1. Composition minérale : Les minéraux argileux, tels que la montmorillonite et la smectite, ont une structure en couches avec des surfaces chargées négativement. Ces charges négatives attirent les molécules d’eau qui forment des liaisons hydrogène avec les particules d’argile. À mesure que davantage d’eau est absorbée, les particules d’argile se dilatent et gonflent, provoquant une augmentation de volume de l’argile. En revanche, le grès est principalement composé de grains de sable, comme le quartz, qui sont dépourvus de charges négatives importantes et n'attirent pas facilement les molécules d'eau.
2. Taille des particules : Les particules d'argile sont beaucoup plus petites que les particules de sable. La plus petite taille des particules des minéraux argileux augmente leur surface, offrant ainsi plus de sites de fixation aux molécules d’eau. L’augmentation de la surface permet à l’argile d’absorber et de retenir plus d’eau, ce qui entraîne un gonflement plus important.
3. Liaison interparticulaire : Les particules d'argile ont des liaisons interparticulaires plus faibles que les particules de grès. Les forces électrostatiques entre les particules d’argile sont plus faibles en raison des charges négatives présentes à leur surface. Cette faible liaison permet aux particules d’argile de se déplacer plus facilement en présence d’eau, permettant ainsi une expansion et un gonflement plus importants. En revanche, les particules de grès sont maintenues ensemble par des liaisons covalentes plus fortes, qui résistent au gonflement.
4. Capacité d'échange de cations (CEC) : Les minéraux argileux ont une CEC élevée, qui fait référence à leur capacité à échanger des cations (ions chargés positivement) à leur surface. Lorsque l’eau contenant des cations dissous entre en contact avec l’argile, ces cations sont attirés par les particules d’argile chargées négativement et remplacent les autres cations déjà présents. L’échange de cations peut provoquer la dispersion et le gonflement des particules d’argile, contribuant ainsi au gonflement de l’argile.
Ainsi, en raison de sa composition minérale, de sa taille de particules plus petite, de ses liaisons interparticulaires plus faibles et de sa CEC élevée, l’argile a plus tendance à gonfler lorsqu’elle entre en contact avec l’eau que le grès.
