Влажность, влагоемкость. Двойной электрический слой, страница 2

Подвешенная влагоемкость. Подвешенная влагоемкость обнаруживается в толщах обломочных пород на меньшей глубине (выше), чем капиллярная. Эта вода не сообщается с уровнем грунтовых и капиллярно-подпертых вод; она полностью насыщает поры на некотором расстоянии от верхнего уровня капиллярной зоны. Однако при известных условиях капиллярно-подвешенная вода стекает вниз, тогда и в таких породах находится только связанная вода.

Подвешенная влагоемкость — свойство пород удерживать различный объем связанной или капиллярно-подвешенной. воды на определенный объем сухой породы.

Максимальная гигроскопическая влагоемкость. В подзоне максимальной гигроскопической влагоемкости, следующей за подзоной подвешенной влагоемкости, еще меньше воды и больше влажного воздуха, вода находится совсем близко от земной поверхности, и процессы ее испарения в атмосферу здесь интенсивнее.

Максимальная гигроскопическая влагоемкость наблюдается при относительной влажности воздуха в порах пород не ниже 94%. При этом около твердой фазы удерживается максимальный объем прочносвязанной воды и объем воды углов пор (стыковая вода).

Механизм образования воды углов пор следующий. Если поровый объем сухой породы заполнить воздухом с относительной влажностью, большей 80% и не превышающей 94%, то поверх прочносвязанной, ранее всего осаждающейся воды нарастает слой рыхлосвязанной воды. Однако на плоских поверхностях пор он не удерживается и менисковыми силами стягивается в углы пор. Упругость пара над вогнутыми менисками в углах пор меньше, чем над относительно плоскими поверхностями зерен (или пор). Это приводит к более интенсивной конденсации паров воды и к дополнительному накапливанию ее в местах стыка частиц. Последний процесс называется капиллярной конденсацией, которая особенно значительна у пород с размерами пор меньше 0,0002 мм, где мениски имеют большую кривизну.

Вода углов пор относится к разряду рыхлосвязанной. Она подвижна только в пределах манжет, не передает гидростатического давления, и ее молекулы могут ориентироваться вокруг ионов растворителя. По сравнению со свободной и рыхлосвязан­ной водами воды прочносвязанная и в углах пор удерживаются прочнее, поэтому и при высыхании пород они удаляются последними.

Таким образом, максимальная гигроскопическая влагоемкость — это свойство пород поглощать из воздуха при его относительной влажности >94% и удерживать различный объем прочносвязанной и стыковой воды на определенный объем сухой породы.

3.4.  Коэффициент влагоемкости

Свойство пород иметь неодинаковый объем влаги на определенный объем сухой породы характеризуется рядом величин, которые называются коэффициентами влагоемкости и соответственно называются коэффициентами полной, капиллярной, подвешенной, максимальной гигроскопической и гигроскопической влагоемкости.

Осадочные (обломочные) породы. Значения коэффициентов влагоемкости осадочных обломочных пород зависят от минерального состава, структуры и текстуры пород. Значения коэффициента влагоемкости изменяются примерно в тех же пределах, что и коэффициента пористости, если породы не набухают. У набухающих пород коэффициент влагоемкости превосходит коэффициент пористости.

Коэффициент подвешенной влагоемкости в песках равен 3—5%, у неотсортированных, как правило, песчано-алевритовых пород он достигает 10—12% и у неотсортированных, в основном алевритово-глинистых, пород и глин соответственно возрастает до 12—18—22%.

Наибольшее количество подвешенной воды имеют мелкозернистые породы: пески, меловидные известняки, песчаники и глины. Коэффициент массовой максимальной гигроскопической влагоемкости осадочных пород изменяется 0,24 до 50% и более.

Эти пределы изменения коэффициента массовой максимальной гигроскопической влагоемкости осадочных пород  хорошо согласуются с удельной поверхностью названных пород. Максимальная гигроскопическая влагоемкость тонкозернистых пород с угловатыми плохо окатанными зернами, глин и сильно глинистых пород больше, чем других разностей песчано-алевритово-глинистых и иных обломочных пород, так как значительна их удельная поверхность связана с наличием у минералов глин раздвижных кристаллических решеток.