Zjawisko pęcznienia gruntu polega na zwiększaniu się jego objętości na skutek oddziaływania wody. Na pęcznienie najbardziej narażone są grunty bogate w minerały ilaste takie jak montmorylonit, beidelit czy illit, czyli głównie iły oraz rzadziej gliny pylaste zwięzłe. Zwiększenie objętości jest bardzo niebezpieczne, ponieważ może powodować podnoszenie fundamentów/ konstrukcji lub wywoływać dodatkowe parcie na ściany oporowe. Dlatego bardzo ważne jest, aby już na etapie rozpoznania podłoża gruntowego do projektu budowlanego przewidzieć badania pęcznienia, pozowali to na bezpieczne zaprojektowanie oraz późniejsza bezawaryjną eksplantację. Zdolność do pęcznienia określa się na podstawie:
- Wskaźnika pęcznienia wyrażany jako iloraz przyrostu objętości na koniec pęcznienia do objętości przed badaniem – jest to prosta i względnie szybka metoda, która odpowiada na pytanie czy grunt może wykazywać właściwości ekspansywne
- Ciśnienie pęcznienia jest to ciśnienie wywołane pęcznieniem, pomierzone w warunkach, w których niemożliwa jest zmiana objętości. Jest to bardzie skomplikowane i czasochłonne badanie jednak daje odpowiedź jakie dodatkowe siły mogą oddziaływać na obiekt budowalny podczas jego budowy i eksploatacji
- Wilgotność pęcznienia – jest to wilgotność, przy której grunt przestaje pęcznieć.
Ponadto w literaturze dostępnych jest kilka nomogramów (m.in. nomogram Casagrande’a zmodyfikowanych przez Grabowską-Olszewską, nomogram Vijayvergiya Ghazzalu’ego czy nomogram Seeda) oraz innych ogólnych zasad wstępnej oceny stopnia ekspansji gruntów znajdujących się w podłożu budowalnym.
Oprócz minerałów ilastych w procesach pęcznienia bierze udział także zjawisko wtórnego wytrącania się (powstawania) gipsu i ettryngitu. Zjawisko to jest szczególnie niebezpieczne w nasypach, gdzie minerały te mogą powstawać wtórnie w wyniku łączenia się związków siarki ze związkami wapnia (np. w nasypie zbudowanym z odpadów pohutniczych bogatych w tlenki siarki). W wyniku tego wytrąca się gips, który tworzy charakterystyczne jasne naloty na okruchach skał (patrz zdjęcie poniżej). Gips pod wpływem wody wsiąkającej w nasyp przyłącza do swojego składu cząsteczki wody, zwiększa swoją objętość i przechodzi do kolejnych etapów mineralizacji, w konsekwencji powstają kolejne związki mineralne (w tym ettryngit), które zwiększają objętość powodują wypiętrzenia fundamentów lub konstrukcji obiektów liniowych, co prowadzi do poważnych awarii.
