Способ оценки динамики объемных набуханий и усадки почв и грунтов

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflVS JlHH 11 4 G 01 Н 33/24

ЕЕОИН

1 Л! сЛК г г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4389923/30-15 (22) 09.03.88 (46) 23.12.89. Бюл.У 47 (71) Почвенный институт им. В.В.Докучаева (72) И.В.Кузнецова и А.Д.Старцев (53) 631.432.2(088.8) (56) Францесон В.А. Избранные труды.

М.: Изд-но сельхозлитературы, 1963, с ° 240-242.

Сидери Д.И. Набухание почвы в связи с проблемой структуры почвы. — Физика почв в СССР. М., 1939, с. 147155 ° (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ДИНАМИКИ OPbEMHblX

НАБУХАНИЙ И УСАДКИ ПОЧВ И ГРУНТОВ (57) Изобретение относится к почвоведению и грунтоведению, а именно к способам оценки физических свойств

Изобретение относится к почноведению и грунтоведению, а именно к спосдбам оценки физических свойств почв и грунтов тяжелого гранулометрического состава.

Цель изобретения — повьппение точности и ускорение способа.

На чертеже представлен график зависимости плотности d фрагмента уплотненной глыбы чернозема вьпцелоченного тяжелосуглинистого от его влажности W н процессе многократного унлажнения и нысушивания; dц плотность фрагмента н исходном состоянии d„„„,, d,„,„ максимального набухания в первом и втором циклах соответственно, d,, „.80„„ I533ßßß А 1 почв и грунта тяжелого гранулометри-. ческого состава. Цель изобретения повьппение точности и ускорение способа. Способ включает отбор образца почвы или грунта ненарушенного сломе.ния, образование на его поверхности эластичной пленки для фиксирования объема, однократного покрытия образ ца 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 н процессе увлажнения и высушивания определяют изменение объема образца путем гидростатического взвешивания при контролируемом изменении влажности. 1 ил., 1 табл.

d, — в воздушно-сухом состоянии после усадки в первом и втором циклах соответственно (стрелками указано направление процессов), Пример. Из пахотного слоя чернозема вьпцелоченного тяжелосуглинистого отобрали образец уплотненной .глыбы, высушили до воздушно-сухого состояния. От глыбы отделили фрагмент объемом 10 см, определили его массу и сплошь покрыли 10% †í раствором натурального каучука в бензине, расход около 1 г.

Состав покрытия подобран эмпирически. Испытаны полиэлектролитные комплексы на основе полиакриловой кислоты и полиэтиленамина, раствор коллодия, 1530984

V„c,ñ = (m иск m nn Pucx ) í,î (1) где V исходный объем образца, смЗ, т „ — его масса с пленкой, г; тп„ вЂ” масса пленки, г;

Р— вес образца с пленкой в иск воде, r, 35 плотность воды при соот4 "гб ветствующей температуре.

Массу пленки находят по разности в весе покрьггого и непокрытого образца, Весом пленки в воде пренебре- 40 гают, поскольку ее плотность (0,900,93 г) см весьма близка к плотности воды при комнатной температуре, а масса для образца с объемом 10 см

Ъ 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 50 дистиллированной водой. Максимальное набухание Фиксируется по установившейся постоянной массе образца. Максимально набухший образец помещают в эксикатор над дистиллированной водой на 16-18 ч, после чего определяют

era объем путем гидростатического взве-45 шивания различные марки синтетических клеев и раствор натурального каучука в бензине различной концентрации. Пленка образованная полиэлектролитными комплексами и коллодием, оказалась непрочной, а синтетическими клеями — недостаточно эластичной. Кроме того, работа с коллодием вредна для здоровья айалитика. Раствор каучука с концентрацией меньшей 10% образует недостаточно прочную пленку, раствор с концентрацией большей 10% обладает высокой вязкостью и плохо наносится на поверхность образца. 15

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.

После сушки в подвешенном состоянии в течение 45 мин, применяя гидроста- 25 тическое взвешивание определяют объем образца мн = (mMH и. Рмн): f H,Î, где 7мн объем набухшего образца, 3. см его масса с пленкой, Z", вес образца с пленкой в воде, г. т влажность максимального мн ми

Находя на бух ания ((m шпл 1" и,х +1004 100 (m — m ) 100 исх пл (3) где W H — влажность максимального набухания, ь., Ы„к — гигроскопическая влa*HocTb образца в начале определения, %, Гигроскопическую влажность нахо дят общепринятым способом.

Набухание оценивают по степени набух ания R „ к„- (rv„„- v.,„>л „jioo. <а>

V> (m> m„„— Р„): Я„, (5) где V — объем образца после усадки, см ш„- его масса с пленкой, г;

P — вес образца с пленкой в

1 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 W и степень объемной усадки R> находят по формулам: ((ш Ьп 111 ю «+ «1001 1) ., 00

100(m „,„- m „) ч„„ ч

1 мн (7) 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 тяжелосу глинистого.

Предлагаемый способ можно использовать также для получения информации об изменении качества структуры почвы, в частности плотности, при из менении влажности в процессе многократных увлажнений и высушивания, так как эластичная пленка позволяет повторять циклы набухания-усадки беэ смены покрытия, сохраняя при этом 15 целостность образца.

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

m иск — mnn

aиск 1 (8)

V, „(Ы „. + 100) где д pcll — 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 рованной водой на 16-18 ч.

Определяют его объем путем гидростатического взвешивания шпл P1) fp 0 где V — объем набухшего образца, см

m1 — его масса с пленкой, г;

P — вес образца с пленкой в

1 воде, г.

Находят соответствующие влажность, 7., и плотность, г/см, по формулам

40 (" " )&"" 100) ) 100.

100(ш,с,к — m „„)

m< mпл „(„+ 100) (10) Подобным образом находят парные значения влажности и плотности в процессе их изменения при набухании, W< W> H d влаж""сть (1 мн) " "Чот "ость (1мн) максимально набухшего образца, Затем повторяют эти определения иа стадии высушивания, и так далее. На чертеже представлен график зависимости плот50

5

15309

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

84

6 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 ниэкотемпературного парафинирования и удаления пленки, предлагаемый способ существенно повышает точность оценки объемного набухания и усадки за счет использования однократно наносимой эластичной пленки из 107.-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 изучение и оценку набухания и усадки.

Повторение циклов набухания-усадки беэ смены покрытия позволяет изучать набухание и усадку и плотность почв в динамике под влиянием многократного увлажнения и высушивания, оценивать способность почв к разуплотнению.

Формул а изобретения

Способ оценки динамики объемных набуханий и усадки почв и грунтов, включающий отрор 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 конт— ролируемом 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 107ный бензиновый раствор натурального каучука, причем полученную на образце пленку сохраняют в течение всех циклов измерения, 1530984

Объем, Влажность

«+ см

Масса обМ

Состояние обВес образца в воде, г

R89 X раз ца разца с пленкой, г

6,63

8,63

5,2

15,40

2l,78

12,74

49,1

8,90

47,6

6,05

26,9

9,31

5,8

I 5,50 — масса пленки ш„„ составляет 0,14 г; +- плотность воды при температуре 20 С составляет 0,99823 г/см>.

1.2

Редактор А.Козориз

Заказ 7946/44 Тираж 789 Подписное

ВНЙИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101

Исходное воздушно-сухое

Максимальное набухание

Воздушно сухое после усадки

1,6

dò1

IS

Уй

Ае)

Жми

Фю!

7,0

10 20 ЭО +д И 60 <, /е

Составитель Е.Арустамянц

Техред М.Ходанич Корректор С.Черни