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Abb. 6.33
Die Tonmineralien Kaolinit (links, Foto: US Geological Survey, 1985) und Montmorillonit
(feinadrig, in Quarz eingeschlossen, Foto: Rob Lavinsky / iRocks.com, 2010).
die
Wasseraufnahmefähigkeit
genauer bestimmt: eine getrocknete und pulverisierte
Bodenprobe wird auf einen Filter gestreut, der während der Versuchsdurchf
ü
hrung
ständig auf dem Wasserspiegel im Versuchgefä
ß
auliegt. Quellfähige Tonmineralien
saugen Wasser durch den Filter an. Die auf die Trockenmasse der Probe bezogene
Menge des kapillar angesaugten Wassers ist ein Index f
ü
r die Wasseraufnahmefähig-
keit und lässt ebenfalls auf den Anteil an quellfähigen Mineralien schlie
ß
en.
Bereits Grim (1962) unterschied zwischen dem reversiblen, interkristallinen (os-
motischen) Quellen, bei dem sich Wasser in den Poren und an der Oberläche von
Tonmineralien anlagert, und dem intrakristallinen Quellen, bei dem sich Wassermo-
lek
ü
le zwischen die molekularen Lagen bestimmter Schichtsilikate schieben. Im zwei-
ten Fall handelt es sich um Tonminerale der Smektit-Gruppe, insbesondere Montmo-
rillonit. Sie sind Hauptbestandteil der Bentonit-Tone (nach dem Fundort Fort Benton,
USA), einem Verwitterungsprodukt pyroklastischer Sedimente. Abbildung 6.33 zeigt
die Tonmineralien Kaolinit und Montmorillonit.
Die im Labor bestimmte
Aktivitätszahl
I
A
[-] nach Skempton (1953) gibt einen Hin-
weis auf das Vorhandensein quellfähiger Tone. Sie ist deiniert als
mit
I
p
als Plastizitätszahl,
m
T
als Masse der Tonfraktion (< 0.002 mm) und
m
d
als Tro-
ckenmasse der Bodenprobe. Tone mit
I
A
> 1.25 werden als aktiv bezeichnet, d. h. sie
haben einen hohen Anteil quellfähiger Tonminerale (z. B. Montmorillonit), Tone mit
I
A
< 0.75 sind inaktiv infolge des hohen Anteils nicht quellfähiger Tonminerale (z. B.
Kaolin). Entsprechend ist die Wasseraufnahmefähigkeit bei aktiven Tonen gro
ß
, bei
inaktiven Tonen gering. Da mit steigendem Wassergehalt die Scherfestigkeit eines
Tons abnimmt, stellt die Aktivitätszahl einen wichtigen Indexwert zur Beurteilung des
Scherverhaltens dar.
