- egységek
- A talaj sűrűsége
- Látható sűrűség textúra szerint
- Látható sűrűség mélység szerint
- Hogyan mérjük a látszólagos sűrűséget?
- A feladat megoldódott
- Megoldás
- B. Megoldás
- C. Megoldás
- D. Megoldás
- E. Megoldás
- F. Megoldás
- Irodalom
A minta látszólagos sűrűségét a tömeg és a változatlan térfogat hányadosaként kell meghatározni, amely magában foglalja az összes teret vagy pórusot. Ha ezekben a terekben levegő van, akkor a látszólagos sűrűség ρ b vagy ömlesztett sűrűség:
ρ b = tömeg / térfogat = részecskék tömege + levegő tömege / részecskék térfogata + levegő térfogata
1. ábra. A ömlesztett sűrűség nagyon fontos a talaj jellemzéséhez. Forrás: Wikimedia Commons.
A talajminta ömlesztett sűrűségének kiszámításakor azt 105 ° C-os sütőben előszárítják, amíg a tömeg állandó marad, jelezve, hogy az összes levegő elpárolgott.
E meghatározás szerint a talaj látszólagos sűrűségét vagy száraz sűrűségét a következő módon kell kiszámítani:
ρ s = szilárd elemek tömege / szilárd anyag térfogata + pórus térfogata
Jelölő, mint M s a száraz tömeg vagy tömeget és V t = V s + V p, mint a teljes térfogat, a képlet a következő:
ρ s = M s / V t
egységek
A Nemzetközi Egységrendszerben az ömlesztett sűrűség egységei kg / m 3. Más egységeket, például g / cm 3 és megagramm / köbméter: Mg / m 3, szintén széles körben használnak.
A látszólagos sűrűség fogalma nagyon hasznos, ha heterogén és porózus anyagokra, például talajra vonatkozik, mivel ez egyéb tulajdonságok mellett jelzi azok víztelenítési és szellőztetési képességét.
Például a rosszul porózus talajok nagy ömlesztett sűrűséggel rendelkeznek, tömörek és hajlamosak az öntözésre, szemben a porózus talajokkal.
Ha víz vagy más folyadék van a minta pórusaiban, a szárítás utáni térfogat csökken, ezért a számítások elvégzésekor tisztában kell lennie az eredeti víz arányával (lásd a megoldott példát).
A talaj sűrűsége
Az anyagok látszólagos sűrűsége általában, beleértve a talajt is, nagyon változó, mivel vannak olyan tényezők, mint például a tömörítés mértéke, a szerves anyag jelenléte, textúrája, szerkezete, mélysége és más, amelyek befolyásolják az alakot és az alakot. a pórusok mennyisége.
A talajt a szervetlen anyagok, a szerves anyagok, a levegő és a víz heterogén keverékének tekintik. Finom, közepes vagy durva textúrájúak lehetnek tapintással, míg az alkotórészecskék különféle módon rendezhetők el, egy paraméter néven ismert szerkezet.
Finom, jól strukturált talajok, amelyekben magas a szerves anyag százaléka, általában alacsony látszólagos sűrűséggel rendelkeznek. Éppen ellenkezőleg, a vastagabb, kevesebb szerves anyagú és kevés szerkezetű talajok általában magasabbak.
Látható sűrűség textúra szerint
A textúra szerint a látszólagos sűrűség a következő értékekkel rendelkezik:
| Struktúra | Látható sűrűség (g / cm 3) |
|---|---|
| Bírság | 1,00 - 1,30 |
| Középső | 1.30 - 1.50 |
| Bruttó | 1,50 - 1,70 |
Ezek az értékek általános referenciaként szolgálnak. A növényi maradványokban gazdag tőzeges talajban a látszólagos sűrűség akár 0,25 g / cm 3 is lehet, ha vulkáni ásványi talajban körülbelül 0,85 g / cm 3, míg a nagyon tömörített talajban eléri az 1,90 g / cm3-t. cm 3.
Látható sűrűség mélység szerint
A látszólagos sűrűségérték a mélységgel is növekszik, mivel a talaj általában tömörödött és alacsonyabb a szerves anyag százaléka.
A terep belseje vízszintes rétegekből vagy rétegekből áll, úgynevezett horizontot. A horizontok különböző textúrájú, összetételű és tömörítő. Ezért eltéréseket mutatnak a látszólagos sűrűség szempontjából.
2. ábra: A talajprofil a különféle láthatáron. Forrás: Wikimedia Commons.
A talaj vizsgálata annak profilján alapul, amely különféle horizontokból áll, amelyek rendezett függőleges módon követik egymást.
Hogyan mérjük a látszólagos sűrűséget?
Mivel a tömegsűrűség változása nagyon nagy, gyakran különféle eljárásokkal kell közvetlenül mérni.
A legegyszerűbb módszer a minta kinyerése a talajból, egy ismert méretű űrtartalmú hengerrel való kicsit behelyezve és ügyelve arra, hogy ne tömörítse a talajt. Az extrahált mintát lezárjuk, hogy elkerüljük a páratartalom elvesztését vagy a tulajdonságok megváltozását.
Ezután a laboratóriumban a mintát extrahálják, lemérik és 105 ° C-os sütőbe helyezik, hogy 24 órán át szárítson.
Noha a legegyszerűbb módszer a talaj száraz sűrűségének megállapítására, nem nagyon ajánlott nagyon laza textúrájú vagy kövekkel teli talajok esetében.
Ezeknél a módszernél előnyösebb a lyuk ásása és a kitermelt föld megtakarítása, amely a minta lesz a szárításhoz. A minta mennyiségét úgy határozzuk meg, hogy száraz homokot vagy vizet öntünk a feltárt lyukba.
Mindenesetre a mintából meg lehet határozni a talaj nagyon érdekes tulajdonságait annak jellemzésére. A következő megoldott feladat leírja, hogyan kell csinálni.
A feladat megoldódott
A mintahengerből 100 mm hosszú agyagmintát veszünk, amelynek belső átmérője szintén 100 mm. A mérlegelés után 1531 g tömeget kaptunk, amelyet száraz állapotban 1178 g-ra csökkentettünk. A részecskék fajsúlya 2,75. Arra kell kiszámítani:
a) A minta térfogatsűrűsége
b) Nedvességtartalom
c) Az üresség aránya
d) Száraz sűrűség
e) A telítettség mértéke
f) Levegőtartalom
Megoldás
A változatlan térfogata V t az eredeti minta térfogata. D átmérőjű és h magasságú henger esetében a térfogat:
V henger = V t = Area bázis x magasság = πD 2 /4 = π x (100 x 10 -3 m) 2 x 100 x 10 -3 m / 4 = 0,000785 m 3
Az állítás kimondja, hogy a minta tömege M s = 1531 g, tehát az elején megadott egyenlet szerint:
ρ b = M s / V t = 1531 g / 0,000785 m 3 = 1950 319 g / m 3 = 1,95 Mg / m 3
B. Megoldás
Mivel az eredeti és a száraz tömeg megvan, a mintában lévő víz tömege a kettő különbsége:
M víz = 1531 g - 1178 g = 353 g
A nedvesség százalékát a mintában a következőképpen kell kiszámítani:
% Nedvesség = (víz / Ms tömege) x 100% = (353 g / 1178 g) = 29. 97%
C. Megoldás
Az üresség arány megállapításához a V t minta teljes térfogatát fel kell osztani:
V t = V részecskék + pórus térfogata
A részecskék által elfoglalt térfogatot a száraz tömegből és a fajsúlyból nyerik, az állításból nyert adatokkal. Az s g fajsúly a hányadosa az anyag sűrűsége és a víz sűrűsége normál körülmények között, ezért az anyag sűrűsége:
ρ = s g x ρ víz = 2,75 x 1 g / cm 3 = 2,75 g / cm 3
ρ = M s / V s → V s = 1,178 g / 2,75 g / cm 3 = 0,428 cm 3 = 0,000428 m 3
A mintában az üregek térfogata V v = V t - V s = 0,000785 m 3 - 0,000428 m 3 = 0,000357 m 3.
Az e hézag aránya
e = V v / V s = 0,000357 m 3 / 0,000428 m 3 = 0,83
D. Megoldás
A minta száraz sűrűségét a bevezetés szerint kell kiszámítani:
ρ s = a szilárd elemek tömege / szilárd anyag mennyisége + térfogat pórusai = 1178 g / 0,000785 m 3 = 1,5 Mg / m 3
E. Megoldás
A telítettség mértéke S = (V víz / V v) x 100%. Mivel tudjuk, hogy a mintában szereplő víz tömege b) pontban van kiszámítva és sűrűsége, a vízmennyiséget azonnal kiszámítják:
ρ víz = M víz / V víz → V víz = 353 g / 1 g / cm 3 = 353 cm 3 = 0,000353 m 3
Másrészt a c) tételben kiszámították az üregek térfogatát
S = (0,000353 m 3 / 0,000357 m 3) x 100% = 98,9%
F. Megoldás
Végül a levegő százalékos tartalma A = (V levegő / V t) x 100%. A levegőmennyiség megfelel:
V v - V víz = 0,000357 m 3 - 0,000353 m 3 = 0,000004 m 3
A = (V levegő / V t) x 100% = (0,000004 m 3 / 0,000785 m 3) x 100% = 0,51%
Irodalom
- Berry, P. Talajmechanika. McGraw Hill.
- Constrummatics. Látszólagos sűrűség. Helyreállítva: construmatica.com.
- NRCS. Talaj ömlesztett sűrűsége. Helyreállítva: nrcs.usda.gov.
- UNAM. Edafológiai Tanszék. Talajfizikai analitikai eljárások kézikönyve. Helyreállítva: geologia.unam.mx.
- Wikipedia. Testsűrűség. Helyreállítva: en.wikipedia.org.
- Wikipedia. Padló. Helyreállítva: en.wikipedia.org.