原来的负电荷层或者被吸附的阳离子替换或者交换。黏土矿物等胶体微粒维持和交换带正电荷离子的能力很重要,因为它控制带正电荷的化学物种在土壤中的流动性,并在一般情况下控制阳离子的地球化学循环。由于层间可交换阳离子的存在,通常与粘土矿物相关，粘土矿物的交换能力载于 。
如果干粘土矿物被允许在受控制的环境中吸附水,水就会以或多或少的离散形式加入其层间空间,造成层间空间肿胀或膨胀。粘土矿物层间空间的膨胀是由于与颗粒相互作用有关的水化能力。膨胀性粘土易于发生大体积的变化,这与水分的变化有关。
膨胀能力现象取决于粘土本身的粒度和表面活动。膨胀粘土矿物是地质类型的材料,含有50%以上的矿物颗粒,其尺寸小于2微米。
粘土矿物的主要矿物成分是分散层硅酸盐。粘土矿物的膨胀特性在轻建筑物结构设计中起着重要作用。土壤在性质上是异质的;其化学成分也取决于其他元素,而不是膨胀的矿物。对膨胀和非膨胀粘土矿物进行了几种矿物学研究.
膨胀能力的调动可能会导致稳定性问题和地基威胁、隧道和斜坡,这需要某些假设和因素,如膨胀电位,需要通过使用膨胀压力来调动。影响膨胀电位的因素称为内部因素，粘土矿物中的阳离子和粘土矿物的性质,对膨胀电位有显著影响的因素称为外部电位。
膨胀压力主要取决于平均比表面积,较多的表面积,较多的膨胀压力主要取决于平均比表面积,较多的表面积,较多的力作用于表面导致大体积变化和较高的膨胀压力。在膨胀过程中,粘土矿物晶体结构的变形导致矿物强度和水力电导率的变化。
显示膨胀能力的粘土矿物的结构以氧化硅片状表示 由氧分子结合并通过具有自由和可交换阳离子的层间相互结合的八面体和厚度和比率可变的水分子。显示更多膨胀的粘土矿物属2:1类粘土矿物,具有四面体和八面体层,其中阳离子和水分子储存在层间空间中。
