1。鉱物組成： モンモリロナイトやスメクタイトなどの粘土鉱物は、負に帯電した表面を備えた層状構造を持っています。これらの負電荷は、粘土粒子との水素結合を形成する水分子を引き付けます。より多くの水が吸収されると、粘土の粒子が膨張して膨張し、粘土の体積が増加します。対照的に、砂岩は主に石英などの砂粒で構成されており、有意な負電荷を欠いており、水分子を容易に引き付けることはありません。
2。粒子サイズ： 粘土粒子は、砂粒子に比べてはるかに小さいです。粘土鉱物の粒子サイズが小さくなると、表面積が増加し、水分子が付着する場所が増えます。表面積の増加により、粘土はより多くの水を吸収して保持することができ、より大きな腫れにつながります。
3。粒子間結合： 粘土粒子は、砂岩粒子と比較して粒子間結合が弱い。粘土粒子間の静電力は、表面の負の電荷により弱くなります。この弱い結合により、水が存在するときに粘土粒子がより簡単に移動できるようになり、より大きな膨張と腫れが可能になります。対照的に、砂岩の粒子は、腫れに抵抗する強力な共有結合によって結合されます。
4。 cation交換容量（CEC）： 粘土鉱物には高いCECがあり、それは表面で陽イオン（正に帯電したイオン）を交換する能力を指します。溶存陽イオンを含む水が粘土と接触すると、これらのカチオンは負に帯電した粘土粒子に引き付けられ、すでに存在する他のカチオンに置き換えられます。陽イオンの交換により、粘土粒子が分散して腫れ、粘土の腫れにさらに寄与します。
したがって、そのミネラル組成、粒子サイズが小さく、粒子間結合が弱く、CECが高くなるため、粘土は砂岩と比較して水と接触すると膨張する傾向が高くなります。
