Определение удельного веса: Удельный вес | это… Что такое Удельный вес?
alexxlab | 14.01.2023 | 0 | Разное
Определение удельного веса грунта
Удельным весом грунта γ называется вес единицы объема грунта ненарушенной структуры и естественной влажности. Удельный вес грунта определяют методом режущих колец. Удельный вес грунта равен отношению массы грунта природной влажности m к его объему V, умноженному на ускорение свободного падения g.
γ = ρn g, (1.3.)
где ρn – плотность грунта, ρn =m/V (1.4.)
Для каждой разновидности грунта выполняют не менее трех равноценных определений удельного веса. За нормативное значение удельного веса грунта принимают среднее арифметическое из результатов равноценных определений с точностью до двух знаков после запятой.
Таблица 1.2.
Определение удельного веса грунта
№ | № бюкса | Масса, г | Размеры кольца | Плотность грунта ρn=m/v, г/см3 | Удельный вес грунта γn=ρng, кН/м3 | ||||
пустого бюкса m1 | бюкса с ґрунто m 2 | грунта, m=m2-m1 | высота h | диаметр d | обьем, V,см3 | ||||
из опыта | |||||||||
1 | 10 | 103 | 93 | 4 | 4 | 50,27 | 1. 85 | 18.5 |
Определение природной влажности грунта
Природной влажностью
w = mв / mс, (1. 5.)
где mв – масса воды, содержащейся в грунте;
mс – масса скелета грунта.
Рис.1.1. Общий вид сушильных шкафов
За нормативное значение природной влажности грунта принимают среднее арифметическое значение результатов испытаний (не менее трех), имеющих расхождение не более 0,02 г/см3. Пример определения природной влажности приведен в табл.1.3.Таблица 1. 3.
Определение природной влажности грунта
№ бюкса | Масса, г | Масса воды в грунте, г mв= m2 – m3 | Масса скелета грунта, г mс= m3– m1 | Влажность грунта W = mв / mс | ||
пустого бюкса m1 | бюкса с влажным грунтом m2 | бюкса с сухим грунтом m3 | ||||
1 | 10 | 103 | 85 | 18 | 75 | 0,24 |
Определение пределов пластичности
Пластичность грунта – это способность грунта изменять свою форму, деформироваться, под воздействием внешних воздействий без образования трещин и сохранять принятую форму после снятия нагрузки.
Пластичность имеет пределы: верхний – влажность на границе текучести w L, нижний – влажность на границе пластичности (раскатывания) wp.Влажностью на границе текучести w L называют влажность, при которой в предварительно измельченный, просеянный и затворенный водой грунт «балансирный конус» Васильева погружается под действием собственного веса за 5 секунд на глубину 10,0 мм (до метки на конусе) (рис. 1.2).
1
2
4
2
3
6
5
Рис. 1.2. Приборы для определения предела пластичности: 1 – эксикатор, 2 – бюксы, 3 – стаканчики с конусом и подставкой, 4 – чашечка с песком, 5 – дощечка, 6 – конус Васильева.
Влажностью на границе раскатывания wp называют влажность, при которой предварительно измельченный, просеянный и затворенный водой грунт раскатывается в жгут, который при толщине 3 мм крошиться на части длиной 3 – 5 мм по всей его длине жгута.
Численные значения w L и w p определяют по формуле (1.5) аналогично определению природной влажности грунта.
За нормативное значение пределов пластичности принимают среднее арифметическое из результатов равноценных определений. Пример определения границ пластичности в табл.1.4.
Таблица 1 .4.
1.6. Определение удельного веса почвы
Таблица
Результаты определения водоподъемной способности почвы
№ | Время о т начала капиллярного поднятия воды | Высота поднятия воды, мм | № | Время о т начала капиллярного поднятия ВОДЫ | Высота поднятия воды, мм |
1 | 5 мин | 6 | |||
2 | 10» | 7 | 1 час | ||
3 | 20» | 8 | 2» | ||
4 | 30» | 9 | 24» | ||
5 | 40» | 10 | 48» |
По данным наблюдений строят график. По вертикальной оси графика откладывают в масштабе высоту капиллярного подъема воды в миллиметрах, а по горизонтальной — соответствующие отрезки времени. Горизонтальную ось для удобства изображения больших промежутков времени разбивают по логарифмической шкале. Конфигурация кривой водоподъема (рисунок) зависит от гранулометрического состава почвы: чем крупнозернистее состав, тем круче поднимается кривая. Однако у крупнозернистых грунтов кривая быстрее выполаживается вследствие прекращения капиллярного поднятия.
Сд времени (д мин/
Оборудование: фарфоровая ступка с пестиком, железный штатив с зажимом, стеклянная трубка диаметром 2-3 см, химический стакан, линейка для измерения водоподъема.
Удельным весом почвы называется отношение твердой фазы почвы к весу равного объема воды. Удельный вес почвы представляет собой интегрированный вес всех^ компонентов твердой фазы почвы — обломочных, глинистых и новообразованных минералов и органических соединений.
Надо заметить время погружения трубки в воду и вести наблюдения за высотой поднятия воды по окраске почвенной массы, темнеющей в результате увлажнения. Высоту поднятия воды замеряют линейкой от поверхности воды до верхнего уровня капиллярного поднятия. В случае неровной поверхности смоченной массы берется среднее значение из максимального и минимального отсчета. Положение уровня воды записывают по нижеприведенной схеме через указанные интервалы времени (таблица).
Наиболее распространенные породообразующие минералы (кварц, полевые шпаты) имеют удельный вес 2,5-2,6; менее распространенные породообразующие минералы (слюдыэ амфиболы, пироксены) – 2,7-3,3. Удельный вес глинистых минералов близок к таковому полевых шпатов -около 2,6; вес новообразованных минералов колеблется в зависимости от их состава: от 2,3 (гипс) до 4,0 (гидрогетит), а почвенного перегноя равен 1,4-1,8. Удельный вес нижних горизонтов почвы, содержащих незначительное количество органического вещества, близок к удельному весу наиболее распространенных минералов – 2,6-2,7,
Определять удельный вес почвы удобно пикнометрическим методом. Сущность метода заключается в определении объема твердой фазы почвы по объему вытесненной воды. Это производится при помощи специальной мерной колбы (или пикнометра). Определение удельного веса проводится одновременно с определением гигроскопической воды.
Порядок работы: г *
Методом квартования отбирают среднюю пробу образца, находящегося в воздушно-сухом состоянии.
Пробу растирают в ступке и пропускают через сито с отверстиями 1 мм. Затем производят определение гигроскопической воды согласно описанию в лабораторной работе 1.3.
Пикнометр, или мерную колбу, емкостью 100 или 250 см3 надо наполнить дистиллированной водой и взвесить на технических весах. Из пикнометра примерно половину воды отливают в стакан. ?
На технические весы берут соответственно 10 или 25 г приготовленной почвы.
Навеску надо перенести в пикнометр, содержимое взболтать и кипятить в течение 30 мин для удаления воздуха из почвенных агрегатов. Для кипячения пикнометр ставят на асбестовую сетку.
Пикнометр охлаждается в сосуде, в него доливают дистиллированную воду до метки и взвешивают на технических весах.
Величину удельного веса вычисляют по формуле:
P + P.-V
где
Р – вес абсолютно сухой почвы,
Pi – вес пикнометра с водой,
Р2 – вес пикнометра с водой и почвой.
р=Рр-100 100 + W*
где
Ро – вес воздушно-сухой почвы,
W – содержание гигроскопической воды в процентах. Примеры расчета результатов анализа: емкость пикнометра – 250 см3,
взята навеска почвы в воздушно-сухом состоянии – 25 г, содержание гигроскопической воды в анализируемой почве – 2,8 %.
Вес абсолютно сухой почвы (т.е. вес почвы минус вес гигроскопической воды) будет равен:
Р = ™=24,3г. 100 + 3
Вес пикнометра с дистиллированной водой равен 281,4 г, вес пикнометра с почвой и водой после кипячения равен 296,2 г. Удельный вес почвы будет равен:
24,3 + 281,4-296,2 ‘ J
Оборудование: фарфоровая ступка с пестиком, металлическое сито с отверстиями величиной в 1 мм, технические весы с разновесами, фарфоровая чашка диаметром около 5 см, термостат, эксикатор5 химический стакан, железный штатив, газовая (спиртовая горелка) или электрическая плитка, асбестовая сетка.
1.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМНОГО ВЕСА ПОЧВЫ
Объемный вес представляет собой вес единицы объема почвы с ненарушенным сложением в сухом состоянии. Величина объемного веса в меньшей степени зависит от гранулометрического и минералогического состава почвы, чем величина удельного веса. Большое влияние на величину объемного веса почвы оказывает содержание органического вещества и порозность. Так как почва является рыхлым телом, то ее объемный вес значительно отличается от удельного веса. В верхних горизонтах почвы объемный вес равен обычно 0,8-1,2 г/см3, а в нижних увеличивается до 1,3-1,6 г/см3.
Порядок работы
Металлический цилиндр определенного объема с двумя съемными крышками взвешивают.
Цилиндр врезают в стенку почвенного разреза или в увлажненный монолит. Почву надрезают снизу ножом, цилиндр отделяют. Почвенную массу, выступающую под цилиндром, срезают вровень с краями цилиндра.
Одновременно берут пробу на влажность, которую определяют согласно ранее приведенному описанию (лабораторная работа №1.2).
На цилиндр надевают крышки и взвешивают на тарелочных весах.
Объемный вес вычисляют по формуле:
v
где
di — объемный вес почвы,
Pi — вес сухой почвы в граммах,
v – объем цилиндра в кубических сантиметрах.
р _100.(Р-Р0) 1 ~ 100 + W 1
где
Р — вес сырой почвы в цилиндре, Ро – вес цилиндра без почвы,
W – влажность почвы (в процентах на сухую почву). Примеры расчета результатов анализа: Л объем цилиндра — 502 см , вес цилиндра без почвы — 29,4 г, вес влажной почвы в цилиндре – 889,4 г, влажность почвы – 7 %.
Вес сухой почвы будет равен:
100-(889,4-29,4) =86.000 =
100+7 107
Объемный вес почвы будет равен:
Л 803>7 1Л
а, = = 1,6.
1 502
Оборудование: металлический цилиндр с двумя съемными крышками, нож, тарелочные весы с разновесами, термостат.
1.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОРОЗНОСТИ (СКВАЖНОСТИ) И СТЕПЕНИ АЭРАЦИИ ПОЧВЫ
Порочностью или скважностью называется суммарный объем всех пор и пустот между частицами твердой фазы почвы в единице объема. Порозность выражается в процентах от объема почвы. По своим размерам поры подразделяются на:
некапиллярные – с диаметром более 1 мм,
капиллярные – » от 1 до 0,001 мм,
ультрапоры – » менее 0,001 мм.
В различных почвообразующих породах порозность имеет следующие величины: глины — 44-50 %, лесс — около 45 %, крупный песок и гравий – 36-42%, пески-35-40%.
Как следует из приведенных данных, по мере увеличения содержания частиц размером менее 0,001 мм величины порозности увеличивается.
Порозность обычно составляет в верхних горизонтах почвы 55-70 %, в нижних – 35-50 %
Порозность почвы изменяется от 26 до 65 %. Наибольшей порозностью обладают почвы с хорошо выраженной структурой, наименьшая – у песчаных и оглееных почв.
Порозность определяется по величинам удельного и объемного веса по формуле:
n=i-i.ioo%.
d
где
П – порозность в процентах от объема почвы,
di – объемный вес почвы,
d – удельный вес почвы.
Пример расчета порозности почвы: удельный вес легкого пылеватого суглинка равен 2,55, объемный вес этого же образца составляет 1,6 г/см3. Порозность будет равна:
П = 1 -—• 100% = 37%. 2,55
Степень аэрации (еоздухообеспеченности) почвы характеризуется объемом, занятым почвенным воздухом в 100 см3. Степень аэрации является важным показателем состояния почвы и зависит от степени заполненности пор почвы водой. Для нормального развития растений должен быть обеспечен достаточный доступ воздуха в почву. В противном случае создается обстановка дефицита кислорода и развиваются восстановительные процессы, угнетающе действующие на растения.
Степень аэрации определяют по формуле:
vr-n-wd„
где
Va – объем воздуха на 100 см почвы, П — порозность в процентах к объему почвы, W – влажность в процентах к весу почвы, di – объемный вес почвы в г/см .. Пример расчета степени аэрации почвы: порозность почвы – 37 %, влажность – 7 %, объемный вес – 1,6 г/см .
На основании этих данных степень аэрации равна: Va=37-7.
Рассмотрев состав почвы, можно выделить (помимо воды), во-первых, группу химических соединений, представляющих собой более или менее устойчивые частицы исходной почвообразующей породы – различные минералы и обломки пород. Во-вторых, выделяются соединения, возникшие в Процессе почвообразования. К этой группе относятся специфические почвенные органические соединения (перегной, или гумус) и различные неорганические образования. Последние представлены солями (карбонатами, сульфатами, хлоридами, нитратами, фосфатами) кальция, натрия, калия, магния и алюминия, гидроокислами железа и марганца (отчасти кремния и алюминия) и вторичными силикатами.
Полный химический анализ почвы представляет собой довольно сложную и трудоемкую операцию, требующую специальных приборов и хорошо оборудованной лаборатории. Поэтому при химическом анализе почв широко применяют различные вытяжки – кислотные, щелочные, солевые и водные. Вытяжкой из почвы называют сумму соединений, растворимых в растворителе, которым воздействуют на почву.
По степени растворимости можно выделить следующие группы химических соединений почвы:
Легкорастворимые соединения. Сюда относятся хлориды натрия, магния и кальция; бикарбонаты натрия, магния и кальция; карбонаты натрия; сульфаты натрия и магния; нитраты, нитриты и некоторые другие. Соединения этой группы легко растворяются в дистиллированной воде. В воде также растворяются некоторые органические соединения (водорастворимая часть гумуса).
Среднерастворимые соединения плохо растворяются в воде, но хорошо — в слабых растворах кислот. К этой группе относятся карбонаты кальция и магния, сульфаты кальция и гидроокислы железа.
3. Некоторые химические соединения не растворяются ни в воде, ни в слабых кислотах, но хорошо растворяются в щелочах. Например, гуминовые кислоты и их соли (важные составные части почвенного гумуса).
Ниже приведено описание химических реакций, которые могут дать представление о химических особенностях анализируемой почвы.
2.1. КАЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛЕГКО- И СРЕДНЕРАСТВОРИМЫХ ФОРМ НЕКОТОРЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОЧВЫ
Легко- и среднерастворимые соединения почвы имеют важное значение для почвообразования. Содержание в верхней части почвенного профиля легкорастворимых солей в количестве, превышающем 0,2 %, свидетельствует о засоленности почвы. При содержании легкорастворимых солей в количестве более 1 % почвы относятся к Солончакам. Наиболее вредны для растений сода (Na2C03), хлориды (NaCl, особенно MgCl2 и СаС12) и сульфат натрия (Na2S04), то есть легкорастворимые соединения. Из среднерастворимых соединений безвредными являются карбонаты кальция и магния, сульфат кальция (гипс). Вредное влияние на растения оказывают гидраты закиси железа; гидраты окиси безвредны.
Качественное определение содержания карбонатов
Из образца берут небольшое количество почвы, переносят в фарфоровую чашку. На почву из пипетки капают несколько капель 10-процентной соляной кислоты. При наличии карбонатов имеет место реакция:
СаСОз + 2НС1 = СаС12 + С02 + Н20
Образующийся при реакции углекислый газ выделяется в виде пузырьков. Кислоту добавляют до прекращения выделения пузырьков С02. По интенсивности выделения углекислого газа и по количеству израсходованной соляной кислоты судят о более или менее значительном содержании карбонатов.
Качественный анализ водной вытяжки (определение легкорастворимых соединений)
Из образца отбирают методом квартования среднюю пробу. Материал тщательно растирают пестиком в фарфоровой ступке. На весы берут навеску почвы 25 г и переносят в колбу емкостью около 200 см3, куда наливают 50 см3 дистиллированной воды.
Колбу несколько раз взбалтывают. Содержимое отстаивают 5-10 мин. и фильтруют через стеклянную воронку с бумажным фильтром в колбу емкостью 100 см3.
Определение удельного веса — www.impactanalytical.com
— Методы —
Удельный вес — это отношение плотности вещества к плотности эталонного вещества; эквивалентно, это отношение массы вещества к массе эталонного вещества для того же заданного объема. Кажущийся удельный вес – это отношение веса одного объема вещества к весу такого же объема эталонного вещества. Эталонным веществом почти всегда является вода в самом плотном состоянии (4°C) для жидкостей; для газов это воздух при комнатной температуре (21°С). Тем не менее, температура и давление должны быть указаны как для образца, так и для эталона. Давление почти всегда равно 1 атм (101,325 кПа). Температуры как для образца, так и для эталона варьируются от отрасли к отрасли. В британском пивоварении практика определения удельного веса, как указано выше, заключается в умножении его на 1000.
Удельный вес обычно используется в промышленности в качестве простого средства получения информации о концентрации растворов различных материалов или контроля качества полимерных материалов: для оценки физических изменений или определения степени однородности между образцами или партиями.
Детали
Удельный вес зависит от температуры и давления; эталон и образец должны сравниваться при одинаковых температуре и давлении или быть скорректированы до стандартной эталонной температуры и давления. Вещества с удельным весом 1 обладают нейтральной плавучестью в воде. Те, у которых SG больше 1, плотнее воды и, несмотря на эффекты поверхностного натяжения, утонут в ней. Те, у которых SG меньше 1, менее плотны, чем вода, и будут плавать на ней. В научной работе отношение массы к объему обычно выражается непосредственно через плотность (массу единицы объема) изучаемого вещества. Именно в промышленности удельный вес находит широкое применение, часто по историческим причинам.
Аналитические методы Пикнометр (типовой метод испытаний ASTM D1840)
Удельный вес можно измерить несколькими способами. Пикнометр — это просто бутылка, которую можно точно заполнить до определенного, но не обязательно точно известного объема. Помещенный на какой-либо баланс, он будет оказывать силу, при которой, используя массу бутылки, наполненной тестируемым продуктом, и массу бутылки, полной воды, можно рассчитать удельный вес.
Цифровые плотномеры (типовой метод испытаний ASTM D4052)
Преобразователи с вибрирующим элементом: Для этого типа прибора требуется, чтобы вибрирующий элемент находился в контакте с исследуемой жидкостью. Резонансная частота элемента измеряется и связана с плотностью жидкости характеристикой, которая зависит от конструкции элемента. В современных лабораториях точные измерения удельного веса производятся с помощью осциллирующих U-образных измерителей. Они способны измерять от 5 до 6 знаков после запятой и используются в пивоварении, дистилляции, фармацевтической, нефтяной и других отраслях промышленности. Приборы измеряют фактическую массу жидкости, содержащейся в фиксированном объеме при температуре от 0 до 80 ° C, но, поскольку они основаны на микропроцессоре, могут рассчитывать кажущийся или истинный удельный вес и содержать таблицы, связывающие их с сильными сторонами обычных кислот, растворов сахаров, углеводородов. и т.д…
Газообразный гелий имеет плотность 0,164 г/л. Он в 0,139 раза плотнее воздуха.
Воздух имеет плотность 1,18 г/л
Материал | Удельный вес |
Пробковое дерево | 0,2 |
Дуб | 0,75 |
Этанол | 0,78 |
Вода | 1 |
Поваренная соль | 2,17 |
Алюминий | 2,7 |
Цемент | 3,15 |
Железо | 7,87 |
Медь | 8,96 |
Свинец | 11.35 |
Меркурий | 13,56 |
Обедненный уран | 19,1 |
Золото | 19,3 |
Осмий | 22,59 |
(Образцы могут отличаться, и эти цифры приблизительны. )
Ссылки: Wikipedia.com / ASTM.org /chemical-reference.com
Измерение удельного веса почв
Введение
Почва -фазовый материал , состоящий из твердых частиц и пустот, заполненных водой и воздухом. Удельный вес (G S ) почвы относится к отношению удельного веса твердых частиц к удельному весу воды. Г S не следует путать с плотностью почвы, поскольку это безразмерная единица, выражающая отношение двух конкретных плотностей.
G S является важным параметром механики почвы, поскольку он может быть связан с минеральным составом почвы и выветриванием. Он также используется для получения нескольких важных параметров почвы, таких как пористость, плотность в сухом и насыщенном состоянии и степень насыщения.
Испытательное оборудование
Для определения удельного веса почвы необходимо следующее оборудование:
- Обломатическая колба, отмеченная тонким кольцом в определенной точке его шеи (отметка выпускника)
- , чувствительный к балансу 0,01G
- Вакуум
- Distilled Water
- FURNLENLEN
- 55. процедура
Удельный вес рассчитывается как отношение веса в воздухе данного объема частиц почвы при указанной температуре к весу в воздухе равного объема дистиллированной воды при той же температуре. Процедура достижения этой цели следующая:
- Взвесьте пустую и чистую мерную колбу ( W 1 ).
- Наполните колбу дистиллированной водой до отметки деления.
- Очистите и высушите внутреннюю часть (над уровнем воды) и внешнюю часть колбы и взвесьте ее ( W 2 ).
- Опорожните и высушите колбу.
- Взвесьте около 50 грамм почвенного материала.
- С помощью воронки осторожно поместите почву в колбу и взвесьте ее ( W 3 ).
- Заполните примерно 2/3 колбы дистиллированной водой.
- Используйте вакуумный насос для постепенного создания вакуума и удаления захваченного воздуха, вращая колбу для удаления пузырьков воздуха. Процедура должна длиться около 2-3 минут для песка и 10-15 минут для глины.