تعیین بافت خاک به روش هیدرومتر2:

[05288]

تعیین بافت خاک به روش هیدرومتر2
قانون استوکز :


شرح کامل قانون استوکز به ما می گوید که سرعت یک ذره در حال ته نشینی در داخل یک سیال به طور مستقیم در ارتباط با نیروی ثقل (g)، تفاوت بین چگالی ذرات و چگالی آب (D1-D2) و توان دوم شعاع ذره می باشد. سرعت ته نشینی به طور عکس در ارتباط با گرانروی یا ضخامت سیال و یا همان ویسکوزیته مایع (η) می باشد. با این توصیفات قانون استوکز را می توان به صورت زیر نوشت...






قانون استوکز :


شرح کامل قانون استوکز به ما می گوید که سرعت یک ذره در حال ته نشینی در داخل یک سیال به طور مستقیم در ارتباط با نیروی ثقل (g)، تفاوت بین چگالی ذرات و چگالی آب (D1-D2) و توان دوم شعاع ذره می باشد. سرعت ته نشینی به طور عکس در ارتباط با گرانروی یا ضخامت سیال و یا همان ویسکوزیته مایع (η) می باشد. با این توصیفات قانون استوکز را می توان به صورت زیر نوشت.


v=2gr2(D1-D2)/9η


در این فرمول :


V : سرعت ته نشینی ذره بر حسب سانتی متر بر ثانیه


g : شتاب گرانش، که معادل 980 سانتی متر بر مجذور ثانیه در نظر گرفته می شود


r : شعاع ذره ای که در مایع ته نشین می شود بر حسب سانتی متر


D1 : وزن مخصوص حقیقی خاک، که 2.65 گرم بر سانتی متر مکعب در نظر گرفته می شود


D2 : چگالی آب، که برابر یک گرم بر سانتی متر مکعب است


η : ویسکوزیته مایع که برای آب معادل 0.01 پواز (0.01 g/cm.sec) در نظر گرفته می شود


در نهایت با قرار دادن مقادیر بالا در فرمول، معادله استوکز به صورت زیر خلاصه می شود.


V= 34700 r 2 Cm/Sec


برای اثبات قانون استوکز می بایست فرضیات زیر را در نظر گرفت، که عبارتند از :


1) ذرات باید کروی، سخت و جامد فرض شوند


2) اندازه ذرات نسبت به اندازه مولکول های مایع بایستی بزرگ باشد تا بتوان محیط را یک محیط همگن تلقی کرد. به عبارت دیگر، ذرات نباید از خود حرکت براونی نشان دهند. این پدیده عمدتا در ذرات کوچکتر از 0.0002 میلی متر اتفاق می افتد. لذا معادله استوکز می تواند فراوانی ذرات را از Very Fine Sand تا Coarse Clay تعیین کند.


3) سقوط ذرات بایستی آزاد باشد. اگر غلظت ذرات در حدود 3 تا 5 درصد باشد درنتیجه قطر استوانه محتوی مایع اقلا بایستی ده برابر قطر بزرگترین ذره خاک باشد تا امکان سقوط آزاد فراهم گردد.


4) ذرات خاک بایستی وزن مخصوص یکسانی داشته باشند.


5) ظرف محتوی مایع و ذرات معلق در آن، باید در حال سکون باشد. و جریان مایع غیر متلاطم باشد (ذرات بزرگتر از 0.4 میلی متر موجب تلاطم در محیط گردیده و قانون استوکز را غیر قابل استفاده می سازد)


تفكیك ذرات وعوامل اتصال:


1-مواد الی=اب اضافه میكنیم


2-نیروی بین ذرات رس =اب


3-یون های دوظرفیتی كلسیم=یون های سدیم


4-اهك اكسیدها fe-al=اسید


روش های اندازه گیری بافت خاك :1-بشر 2-هیدرومتر 3-پیپت


1 -بشر : بشر را به سرعت هم میزنیم 2 - اولین ذره رسوب كرده پس از توقف شن می باشد 3 - پس از 1-1/5 دقیقه محلول بالا را درظرفی می ریزیم 4 -سیلت ورس را در داخل بشری می ریزیم تا زلال شود 5 -برای رسوب كردن سیلت به ازای هر 10سانت 8ساعت منتظر میمانیم 6-رس را هم در ظرفی ریخته وبه دست میاوریم0


2-روش هیدرومتری مشابه روش پیپت اساس آن اندازه‌گیری چگالی سوسپانسیون خاک و آب است که به تدریج بر اثر رسوب مواد کاهش پیدا کرده و هیدرومتر بیشتر در مایع فرو می‌رود (روش اندازه گیری بافت خاک در آزمایشگاه).


اعداد قراﺋت شده روی هیدرومتر متناسب با حجم مایع جابجا شده خواهد بود.


وسایل مورد نیاز : خاک نرم ، قوطی پلاستیکی درب دار ، آب مقطر ، محلول هگزا متافسفات سدیم 5 %


( کالگون 5% ) ، Shaker ، سیلندر استوانه ای یک لیتری ، هیدرومتر ، کرنومتر ، دما سنج یا ترمومتر


روش کار :


50 گرم خاک نرم را در داخل قوطی پلاستیکی ریخته 50 سی سی محلول کالگون 5 % و حدود 300 سی سی آب مقطر به ان اضافه می کنیم سپس درب قوطی را بسته و به مدت 3 ساعت بر روی شیکر قرار می دهیم سپس محتویات قوطی را در داخل سیلندر استوانه ای یک لیتری بطور کامل شستشو می دهیم سپس سیلندر را به حجم می رسانیم سپس با هم زن دستی به مدت یک دقیقه ( حدودا 10 مرتبه ) مخلوط را هم می زنیم همزمان با خارج کردن هم زن کرنومتر را روشن نموده و هیدرومتر را به آرامی در داخل مخلوط ( سوسپانسیون ) شناور می کنیم.


پس از 40 ثانیه اولین قرائت هیدرومتر را انجام می دهیم در این مدت شن ته نشین شده و آنچه در مخلوط باقی مانده رس و سیلت می باشد بنابراین قرآئت اول هیدرومتر مقدار رس و سیلت را در مخلوط به ما نشان می دهد.


قرائت اول : a = مقدار رس و سیلت


دما را نیز در قرائت اول اندازه گیری می گیریم = T


نکته : دمای قرائت اول را بعد از 40 ثانیه یادداشت می کنیم.


سوسپانسیون را به مدت 6 ساعت به حال خود رها می کنیم و بعد از 6 ساعت بدون هم زدن هیدرومتر را در داخل مخلوط قرار داده و قرائت دوم را انجام می دهیم. در این 6 ساعت سیلت ته نشین شده و آنچه در مخلوط باقی مانده رس است بنابر این قرائت دوم رس است و دما را نیز در قرائت دوم اندازه می گیریم و T′ می نامیم.نتیجه


دو تصحیح در این اعداد انجام می دهیم :


1- مربوط به غلظت کالگون : a’ = a – 2.5 ، b’ = b – 2.5


2- مربوط به دما : به ازای هر درجه که از 20 بیشتر باشد 0.3 به عدد قرائت شده اضافه می کنیم و به ازای هر درجه دمایی که از 20 درجه کمتر باشد 0.3 از عدد قرائت شده کم می کنیم.


نکته : a’ = a – 2.5 + ( T – 20 ) x 0.3 مقدار در 50 گرم


نكته:


روش كار ما براساس 40 ثانیه 1 ساعت 2ساعت می باشد كه 40 ثانیه مربوط به سیلت ریزودرشت ورس 1 ساعت مربوط به سیلت ریز و رس و2ساعت مربوط به رس می باشد برای بدست اوردن وزن شن نیز سیلت ورس رااز كل كم میكنیم.


محاسبات یك نمونه دیگر :


a ( اولین قرائت مقدار رس و سیلت ) = 29 و دمای بدست آمده T (قرائت اول ) = 20


b ( دومین قرائت مقدار رس ) =11 و دمای بدست آمده T (قرائت دوم) = 18


a’ = 29 – 2.5 ( 20 – 20 ) x 0.3 = 26.5 مقدار رس و سیلت تصحیح شده


b’ = 11 – 2. 5 ( 18 – 20 ) x 0.3 = 7.9 مقدار رس تصحیح شده


- سپس درصد مقدار رس و سیلت و شن را محاسبه می کنیم...


درصد رس و سیلت 100 x 26.5 = 50x è 53%


درصد رس 100 x 7.9 = 50x è 15.8 %


درصد سیلت 53 – 15.8 = 37.2%


درصد شن 100 – 53 = 47 %


(Loam)بافت خاک : لومی


محاسبات :


T1 : 23 H:38 40 SEC سیلت ریز ودرشت ورس:39.08


T2 : 24 H:16 1 h سیلت ریز ورس:17.44


T3 : 22 H:16 2 h رس:16.72


0.72=17.44-16.72=2H-1H=سیلت ریز


21.64=39.08-17.44=40s-1h=سیلت درشت


22.36=39.08-16.72=40s-2h=سیلت


محاسبات نهایی باید به درصد بیان شوند :


شن : 10.92=50-16.72+22.36


100x16.72/50 = %33.44 رس


100x22.36/50 = %44.72 سیلت


100x10.92/50 = %21.84 شن


بافت خاک: (Clay Loam)