Механический анализ почвы по качинскому

Гранулометрический (механический) состав грунтов и почв

Твердая фаза почвы состоит из частиц различных размеров, которые называются механическими элементами или гранулами. Относительное содержание в почве или грунте механических элементов называется механическим или гранулометрическим составом, а количественное определение их гранулометрическим или механическим анализом.

В соответствии с ГОСТ 27593-88 «Почвы. Термины и определения», гранулометрический состав – это содержание в почве механических элементов, объединенных по фракции.

Проведение гранулометрического анализа очень важно при определении физико-механических свойств почв/грунтов, таких как порозность, влагоемкость, водопроницаемость, плотность, пластичность, липкость, набухание и др., то есть тех свойств, которые напрямую влияют на плодородие почв или знание которых необходимо при проведении строительных работ.

Механические элементы в зависимости от размера подразделяют на фракции: больше 3мм-камни, 3-1мм — гравий, песок 1-0,05мм (крупный, средний, мелкий), пыль – 0,05-0,001 (крупная, средняя, мелкая), ил – 0,001-0,0001 (грубый, тонкий) и коллоиды меньше 0,0001. Сумму всех механических элементов почвы размером меньше 0,01мм называют физической глиной, а больше 0,01мм – физическим песком. Кроме того, выделяют мелкозем, в который входят частицы меньше 1мм, и почвенный скелет – частицы больше 1мм.

Соотношение физической глины и физического песка лежит в основе классификации почв по механическому составу. Все почвы и грунты по механическому составу объединяют в несколько групп с характерными для них физическими и химическими свойствами: песок, супесь, суглинок, глина. Каждая группа подразделяется на подгруппы в зависимости от крупности механических элементов и преобладающих фракций.

Методы гранулометрического анализа

Гранулометрический состав можно определить приближенно в полевых условиях по внешним признакам и на ощупь «сухим» или «мокрым» методом. Этими методами могут воспользоваться садоводы-огородники при определении доз внесения удобрений, количества песка, торфа, опилок для улучшения структуры почвы и создания более благоприятных условий для роста сельскохозяйственных культур.

«Сухой» метод

Сухой комочек или щепотку почвы/грунта кладут на ладонь и тщательно растирают пальцами. Механический состав определяется по ощущению при растирании. Глинистые почвы в сухом состоянии с большим трудом растираются между пальцами, но в растертом состоянии ощущается однородный тонкий порошок. Суглинистые почвы при растирании в сухом состоянии дают тонкий порошок, в котором прощупывается некоторое количество песчаных частиц. Песчаные почвы состоят только из песчаных зерен с небольшой примесью пылеватых и глинистых частиц.
Пылеватые почвы и породы при растирании дают ощущение мягкости или «бархатистости»; песчанистые — жесткости, шероховатости; пылевато-песчанистые — мягкости, но и явного присутствия песчинок.

«Мокрый» метод

Образец растертой почвы или грунта увлажняют до тестообразного состояния, при котором почвы обладают наибольшей пластичностью. Затем пробуют на ладони скатать шарик и из него шнур толщиной около 3мм. Получившийся шнур пробуют свернуть в кольцо диаметром 2-3см. В зависимости от механического состава почвы/грунта показатели «мокрого» анализа будут различны. У рыхлых песков шарик не образуется; у связных песков — легко крошится; у супесей — имеет шероховатую поверхность; у суглинков — гладкую поверхность; у глинистых — гладкую, блестящую поверхность. Пески не образуют шнура; супеси дают зачатки шнура; у легких суглинков шнур образуется, но распадается на дольки; средние суглинки дают сплошной шнур, но при свертывании в кольцо он разламывается на дольки; тяжелый суглинок — шнур образуется сплошной, но при свертывании в кольцо трескается ; глины дают сплошной шнур, который свертывается в кольцо, не трескаясь.

Для точного установления гранулометрического состава применяют лабораторные методы, позволяющие находить количество всех групп механических элементов, слагающих почву или грунт.

При исследованиях гранулометрического состава почв/грунтов песчаного и крупнообломочного состава, реже в супесчаных, применяется ситовой метод (метод просеивания на ситах). Пробы грунта просеивают через набор сит с отверстиями разного диаметра: 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1. Каждую фракцию грунта, задержавшуюся на ситах, взвешивают и рассчитывают процентное содержание по отношению к общей массе грунта. При проведении гранулометрического анализа песков с размером частиц от 10 до 0,5 мм просеивание проводится без промывки, а от 10 до 0,1 мм с промывкой водой

Для исследования гранулометрического состава глинистых и суглинистых грунтов для частиц менее 0,1мм применяют ареометрический и пипеточный методы гранулометрического анализа. Эти методы основаны на зависимости, существующей между скоростями падения частиц и их размером. Если взмутить суспензию почвы/грунта и оставить ее в спокойном состоянии, то постепенно взмученные частицы осядут. Быстрее будут осаждаться более крупные по размеру и более тяжелые механические элементы, то есть плотность и механический состав суспензии будут изменяться с течением времени.

При ареометрическом методе производят измерения плотности отстаиваемой в цилиндре суспензии ареометром через определенные промежутки времени. Плотность, измеренная ареометром, зависит от содержания в суспензии взвешенных твердых частиц. Получив значения убывающей плотности через определенные промежутки времени, с помощью расчетных формул или по номограммам определяют процентное содержание частиц определенного размера.

Пипеточный метод предполагает отбор проб суспензии из цилиндра с определенных глубин через разные промежутки времени. Для производства анализа взмучивают грунтовую суспензию и оставляют ее в покое на определенное время, после чего специальной пипеткой с нужной глубины отбирают пробу суспензии. Такая проба содержит только те частицы, которые не успели осесть за указанное время отстаивания. При следующих пробах, взятых пипеткой через большие промежутки времени от начала отстаивания суспензии, получают более мелкие частицы. Определяя массу высушенных проб и зная размер отобранных частиц (вычисляемый по длительности отстаивания суспензии и глубине взятия проб), вычисляют процентное содержание этих частиц в образце почвы/грунта.

Источник

Подготовка почвы к механическому анализу по Качинскому

Образец воздушно-сухой почвы, просеянной через сито с ячейками в 1 мм, рассыпают на бумаге и ложечкой из разных мест равномерно отбирают средние пробы:
а) для определения гигроскопической воды — 4-5 г;
б) для определения потери растворимых веществ при обработке НCl — 10-15 г;
в) для приготовления суспензии — 10 г (или 15 г для легких почв). В первой навеске определяют влажность высушиванием в термостате.
Для определения потери от промывания заранее подготовляют фильтр,
помещают в сушильный стаканчик и сушат до постоянного веса, затем кладут его на воронку и производят промывание почвы. Фильтр с почвой после промывания возвращают в тот же сушильный стаканчик, высушивают при 105-110° С до постоянного веса. Вычитая из последнего вес сухого фильтра вместе с сушильным стаканчиком, получают вес промытой навески и вычисляют потерю от промывания. Второй фильтр, подготовляемый для обработки почвы и дальнейшего приготовления суспензии, взвешивать не нужно.
Промывание обеих навесок почвы производится одинаково: навеску помещают в фарфоровую чашечку и испытывают на присутствие карбонатов несколькими каплями 10%-ного раствора НСl. Если почва вскипает, ее неоднократно обрабатывают в чашечке небольшими порциями 0,2 н. раствора НСl до прекращения всякого выделения пузырьков газа; жидкость каждый раз сливают на фильтр. После разрушения карбонатов и прекращения выделения СO2 почву переносят при помощи 0,05 и. раствора НСl из чашечки на фильтр.
Почвы, в которых не обнаружено присутствие карбонатов, обрабатывают и переносят на фильтр 0,05 н. раствором НСl. Почву на фильтре продолжают промывать этим раствором до исчезновения кальция в фильтрате. Для этого 5-10 мл фильтрата помещают в пробирку и нейтрализуют 10%-ным раствором NH4OH до появления запаха аммиака, подкисляют несколькими каплями 10%-ной уксусной кислоты и после добавления насыщенного раствора щавелевокислого аммония нагревают до кипения; помутнение указывает на присутствие кальция.
Освобожденную от кальция почву промывают водой до прекращения в фильтрате реакции на хлор; в случае появления в фильтрате мути от прохождения коллоидов промывание почвы водой прекращают, несмотря на наличие хлора в промывных водах.
Один фильтр с промытой почвой высушивают, как указано выше. Второй фильтр с промытой почвой переносят в фарфоровую чашку и с фильтра струей дистиллированной воды из промывалки тщательно смывают всю почву, а приставшие к фильтру частицы счищают стеклянной палочкой. Полученную суспензию почвы переносят в коническую колбу на 750 мл с меткой на 250 мл и доливают водой до 250 мл.
По методу Н.А. Качинского, в зависимости от емкости поглощения и генетических особенностей почвы к суспензии добавляют для диспергирования 1 н. раствор NaOH в следующем количестве: для тучных черноземов — 6 мл, обыкновенных черноземов — 5, серых почв — 3 и для подзолистых — 1 мл. Колбы оставляют стоять 2 часа, встряхивая их от руки через каждые 15 мин. Колбы закрывают пробкой с обратным холодильником (отрезок стеклянной трубки, вставленной в пробку) и суспензию кипятят на электрической плитке 1 час, не доводя ее до бурного кипения и вспенивания.
После охлаждения необходимо проверить реакцию суспензии, для чего, переболтав содержимое колбы до появления пены, вносят в нее 1-2 капли фенолфталеина; розовое окрашивание укажет на слабощелочную реакцию. Если порозовения нет, необходимо добавить 1 мл щелочи, переболтать и оставить на ночь, после чего вновь проверить реакцию.
По охлаждении суспензию пропускают через сито с размером ячеек 0,25 мм, помещенное в воронку, опущенную в 1-литровый цилиндр. Задержавшуюся на сите почву промывают водой. Оставшиеся на сите частицы почвы размером от 0,25 до 1 мм переносят струей воды во взвешенный предварительно сушильный стаканчик или фарфоровую чашку, воду выпаривают, содержимое (песок) высушивают в термостате и взвешивают. Суспензию в цилиндре доливают до 1 л и анализируют методом пипетки.
Вполне допустимо использование мерных цилиндров емкостью 500 мл при диаметре их не менее 4 см; при этом нижний конец пипетки должен быть настолько удален от дна цилиндра, чтобы осадок не взмучивался при взятии проб. В противном случае пробы забирают с меньшей глубины, например 20 см. При изменении глубины с 25 до 20 см время отстаивания уменьшают на 1/3.

Источник

Механический анализ почвы по качинскому

Гранулометрический состав почвы — фундаментальное свойство почвы, т.е. от него зависят многие другие почвенные свойства (физические, химические, биологические, физико-химические и др.).

Твердая фаза почв формируются при выветривании горных пород. Она представлена частицами (обломками) первичных и вторичных минералов, органического вещества (гумуса) и органо-минеральных соединений

Все эти частицы называются механическими элементами

В почве они находятся в раздельно-частичном состоянии, либо в виде агрегатов разной величины и формы. Размеры механических элементов различаются, что связано с особенностями почвообразовательных процессов

Частицы разного размера определяют и особые свойства почвы. Эти свойства меняются довольно отчетливо, а, иногда, и резко, что послужило основанием для разделения их на группы или фракции.Такая группировка называется КЛАССИФИКАЦИЕЙ МЕХАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

В России наибольшее распространение и признание получила классификация Н.А. Качинского. Эта классификация играет такое же большое значение, как периодическая система Менделеева в химии. Можно, даже сказать, что суть их в принципе одинакова.

Рассмотрим несколько клаасификаций механических элементов по размерам:

Первая классификациядостаточно простая &#150

частицы размером более 1 мм: СКЕЛЕТ почвы

частицы размером менее 1 мм: МЕЛКОЗЕМ

Вторая классификациянаиболее важная, на ее основе почвы классифицируются по гранулометрическому составу &#150

частицы размером более 0,01 мм называют: ФИЗИЧЕСКИЙ ПЕСОК

частицы размером менее 0,01 мм: ФИЗИЧЕСКАЯ ГЛИНА

Все главнейшие свойства почв особенно резко изменяются на переходе размера частиц через 0,01 мм.

Третья классификация &#150 Н.А. Качинского:

Классификация механических элементов почвы