да образува с кислорода по върховете на алумокислородните тетраедри здрава ОН- група, разкъсвайки кислородните мостове. Най-устойчив на изветряне е кварцът, а най-податливи - фелдшпатите и оливинът. В условията на хипергенеза кристалната решетка се разрушава в следствие изветрянето, което води до образуване на нови минерали с различен състав и различен тип решетка, които съставляват групата на глинестите минерали.

Инженергеоложко значение Първичните силикати са главен и определящ фактор за свойствата на скалите с сдрави кристални връзки и несвързаните седиментни строителни почви. В последния случай минералният състав влияе върху порестостта, водопропускливостта, височината на капилярно покачване и други. Установено, е че едрият пясък е богат на кварц, в средният преобладават фелдшпатите, а в дребния - пак кварцът т.е. еднакви по размер частици имат и еднакъв минерален състав. Доказано, е че якостта и химичната устойчивост на минералите до голяма степен определят дисперсността на строителните почви.
Йонна връзка - създава се когато взаимодейств. атоми са с различни свойства. Всеки йион в кристалната решетка е обграден от няколно йони с противоположен заряд. При съприкосновение с вода решетката се разпада на отделни йони. Йонната връзка е също здрава, поради което минералите с такъв тип решетка са със значителна твърдост и висока точка на топене, но са водонеустойчиви. Обединяващ признак за тези връзки е тяхната разтворимост във вода.

Кристалоструктурни особености Халит и силвин - халогениди с най-прост строеж - кристалната им решетка е куб , върховете на който са заети от редуващи се Na+ или K+ катиони с Cl- аниони. Връзката им е от йонен тип и лесно се разтварят във вода.
Гипс и анхидрит - кристалната решетка на тези сулфати се състои от слоеве в плоскостта образувани от SO42- и Ca2+. Свързани са с две молекули вода. По този начин водните молекули служат като мост свързващ два съседни слоя. При обезводняване гипсът преминава в анхидрит, а при хидратация анхидритът образува вторичен гипс.
С най-голямо разпространение от карбонатите е калцитът. Структурата му има вид на деформирана структура на халит.
Свойствата на простите соли се определят от йонния тип връзка. Те са с ниска твърдост, която е в зависимост от състава на атомите в кристалната решетка. Разтворимостта им се понижава с намаляване на йонния радиус и повишаване валентостта на йоните в кристалната решетка. До голяма степен разтворимостта им зависи от дилектричните свойства на разтворителя, размера на минералните зърна, температурата, налягането , химичния състав, съдържанието на соли и свободен СО2 в природните води.

Инженергеоложко значение Простите соли имат голямо разпространение в природата и човек често се среща с тях. Те образуват цели пластове или са включени като прослойки в другите седиментни скали (+д.р.). С най-голямо разпространение са карбонатите. Когато простите соли участват в кристалните връзки на скалите те осигуряват голяма якост и малка деформируемост, тъй като играят роля на цимент между отделните зърна. /пр. мергелни кредни седименти/. Простите соли подлежат на разтваряне, преразпределяне и изнасяне, което е съпроводено с намаляване на плътността и якостта на скалите, увеличаване на дисперсността и уплътняемостта на скалите. Когато тези соли изграждат цели пластове, разтварянето и изнасянето им може да доведе до образуване на карстови форми, които имат неблагоприятно влияние при строителството.
Простите соли играят съществена роля, когато са в състояние на порен разтвор. Те участват активно в колоидно химичните процеси на взаимодействие между тези разтвори и глинестите минерали, подпомагат процесите на коагулация, намаляват повърхностната активност на глинестите минерали и с това оказват съществено влияние в/у свойствата на глинестите седименти.
Метална връзка - създава се от свободно движещи се електрони между положително заредените йони в кристалната решетка на металите.
Молекулна връзка - значително по слаба от ковалентната и йонната.
Глинести минерали /смесен тип връзки/ В голямата си част съвременното инженергеоложко строителство се извършва в глинести разновидности. Глинестите минерали са високодисперсни и относително стабилни с минерални съединения от групата на водните алумосиликати със слоест или слоесто-лентовиден строеж, които се образуват в процеса на химично изветряне.
С инженергеоложко значение са кристалните глинести минерали. Те се поделят според връзките между структурните слоеве и подвижността на слоевете на минерали със стабилен тип кристална решетка, минерали с подвижен тип кристална решетка и минерали с междинен тип кристална решетка.

Кристалоструктурни особености Основен тип в структурата на глинестите минерали е силициевокислороден тетраедър. Друг основен мотив е алуминиево-кислородно-хидроксилен октаедър . Понякога силициевите атоми в тетраедрите и алуминиевите атоми в октаедрите са заменени изоморфно от атоми с по-ниска валентност. Вследствие на това се получава дефицит на положителен заряд в решетката на глинестите минерали, който има важна роля в специфичните свойства на глините. Свурзаните чрез върховете си тетра и октаедри образуват пакети състоящи се от:
* един тетраедричен и един октаедричен слой - двуслоен тип решетка 1:1
* два тетраедрични и един октаедричен слой - трислоен тип решетка 2:1
* сложна комбинация между редуващи се октаедри и тетраедри образуващи смесенослоен тип кристална решетка 2:2:1
Връзката между пакетите може да бъде с йонен, молекулен или водороден характер. Ето и трите основни типа глинести минерали:
група на каолинита; на монтморилонита; на хидрослюдите





Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Кристалоструктурни особености на строителните почви 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.