粘土與水的相互作用
粘土與水的相互作用可分為兩個階段:第一階段為層間膨脹，如蒙脫石粘土在吸水過程中,可得到多少有些穩定的相當於層間有1層、2層、3層到4層水分子的水化粘土的結構。當吸附4層水分子時,層間膨脹可使粘土的體積增加1倍。層間膨脹的解釋如下：一種認為是由於層間交換性陽離子的水合作用引起的，因為大的水合能可克服單位層間的吸引力。無同晶置換因而也無層間電荷的原型礦物如葉臘石等，由於沒有層間陽離子，故沒有陽離子的水合能可利用,所以沒有層間膨脹。另一種認為由於侵入的水分子與晶格表面的氧原子建立氫鍵而吸附的，原因是某些水分子的幾何排列可能有利於這種氫鍵合。在原型礦物中沒有層間膨脹的是由於其表面水合能太小，不足以克服單位層間的分子引力。因為在原型礦物中,單位層之間的距離小，其吸引力比蒙脫石為強之故。實際上，層間膨脹的機理是頗為複雜的，除了分子引力與水合能外,在帶電層與層間陽離子之間的靜電能在解釋決定單位層分離的力的平衡中也要考慮。因此，在某些粘土與某種交換性陽離子中，離子水合能在層間膨脹中起主要作用，而在另一些粘土與另一些陽離子間,表面水合能可能更重要。第二階段為滲透膨脹,這時單個顆粒面之間的雙電層斥力起作用,這種斥力迫使它們吸收水分而推開。在這一膨脹階段，伴隨有較大的體積變化，但是如果形成顆粒的邊-面締合，將導致凝膠的形成,常使粘土膨脹有一限度。
土壤經過乾縮濕脹的作用，體積發生變化，影響土壤結構的形成、破碎和孔隙度，有時也影響植物根系的生長。同時，土壤吸水膨脹後，顯著降低土壤中自由水的移動，對植物生長有一定影響。膨脹是土壤膠體屬性之一。各種土壤粘粒礦物的膨脹度不同，由土壤中粘粒礦物的組成可以推論土壤吸水膨脹性能;反之,由土壤膠體吸水膨脹性能亦可推論土壤膠體的本性。
膠體膨脹
膠體膨脹可從以下幾方面測定其有關數據：
①膨脹後體積的變化；
②膨脹壓；
③膨脹後在液體中沉降的體積；
④膨脹時所結合的液量。
浸水軟化
1.膨脹性粘土浸水膨脹是因為作用在土骨架上的有效應力減小了的緣故，膨脹壓力是介質吸力的間接度量。
2.不固結不排水剪和固結排水剪的強度包線存在著一個交點，交點壓力隨土樣初始含水量增大而減小，這一交點壓力也代表膨脹性粘土的膨脹壓力。
3.膨脹性粘土浸水軟化主要表現在凝聚力的降低上，內摩擦角只減小1°~3°，並且初始含水量越大的土強度衰減越小，這一強度損失可以用交點壓力或實測膨脹壓力與固結排水剪摩擦係數的乘積來估算。
改性
1.用石灰、水泥、粉煤灰等材料改良膨脹性粘土能減小或消除膨脹土的脹縮性。但現場操作不可能像室內把 土體拌合得非常均勻 ，因此 ，可把摻灰比提 高 2 ～3 個百分點，摻灰量有一個最佳的配比，根據室內試驗資料分析這個值 在7%左右。
2.摻灰、水泥、粉煤灰等材料改良的膨脹性粘土顆粒較任意地定向排列，形成了凝聚結構，增加了土的透水性使土體更具團粒化 ，加大了孔隙壓力的消散速度。使填築路堤的沉降最大部分在施工期內完成。
3.改良後的土體強度隨時問增長而增大，浸水後灰土體的強度有所損失，但衰減幅度很小，作為一般工程富足有餘。
