3.5. Визначення об’ємної ваги ґрунту за методом Качинського

Принцип методу

Об’ємною вагою ґрунту називають вагу (в г/см³) сухого ґрунту з непорушеною будовою. Він залежить від механічного складу, кількості органічної речовини та структурного стану ґрунту.

Суть методу полягає в тому, що зразок ґрунту з непорушеною будовою відбирають з допомогою спеціальних металевих кілець зі зйомними кришками.

Техніка визначення

На місці взяття зразка вирівнюють площадку 30 см 20 см, на поверхню якої встановлюють напрямлювач. Знявши з кільця кришки, поміщають його в отвір напрямлювача. Вертикальним рухом втулки кільце вчавлюють у ґрунт на всю глибину напрямлювача. Потім його знімають, ґрунт навколо кільця обкопують, закривають кільце верхньою кришкою та, підрізавши ґрунт знизу, виймають кільце, зрізують ґрунт понад ріжучою нижньою стороною врівень з краями кільця, закривають нижньою кришкою й очищують від налиплого ґрунту.

Кільця з пробами ґрунту зважують, одночасно відбирають проби ґрунту в трикратній повторності для визначення його вологості.

Для відбору проб у орному шарі використовують кільця об’ємом 300-500 см³, а в глибших шарах – 100 см³. Кільця мають бути пронумеровані та зважені.

Для обчислення об’ємної ваги ґрунту необхідно знати об’єм кільця (V, см³) з точністю до 0,1 см³:

,

де: D – діаметр кільця, см;

h – висота кільця, см.

Об’ємну вагу ґрунту (d_V, г/см³) розраховують за формулою:

,

де: В – вага сухого ґрунту в кільці, г;

V – об’єм кільця, см³.

3.6. Визначення питомої ваги ґрунту пікнометричним методом

Принцип методу

Питомою вагою ґрунту називають відношення ваги твердої фази ґрунту до ваги води в тому ж об’ємі. Вона залежить від хімічного та мінералогічного складу ґрунту.

Питому вагу визначають з допомогою пікнометрів об’ємом 100 чи 50 мл. При цьому використовують дистильовану воду, звільнену від повітря кип’ятінням протягом 2-3 годин у колбі з наступним охолодженням до кімнатної температури. Зважування проводять на техно-хімічних терезах з точністю до 0,01 г.

Техніка визначення

Повітряно-сухий ґрунт розтирають гумовим товкачиком і просіюють через сито 1 мм, не видаляючи включень. При цьому відбирають дві наважки в бюкси для визначення вологості та ваги сухого ґрунту.

Пікнометр з ґрунтом (10-15 г) наповнюють до половини дистильованою водою, кип’ятять протягом 30 хв для видалення повітря (для суглинкових і глинистих ґрунтів – 1 год) і охолоджують до кімнатної температури. Після цього пікнометри доливають до мітки прокип’яченою дистильованою водою та зважують. Перед цим проводять трикратне наповнювання прокип’яченою водою та зважування кожного пікнометра.

Питому вагу ґрунту (d_г, г/см³) визначають за формулою:

,

де: М – вага сухого ґрунту, г;

Р_в – вага пікнометра з водою, г;

Р_вг – вага пікнометра з ґрунтом і водою, г.

3.7. Визначення пористості та повітрозабезпеченості ґрунту розрахунковими методами

Величину загальної пористості (Р, %) можна обчислити за даними питомої й об’ємної ваги ґрунту за формулою:

,

де: d_V – об’ємна вага ґрунту, г/см³;

d_г – питома вага ґрунту, г/см³.

Поровий простір ґрунту характеризується також коефіцієнтом пористості (К_п):

.

Знаючи загальну пористість ґрунту та його вологість, можна вирахувати ступінь його аерації чи повітрозабезпеченість (S_a, %):

,

де: В – вологість ґрунту, %;

d_V – об’ємна вага ґрунту, г/см³.

Різниця між загальною пористістю та вологістю (%) дає ступінь аерації, або повітрозабезпеченість ґрунту.

Об’єм пор, який займає міцно зв’язана (максимальна гігроскопічна) вода, (Р_мг) дорівнює:

,

де: MГ – максимальна гігроскопічність, %;

d_V – об’ємна вага ґрунту, г/см³;

1,5 – густина максимальної гігроскопічної води.

Об’єм пор, зайнятих рихло зв’язаною водою (Р_рсв) визначають за формулою:

,

де: ВЗ – вологість в’янення рослин, %;

1,25 – щільність рихло зв’язаної води.

Об’єм пор, зайнятих капілярною водою, (Р_к) обчислюється за формулою:

,

де: НВ – найменша (польова) вологоємність.

Об’єм пор, зайнятих водою всіх категорій, (Р_W) визначається за формулою:

.

Об’єм пор, зайнятих повітрям, - об’єм аерації (Р_аер) вираховується за формулою:

.

3.8. Визначення повітроємності ґрунту

розрахунковим методом

Повітроємність (А_пє) обчислюється за формулою:

,

де: V_W – об’єм пор ґрунту, зайнятих водою, %.

Повітроємність ґрунту не повинна бути нижчою 10-12 %, при нижчій величині спостерігається різке порушення газообміну з атмосферою, що призводить до загибелі рослин.

3.9. Визначення повітропроникності ґрунту

методом Еванса-Кірхама

Прилад Еванса та Кірхама для вимірювання повітропроникності ґрунту базується на обліку швидкості падіння заданого тиску повітря при його відтоці з посудини в грунт. Повітропроникність (К_П), яка виражається в одиницях дарсі (кількість мл газу, яка протікає за секунду через 1 см² ґрунту при в’язкості повітря 1,01 пуаза та градієнті тиску в 1 атм на 1 см²), вираховується за формулою:

,

де: - в’язкість у пуазах (одиницях динамічного коефіцієнта в’язкості в системі одиниць СГС, що характеризує здатність рідин і газів чинити опір взаємному рухові їхніх частинок);

V – об’єм посудини, яка використовується в приладі, мл;

А – відношення радіуса трубки до радіуса кільця в приладі;

Р – тиск повітря, атм;

h₀ – висота стовпа води в манометрі перед дослідом;

h – те ж після досліду.