1. Composizione minerale: I minerali argillosi, come la montmorillonite e la smectite, hanno una struttura stratificata con superfici caricate negativamente. Queste cariche negative attraggono le molecole d'acqua, che formano legami idrogeno con le particelle di argilla. Man mano che viene assorbita più acqua, le particelle di argilla si espandono e si gonfiano, facendo aumentare il volume dell'argilla. Al contrario, l’arenaria è composta principalmente da granelli di sabbia, come il quarzo, che mancano di cariche negative significative e non attirano facilmente le molecole d’acqua.
2. Dimensione delle particelle: Le particelle di argilla sono molto più piccole rispetto alle particelle di sabbia. La dimensione più piccola delle particelle dei minerali argillosi aumenta la loro area superficiale, fornendo più siti in cui le molecole d'acqua possono attaccarsi. La maggiore superficie consente all'argilla di assorbire e trattenere più acqua, determinando un maggiore rigonfiamento.
3. Legame interparticellare: Le particelle di argilla hanno legami interparticellari più deboli rispetto alle particelle di arenaria. Le forze elettrostatiche tra le particelle di argilla sono più deboli a causa delle cariche negative sulle loro superfici. Questo legame debole consente alle particelle di argilla di muoversi più facilmente quando è presente acqua, consentendo una maggiore espansione e rigonfiamento. Al contrario, le particelle di arenaria sono tenute insieme da legami covalenti più forti, che resistono al rigonfiamento.
4. Capacità di scambio cationico (CEC): I minerali argillosi hanno un CEC elevato, che si riferisce alla loro capacità di scambiare cationi (ioni caricati positivamente) sulle loro superfici. Quando l'acqua contenente cationi disciolti entra in contatto con l'argilla, questi cationi vengono attratti dalle particelle di argilla caricate negativamente e sostituiscono altri cationi già presenti. Lo scambio di cationi può causare la dispersione e il rigonfiamento delle particelle di argilla, contribuendo ulteriormente al rigonfiamento dell'argilla.
Pertanto, a causa della sua composizione minerale, della dimensione delle particelle più piccola, del legame interparticellare più debole e dell’elevato CEC, l’argilla ha una maggiore tendenza a gonfiarsi quando entra in contatto con l’acqua rispetto all’arenaria.
