Определение механического состава почвы сухим способом

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

Определение механического состава почвы “сухим” методом Посуда и оборудование

Фарфоровая ступка, фарфоровый пестик, фильтровальная бумага, 10 – % раствор HCl.

Выполнение работы

Сухой комочек или щепотку воздушно-сухой почвы испытывают на ощупь, кладут на ладонь и тщательно растирают пальцами. При необходимости плотные агрегаты раздавливают в фарфоровой ступке фарфоровым пестиком.

гранулометрический состав почвы или породы определяют по ощущению при растирании пальцами сухой почвы, а именно, по количеству песка (табл.5.) и результат записывают в таблицу 6.

Органолептические признаки механического состава почвы

Состояние сухого образца

Ощущение при растирании сухого образца

Состоит почти исключительно из песка

Комочки слабые, легко раздавливаются

Преобладают песчаные частицы. Мелкие – являются примесью

Легкий песчанистый суглинок

Комочки разрушаются с небольшим усилием

Преобладают песчаные частицы. Глинистых частиц 20—30%

Средний песчанистый суглинок

Структурные отдельности разрушаются с трудом, намечается угловатость их формы

Песчаные частицы еще хорошо различимы. Глинистых частиц примерно половина

Песчаных частиц почти нет.

Преобладают глинистые частицы

Агрегаты очень плотные, угловатые

Тонкая однородная масса, песчаных частиц нет

Различают эти разновидности следующим образом.

Пылеватые супеси и легкие пылеватые суглинки образуют непрочные комочки, при раздавливании легко распадающиеся.

При растирании супеси производят шуршащий звук и легко ссыпаются с руки.

Необходимо быть внимательным при определении механического состава пылеватых суглинков. При растирании они дают ощущение мучнистости вследствие большого количества крупной пыли (>40%), при этом песок практически не ощущается.

При растирании легких суглинков ощущается ясно различимая шероховатость, глинистые частицы втираются в кожу.

Средние пылеватые суглинки также дают ощущение мучнистости, но производят ощущение тонкой муки со слабо заметной шероховатостью.

Комки средних суглинков раздавливаются с некоторым усилием.

Тяжелые пылеватые суглинки в сухом состоянии с трудом поддаются раздавливанию, образуют хорошо выраженные структурные отдельности с острыми ребрами, дают ощущение тонкой муки при растирании. Шероховатость не ощущается.

Диагностика механического состава почв «сухим» методом

Источник

Работа 3.1. Определение механического состава почвы сухим,

Или органолептическим, методом

Материалы: образец почвы.

Цель работы: определить механический состав почвы.

Пояснения к работе. Механический состав почвы можно определить в сухом состоянии, не пользуясь никакими приборами, ощутив присутствие и количество песчаных и глинистых частиц.

Ход работы. Метод имеет несколько модификаций, две из которых приведены ниже.

I. Щепотку почвы разотрите между пальцами. Если почва мажется, а песчинки не прощупываются, то почва глинистая; почва мажется, едва прощупываются песчинки – суглинистая; почва скрипит и немного мажется – супесчаная почва; почва скрипит, заметно чувствуются песчинки – песчаная почва. Результат анализа занесите в таблицу 3.8.

II. Возьмите комочек почвы величиной с горошину и ногтем вотрите в кожу ладони. Глинистые почвы в сухом состоянии растираются на ладони с большим трудом, а после растирания дают тонкий однородный порошок. В суглинистых почвах среди преобладающих глинистых частиц отмечается незначительное количество песчаных, а в супесчаных преобладают песчаные частицы с небольшой примесью глинистых. Песчаные почвы состоят почти полностью из зёрен песка, почвенная масса сыпучая, легко растирающаяся. Результат анализа занесите в таблицу 3.8.

Результаты двух вариантов определения механического состава почвы сухим методом

Сделайте вывод о механическом составе почвы при определении его сухим методом и о применимости отдельных вариантов.

Работа 3.2. Определение механического состава почвы

«мокрым» методом по Н. А. Качинскому

Оборудование и материалы: поднос, образец почвы, вода.

Цель работы: определить механический состав почвы.

Пояснение к работе. Определение механического состава «мокрым» методом основано на использовании основных физических свойств почвы.

Ход работы. Почву смочите водой и разомните до тестообразного состояния так, чтобы не ощущались её структурные агрегаты.

Попробуйте раскатать почву в шнур толщиной 3 мм. Если раскатать в шнур получилось, попробуйте свернуть шнур в кольцо диаметром около 3 см.

Пользуясь таблицей 3.9, определите разновидность предложенной почвы по механическому составу.

Определение механического состава почвы

В зависимости от вида образца почвы после раскатывания

Зарисуйте внешний вид образца почвы после раскатывания и сделайте вывод о механическом составе предложенной почвы при определении его «мокрым» методом.

Рис. 3.3. Внешний вид образца почвы[2]

Работа 3.3. Определение механического состава почвы

Методом отмучивания

Оборудование и материалы: термостат, технические весы с разновесами, песочные часы на 1 мин, снаряжённый эксикатор, фарфоровая чашка, широкая пробирка, штатив для пробирок, ёмкость для слива воды, образец прокалённой почвы, дистиллированная вода.

Цель работы: определить механический состав почвы.

Пояснение к работе. Определение механического состава почвы методом отмучивания основано на разделении физического песка и физической глины в воде вследствие различных скоростей их падения.

Ход работы. Взвесьте 10 г прокалённой почвы и перенесите её в пробирку. Почва в пробирке должна занимать не более ¼ части её объёма.

Долейте в пробирку дистиллированную воду так, чтобы она вместе с почвой занимала ¾ объёма пробирки, и хорошо взболтайте. Поставьте пробирку в штатив и дайте отстояться в течение 3 мин. После этого слейте воду со взвешенными в ней глинистыми частицами.

Снова заполните пробирку дистиллированной водой, как было указано выше, взболтайте, дайте отстояться в течение 3 мин и вновь слейте глинистую часть почвы. Так повторяйте до тех пор, пока вода в пробирке не станет совершенно прозрачной.

Перенесите с помощью дистиллированной воды находящуюся в пробирке песчаную фракцию в предварительно взвешенную фарфоровую чашку и дайте отстояться в течение 3 мин.

После отстаивания воду из чашки осторожно слейте, а её остаток удалите высушиванием в термостате при температуре 60–80°С. Охладите чашку в эксикаторе и взвесьте.

По результатам взвешивания определите массу физического песка в пробе по разнице массы фарфоровой чашки с сухим песком и массы самой чашки и массу физической глины по разнице между массой пробы и массой песка. Определите процентное содержание физического песка и физической глины в пробе. Результаты занесите в таблицу 3.10.

Содержание физического песка и физической глины

В предложенном образце почвы

По таблице 3.4 определите разновидность изучаемой почвы по механическому составу. Сделайте вывод о механическом составе почвы при определении его методом отмучивания.

Работа 3.4. Определение механического состава почвы

по методу М. М. Филатова[3]

Оборудование, реактивы и материалы: ведро, мерные цилиндры на 50 и 100 мл, 2 пипетки на 5 мл, песочные часы на 30 или 90 с, стеклянная палочка, однонормальный раствор хлористого кальция, дистиллированная вода, образец почвы, подготовленный для анализа, обёрточная бумага.

Цель работы: определить механический состав почвы.

Пояснения к работе. Работа основана на двух моментах. Определение содержания в почве физической глины проводится за счёт свойства мелких почвенных частиц набухать при добавлении к ним раствора хлористого кальция. Определение же физического песка основано на разных скоростях оседания почвенных частиц.

Ход работы. Работа состоит из двух относительно независимых частей, которые могут выполняться одновременно или последовательно.

I. Определение содержания физической глины. Просеянную почву высыпьте в мерный цилиндр объёмом 50 мл до отметки 5 мл. Долейте в цилиндр 30 мл дистиллированной воды и 5 мл однонормального раствора хлористого кальция. Всё тщательно размешайте стеклянной палочкой и доведите дистиллированной водой до отметки 50 мл. Дайте отстояться в течение 30 мин.

После этого определите объём почвы в пересчёте на 1 см 3 первоначального объёма, то есть величину прироста объёма разделите на пять. По таблице 3.11 определите процентное содержание глины в почве.

Содержание глины в почве в зависимости от прироста объёма

Прирост объёма почвы	Глина, %	Прирост объёма почвы	Глина, %
4,00	90,70	1,75	39,63
3,75	85,08	1,50	34,0
3,50	79,36	1,25	29,34
3,25	73,67	1,0	22,67
3,0	67,01	0,75	17,0
2,75	62,86	0,5	11,33
2,50	56,67	0,25	5,66
2,25	51,01	0,12	2,72
2,0	45,35	0,06	1,35

II. Определение содержания физического песка. В мерный цилиндр объёмом 100 мл насыпьте просеянную почву и уплотните её до объёма 10 мл. Долейте дистиллированной воды до метки 100 мл и хорошо размешайте стеклянной палочкой. Дайте отстояться в течение 1,5 мин.

Слейте мутную воду, а осадок снова долейте до метки 100 мл дистиллированной водой, хорошо размешайте, дайте отстояться в течение 1,5 мин и снова слейте мутную воду. Так повторяйте до тех пор, пока вода после отстаивания не станет совершенно прозрачной.

Измерьте объём оставшегося песка. Занесите данные в таблицу 3.12 и вычислите относительное количество песка, принимая каждый миллилитр осевшей почвы за 10%.

Содержание песка в почве в зависимости от объёма осевшей почвы

Объём осевшей почвы, мл

Количество песка в почве, %

Соотнесите найденные процентные содержания песка и глины, то есть найдите, в каком отношении они находятся относительно друг друга, округлив получившиеся величины до целых.

По таблице 3.13 определите механический состав почвы.

Источник