Plik gęstość pozorna próbki definiuje się jako iloraz między jej masą a niezmienioną objętością, która obejmuje wszystkie zawarte w niej przestrzenie lub pory. Jeśli w tych przestrzeniach jest powietrze, pozorna gęstość ρb, lub gęstość nasypowa to jest:
ρb = Masa / objętość = masa cząstki + Masa powietrze /Tom cząstki+ Tom powietrze
Przy obliczaniu pozornej gęstości próbki gleby należy ją wcześniej wysuszyć w piecu w temperaturze 105 ° C do uzyskania stałej masy, co oznacza, że całe powietrze wyparowało..
Zgodnie z tą definicją pozorna gęstość gleby lub sucha gęstość, oblicza się w ten sposób:
ρs = Waga elementów stałych / Objętość solidny + Tom pory
Oznaczając Ms do suchej masy lub masy i V.t = Vs + Vp jako objętość całkowita formuła jest następująca:
ρs = Ms / Vt
Indeks artykułów
Jednostkami gęstości nasypowej w międzynarodowym układzie jednostek są kg / m3. Jednak inne jednostki, takie jak g / cm3 i megagramy / metr sześcienny: Mg / m3 są również szeroko stosowane.
Pojęcie gęstości pozornej jest bardzo przydatne w przypadku materiałów niejednorodnych i porowatych, takich jak gleby, ponieważ wskazuje między innymi na ich zdolność drenażową i napowietrzającą..
Na przykład gleby o niskiej porowatości mają dużą gęstość objętościową, są zwarte i mają tendencję do łatwego zalewania, w przeciwieństwie do gleb porowatych..
Gdy w porach próbki znajduje się woda lub inny płyn, objętość po wysuszeniu maleje, dlatego przy wykonywaniu obliczeń należy znać pierwotną proporcję wody (patrz rozwiązany przykład).
Gęstość pozorna materiałów w ogóle, w tym gruntu, jest bardzo zmienna, ponieważ istnieją czynniki, takie jak stopień zagęszczenia, obecność materii organicznej, jej tekstura, struktura, głębokość i inne, które wpływają na kształt i ilość. przestrzeni porów.
Gleby definiuje się jako niejednorodną mieszaninę substancji nieorganicznych, organicznych, powietrza i wody. W dotyku mogą być tekstura drobne, średnie lub grube, podczas gdy cząstki składowe można rozmieścić na różne sposoby, parametr znany jako Struktura.
Gleby o dobrej strukturze i dużej zawartości materii organicznej mają zwykle niskie wartości gęstości pozornej. Wręcz przeciwnie, gleby gęste, z mniejszą ilością materii organicznej i słabą strukturą, mają zwykle wyższe wartości.
Zgodnie z jego teksturą pozorna gęstość ma następujące wartości:
| Tekstura | Gęstość pozorna (g / cm3) |
|---|---|
| W porządku | 1,00 - 1,30 |
| Mediana | 1,30 - 1,50 |
| obrzydliwy | 1,50 - 1,70 |
Wartości te służą jako ogólne odniesienie. Na glebach torfowych, obfitujących w pozostałości roślinne, pozorna gęstość może wynosić zaledwie 0,25 g / cm3, jeśli jest to wulkaniczna gleba mineralna, to około 0,85 g / cm3, natomiast na glebach bardzo zagęszczonych osiąga 1,90 g / cm3.
Wartość pozornej gęstości również rośnie wraz z głębokością, ponieważ gleba jest na ogół bardziej zagęszczona i ma mniejszy procent materii organicznej..
Wnętrze terenu składa się z poziomych warstw lub warstw tzw horyzonty. Horyzonty mają różne tekstury, kompozycję i zagęszczenie. Dlatego przedstawiają zróżnicowanie pod względem gęstości pozornej.
Na jego podstawie opiera się badanie gleby profil, który składa się z różnych horyzontów, które występują w uporządkowany, pionowy sposób.
Ponieważ zmienność gęstości nasypowej jest bardzo duża, często trzeba ją mierzyć bezpośrednio za pomocą różnych procedur..
Najprostszą metodą jest pobranie próbki z gleby, włożenie do niej wiertła z kosmicznym metalowym cylindrem o znanej objętości i upewnienie się, że nie jest ona zagęszczana. Pobrana próbka jest uszczelniona, aby uniknąć utraty wilgoci lub zmiany właściwości.
Następnie w laboratorium próbka jest ekstrahowana, ważona i umieszczana w piecu o temperaturze 105 ° C do wyschnięcia na 24 godziny..
Chociaż jest to najprostszy sposób na określenie gęstości gleby w stanie suchym, nie jest zalecany w przypadku gleb o bardzo luźnej teksturze lub pełnych kamieni..
Dla nich preferowana jest metoda wykopania dziury i uratowania wydobytej ziemi, która będzie próbką do wyschnięcia. Objętość próbki określa się, wlewając do wykopanego dołka suchy piasek lub wodę.
W każdym razie na podstawie próbki można określić bardzo ciekawe właściwości gleby w celu jej scharakteryzowania. Poniższe rozwiązane ćwiczenie opisuje, jak to zrobić.
Z cylindra na próbkę, którego wewnętrzna średnica również wynosi 100 mm, pobiera się próbkę gliny o długości 100 mm. Po zważeniu otrzymano masę 1531 g, którą po wysuszeniu zredukowano do 1178 g. Ciężar właściwy cząstek wynosi 2,75. Należy obliczyć:
a) Gęstość nasypowa próbki
b) Zawartość wilgoci
c) Współczynnik nieważności
d) Gęstość w stanie suchym
e) Stopień nasycenia
f) Zawartość powietrza
Głośność bez zmiany Vt jest pierwotną objętością próbki. Dla cylindra o średnicy D i wysokości h objętość wynosi:
V cylinder = Vt = Powierzchnia podstawy x wysokość = πDdwa/ 4 = π x (100 x 10-3 m)dwa x 100 x 10 -3 m / 4 = 0,000785 m3
W oświadczeniu stwierdzono, że masa próbki to Ms = 1531 g, więc zgodnie z równaniem podanym na początku:
ρb = Ms / Vt = 1531 g / 0,000785 m3 = 1950319 g / m3 = 1,95 Mg / m3
Ponieważ mamy masę pierwotną i masę suchą, masa wody zawartej w próbce jest różnicą tych dwóch:
M woda = 1531 g - 1178 g = 353 g
Zawartość procentową wilgoci w próbce oblicza się w następujący sposób:
% Wilgotność = (masa woda / Ms) x 100% = (353 g / 1178 g) = 29,97%
Aby znaleźć współczynnik pustki, konieczne jest rozbicie całkowitej objętości próbki V.t na:
V t = V cząstki + Tom pory
Objętość zajmowaną przez cząstki uzyskuje się z suchej masy i ciężaru właściwego, dane uzyskane z oświadczenia. Ciężar właściwy ssol jest ilorazem gęstości materiału i gęstości wody w warunkach standardowych, dlatego gęstość materiału wynosi:
ρ = ssol x ρwoda = 2,75 x 1 g / cm3 = 2,75 g / cm3
ρ = Ms / Vs → V.s = 1,178 g / 2,75 g / cm3 = 0,428 cm3 = 0,000428 m3
Objętość pustek w próbce wynosi V.v = Vt - Vs = 0,000785 m3 - 0,000428 m3 = 0,000357 m3.
Współczynnik pustki i to jest:
e = Vv / Vs = 0,000357 m3 / 0,000428 m3 = 0,83
Gęstość próbki w stanie suchym oblicza się zgodnie ze wstępem:
ρs = Waga elementów stałych / Objętość solidny + Tom pory= 1178 g / 0,000785 m3 = 1,5 Mg / m3
Stopień nasycenia to S = (Vwoda / Vv ) x 100%. Ponieważ znamy masę wody w próbce, obliczoną w punkcie b) i jej gęstość, obliczenie jej objętości jest natychmiastowe:
ρwoda = Mwoda / V woda → V.woda = 353 g / 1 g / cm3 = 353 cm3 = 0,000353 m3
Natomiast objętość pustek obliczono w punkcie c)
S = (0,000353 m3 / 0,000357 m3) x 100% = 98,9%
Ostatecznie procentowa zawartość powietrza wynosi A = (Vpowietrze / Vt) x 100%. Objętość powietrza odpowiada:
Vv - Vwoda = 0,000357 m3 - 0,000353 m3 = 0,000004 m3
A = (Vpowietrze / Vt) x 100% = (0,000004 m3/ 0,000785 m3) x 100% = 0,51%
Jeszcze bez komentarzy