densitate aparentă a unui eșantion este definit ca coeficientul dintre masa sa și volumul nealterat, care include toate spațiile sau porii pe care îi conține. Dacă există aer în aceste spații, densitatea aparentă ρb, sau densitatea în vrac este:
ρb = Masă / Volum = Masă particule + Masa aer /Volum particule+ Volum aer
Când se calculează densitatea aparentă a unui eșantion de sol, acesta trebuie uscat în prealabil într-un cuptor la 105 ° C până când masa este constantă, indicând faptul că tot aerul s-a evaporat..
Conform acestei definiții, densitatea aparentă a solurilor sau densitate uscată, se calculează astfel:
ρs = Greutatea elementelor solide / Volumul solid + Volum porii
Notând ca Ms la greutatea sau masa uscată și Vt = Vs + Vp ca volum total, formula este:
ρs = Ms / Vt
Indice articol
Unitățile de densitate în vrac din sistemul internațional de unități sunt kg / m3. Cu toate acestea, alte unități, cum ar fi g / cm3 și megagrame / metru cub: Mg / m3 sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă.
Conceptul de densitate aparentă este foarte util atunci când vine vorba de materiale eterogene și poroase, cum ar fi solurile, deoarece indică capacitatea lor de drenaj și aerare, printre alte calități..
De exemplu, solurile slab poroase au densități mari în vrac, sunt compacte și tind să se inunde ușor, spre deosebire de solurile poroase..
Când există apă sau alt fluid în porii probei, volumul după uscare scade, prin urmare, atunci când se fac calculele, este necesar să se cunoască proporția inițială de apă (vezi exemplul rezolvat).
Densitatea aparentă a materialelor în general, inclusiv a solului, este foarte variabilă, deoarece există factori precum gradul de compactare, prezența materiei organice, textura, structura, adâncimea și altele, care afectează forma și forma. a spațiilor porilor.
Solurile sunt definite ca un amestec eterogen de substanțe anorganice, substanțe organice, aer și apă. La atingere pot fi textură fin, mediu sau grosier, în timp ce particulele componente pot fi aranjate în diferite moduri, un parametru cunoscut sub numele de structura.
Solurile fine, bine structurate, cu un procent ridicat de materie organică tind să aibă valori scăzute ale densității aparente. Dimpotrivă, solurile groase, cu mai puțină materie organică și structură redusă, tind să aibă valori mai mari.
Conform texturii sale, densitatea aparentă are următoarele valori:
| Textură | Densitate aparentă (g / cm3) |
|---|---|
| Amenda | 1.00 - 1.30 |
| Median | 1,30 - 1,50 |
| Brut | 1,50 - 1,70 |
Aceste valori servesc drept referință generală. În solurile turbărești, abundente în reziduuri de plante, densitatea aparentă poate fi de 0,25 g / cm3, dacă este un sol mineral vulcanic este în jur de 0,85 g / cm3, în timp ce în soluri foarte compactate ajunge la 1,90 g / cm3.
Valoarea densității aparente crește, de asemenea, cu adâncimea, deoarece solul este în general mai compact și are un procent mai mic de materie organică..
Interiorul terenului este compus din straturi orizontale sau straturi, numite orizonturi. Orizonturile au texturi, compoziție și compactare diferite. Prin urmare, ele prezintă variații în ceea ce privește densitatea aparentă.
Un studiu al solului se bazează pe profil, care constă din diferite orizonturi care apar în mod ordonat pe verticală.
Deoarece variabilitatea densității în vrac este foarte mare, aceasta trebuie adesea măsurată direct prin diferite proceduri..
Cea mai simplă metodă este de a extrage o probă din sol, introducând în ea un burghiu cu un cilindru metalic spațial de volum cunoscut și asigurându-vă că nu compactați solul. Proba extrasă este sigilată, pentru a evita pierderea umezelii sau modificarea caracteristicilor.
Apoi, în laborator, proba este extrasă, cântărită și apoi introdusă într-un cuptor la 105 ° C pentru a se usca timp de 24 de ore..
Deși este cel mai simplu mod de a găsi densitatea uscată a solului, nu este cel mai recomandat pentru solurile cu texturi foarte libere sau pline de pietre..
Pentru acestea este preferabilă metoda de a săpa o gaură și de a salva pământul extras, care va fi proba de uscat. Volumul eșantionului este determinat prin turnarea de nisip uscat sau apă în gaura săpată.
În orice caz, din eșantion este posibil să se determine proprietățile foarte interesante ale solului pentru a-l caracteriza. Următorul exercițiu rezolvat descrie cum se face.
Din cilindrul de probă se extrage un eșantion de argilă cu lungimea de 100 mm, al cărui diametru intern este de asemenea de 100 mm. Când s-a cântărit, s-a obținut o masă de 1531 g, care odată uscată a fost redusă la 1178 g. Greutatea specifică a particulelor este de 2,75. Se cere calcularea:
a) Densitatea în vrac a eșantionului
b) Conținutul de umiditate
c) Raportul nul
d) Densitatea uscată
e) Gradul de saturație
f) Conținutul de aer
Volumul fără a modifica Vt este volumul original al probei. Pentru un cilindru cu diametrul D și înălțimea h, volumul este:
V cilindru = Vt = Suprafața bazei x înălțimea = πDDouă/ 4 = π x (100 x 10-3 m)Două x 100 x 10 -3 m / 4 = 0,000785 m3
Declarația afirmă că masa eșantionului este Ms = 1531 g, deci conform ecuației date la început:
ρb = Ms / Vt = 1531 g / 0,000785 m3 = 1950 319 g / m3 = 1,95 Mg / m3
Deoarece avem masa originală și masa uscată, masa apei conținute în probă este diferența dintre aceste două:
M Apă = 1531 g - 1178 g = 353 g
Procentul de umiditate din eșantion se calculează după cum urmează:
% Umiditate = (Masă Apă / Ms) x 100% = (353 g / 1178 g) = 29. 97%
Pentru a găsi raportul de gol, este necesar să se descompună volumul total al eșantionului Vt pe:
V t = V particule + Volum porii
Volumul ocupat de particule este obținut din masa uscată și din greutatea specifică, date obținute din enunț. Greutatea specifică sg este coeficientul dintre densitatea materialului și densitatea apei în condiții standard, prin urmare densitatea materialului este:
ρ = sg x ρApă = 2,75 x 1 g / cm3 = 2,75 g / cm3
ρ = Ms / Vs → Vs = 1,178 g / 2,75 g / cm3 = 0,428 cm3 = 0,000428 m3
Volumul golurilor din eșantion este Vv = Vt - Vs = 0,000785 m3 - 0,000428 m3 = 0,000357 m3.
Raportul nul și este:
e = Vv / Vs = 0,000357 m3 / 0,000428 m3 = 0,83
Densitatea uscată a eșantionului se calculează conform indicațiilor din introducere:
ρs = Greutatea elementelor solide / Volumul solid + Volum porii= 1178 g / 0,000785 m3 = 1,5 Mg / m3
Gradul de saturație este S = (VApă / Vv ) x 100%. Deoarece cunoaștem masa apei din eșantion, calculată la punctul b) și densitatea acesteia, calculul volumului său este imediat:
ρApă = MApă / V Apă → VApă = 353 g / 1 g / cm3 = 353 cm3 = 0,000353 m3
Pe de altă parte, volumul golurilor a fost calculat la punctul c)
S = (0,000353 m3 / 0,000357 m3) x 100% = 98,9%
În cele din urmă, procentul de conținut de aer este A = (Vaer / Vt) x 100%. Volumul de aer corespunde:
Vv - VApă = 0,000357 m3 - 0,000353 m3 = 0,000004 m3
A = (Vaer / Vt) x 100% = (0,000004 m3/ 0,000785 m3) x100% = 0,51%
Nimeni nu a comentat acest articol încă.