1. Mineralsammansättning: Lermineral, som montmorillonit och smektit, har en skiktad struktur med negativt laddade ytor. Dessa negativa laddningar drar till sig vattenmolekyler, som bildar vätebindningar med lerpartiklarna. När mer vatten absorberas expanderar lerpartiklarna och sväller, vilket gör att leran ökar i volym. Däremot består sandsten i första hand av sandkorn, såsom kvarts, som saknar betydande negativa laddningar och inte lätt drar till sig vattenmolekyler.
2. Partikelstorlek: Lerpartiklar är mycket mindre jämfört med sandpartiklar. Den mindre partikelstorleken hos lermineraler ökar deras yta, vilket ger fler platser för vattenmolekyler att fästa. Den ökade ytan gör att leran absorberar och håller kvar mer vatten, vilket leder till större svullnad.
3. Interparticle Bonding: Lerpartiklar har svagare interpartikelbindningar jämfört med sandstenspartiklar. De elektrostatiska krafterna mellan lerpartiklarna är svagare på grund av de negativa laddningarna på deras ytor. Denna svaga bindning gör att lerpartiklar kan röra sig lättare när vatten är närvarande, vilket möjliggör större expansion och svällning. Däremot hålls sandstenspartiklar samman av starkare kovalenta bindningar, som motstår svullnad.
4. Cation Exchange Capacity (CEC): Lermineraler har en hög CEC, vilket hänvisar till deras förmåga att utbyta katjoner (positivt laddade joner) på sina ytor. När vatten som innehåller lösta katjoner kommer i kontakt med lera, attraheras dessa katjoner till de negativt laddade lerpartiklarna och ersätter andra redan närvarande katjoner. Utbytet av katjoner kan få lerpartiklar att spridas och svälla, vilket ytterligare bidrar till att leran sväller.
Så på grund av sin mineralsammansättning, mindre partikelstorlek, svagare interpartikelbindning och höga CEC, har lera en större tendens att svälla när den kommer i kontakt med vatten jämfört med sandsten.
