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Quellung

 
     
  Änderung des Volumens und der Gestalt eines Festkörpers unter Einwirkung von Flüssigkeiten, Dämpfen oder Gasen; besonders ausgeprägt bei Mineralen mit Schichtgittern, z.B. Montmorillonit (Phyllosilicate). Die Quellung der Minerale mit Schichtgitterstruktur beruht auf ihrer Ladung und den zum Ladungsausgleich angelagerten Kationen. Dabei wird Wasser zunächst durch Hydratation der austauschbaren Kationen aufgenommen. Dieser erste Abschnitt der Quellung, auch als intrakristalline Quellung bezeichnet, findet vor allem bei Tonmineralen statt. Der zweite Abschnitt der Quellung beruht auf dem grossen Unterschied der Ionenkonzentration, vor allem der Kationenkonzentration, an der Tonmineraloberfläche und in der Porenlösung und wird als osmotische Quellung bezeichnet. Zum Unterschied zur Anhydrit-Quellung, bei der sich Anhydrit durch Wasseraufnahme in Gips umwandelt, handelt es sich bei Quellung der Tonminerale um einen reversiblen Vorgang. Das Quellverhalten lässt sich vor allem durch Röntgenbeugungsuntersuchungen nachweisen und erforschen. Die Bestimmung der quellfähigen Anteile bei Tonmineralen, Bentonit, »Quelltonen« etc. erfolgt röntgendiffraktometrisch, der Quelldruck (maximaler Druck zur Verhinderung jeder Volumenzunahme einer Probe) lässt sich an Scheiben von Bohrkernen im Labor mit entsprechenden Apparaten messen (Abb. 1) oder aus mineralogischen Kennwerten berechnen (Abb. 2).

QuellungQuellung 1: Apparat zur Messung des Quelldruckes (1=Probe, 2=Stahlring, 3=Druckdose, 4=Rückstellvorrichtung).

QuellungQuellung 2: aus mineralogischen Kennwerten von Opalinuston berechnete Funktion des Quelldruckes p in Abhängigkeit vom halben Teilchenabstand d und die experimentell gemessenen Quelldrücke in Abhängigkeit vom halben Teilchenabstand.
 
 

 

 

 
 
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