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 = ρ_n g, (1.3.)

где ρ_n – плотность грунта, ρ_n =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.

Пример определения удельного веса грунта приведен в табл.1.2.

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

грунта w называют отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе грунта, высушенного (до постоянной массы) при температуре 100 – 105° С. После определения начальной массы грунта m, бюкс с грунтом высушивают в сушильном шкафу до практически полной потери влажности (рис.1.1.). Далее, после охлаждения в эксикаторе, определяют массу сухого грунта m_с и w рассчитывают по формуле:

w = m_в / m_с, (1. 5.)

где m_в – масса воды, содержащейся в грунте;

m_с – 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) w_p.

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 w_p 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	50 мин
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 (слюды_э 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:

1. некапиллярные – с диаметром более 1 мм,

2. капиллярные – » от 1 до 0,001 мм,

3. 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:

v_r-n-wd„

где

V_a – 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: V_a=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:

1. 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).

2. 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… 

Примеры

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:

1. Обломатическая колба, отмеченная тонким кольцом в определенной точке его шеи (отметка выпускника)
2. , чувствительный к балансу 0,01G
3. Вакуум
4. Distilled Water
5. FURNLENLEN
6. 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:

   1. Взвесьте пустую и чистую мерную колбу ( W ₁ ).
   2. Наполните колбу дистиллированной водой до отметки деления.
   3. Очистите и высушите внутреннюю часть (над уровнем воды) и внешнюю часть колбы и взвесьте ее ( W ₂ ).
   4. Опорожните и высушите колбу.
   5. Взвесьте около 50 грамм почвенного материала.
   6. С помощью воронки осторожно поместите почву в колбу и взвесьте ее ( W ₃ ).
   7. Заполните примерно 2/3 колбы дистиллированной водой.
   8. 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.