Визначення фізико-механічних властивостей ґрунту.

Пластичність

Властивість вологого ґрунту набувати певної форми без утворення щілин і зберігати її після припинення зовнішньої дії називають пластичністю. Вона проявляється лише в певній межі зволоження. Перезволожені і сухі ґрунти не мають цієї властивості.

Пластичність залежить від вологості, механічного, хімічного і мінерального складу ґрунту. Величину її вимірюють числом пластичності, яке дорівнює різниці між вологістю ґрунту при верхній і нижній межі пластичності.

За числом пластичності всі ґрунти поділяють на чотири категорії (табл. 4.1).

Таблиця 4.1

Класифікація ґрунтів за числом пластичності (за Аттербергом)

Вологість, при якій ґрунт з пластичного стану переходить у текучий, називають верхньою межею пластичності (нижньою границею текучості), її визначають кількома методами.

Липкість

Властивість ґрунту прилипати у зволоженому стані до робочих частин сільськогосподарських машин і ґрунтообробних знарядь називають липкістю. Вона вимірюється зусиллям, яке необхідне для вертикального відриву прилиплої до ґрунту металевої пластини, г/см²:

,

де – прикладене зусилля для відриву пластини від ґрунту, г;

– площа пластини, см².

Величина липкості залежить від механічного складу, структури, вологості ґрунту, вмісту гумусу, кількості увібраних основ. При збільшенні у вбирному комплексі вмісту катіонів обмінного натрію липкість збільшується, а багатовалентних катіонів – зменшується. Змінюється липкість і залежно від вологості ґрунту. При збільшенні вологості, починаючи від її мінімальних показників, липкість ґрунту збільшується до певної межі. При дальшому збільшенні вологості ґрунту і появі на його поверхні вільної води липкість починає зменшуватися. Для вимірювання липкості запропоновано багато методів і сконструйовано приладів.

Метод Качинського. Для визначення липкості використовують прилад Качинського (рис. 4.1), що являє собою видозмінені технохімічні терези.

Рис. 4.1. Прилад Качинського для визначення липкості ґрунту

Ліву чашку замінено стержнем, на нижньому кінці якого знаходиться диск площею 10 см2. Диск виготовляють із сталі, латуні, дерева або гуми. На праву чашку ставлять стакан для піску. В такому положенні терези урівноважують.

Липкість ґрунту визначають на зразках з порушеною і непорушеною будовою. Для визначення липкості ґрунту з порушеною будовою беруть 100 г ґрунту, просіяного через сито з отворами діаметром 1 мм.

Наважку висипають у фарфорову чашку і, доливаючи воду, доводять до відповідної вологості. Наприклад, максимальна гігроскопічність ґрунту становить 4%. Щоб довести вологість цього ґрунту до 20 %, до наважки слід додати 16 мл води.

Ґрунт ретельно перемішують до однорідної маси, переносять у формочку, поверхню вирівнюють і формочку підставляють під диск приладу. Відпустивши аретир, на диск кладуть вантаж масою 200-300 г для кращого прилипання ґрунту. Через 0,5 хв. вантаж знімають і в стакан обережно насипають малими порціями пісок до моменту відриву диска від ґрунту. Пісок зважують і вираховують показник липкості діленням маси піску на площу диска. Це й буде липкість ґрунту при заданій вологості. Липкість визначають при різних показниках вологості до того моменту, коли ґрунт уже не буде прилипати до диска.

Для визначення липкості ґрунту з непорушеною будовою відібраний зразок ставлять у ванну для капілярного насичення. Після насичення до повної вологоємкості визначають липкість ґрунту таким же способом, як і в зразках з порушеною будовою. Потім зразок поступово підсушуюті і визначають липкість при різному вмісті вологи доти, поки ґрунт не буде прилипати до диска. На основі одержаних даних можна побудувати графік залежності липкості ґрунту від його вологості.

М.А. Качинський розподіляє ґрунти за величиною липкості при капілярному зволоженні на п'ять категорій (табл. 4.3).

Фізична спілість ґрунту – це стан, при якому ґрунт під дією робочих органів ґрунтообробних знарядь розпадається на грудочки розміром 0,5-10 мм без брил і пилу. Такий стан настає при відповідній вологості, коли опір ґрунту робочим органам найменший, і в ньому створюється найбільш сприятливе співвідношення між твердою фазою, водою і повітрям. Визначення фізичної спілості ґрунту в кожному конкретному випадку має надзвичайно велике значення, оскільки дає можливість обробляти ґрунт з найменшими енергетичними затратами і позитивно впливати на врожай сільськогосподарських культур. Існує кілька методів визначення фізичної спілості ґрунту.

Таблиця 4.3

Класифікація ґрунтів за липкістю

Біологічна спілість – це такий стан ґрунту, коли він стає пухким, пружним, темнішає, набуває характерного запаху, збільшується його об’єм.

Спілість затінення – це стан ґрунту відразу після збирання врожаю, коли в ньому є ще невеликі запаси вологи (остаточна вологість), не витраченої рослинами і не випаруваної внаслідок затінення рослинами поверхні ґрунту.

Методи визначення фізичної спілості ґрунту:

Окомірний метод. Беруть у жменю ґрунт і сильно його стискають. Якщо поміж пальців з ґрунту не виступає вода, а скинута з висоти 1,5 м утворена після стискання грудка розбивається на дрібні грудочки — ґрунт спілий.

Метод Качинського. Він передбачає визначення відносної вологості ґрунту. Під відносною вологістю розуміють величину, яка є процентним виразом відношення абсолютного вмісту вологи до повної вологоємкості.

Наприклад, абсолютна вологість ґрунту 24 %,. повна вологоємкість 40 %, а відносна вологість дорівнює 24 : 40 100 = 60 %.

М.А. Качинський вважає оптимальною для обробітку більшості ґрунтів відносну вологість 60-70 %, допустимою для несолонцюватих ґрунтів – 50-80 %, для солонців і солончаків – 50-60 %.

Метод Віленського. Цей метод базується на визначенні вологості структуроутворення, тобто, вологості, за якої утворюється найбільша кількість агрономічно цінних агрегатів (0,25-10 мм).

Для визначення вологості структуроутворення у фарфорові чашки вміщують наважки повітряно-сухого ґрунту по 50-100 г, просіяного крізь сито з отворами діаметром 0,25 мм. При наважці 100 г в чашки доливають воду — 15, 25, 30, 40, 45, 50, 55, 60 г.

Зразу ж після доливання води енергійно перемішують її з ґрунтом за допомогою шпателя або лопаточки до припинення утворення агрегатів.

Потім ґрунт висушують до повітряно-сухого стану, просіюють (з кожної чашки окремо) через сита з отворами діаметром 7; 5; 3; 1; 0,5; 0,25 мм. Залишки агрегатів на кожному ситі зважують і вираховують масу суми агрегатів від 10 до 0,25 мм. Вологість структуроутворення буде та, яка забезпечила утворення максимальної кількості агрегатів діаметром від 10 до 0,25 мм. Коефіцієнт структуроутворення ( ) можна визначити за формулою:

,

де – маса агрегатів ґрунту від 0,25 до 10 мм, г;

– маса агрегатів менше 0,25 мм і більше 10 мм, г.

Твердість

Властивість ґрунту чинити опір проникненню в нього тіла плунжера у вигляді конуса, кулі, циліндра називають твердістю. Вона вимірюється кілограмами на 1 см² поперечного перерізу плунжера. Висока твердість ґрунту часто буває причиною зниження схожості висіяного насіння, чинить механічний опір розвиткові кореневої системи рослин, є причиною погіршення водного, повітряного і теплового режимів ґрунту.

Твердість залежить від механічного і хімічного складу, вологості ґрунту, вмісту гумусу і увібраних основ, від об'ємної маси і структури ґрунту тощо. Для визначення твердості ґрунту використовують прилади – твердоміри.

М.А. Качинський за твердістю розділив ґрунти на шість категорій (табл. 4.4).

Таблиця 4.4

Класифікація ґрунтів за твердістю