일반적으로 스멕타이트는 온도, 시간, 공극수 내 K 함량 등이 증가하면서 일라이트화 작용을 통하여 일라이트-스멕타이트 혼합층광물(I-S)로 전이된다. 따라서, 벤토나이트(주로 스멕타이트질 광물로 구성된 화산쇄설물의 변질산물)는 지질환경에 따라 스멕타이트 또는 다양한 혼합층비를 갖는 I-S를 함유하게 된다. 이러한 벤토나이트 내 스멕타이트와 일라이트의 혼합층비는 팽창성(expandability)으로 정량화할 수 있다. (중략)
A significant question is what role does newly-formed expansive mineral growth play in the premature deterioration of concrete. These minerals formed in cement paste as a result of chemical reactions involving cement paste and coarse/fine aggregate. Petrographic observations and SEM/EDAX analysis were conducted in order to determine chemical and mineralogical changes in the aggregate and cement paste of samples taken from lowa concrete highways that showed premature deterioration. Formation and expansive mechanisms involved in deterioration were Investigated. Brucite, Mg(OH)$_2$, is potentially expansive mineral that farms in cement paste of concretes containing reactive dolomite aggregate as a result of partial dedolomitization of the aggregate. No cracking was observed to be spatially associated with brucite, but most brucite was microscopic in size and widely disseminated in the cement paste of less durable concretes. Expansion stresses associated with its growth at innumerable microlocations may be retrieved by cracking at weaker locations in the concrete. Ettringite, 3CaO.Al$_2$O$_3$.3CaSO$_4$.32$H_2O$, completely fills many small voids and occurs as rims lining the margin of larger voids. Microscopic ettringite is common disseminated throughout the paste in many samples. Severe cracking of cement paste causing premature deterioration is often closely associated with ettringite locations, and strongly suggests that ettringite contributed to deterioration. Pyrite, FeS2, is commonly present in coarse/fine aggregates, and its oxidation products is observed in many concrete samples. Pyrite oxidation provides sulfate ions for ettringite formation.
The identification works of the clay minerals in the Paju series soil of an alfisol, aquic hapludalf, which is derived from the basalt were carried out by the X-ray diffractometer and with the aid of the complete chemical analysis of the clay fractions as well. It also conducted to determine the contents of the identified minerals which correspond to peaks of the diffraction lines appeared at 0.72, 1.0, and 1.4nm respectively. The expansible 2:1 minerals, micas and micaceous minerals, kaolinite minerals, and gibbsite were identified by the X-ray method. Furthermore, the X-ray results are seemed to be partly supported by the chemical analysis because of the presence of illite in the fractions could be confirmed by the values of $SiO_2/A1_2O_3$ mole ratio which ranged from 2.33 to 2.61. The average contents of the 1.4nm minerals. montmorillonite and vermiculite, 1.0nm micas and micaceous minerals, and 0.72nm kaolinite minerals are 42%, 28%, and 30% respectively. The theoretical considerations for the formations of these minerals were also given and that seemed to be well coincided with the experimental results, The presence of the Bt horizons and the kaolinite with gibbsite equilibria in the soil could be interpreted that the weathering is deeply advanced so far under the given soil environmental conditions.
Forest fires increase the risk of subsequent soil erosion and mass movement in burned areas, even under rainfall conditions below landslide alert thresholds, by destroying plants and vegetation and causing changes to soil properties. These effects of forest fires can alter runoff in burned areas by altering soil composition, component minerals, soil water repellency, soil mass stability, and soil fabric. Heat from forest fires not only burns shallow organic matter and plants but also spreads below the surface, affecting soil constituents including minerals. This study analyzed X-ray diffraction and physical properties of topsoil and subsoil obtained from both burned and non-burned areas to identify the composition and distribution of clay minerals in the soil. Small amounts of mullite, analcite, and hematite were identified in burned soils. Vermiculite and mixed-layer illite/vermiculite (I/V) were found in topsoil samples from burned areas but not in those from non-burned areas. These findings show changes in soil mineral composition caused by forest fires. Expansive clay minerals increase the volume of soil during rainfall, degrading the structural stability of slopes. Clay minerals generated in soil in burned areas are therefore likely to affect the long-term stability of slopes in mountainous areas.
The dehydration of hexadecyltrimethylammonium (HDTMA)-exchanged montmorillonite has been studied using X-ray diffractometry (XRD) and differential scanning calorimetry (DSC). The dehydration in HDTMA-montmorillonite seems to influence the swelling behavior of the organo-clay during heating. The basal d(001) spacing vs temperature curve of the HDTMA-montmorillonite has one broad swelling edge with a shoulder on the low-temperature side. We believe that the shoulder at $100^{\circ}C$ for the HDTMA-montmorillonite is due to interlayer swelling induced by the initial rearrangement of surfactants, and the second edge at $200^{\circ}C$ is caused by interlayer swelling resulting from the secondary vertical reorientation of alkyl chains. It seems that the dehydration of organo-clay induces a reorientation of the alkyl chains by transition to more vertical position relative to the silicate sheets, allowing instantly greater d-spacing.
The numerical modeling and simulation have been used increasingly as tools for examining and interpreting the bulk structure and properties of materials. The use of molecular dynamics (MD) simulations to model the structure of materials is now both widespread and reasonably well understood. In this research, we introduced the numerical method to calculate the physico-chemical properties such as a diffusion coefficient and a viscosity of clay mineral. In this research, a series of MD calculations were performed for clay mineral and clay-water systems, appropriate to a saturated deep geological setting. Then, by using homogenization analysis (HA), the diffusion coefficients are calculated for conditions of the spatial distribution of the water viscosity associated with some configuration of clay minerals. This result of numerical analysis is quite similar to the previous experimental results. It means that the introduced numerical method is very useful to calculate the physico-chemical properties of clay minerals under various environmental conditions.
Content, swelling, concentration, drainage of clay are critical factors that could control rock failures as well as discontinuous geological structures like faults and joints. Especially, the proportional components of clay minerals can be one of few direct indicators to a rock failure caused well by rainfall. Criticality of the role of clay mineral contents gets bigger in the slope and tunnel design. This study, using a horizontal boring core of pelitic/psammitic phyllite from the OO tunnel construction site, aims to investigate mineral composition changes related to fault distribution and their mechanical effects to the activity of these discontinuous layers (i.e., clay-filled fault layers), and eventually to define correlation among rock compositions, weathering products and rock instabilities. Field survey and lab tests were carried out for the composition and strength index of fault clay minerals within the core samples and microscopic analysis of fresh and weathered rock samples.
The purpose of this study is to analyze the key factors that contribute to landslide causes through swelling clay minerals and terrain analysis in landslide sites taken place of in Yongin city, Gyeonggi-do, 2011. The study was conducted based on field survey by XRD (X-ray Diffraction), XRF (X-ray fluorescence), spectroscopic analysis on soil samples obtained from landslide sites and ASTER satellite image. Illite shows absorption features; $Fe^{2+}$ and $Fe^{3+}$ at 0.9 and $1.0{\mu}m$, broad water absorption features near 1.4 and $1.9{\mu}m$, and additional Al-hydroxyl features at 2.2, 2.3 and $2.4{\mu}m$, respectively. These absorption features are consistent with the bands 5, 6, and 7 of ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) satellite image. Illite image was extracted using band math of $SWIR_{Illite}$. From these results, we confirmed the applicability of ASTER satellite image using identification of swelling clay minerals to landslide study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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