Effect of pH on the Rheology of Marine Clay from the Site of the South Nation River, Canada, Landslide of 1971

Abstract

The pH of Na-saturated, carbonate-containing and carbonate-free Leda clay, at salinities of 2 and 10 g/liter, was decreased from pH 8 to 4 by the addition of HCl. The Bingham yield stress, as determined with a coaxial viscometer, increased in all materials as the pH decreased. Above about pH 7 the 2-g/liter materials had a lower yield stress at any water content than the 10-g/liter materials, whereas, below about pH 6.8 the yield stress of the carbonate-containing soil at a salinity of 10 g/liter was lower. For the carbonate-free material, the change occurred at about pH 6.2. The influence of salinity on the remolded shear strength of these materials was pH-dependent. A yield stress increase with decreasing pH was likely due to a change in ion saturation. The carbonate-free material exhibited a maximum yield stress at about pH 5.5–6.2, depending on salinity. The isoelectric points for oxides and clay mineral edges most probably account for the existence of the maximum.

Резюме

Величина рН Ка-насыщенной, карбонато-содержащей и карбонато-свободной глины Леда, при солености 2 и 10 грамм/литр, уменьшалась от 8 до 4 при добавлении НС1. Величина предела текучести Бингама, определенная при помощи коаксиального вискозиметра, увеличивалась для всех материалов, когда величина рН уменьшалась. Выше значения рН около 7, материалы при солености 2 грамм/литр имели предел текучести более низкий при всех содержаниях воды, чем материалы при солености 10 грамм/литр, хотя ниже значения рН около 6,8 предел текучести почвы, содержащей карбонат при солености 10 грамм/литр, был более низкий. Для материала, несодержащего карбонат, это изменение получилось при рН = 6,2. Влияние солености на прочность на срез материалов зависело от величины рН. Увеличение предела текучести при уменьшении значения рН было, вероятно, ре¬зультатом изменения насыщения. Материалы, несодержащие карбонае, давали максимальное зна¬чение предела текучести при рН между 5,5–6,2, в зависимости от солености. Изоэлектрические точки для окисей и граней глинистых минералов являются, наиболее вероятно, причиной присутствия этого максимума. [E.G.]

Resümee

Der pH-Wert von Na-gesättigtem, Karbonat-haltigem und Karbonat-freiem Leda-Ton nahm bei Salinitäten von 2 und 10 g/1 durch die Zugabe von HCl von pH 8 auf pH 4 ab. Die Bingham Fließgrenze die mit einem koaxialen Viskosimeter bestimmt wurde, nahm in allen Substanzen zu, wenn der pH abnahm. Oberhalb von etwa pH 7 hatten die 2 g/1-Substanzen bei jedem Wassergehalt eine geringere Fließgrenze als die 10 g/1-Substanzen. Unterhalb von etwa pH 6,8 war die Fließgrenze des Karbonat-haltigen Bodens bei einer Salinität von 10 g/1 jedoch niedriger. Bei dem Karbonat-freien Material trat die Veränderung bei etwa pH 6,2 ein. Der Einfluß der Salinität auf die Restscherfestigkeit dieser Substanzen war pH-abhängig. Eine Zunahme der Fließgrenze mit abnehmendem pH beruht wahrscheinlich auf Veränderungen in der Ionensättigung. Das Karbonat-freie Material zeigte eine maximale Fließgrenze bei einem pH-Wert von etwa 5,5-6,2 je nach Salinität. Die isoelektrischen Punkte für Oxide und Tonmineralkanten sind höchstwahrscheinlich für die Existenz dieses Minimums verantwortlich. [U.W.]

Résumé

Le pH d'argile Leda, saturé de Na, avec et sans carbonate, à des salinités de 2 et 10 g/litre a été diminué du pH 8 à 4 par l'addition d'HCl. La force de Bingham nécessaire pour faire céder le matériau, déterminé avec un viscomètre coaxial, a augmenté dans tous les matériaux au fur et à mesure que le pH diminuait. Au dessus d’à peu près pH 7 la force nécessaire pour faire céder les matériaux 2-g/litre était plus basse pour toute teneur en eau que pour les matériaux 10-g/litre, tandis qu'en dessous du pH 6,8, la force nécessaire pour faire céder le sol contenant du carbonate à une salinité de 10 g/litre était plus basse. Le changement s'est produit à à peu près pH 6,2 pour le matériau sans carbonate. L'influence de la salinité sur la résistance à la tension remoulée de ces matériaux était dépendante du pH. Une augmentation de la force nécessaire pour faire céder les matériaux correspondant à une diminution du pH était probablement due à un changement de saturation d'ions. La force nécessaire pour faire céder le matériau sans carbonate a atteint un maximum à à peu près pH 5,5-6,2, dépendant de la salinité. Les points isoélectriques pour les oxides et les bords des minéraux argileux rendent probablement compte de l'existence de ce maximum. [D.J.]