Плотность грунта (soil density) ρ (г/см3) – это масса грунта естественного сложения в единице его объёма с учётом порового пространства. Значение ρ, также называемой плотностью сложения, зависит от минералогического и химического состава грунта, а также от упаковки частиц, которая, в свою очередь, зависит от агрегатного состояния грунта и факторов, приводящих к его уплотнению или разрыхлению (нарушения вследствие механической обработки, активность роющей фауны, динамика увлажнения и иссушения, промерзания и оттаивания и т. д.).
Минимальные значения ρ характерны для органогенных грунтов (торф, лесная подстилка, сапропели) – <1,0 г/см3. Несколько более высокие значения характерны для органоминеральных грунтов (гумусовые горизонты почв) с содержанием органического вещества до 15% – 1,0-1,3 г/см3. Средние значения ρ, например, характерны для безгумусовых горизонтов почв верхней части профиля (элювиальные горизонты) – 1,3-1,5 г/см3. Высокие значения ρ характерны для минеральных грунтов, вскрышных и почвообразующих пород – >1,5. Максимальные значения ρ встречаются в глеевых и засоленных (солончаки) грунтах, где она может достигать 2,0 г/см3.
Для чего нужно измерять плотность грунта?
ρ является интегральной физической характеристикой, лежащей в основе расчёта ряда показателей физико-химического состояния грунта таких как плотность скелета (сухого) грунта и пористость. Величины ρ широко используются в почвоведении и земледелии: для расчёта запасов влаги и элементов минерального питания растений (и их баланса) в почве, для расчёта поливных норм. Кроме того, ρ – важный экологический показатель и характеристика плодородия почвы. Оптимальные значения ρ для большинства сельскохозяйственных культур – 1,1-1.2 г/см3 на суглинистых и 1,2-1,3 г/см3 на песчаных почвах.
Методы определения плотности грунта в области аккредитации лаборатории.
Определение ρ грунтов в нашей лаборатории осуществляется по стандартной методике двумя методами: методом режущего кольца (ГОСТ 5180 п. 9) и методом взвешивания в воде (ГОСТ 5180 п. 10).
Метод режущего кольца применяется для определения ρ грунта, легко поддающегося вырезке или не сохраняющего форму без кольца. Для отбора проб используется набор стальных колец с антикоррозионным покрытием, одна сторона которых является режущей. Характеристики используемых режущих колец должны отвечать требованиям методики. Последовательность определения такова: каждое режущее кольцо нумеруют, при помощи штангенциркуля измеряют высоту и внутренний диаметр с точностью до 0,1 мм; определяют массу колец; по результатам измерений рассчитывают внутренний объём колец, результаты фиксируют в журнал; кольца снабжают пронумерованными подпорными пластинками (верхняя и нижняя), массу которых также фиксируют в журнале; на внутреннюю сторону кольца предварительно наносят тонкий слой вазелина; пробу грунта в естественном сложении отбирают плавным вдавливанием кольца в грунт с зачисткой поверхности вровень с краями кольца (отбор проб проводится в двойной повторности); закрывают торцы кольца пластинками, закрепляют, транспортируют в лабораторию и взвешивают; рассчитывают ρ грунта по стандартной формуле, результаты заносят в журнал.
Метод взвешивания в воде применяется при определении плотности глинистых немёрзлых грунтов, склонных к крошению и трудно поддающихся вырезке. Последовательность определения такова: вырезают образец грунта объёмом не менее 50 см3 и придают ему округлую форму; обвязывают образец нитью; нагревают парафин до температуры 60 °С; взвешивают обвязанный образец грунта; парафинируют образец грунта опусканием в парафин до создания герметичной оболочки; устанавливают на весы стакан с водой и взвешивают его; подвязывают образец на нити к штативу и опускают в воду, таким образом, чтобы он не касался стенок и дна стакана, снова взвешивают; убеждаются в герметичности парафиновой оболочки, повторно взвешивая образец; в случае увеличения массы образца более чем на 0,02 г проводят повторное испытание с новым образцом; рассчитывают плотность грунта по стандартной формуле, результат заносят в журнал.
При необходимости наши специалисты могут рассчитать для вас плотность скелета (сухого) грунта (dry soil density) ρd (г/см3), которая определяется как масса абсолютно-сухого грунта к единице его объёма. Для расчёта данного показателя потребуется определение влажности грунта.