점토광물과 물의 상호작용

정의

점토광물과 물의 상호작용은 점토가 물과 만나 성질이 변하는 현상이다.

점토 입자 표면은 음(-)으로 대전되어 물 분자와 양이온을 끌어당긴다.

이때 점토 주위에 붙잡힌 물을 흡착수라 하며, 점착성과 가소성의 근원이다.

점토광물의 두 구조

점토광물은 층상 구조에 따라 1:1형과 2:1형으로 나뉜다.

1:1형은 층간 결합이 강해 물이 거의 들어가지 않는다.

2:1형인 스멕타이트 계는 층 사이로 물이 들어가 크게 팽창한다.

팽윤과 수축의 원리

점토 입자 표면은 음전하를 띠어 물 분자를 끌어당긴다.

점토 주위에 물이 붙어 흡착수가 되고, 이것이 점착성과 가소성을 만든다.

층간으로 물이 들어가면 팽윤하고, 건조하면 수축해 균열이 생긴다.

이 과정이 반복되면 강도와 체적 안정성이 떨어진다.

Atterberg 한계와 소성지수

흙의 상태 변화 경계는 Atterberg 한계로 나타낸다.

소성지수는 액성한계에서 소성한계를 뺀 값이다.

가상의 예로 액성한계 60%, 소성한계 25%이면 소성지수는 35%다.

함수비가 20%면 액성지수가 음수라 반고체, 35%면 0.29로 소성 상태다.

흔한 실수와 채점 포인트

가장 흔한 실수는 팽창을 물이 입자 사이를 채워 부피가 늘어난다는 단순 설명으로 끝내는 것이다.

채점은 결정 구조와 흡착수를 함께 쓰는지, 조사와 연결하는지를 본다.

대책도 다짐만 쓰지 말고 배수, 치환, 방수 등을 함께 제시한다.

정리

핵심을 정리한다. 점토광물은 1:1형과 2:1형으로 나뉘고 물과의 반응이 다르다.

2:1형 스멕타이트는 층간으로 물이 들어가 팽창이 가장 크다.

흡착수와 소성지수, 액성한계로 함수비에 따른 거동을 판단한다.