Образование сольватных оболочек на поверхности частиц глинистых минералов происходит с такой силой, что молекулы воды, втягиваясь между пакетами, раздвигают их. Поэтому при поглощении воды, как правило, наблюдается некоторое увеличение объема глин — набухание. Обычно набухание глин невелико. Значительное набухание свойственно бентонитам, в которых наблюдается внутрикристаллическое набухание минеральных частиц. Некоторые бентониты могут увеличивать свой объем в 10—15 раз.
Явление, обратное набуханию (уменьшение объема при высушивании), называется воздушной усадкой, или усушкой. Чем мельче частицы, тем больше усадка. Для монтмориллонита она достигает нескольких сотен процентов. Набухание и усадка связаны со степенью дисперсности, минералогическим составом и составом обменных катионов. Толщина слоя воды в системе глина — вода определяется общим содержанием воды и степенью дисперсности глинистых частиц.
Водяные пленки, образующиеся на поверхности глинистой частицы, при некотором ограниченном количестве воды способствуют более полному проявлению поверхностных сил сцепления. Так, например, наибольшая связанность частиц монтмориллонита наступает при толщине водной пленки 0,8 нм, что приблизительно равно толщине слоя из трех молекул воды. В этом случае связь между частицами воды и глины обусловлена образованием моста, направленного (ориентированного) диполя воды. Такое состояние частиц глины и воды обеспечивает наибольшую прочность формовочной смеси.
При дальнейшем увлажнении глин с образованием водяных пленок большей толщины вода начинает играть роль «смазки», уменьшающей эффект взаимного притяжения частиц. Такое состояние системы глина —вода приводит к снижению прочности формовочной смеси. В связи с малой водопоглощающей способностью глины более склонны к переувлажнению, чем бентониты.
Тиксотропность. Это способность некоторых глинистых суспензий самопроизвольно превращаться в гелеподобную массу: загустевать, упрочняться, а при механическом воздействии (встряхивании, размешивании), наоборот, разжижаться, расплываться. Это явление вызвано способностью глинистых частиц образовывать так называемые сетчатые структуры.
Частицы или агрегаты частиц соприкасаются и слипаются лишь в отдельных точках, поэтому между ними остаются пространства, заполненные водой. Непрочность связей между частицами обусловливает обратимость процесса. Интенсивность тиксотропии зависит от минералогического состава, размеров и, главным образом, от формы глинистых частиц. Изометрические частицы способны плотнее «упаковываться» и прочнее связываться, что препятствует возникновению тиксотропии. Удлиненные же частицы способствуют развитию тиксотропии.
Тепловые эффекты. При смачивании глин водой наблюдается выделение теплоты, количество которой пропорционально удельной поверхности. В табл. 1.17 приведены экспериментальные данные (А. В. Думанский).