Понятие о расклинивающем действии тонких слоев

Ионы, суммарный заряд которых в объеме равен нулю, вблизи заряженных поверхностей распределяются неравномерно. Возникающее при этом электрическое поле создается как зарядом на поверхности частиц, так и зарядом ионов в растворе. При этом вблизи поверхностей создается повышенная концентрация ионов, убывающая постепенно в направлении объемной жидкости.

По исследованиям Б. В. Дерягина, существует три характерных случая, определяемых соотношением величин и знаков потенциалов поверхностей.

2. Потенциалы поверхностей различны по знаку. В этом случае между частицами на всех расстояниях действуют силы притяжения.

3. Потенциалы поверхностей одинаковы по знаку, но различны по величине. При этом соотношении потенциалов силы отталкивания действуют при больших расстояниях между частицами, но переходят в силы притяжения при малых расстояниях между ними.

Величина и знак потенциала поверхности может зависеть как от характера молекулярной (или ионной) решетки минеральной частицы, так и от вида ионов, содержащихся в растворе. Введением в раствор тех или иных веществ можно изменять не только величину, но и знак потенциала поверхности и таким образом регулировать силы взаимодействия между частицами, а следовательно, и свойства грунта.

Система, состоящая из частиц, разделенных тонкими слоями, в результате действия рассмотренных поверхностных сил молекулярного и ионно-электростатического происхождения стремится к разбуханию. Если создать препятствие такому разбуханию, например ограничить объем грунта преградами, то они будут испытывать давление набухания, которое может трактоваться как результат «расклинивающего» действия тонких слоев, так как именно при наличии тонких слоев возникает эффект отталкивания частиц.

Расклинивающее давление может возникать не только за счет проявления сил молекулярного дально действия и ионно-электростатических сил, но и за счет особых свойств слоев жидкости на границе с твердым телом. Экспериментально было показано, что на границе твердой поверхности и воды образуется гидратный слой, имеющий резкую границу с остальной частью жидкости. Этот слой может рассматриваться как особая граничная фаза; его толщина соответствует примерно 20 рядам молекул воды. Так как фазовое равновесие наступает только при определенной толщине граничных слоев, то при другой их толщине равновесие будет отсутствовать.