Фізичні властивості ґрунтів
Фізичні властивості ґрунтів
Зміст
Багато процесів, що відбуваються в грунтах, багато в чому визначаються фізичними і фізико-механічними властивостями. Фізичні властивості ґрунтів поділяються на загальні фізичні та фізико-механічні. До загальних фізичних належать питома поверхня, питома вага, об`ємна вага (щільність) і пористість (шпаруватість). До фізико-механічних відносяться пластичність, липкість, набухання, усадка, зв`язність, твердість і опір при обробці.
Процеси, які відбуваються в грунтах, багато в чому залежать від питомої поверхні ґрунтів, яка є важливою фізичної характеристикою ґрунту. Питома поверхня ґрунту - це сумарна поверхня всіх часток грунту, віднесена до одиниці ваги або обсягу. Виражається найчастіше в м2/ Г або м2/ см3 грунту.
Процес диспергування (подрібнення) мінеральної частини грунту зазвичай не змінює її ваги, але різко збільшує сумарну поверхню всіх частинок. При цьому грунт переходить в більш активний стан, так як зі збільшенням поверхні твердої фази в одиниці ваги або обсягу, зростає і поверхнева енергія частинок.
З величиною питомої поверхні пов`язані величини обсягів поглинання мінеральних речовин, зольних елементів, парів, газів, особливості пересування в грунті води та повітря, а також інші фізичні та технологічні властивості грунту.
Питома поверхня почвизавісіт від мінералогічного і гранулометричного складу. Почвилегкого гранулометричного складу характеризуються меншою дисперсностью і, відповідно, меншою питомою поверхнею в порівнянні з грунтами важкого гранулометричного складу.
Виділяють загальну, зовнішню і внутрішню питомі поверхні частинок.
Зовнішня (кінетична) поверхню визначається дисперсністю твердих частинок грунту.
Внутрішня поверхня обумовлена особливостями будови самих частинок, наявністю мікропор і тріщин всередині частинки. Поверхня ґрунтових частинок має свій складний мікрорельєф, окремі ділянки якого енергетично нерівноцінні. Особливою енергетичної активністю характеризуються опуклі елементи частинок. Значну внутрішню поверхню мають грунту, багаті монтморилонітом і іншими мінералами, що мають рухому структуру.
Загальна поверхня являє собою суму зовнішньої і внутрішньої питомих поверхонь. Її величина коливається в значних межах: від декількох одиниць м2 на 1 г або 1 см3 грунту (в грубих пісках) до кількох сотень (важкі глини, грунту зі значною кількістю органогенних речовин).
Відео: Курс природознавства. 6 КЛАС. ПРАКТИЧНА РОБОТА № 4. СКЛАД І ВЛАСТИВОСТІ ГРУНТУ
Питома поверхня частинок різного розміру може відрізнятися на 6 порядків (табл.).
Таблиця. Питома поверхня частинок, м2/ г
Розмір частинок, мм | ||||||||
0,00001; 0,00005 | 0,00005; 0,0001 | 0,0001; 0,0005 | 0,00001; 0,00005 | 0,0005; 0,001 | 0,001; 0,01 | 0,01; 0,05 | 0,05; 0,25 | 0,25-1,00 |
22 | 4,4 Відео: Хімічні властивості основних оксидів | 0,76 | 0,46 | 0,111 | 0,031 | 0,015 | 1,5.10-3 | 1,8.10-4 |
Зазвичай питому поверхню грунту визначають насиченням ґрунту водяною парою (етиленгліколь). Виявлено, що насичення ґрунту водяною парою йде до тих пір, поки навколо кожної грунтової частинки утворюється мономолекулярний шар води. Виходячи з цієї закономірності, виведена емпірична формула розрахунку питомої поверхні
S= 3610 (V2-V1) / (V1-V0), Де V2, V1, V0 - вага після насичення, до насичення і тари відповідно.
Щільність складення грунту - массаабсолютно сухого ґрунту ненарушенного складання (тобто з грунтовими порами) в одиниці об`єму. Виражаетсяв г / см3. Вона залежить від структурності і складення грунту, а також характеру складають грунт мінералів, її гранулометричного складу і вмісту органічної речовини.
Відео: Фізичні властивості пірамід
Величина щільності складення почвиізменяется в широких межах: для мінеральних грунтів від 0,9 до 1,8 г / см3, для торф`яно-болотних - від 0,15 до 0,40 г / см3.Чим більше в ґрунті перегною і чим краще виражена в ній структура, тим меньшеплотность складення грунту.
На щільність складення грунту істотне значення надає її обробка. Після механічної обробки грунт стає найбільш пухкої з меншою щільністю складення грунту. Цей період часу буває достатньо коротким, потім починається її ущільнення, що призводить до збільшення щільності складення ґрунту. Після певного періоду часу, різного для різних типів грунтів, грунт досягає певного ступеня щільності, яка потім змінюється вкрай мало. Така щільність називається рівноважної і її величина є важливою характеристикою ґрунтів. Величина щільності складення ґрунту істотно впливає на водний, повітряний і тепловий режим грунту, що позначається на розвитку рослин.
До значущим фізичним властивостям грунтів відноситься щільність твердої фази грунту. Щільність твердої фази почви.- це маса абсолютно сухих ґрунтових частинок при суцільному заповненні ними одиниці об`єму ,. г / см3.Грунти різних типів і їх окремі горизонти характеризуються неоднаковою щільністю твердої фази, яка, залежить від змісту в нейорганіческіх речовин і складу складають її мінералів. Інтервали показників щільності твердої фази грунту становлять для мінеральних грунтів - від 2,4 до 2,8 г / см3. Для підзолистих грунтів він становить 2,5-2,65, чорноземних - 2,37 і торфяних- від 1,4 до 1,8 г / см3
Пористість-це сумарний обсяг усіх пір і проміжків між частинками твердої фази грунту певного обсягу. Виражається в% від загального обсягу грунту. Інтервал показників пористості становить для мінеральних грунтів - 25-80%, для торф`яних - 80-90%. При розпушуванні грунту пористість збільшується, при ущільненні зменшується.
Грунтові пори можуть бути різної форми і діаметра. Залежно від величини пор розрізняють капілярну і некапілярної пористість.
Капілярна пористість равнаоб`ему капілярних проміжків в грунтах і обумовлена наявністю в грунті глинистих мінералів.
Некапілярна пористість дорівнює обсягу великих пір і пов`язана зі структурною будовою ґрунту.
Сума обох видів пористості становить загальну пористість грунту. Вона обчислюється за формулою:
де відношення щільності складення ґрунту (об`ємної ваги) (ОВ) до щільності твердої фази грунту (питомою вагою) (УВ) становить частка твердої фази грунту, а за одиницю приймається загальний обсяг грунту з усіма порами. Величина пористості залежить від структурності, щільності, гранулометричного і мінералогічного складу ґрунту.
З пористість грунту пов`язані найважливіші властивості грунту: водо- і повітропроникність, вологоємкість і воздухоемкость, газообмін між ґрунтом і атмосферою.
Виділяють зовнішню поверхню, або як її ще називають кінетичну поверхностьдісперсного речовини і внутрішню поверхню всередині елементарних ґрунтових частинок, мікропор, тріщин і т.п.
Під пластичністю розуміють здатність грунту у вологому стані змінювати і зберігати додану їй зовнішнім впливом форму. Залежно від ступеня зволоження характер пластичності змінюється. Слід розрізняти кілька характерних станів грунту: нижня межа плинності і межа розкочування в шнур.
Нижня межа плинності - це таке зволоження грунту, при якому шар ґрунту, розрізаний навпіл, при повторному струшуванні зливається воєдино. Цей стан вологості приймається за верхній пределпластічності. Якщо вам необхідно швидко облаштувати ваш міні-готель або готель, пропонуємо відвідати сайт vdhot.ру компанії «Все для готелю». Тут ви знайдете всі найнеобхідніші аксесуари для облаштування ванної кімнати, наприклад або автоматичні рукосушітелі, а також безліч іншого готельного обладнання та аксесуарів.
Вологість грунту, при якій вона перестає розкочуватися в шнур, визначає межу розкочування в шнур. Таке зволоження приймається за нижню межу пластичності.
Число пластичності - це різниця між верхнім і нижнім межами пластичності. Пластичність тісно пов`язана з гранулометричним складом грунтів і обумовлена наявністю в ній глинистих частинок, діаметр яких менше 0,002 мм.
Глинисті грунти мають число пластичності - 17, суглинні - 7-17, супісок - менше 7, піски абсолютно не пластичні. Крім механічного складу, істотний вплив на пластичність ґрунту надає склад колоїдної фракції, склад поглинених катіонів, а також вміст гумусу.
Липкість - це здатність грунту прилипати до різних поверхонь.
Величина липкості визначається силою, необхідної, щоб відірвати грунт від поверхні прилипання. Виражається в г / см2.
Як і пластичність, вона обумовлена наявністю в грунті гліністихчастіц і води, а також складом поглинених підстав. У глинистих ґрунтів липкість значна, у піску мінімальна.
Липкість проявляється при зволоженні грунту, що наближається до верхньої межі пластичності. Сухий грунт липкостью не володіє. Прилипання підвищується в міру зволоження приблизно до 80% від повного насичення ґрунту водою, потім починає зменшуватися.
За липкості ґрунту діляться на гранично в`язкі (gt; 15 г / см2), Сильно в`язкі (5 - 15 г / см2), Середньо в`язкі (2 - 5 г / см2), Слабо в`язкі (менше 2 г / см2).
З липкостью грунту пов`язане важливе агрономічну властивість грунту - фізіческаяспелость. Коли при обробці грунт перестає прилипати до сільськогосподарських машин і починає кришитися на грудки, то такий стан грунту відповідає її фізичної стиглості.
? Нижньою межею вологості, при якому можлива обробка грунту, є вологість, що відповідає полуторним величиною максимальної гігроскопічності ґрунту, а верхньою межею - 60-70% повної вологоємності даної грунту.
Набухання - це здатність грунту змінювати в обсязі під впливом різних факторів, головним чином зволоження і замерзання. Велике значення в цьому процесі відіграють ґрунтові колоїди, особливо органічні, здатні різко збільшуватися в об`ємі при змочуванні і зменшуватися при висиханні. Внаслідок цього піщані ґрунти з низьким вмістом колоїдів практично не набухають, глинисті і суглинні мають значну набухання.
Набухання вимірюється в об`ємних відсотках за формулою:
де Vнаб - відсоток набухання, V1-об`єм вологого грунту, V2 - обсяг сухого ґрунту.
На величину зміни обсягу впливає мінералогічний склад ґрунтів, наявність і склад обмінних катіонів, кількість органічних речовин.
Усадка - це скорочення обсягу грунту при висиханні. Величина усадки залежить від тих же факторів, що і набухання. Усадка вимірюється в об`ємних відсотках по відношенню до вихідного обсягу:
де Vвус - відсоток усадки від початкового об`єму, V1-об`єм вологого грунту, V2 - обсяг сухого ґрунту.
Можливості підключення - це здатність грунту чинити опір зовнішньому зусиллю, що прагне роз`єднати частинки грунту. Можливості підключення викликається силами зчеплення між частинками грунту. Ступінь зчеплення обумовлена гранулометричним і мінералогічним складом, структурним станом і вологістю ґрунту, а також характером її сільськогосподарського використання.
Відео: Квіти для важких грунтів
Твердість - це опір, який чинить грунт при проникненні в неї будь-якого тіла. Величина твердості виражається в кг / см2. Твердість визначається приладом - твердоміром. Твердість грунту залежить від її зволоження, структурності, складом поглинених підстав, гумусірованності і гранулометричного складу. У міру зменшення вологості твердість ґрунту різко зростає. Грунт комковато-зернистої структури при висиханні надає значно менше механічне опір, ніж розпорошена. Добре гумусірованние грунту, насичені двовалентними катіонами, мають меншу твердість, ніж малогумусірованние.
Висока твердість є ознакою поганих фізико-хімічних і агрономічних властивостей ґрунтів і вимагає великих витрат на її сільськогосподарську обробку. З твердістю грунту пов`язана така важлива технологічна характеристика, як опір її обробці. Вона виражається питомим опором. Питомий опір - це зусилля, що витрачається на підрізання пласта, його оборот і тертя об робочу поверхню. Виражається в кг на 1 см2. Цей показник змінюється від 0,2 до 1,2 кг / см2 в залежності від механічного складу, фізико-хімічних властивостей, вологості і агрохозяйственного стану грунтів.
