Способ оценки динамики объемных набуханий и усадки почв и грунтов Советский патент 1989 года по МПК G01N33/24 

Изобретение относится к почвоведению и грунтоведению, а именно к спо- сЬбам оценки физических свойств почв и грунтов тяжелого гранулометрического состава.

Цель изобретения - повьш1ение точности и ускорение способа.

На чертеже представлен график зависимости плотности d фрагмента уплотненной глыбы чернозема вьш1ело- ченного тяжелосуглинистого от его влажности W в процессе многократного увлажнения и высушивания; cl(Jf - плотность фрагмента в исходном состоянии; d|,, - в состоянии максимального набухания в первом и втором циклах соответственно; du ,

dy, - в воздушно-сухом состоянии после усадки в первом и втором циклах соответственно (стрелками указано направление процессов).

Пример. Из пахотного слоя чернозема вьш1елоченного тяжелосуглинистого отобрали образец уплотненной глыбы, высушили до воздушно-сухого состояния. От глыбы отделили фрагмент объемом 10 см, определили его массу и сплошь покрьши 10%-ным раствором натурального каучука в бензине, расход около 1 г.

Состав покрытия подобран эмпирически. Испытаны полиэлектролитные комплексы на основе полиакриловой кислоты и полизтиленамина, раствор коллодия.

СП

00

Оо

различные марки синтетических клеев и раствор натурального каучука в бензине различной концентраш1и. Пленка образованная полиэлектролитными комп- лексами и коллодием, оказалась непрочной , а синтетическими клеями - недостаточно эластичной. Кроме того, работа с коллодием вредна для здоровья аналитика. Раствор каучука с концен- трацией меньшей 10% образует недостаточно прочную пленку, раствор с концентрацией большей 10% обладает высокой вязкостью и плохо наносится на поверхность образца.

Таким образом, выбор покрытия обусловлен оптимальным сочетанием низкой вязкости раствора, эластичности, минимального веса и толщины образуемой пленки, ее способностью выполнять поверхность образца, устойчивостью к многократному повторению увлажнения и высушивания.

Пйсле сушки в подвешенном состоянии в течение 45 мин, применяя гидроста- тическое взвешивание определяют объем образца

иох (мсх ™пл PWCX )

V, ( тПп, - РМН),О, (2) где V.... - объем набухшего образца.

МН

cм

т„„ - его масса с пленкой, г;

тН

Р - вес образца с пленкой в

М п

воде, г.

Находят влажность максимального абухания

W .iiW lLLiiQOlY.ioo (т,.. -т,,)-100 °°

(3)

utx

где W| - влажность максимального

набухания, %;

wc) гигроскопическая влажность образца в начале определения,

Гигроскопическую влажность нахо- - дят общепринятым способом.

Набухание оценивают по степени набухания R.,

П

RH I(VMH- ):Vj.lOO. (4)

Изобретение относится к почвоведению и грунтоведению, а именно к способам оценки физических свойств почв и грунтов тяжелого гранулометрического состава. Цель изобретения - повышение точности и ускорение способа. Способ включает отбор образца почвы или грунта ненарушенного сложения, образование на его поверхности эластичной пленки для фиксирования объема, однократного покрытия образца 10%-ным бензиновым раствором натурального каучука, причем получаемую пленку сохраняют на образце в течение всех циклов измерения, нарушение сплошности пленки путем прокалывания, капиллярное увлажнение или высушивание образца до заданной влажности, причем в процессе увлажнения и высушивания определяют изменение объема образца путем гидростатического взвешивания при контролируемом изменении влажности. 1 табл.1 ил.

V

ис k

- ИСХОДНЫ объем образца.

см

™wcx масса с пленкой, г;

m - масса пленки, г; V- вес образца с плеико в

ИСК

воде, г;

р., „ плотность воды при соот0 7-U

ветствующей температуре Массу пленки находят но разности в весе покрытого и непокрытого образца. Весом пленки в воде пренебре- гают, поскольку ее плотность (0,90- 0,93 г) см весьма близка к плотности воды при комнатной температуре, а масса дня образца с объемом -v, 10 см составляет лишь 0,1 г или 0,7% от его массы.

Затем тонкой иглой нарушают сплошность пленки в нижней и верхней частях образца (всего 4-6 отверстий). Обеспечивают капиллярное увлажнение дистиллированной водой. Максимштьное набухание фиксируется по установившейся постоянной массе образца. Максимально набухший образец помещают в эксикатор над дистиллированной водо на 16-18 ч, после чего определяют его объем нутем гидростатического взв шивания

Для определения усадки максимально набухший образец сушат в течение 4-5 сут при комнатной температуре до постоянного веса и определяют его объем путем гидростатического взвешивания

(ту - m I

- Р,

) Ри,с

(5)

где Vy - объем образца после усадки,

тц - его масса с пленкой, г; Рц - вес образца с пленкой в

воде.

Поскольку скорость влагообмена между образцом и средой ограничена, масса и объем образца в процессе гидростатического взвешивания остаются постоянными с точностью до десятых, а их изменением пренебрегают.

Влажность предела усадки Wy и степень объемной усадки Ry находят по формулам:

W rlii ji : n}i liWii x.l-looi

а 100(m,,, - m,J

WCX

к, .

ц

В таблице показаны результаты исследований при набухании и усадке па хотного слоя чернозема выщелоченного

.тяжелосуглинистого.

Предлагаемый способ можно использовать также для получения информации об изменении качества структуры почвы, в частности плотности, при из-ч менении влажности в процессе многократных увлажнений и высушивания, так как эластичная пленка позволяет повторять циклы набухания-усадки без смены покрытия, сохраняя при этом целостность образца.

Дпя этого после определения объема образца в исходном воздушно-сухом состоянии, исходя из формулы (1), находят плотность фрагмента в расчете на абсолютно сухую навеску

(8)

га исх - m пл

V

иск

(W

исх

+ 100)

где - исходная плотность фрагмента, г/см.

После нарушения сплошности пленки образец капиллярно увлажняют в течение 5-10 мин и в подвешенном состояНИИ помещают в эксикатор над дистилли-30 увлажнения и высушивания, оценивать

рованной водой на 16-18 ч.

Определяют его объем путем гидростатического взвешивания

V, (га, - т,, - Р, ):,о, (9)

где V - объем набухшего образца,

т, - Р, его масса с.пленкой, г; вес образца с пленкой в воде, г. Находят соответствующие влажность,

г/см

и плотность,

,

(

..

100(m i,cx )

по формулам .1221

1) -100;

d,

V, ( Too)

Подобным образом находят парные значения влажности и плотности в процессе их изменения при набухании.

W

W,

г 3

влажность

(W.

U2, dj, ..., включая ) и гщотность (d) максимально набухшего образца. Затем повторяют эти определения на стадии высушивания, и так далее. На чертеже представлен график зависимости плот

ч

ности фрагмента уплотненной глыбы чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого от его влажности в процессе многократного увлажнения и высушивания.

По сравнению с известным способом, включающим многократное повторение операции низкотемпературного парафи- ,0 нирования и удаления пленки, предлагаемый способ существенно повышает точность оценки объеьшого набуха- ния и усадки за счет использования однократно наносимой эластичной пленки из 10%-ного бензинового раствора каучука, что снижает до минимума вероятность деформации и разрушения образца.

Предлагаемый способ существенно снижает трудоемкость и позволяет проводить массовые испытания большого количества образцов с использованием простых и доступных средств, что

существенно ускорит и удешевит изу- 25 чение и оценку набухания и усадки. Повторение циклов набухания-усадки без смены покрытия позволяет изучать набухание и усадку и плотность почв в динамике под влиянием многократного

15

20

35

,

40

;

45

50

55

способность почв к разуплотнению. Формула изобретения

Способ оценки динамики объемных набуханий и усадки почв и грунтов, включающий отбор образца ненарушенного сложения, увлажнение или высушивание его до заданной влажности при фиксировании объема образца путем покрытия пленкой, измерение объема его при достижении заданной влажности гидростатическим взвешиванием и оцен- ку изменения объема при контролируемом изменении влажности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и ускорения способа, фиксирование объема образца путем покрытия пленкой производят непосредственно после его отбора, осуществляют нарушение сплошности пленки посредством прокалывания, для образования пленки используют 10%- ный бензиновый раствор натурального каучука, причем полученную на образце ппенку сохраняют в течение всех циклов измерения.

Исходное воз - масса пленки т составляет 0,14 г; - плотность воды при температуре составляет 0,99823 г/см .

I СИ

ю го

30

0

so sow. /.