Тихоненко Д.Г., Дегтярьов В.В. та ін. Практикум з грунтознавства

Подождите немного. Документ загружается.

111

Стр

кт

ра ґр

нт

агальну кількість мулу в ґрунті

(

До

)

визначають при гранулом

трич-

ном

аналізі. Коефіцієнт стр

кт

рності К обчислюють за форм

лою

ео

ДД

(%)K

−

Методи визначення водостійкості макроструктур

Метод М. І. Савинова

Роз

облений на основі методів Г. І. Павлова

А. Ф. Тюліна і є зараз одним з найпоширеніших

ґр

нтовій практиці.

кладається з двох частин: фракціонування ґрунту на ситах у повітряно

су

хом

стані (с

хе просіювання); фракціон

вання на ситах

воді (мокре

просіювання). В першому випадку фіксується кількість у ґрунті агре-

гатів певного розміру в другому визначається кількість водостійких аг-

регатів, тобто дається якісна оцінка структури за водостійкістю.

ракц

онування ґрунту у пов

тряно-сухому стан

(сухе просі

вання

)

. Із зразка ґрунту, доведеного в лабораторії до повітряно-сухого

тану, беруть середню пробу до 2,5 кг (мінімально допустима наважка

0,5 кг) і просіюють на ситах з отворами 10 мм; 7 мм; 5 мм; 3 мм; 2 мм;

1 мм; 0,5 мм; 0,25 мм. Набір сит повинен мати піддонник для збирання

фракції < 0,25 мм і кришк

для запобігання розпорошеного ґр

нт

при

просіюванні

рунт, який аналізується, невеликими порціями кладуть на верхнє,

з найбільшими отворами сито і, обережно нахиляючи всі сита, просі ю-

ть. Не слід дуже стрясати сита. При роз’єднанні сит кожне ще раз стря-

ають обережним постукуванням по ребру долонею руки, щоб звільни-

ти з отворів застряглі агрегати. Сухим просіюванням ґрунт розділяється

на фракції: >10 мм; 10—7 мм; 7—5 мм; 5—3 мм; 3—2 мм; 2—1 мм; 1—

5 мм

;

5—0

25 мм

;

< 0

25 мм

ожн

фракцію агрегатів збирають окремо, зваж

ють і обчислюють

міст у процентах. Вміст фракції < 0,25 мм визначають за різницею

між взятою для аналізу наважкою ґрунту і сумою фракцій > 0,25 мм. За

100% приймається вся взята для аналізу наважка. За одержаними дани-

ми складають таблицю та г

ік

а даними сухого просіювання обчислюють коефіцієнт структур-

ос

ті

K =

(

— сума макроагрегатів розміром від 0,25 до 10 мм, %;

— сума агрегатів

< 0,25 мм і гр

док >10 мм, %)

им вище К, тим ґрунт краще оструктурений.

агальне ґр

нтознавств

112

Оцінку структурного стану ґрунту за вмістом повітряно сухих агро-

номічно цінних агрегатів здійснюють за шкалою С. І. Долгова, П. У. Бах-

іна

(

табл. 32

32. Оцінка стр

кт

рного стан

ґр

нт

Вміст агрегатів 0,25—10 мм,

% від маси повітряно-сухого ґрунт

труктурний стан

—

ідмінний

обрий

За

овільни

Неза

овільний

По

гани

ракц

онування ґрунту у вод

, або визначення водост

йкост

аг

регатів (мокре просіювання).

ля визначення водостійкості складають

ередню пробу 50 г з усіх фракцій агрегатів, одержаних під час сухо-

го просіювання, пропорційно їх процентном

вміст

: кожн

фракцію

беруть у кількості, яка дорівнює у грамах

половині її процентного вміст

в даном

рунті. Наприклад: якщо у ґрунті вміст фрак-

ції 5—3 мм складає 22%, то для се

едньої

проби беруть 11 г; при 15% вмісті фракції

3—2 мм — 7

5 г і т. д

середню проб

не включають фракцію

<0,25 мм,

о наважка

уде менше 50 г, але

при розрах

нк

вміст водостійких фракцій

у процентах о

числюють на масу 50 г

ередню про

бу

ережно висипають

у літровий циліндр, на 2/3 його об’єму на-

повнений водою. Циліндри використову-

ться такі ж, як і для гранулометричного

аналізу (висота близько 45 см, діаметр 7 см).

чно працювати з циліндром без носика

з п

ите

тим ве

хнім к

аєм

исипан

в циліндр з водою ґр

нтов

про

у залишають у спокої на 10 хв., що

ґр

нт

вийшло все повітря, яке знаходить-

я в агрегатах і між ними. Для прискорення

итиснення повіт

я цилінд

зак

ивають

клом або пробкою, через 1—2 хв. після за-

нурення в нього ґрунту, о

ережно нахиляють

Рис. 9.

ристрій

ля фрак ціонування

рунту на ситах

воді

Стр

кт

ра ґр

нт

до горизонтального положення і знову ставлять для відстоювання. Цю

перацію повторюють двічі

ерез 10 хв. циліндр доливають водою до самого верху, закривають

клом або пробкою, перевертають догори дном і тримають в таком

по-

ложенні декілька секунд, поки основна маса агрегатів не перемістить-

я вниз. Потім циліндр перевертають, щоб агрегати знову досягли дна.

Таких маніпуляцій з циліндром слід зробити десять. Потім циліндр пе-

еве

тають над набо

ом сит, які знаходяться в ши

окій цилінд

ичній

посудині з водою (рис. 9) і занурюють його у воду. Для мокрого про-

іювання використовують сита діаметром 20 см і висотою борту 3 см.

Набір складають із сит з діаметром отворів 5 мм; 3 мм; 2 мм; 1 мм;

0,5 мм; 0,25 мм. Скріплюють сита металевими пластинами або дротяни-

ми д

жками. Шар води

пос

дині повинен б

ти на 5—6 см вище борт

ве

рхнього cита

Не то

каючись дна ве

хнього сита, швидко відк

ивають цилінд

повільними рухами циліндра розподіляють ґрунт по поверхні сита

ерез 50—60 с, коли всі відокремлення крупніше 0,25 мм опустяться

на дно верхнього сита, циліндр закривають під водою, не торкаючись

дна сита

і виймають з води

астина фракції <0,25 мм, яка залишається в циліндрі, не зберіга-

ться, тому вона обчислюється в подальшому по різниці

нт, який перенесено на сита, просіюють; сита повільно підніма-

ть на 5—6 см (не оголюючи грудки ґрунту на верхньому ситі) і швид-

ко опускають вниз на

—

см, чекають

—

с. поки грудочки ґрунту,

кі піднялися по інерції під час опускання, не впадуть на дно сита. Так

повто

юють 10

азів, потім знімають сита з отво

ами діамет

ом більше

1 мм, не виймаючи всього набору з води, а останні струшують ще п’ять

азів і виймають з води

грегати, які залишилися на ситах, змивають стр

мінню води з про-

мивалки (або зі шлангу, з’єднаного з водопровідним краном) спочатку

велик

фарфоров

чашк

, з неї після видалення води декантацією —

у чашку середнього розміру (діаметром 15 см), і, нарешті, у зважену

малу фарфорову чашку або в алюмінієвий сушильний стаканчик. Після

ідстоювання воду з чашки або стакана зливають, воду, яка залишилась,

ипа

юють на піщаній бані або на елект

ичній плитці

міст фракцій обчислюють на повітряно суху або абсолютно суху

наважку. В першому випадку чашки або стаканчики з фракціями пі сля

підс

вання на бані або плитці залишають відкритими на повітрі

періодично зважують до одержання постійної маси. Якщо розрахунок

ед

ть на абсолютно с

хий ґр

нт, то фракції в стаканчиках з кришками

исушують в сушильній шафі протягом шести годин і потім ще дві годи-

ни для контролю. Необхідно знати вологість ґрунту, взятого для аналізу.

агальне ґр

нтознавств

114

ля цього одночасно із взяттям наважки для просіювання беруть серед-

ні проби цього ґр

нт

для визначення вологості

Для збирання та підсушування водостійких фракцій рекомендуєть-

я використов

вати фільтри діаметром 12,5 см. В таком

разі фракції

з сит переносять у фарфорові чашки, а потім на фільтри, у лійки. Кожний

фільтр повинен бути зважений з позначенням (простим олівцем) з позна-

енням номера ґрунтового розрізу, горизонту та глибини взяття зразку,

розміру фракції, маси фільтру. Підсушені на лійках фільтри з агрегатами

дного ґрунтового зразка «нанизують» на одну нитку і розвішують для

исушування на повітрі до постійної маси. Спочатку їх можна зважу-

ати всі разом, а після досягнення постійної маси — кожен окремо. Роз-

рахунок в даному випадку ведеться на повітряно суху наважку.

Оскільки для визначення водостійкості бер

ть середню проб

50 г

(

половину процентного вмісту фракцій, одержаних під час сухого про-

іювання), то при розрахунку масу кожної фракції в грамах множать на

дві і одержують процентний вміст відповідних водостійких агрегатів

у ґрунті. Фракцію менше 0,25 мм обчислюють за різницею (100% мінус

∑

всіх фракцій >0,25 мм в%)

аявність у ґрунті механічних елементів розміром більше 0,25 мм

(кр

пний пісок, гравій і т. д.) спотворює рез

льтати агрегатного аналіз

У такому випадку чинять так: після зважування фракцію переносять у фар-

форов

чашк

, заливають водою і розтирають г

мовим товкачиком; зр

й-

нувавши агрегати, відмивають дрібнозем, а механічні елементи, які зали-

шилися в чашці або в сушильному стаканчику, висушують до повітряно

ухого або абсолютно сухого стану і зважують. Віднімаючи від маси фрак-

ції масу механічних елементів розміром більше 0,25 мм, одержують масу

агрегатів. Потім від наважки, взятої для аналізу (50 г), віднімають суму

механічних елементів, які залишилися на ситах з отво

ами більше 0,25 мм

міст фракції

процентах обчислюють за форм

лою

100⋅

(

Х — вміст агрегатів відповідного розмір

, %;

— маса аг

егатів

(

без ме-

анічних елементів

)

, г;

— наважка (без механічних елементів), взятої для

аналіз

, г).

Для кожного зразка, який досліджується, визначення слід проводити

з потрійним, а в деяких випадках і з більшим контролем

Дані, одержані під час фракціонування ґрунту у повітряно-сухому

тані і

воді, оформляють

вигляді таблиці або графіка

разок запису результатів аналізу структури за методом Савинова

(

чисельник — дані сухого просіювання, знаменник — дані мокрого про-

іювання

)

Стр

кт

ра ґр

нт

№

оз-

Горизонт

гли

ина

Вміст фракцій відповідного розміру (мм),

10—

7—

5—

—

2—

1—

—

орнозем

вича

ни

легко-суг-

лини

ти

Нр

—2

6,3

6,9

5,0

4,0

6,3

3,5

4,2

ри побудові графіка по осі абсцис відкладають розмір фракцій, по-

инаючи з більш крупної, по осі ординат — вміст фракцій у процентах

півробітниками Агрофізичного інституту запропонована формула

для розрахунку критерію водостійкості А (%)

100⋅=

Cbc

(

— вміст структурних фракцій розміром від 1 до 0,25 мм, одержаних під

ас сухого просіювання, %; Сb

— вміст водостійких агрегатів розміром від

1 до 0,25 мм, %

)

гідно з цим критерієм оцінюють водостійкість за таблицею

ума водост

йких агрегат

в >0,25 мм,

Оц

нка водост

йкост

ідс

тня

—2

Неза

овільна

—

Недостатньо задовільн

—

овільна

—

бр

60—7

ідмінн

ільше 75—8

Надмірно висока

ІЗИЧНІ ПОКАЗНИКИ

РУНТ

Щі

льн

сть твердо

ази ґр

нт

ільніст

твердої фази ґр

нт

роз

міють відношення маси

вердої фази ґрунту (ґрунту без шпарин) до одиниці об’єму. Якщо шма-

ок сухого ґрунту здавити так, щоб не було шпарин, то відношення маси

зятого ґрунту до одержаного об’єму і буде щільністю твердої фази.

она залежить від хімічного, мінералогічного складу і визначається се-

редньою щільністю речовин, які складають даний ґрунт, та їх відносним

мі

До склад

мінеральної частини ґр

нт

як основні мінералів входять

кварц, польові шпати, глинисті мінерали, які мають щільність в межах

40—2

80 г/с

(

табл. 33

Рідше зустрічаються мінерали, які містять залізо, з щільністю до 4,0.

ільність гумусу становить 1,20—1,40 г/см

Тому у ґрунтах мало-

гумусованих і в нижніх горизонтах гумусованих ґрунтів щільність ко-

ивається в межах 2,60—2,80 і до 3,0 в червоноземних ґрунтах. Чим

багатше на гумус ґрунт або горизонт, тим менше щільність твердої фази

(

2,40—2,50 г/с

33. Щільність деяких мінералів та їх скла

Міне

ал

кла

ільність, г/с

ва

65—2

Ортоклаз

—

2,62

лагі

кла

аль

62—2

мікроклін K

lSi

54—2

лініт Al

(

)

[Si

]

60—2

скові

KAl

(

OH,Fe

)

[

AlSi

]

76—3

Лим

ніт

3,40

—

4,00

альцит

60—2

іп

· 2H

31—2

Монтморилоніт

(

)

[

]

лизько 2

Нонт

оніт

(

)

[

]

27—2

Таким чином, щільність твердої фази непрямо характериз

є хіміч-

ний склад ґрунту.

ї необхідно знати для розрахунку порозності ґрунту,

а швидкості падіння частинок (визначається формулою Стокса) при

гранулометричному аналізі

Фізичні показники ґр

нт

изначення щ

льност

твердо

ази ґр

нт

ільність твердої фази ґрунту частіше за все визначається за допо-

могою пікнометра. Принцип пікнометричного методу полягає у визна-

енні об’єму води або інертної рідини, який відповідає об’єму ґрунту,

зятого для аналізу.

ікнометр — мірна пос

дина, яка дозволяє визначати об’єм ріди-

ни з великою точністю. Як грубий пікнометр може використовуватися

звичайна мірна колба. На рис. 10 зображені найбільш поширені види

пікнометрів. Найчастіше використовуються пікнометри об’ємом 100

; в геологічній п

актиці п

и визначенні щільності міне

алів, які

рідко зустрічаються, користуються мікропікнометрами. Найбільш зруч-

ним вважається пікномет

об’ємом 100 см

висотою 8 см і діамет

ом

см. Добре притерта масивна пробка має тонкокапілярний отвір, через

кий виділяється надлишок рідини під час наповнення посудини. Цим

забезпеч

ється точність

роботі

ри визначенні щільності твердої фази незасолених ґрунтів викорис-

тов

ють дистильован

вод

без повітря, засолених, які містять легко-

розчинні солі більше 0,5%,— неполярні рідини (бензол, бензин, толуол,

ксилол, гас

На практиці найбільш поширеним методом визначення щільності

твердої фази ґрунту є метод Н. А. Качинського. Він полягає у визначенні

б’єму пікнометра, у підготовці ґрунту до аналізу та у визначенні щіль-

ності тве

дої

ази.

Визначення об’єм

пікнометра.

ікнометр чисто миють, споліск

ть дистильованою водою і висушують в сушильній шафі при темпе-

рат

рі не вище 6

. Можна також сполосн

ти його етиловим спиртом

або ефіром і просушити за допомогою гумової груші. Сухий пікно-

метр разом з пробкою зважують з точністю до 0,001 г. Воду для аналізу

готують напередодні. В колбі

місткістю 2—3 л дистильовану

оду кип’ятять на протязі двох

годин. В гарячому стані її пере-

ливають

прогріті склянки (до

ерху) і закривають пробками

з хлоркальцієвими тр

бками, на-

повн

ними натронним вапном.

Ри

с.

Пікнометри

ля визначення

ільності

вердо

фази ґрунт

агальне ґрунтознавств

берігати прокип’ячену воду зручніше у склянках великого об’єму (2—

3 л), а під час роботи використовувати склянки меншого об’єму

(

500 см

). Цією водою заповнюють і крапельницю

ікнометр слід зберігати у кристалізаторі або у дерев’яному лотку

з гніздами і менше торкатися його р

ками. Якщо необхідно взяти пікно-

метр, треба завернути його в рушник і брати двома пальцями зверху.

Для визначення об’єму пікнометр заповнюють прокип’яченою дис-

ильованою водою доверху, так, щоб при закриванні пробкою з капіляра

ийшли одна-дві к

аплини води, зак

ивають пікномет

обкою, яка

ретельно притирається. Під пробкою і в капілярі не повинно бути буль-

бочок повітря. Записують температуру води.

ікнометр ретельно витирають с

хим р

шником, ставлять в с

хий

кристалізатор і переносять у вагову кімнату. Через 20—25 хв. зважують

на аналітичних терезах з точністю до 0,001 г. Об’єм пікнометра обчис-

юють за формулою

−

(

— об’єм пікнометра, см

;

— маса пікнометра з водою, г;

— маса сухого

пікномет

а, г;

— щільність води при даній температурі, г/см

)

аповнення пікнометра і визначення об’єму слід повторити двічі-

ричі і за кінцевий рез

льтат прийняти середнє з

сіх визначень. Серед-

ній об’єм потім використовують в подальшій роботі

ісля визначення об’єму воду з пікнометра виливають, його зважу-

ть, як було описано вище, і використовують для визначення щільності

вердої фази ґрунту. Оскільки під час висушування пікнометр не дово-

дять до постійної маси, то треба визначити його середню масу або кож-

ного разу зважувати

ого.

Підготовка ґр

нт

до аналіз

. Із зразка повітряно с

хого ґр

нт

беруть середню пробу 150—200 г. З ґрунту видаляють великі корені

зберігають їх. Ортштейни, «ж

равчики» і інші включення, які законо-

мірно зустрічаються у ґрунті, залишають. Пробу розтирають у ступці

осіюють к

ізь сито з отво

ами 1 мм

одрібнення у ступці та просіювання слід повторювати доти, поки

ся проба ґрунту не пройде крізь сито. Якщо на ситі залишається гравій

(

частинки розміром 1—3 мм), його подрібнюють в металевій ступці

змішують з дрібноземом. Відібрані великі корені ріжуть ножицями на

дрібні 2—3 мм шматочки) і також зміш

ють з дрібноземом. Підготовле-

ний у такий спосіб зразок ретельно перемішують і зберігають у закритій

кляній банці, картонній коробці або пакеті з відповідною етикеткою

119

ізичні показники ґрунт

34. Форма запису при визначенн

об’єму п

кнометра

№

пікн

ме

ра

Ма

ікн

ет

а,

Ма

а пік-

номет

з водою п

зважуванн

Маса во

пікно-

ет

і п

важуванн

Температ

а води

и зва-

жуванн

Об’єм води

бо

об

’

ікнометра,

за

вт

ор-

ос

тями

едній

об

’

м пік

номет

а,

35. Форма запису при визначенні щільності твердої фази ґрунт

рунт або варіан

оризонт гли

ина, с

Маса пікнометра,

Маса пікнометра +повітряно-сухий ґрун

Маса повітряно сухого ґрунту

пікнометрі

іг

оскопічна вологість,

Маса а

солютно с

хого ґр

нт

пікнометрі,

Маса пікнометра + абсолютно сухий ґрунт,

Маса пікнометра + ґрунт + вода,

Маса долитої води при дан

й температур

ільність води при даній температ

рі, г/см

Об’єм долитої води

мл

Об’єм п

кномет

а, мл

Об’єм ґрунту у п

кнометр

, м

ільність твердої фази ґрунту, г/с

(

)

–

⋅

100

–

−

–

d =

агальне ґр

нтознавств

изначення щ

льност

твердо

ази незасолених ґр

нт

підготовленого зразка ґрунту беруть середні проби: 8—10 г в пікно-

метри для визначення щільності твердої фази, 4—5 г в сушильні стакан-

ики або бюкси для визначення вологості. Після зважування сушильні

таканчики або бюкси з ґрунтом переносять у сушильну шафу і висушу-

ть ґрунт при температурі 10

до постійної маси. Обчислюють гіг

о-

копічн

вологість

процентах і ці дані використов

ють при розрах

нк

абсолютно сухої наважки, взятої для аналізу

Наважк

для визначення щільності зваж

ють спочатк

на технохіміч-

них терезах(на склі або кальці), а потім через лійку з довгим носиком

бе

ежно пе

еносять в пікномет

ікнометри з ґрунтом зважують на аналітичних терезах з точністю

до 0,001, наливають в них дистильовану воду в такій кількості, щоб пі-

ля змочування ґрунт

ув покритий шаром води 3—5 мм. О

ережно пе-

ремішують ґрунт з водою (не розмазуючи по стінках пікнометра).

ікнометри залишають відкритими на 10—12 годин. Чим краще змо-

ений ґрунт, тим менше абсорбованого повітря залишиться на поверхні

його частинок, тим точніше б

ть рез

льтати. З цією ж метою вико-

нується і наступна операція: через 10—12 годин відкриті пікнометри

тавлять у порожній ексикатор з тубусом, з якого за допомогою насоса

ідкачують повітря до внутрішнього тиску 160 мм рт. ст. (2,12 · 1

Па

)

ри використанні скляних ексикаторів слід суворо додержуватися тако-

го правила: тримати у чохлі з компактної тканини, працювати в захисних

кулярах, підтримувати встановлене розрідження в середині ексикатора.

металічних ексикаторах можливий повний вак

уу

м. В розрідженом

ексикаторі пікнометри витримують протягом години для повного ви-

далення повітря з води та ґр

нт

. Через годин

в ексикатор вп

скають

повітря (відкривають кран), пікнометри виймають і доливають доверху

дистильованою водою без повіт

остукуючи пальцем або олівцем по стінках пікнометра, видаляють

залишки повітря з ґрунту. Бульбочки, які залишилися в горловині пікно-

метра, руйнують тоненькою скляною паличкою а

о металевим дротом,

а які залишаються і після цього

видаляються додаванням однієї-двох

крапель ефір

. Корінці, які спливають на поверхню, вкр

ють в середи-

ну рідини швидким повертанням тоненької скляної палички або дроту.

ікнометри закривають пробкою і витирають с

хим р

шником

кристалізаторі або у спеціальному лотку з гніздами пікнометри пе-

реносять у вагову кімнату і через 20—25 хв. зважують. Під час запов-

нення пікнометра обов’язково записують температуру води

разі відсутності вакуумного пристрою для видалення повітря ви-

користовують кип’ятіння протягом години (з початку кипіння). В такому