Bubrenje glina
Gline pripadaju sedimentnim naslagama te su definirane kao tla s česticama koloidnih dimenzija. U osnovi se sastoje od hidratiziranih alumosilikata, no zbog varijacija u strukturi i mineralnom sastavu definirano je više 30 minerala glina te svaki odlikuje karakterističnim svojstvima.
Njihova svojstva se nadalje značajno mijenjaju s promjenom uvjeta u kojima se nalaze. Vlažnost tla je jedan od najznačajnijih parametara te može brzo i dramatično utjecati na karakteristike glina. Analiziranje glina i njihovih karakteristika je stoga od iznimne važnosti u geotehničkim istraživanjima te omogućuje procjenu stabilnosti tla i razumijevanje procesa koji se mogu odvijati tijekom i nakon inženjerskih zahvata.
Na temelju sličnih svojstava, gline su podijeljene u grupe te je jedna od njih grupa smektita. Grupu smektita čine gline sa svojstvom velike promjene volumena s promjenom vlažnosti – bubrenje glina. Najpoznatiji minerali ove grupe su bentonit, montmorilonit, bajdelit, i nontronit.
Bubrenje glina je rezultat njihove specifične strukture. Strukture svih minerala glina su slojevite te sastavljene od izmjena tetraedrijskih i oktaedrijskih mreža čiji raspored može biti različit. Kod glina smektitne grupe, jedan sloj čine dvije tetraedrijske mreže i jedna oktaedrijska između njih. Između sukcesivnih slojeva nalazi se međuslojni prostor u kojem mogu biti prisutni elementi i molekule koji kompenziraju naboje. Višak naboja koji je potrebno kompenzirati rezultat je izomorfne supstitucije elemenata unutar strukture minerala. On je kompenziran pozitivno nabijenim kationima koji ulaze u međuslojni prostor.
Uslijed vlaženja, molekule vode nastoje uravnotežiti tu povećanu koncentraciju kationa te difundiraju prema međuslojnom prostoru. Hidratizacijom kationa povećava se radijus spojeva te time i volumen gline. Smektiti imaju najveću sposobnost ekspandiranja zbog vrlo sitnih dimenzija čestica i slabih veza u međuslojnom prostoru. Bubrenje glina je reverzibilan proces te ponovnim smanjenjem vlažnosti dolazi do smanjenja volumena. Upravo te oscilacije volumena uzrokuju oštećenja konstrukcija.
S oborinama i sezonskim promjenama vremena dolazi do promjene u količini vode u tlu. Za vrijeme vlažnijeg razdoblja, smektitne gline bubre te im se volumen može povećati i više od 10%. Porastom volumena gline počinju vršiti pritisak na konstrukcije, a pritisak je dovoljno velik da kroz vrijeme rezultira pojavom pukotina. Povratkom sušnog razdoblja, gline gube vodu te se volumen smanjuje. Stezanjem glina nadalje se pojavljuju pukotine koje omogućuju dublju penetraciju sljedećeg vodotoka, a time i veće bubrenje glina.
Na ovaj način proces bubrenja glina negativno utječe na razne građevinske objekte; temelje, podrumske zidove, ceste, podzemne i rudarske radove. Bubrenje glina je nadalje povezano s klizištima. Bubrenjem se njihovi slojevi udaljavaju čime im se smanjuje posmična čvrstoća te glineni slojevi postaju glavne klizne plohe. Geotehnički radovi stoga nastoje utvrditi prisutnost ovih glina i otkloniti s njima povezane rizike. Utjecaj ovih glina se može reducirati određivanjem njihovog položaja i prostiranja, stabiliziranjem terena, zamjenom materijala, dubljim temeljima te kontrolom vlažnosti tla.
Proces bubrenja glina je često zanemaren i umanjivan na važnosti zbog svoje neprimjetnosti. Utjecaj bubrenja na konstrukcije je postepen i često primijećen tek kada je šteta već učinjena. Iako je proces spor i sitnih dimenzija, bubrenje je jedan od najskupocjenijih uzroka šteta na građevinama u svijetu.
*Reference:
Crowley, Stephen. (2007). Introduction to Clay Minerals – Chemistry, Origins, Uses and Environmental Significance by B. Velde. Chapman and Hall, London, 1992. No. of pages: 198. Price: £14.95 (hardback). Geological Journal – GEOL J. 29. 385-386. 10.1002/gj.3350290412.
Štimac, I. (2016). Uloga minerala glina u aktiviranju klizišta Kostanjek : diplomski rad (Diplomski rad). Zagreb: Sveučilište u Zagrebu, Rudarsko-geološko-naftni fakultet. Preuzeto s https://urn.nsk.hr/urn:nbn:hr:169:729571
