پاورپوینت تعیین بافت خاک (pptx) 15 اسلاید
دسته بندی : پاورپوینت
نوع فایل : PowerPoint (.pptx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد اسلاید: 15 اسلاید
قسمتی از متن PowerPoint (.pptx) :
تعیین بافت خاک
به فرآیند تعیین توزیع اندازه ذرات خاک یا بافت خاک، تجزیه مکانیکی گفته می شود.
تجزیه مکانیکی خاک از دو مرحله پراکنش (dispersion) و تفکیک (fractionation) تشکیل شده است. پراکنش شامل حذف مواد سیمانی کننده (ترکیباتی یا موادی که باعث بهم پیوستن ذرات به یکدیگر می شود) به منظور شکستن ذرات ثانویه به ذرات اولیه (شن، سیلت و رس) می باشد.
اولین عامل سیمانی کننده ذرات خاک، ماده آلی است و بهترین شیوه حذف آن اکسید کردن ماده آلی است و اصطلاحا سوزاندن تر نامیده می شود و از پراکسید هیدروژن (H2O2) استفاده می گردد.
برای حذف کربنات ها از اسید رقیق استفاده می شود؛ کچ محلول در آب و با چند مرتبه شستشو از خاک خارج می شود؛ اکسیدهای آهن و آلومینیم نیز با استفاده از دی تیونات سدیم قابل حذف اند.
جهت خنثی نمودن اثر سیمانی کننده رس، از نمک های سدیم دار استفاده می شود. از جمله نمک های سدیم دار می توان کربنات سدیم، نیترات سدیم و هگزامتافسفات سدیم را نام برد.
آخرین مرحله در پراکنش یا متلاشی کردن خاکدانه ها، بهم زدن سوسپانسیون خاک پس از تیمارهای شیمیایی است.
تفکیک فرآیند جداسازی فیزیکی ذرات به اندازه های متفاوت است. دو روش رایج آزمایشگاهی روش غربال کردن و روش ته نشینی (رسوب) می باشد.
غربال مستقیم ذرات شامل گذراندن سوسپانسیون پراکنش یافته خاک از سری غربال ها با اندازه های متفاوت است. مقدار ذرات باقی مانده روی یک غربال خاص، مشخص کننده دامنه ذراتی است که بزرگ تر از قطر منافذ این غربال و کوچک تر از غربالی که از آن عبور یافته اند، می باشد. این روش برای تفکیک ذرات درشت (قطر 0/05 تا 100 میلی متر) مناسب است.
تعیین بافت خاک
روش ته نشینی بر اساس سرعت سقوط ذرات درون یک مایع است که وابسته به اندازه ذره و ویژگی های مایع است. استوکس در سال 1855 این فرآیند را تشریح کرد.
بر اساس قانون استوکس، زمانی که یک ذره، درون یک سیال آزادانه سقوط می کند، تحت تاثیر سه نیرو قرار دارد؛ نیروی ثقل (Fg به سمت پایین)، نیروی اصطکاک یا مقاومت (Fr به سمت بالا) و نیروی غوطه وری (Fb به سمت بالا). زمانی که ذره به سرعت ثابت می رسد، سرعت نهایی نامیده می شود و در این حالت، برآیند سه نیرو برابر صفر است.
Fb+Fr=Fg
بر اساس قانون استوکس، سرعت ته نشینی ذرات با مربع شعاع ذره رابطه مستقیم دارد. پس ذرات شن سریع تر ته نشین می شوند در حالی که ذرات رس و سیلت برای مدت زیادی معلق می مانند.
𝑉= 2 9 𝑟 2 𝜂 𝜌 𝑠 − 𝜌 𝑙 g
𝑉: سرعت متوسط بر حسب سانتی متر بر ثانیه؛ 𝜌 𝑠 : وزن مخصوص ذرات خاک (فرض می کنیم:2.65 گرم بر سانتی متر مکعب)؛ 𝜌 𝑙 : وزن مخصوص آب (حدودا 1 گرم بر سانتی متر مکعب)؛ g: شتاب ثقل ( 980سانتی متر بر مجذور ثانیه)؛ 𝑟: شعاع ذرات برحسب سانتی متر؛ 𝜂 (اِتا): ویسکوزیته مایع ( poiseیا dynes .s .cm-2 یاg. cm-1.s-1) که معادل g. cm-1.s-1 0.01 در نظر گرفته می شود.
با قرار دادن مقادیر بالا در فرمول، معادله استوکس به صورت زیر خلاصه می شود:
V= 34700 r2
فرضیات قانون استوکس
ذرات خاک بزرگتر از مولکول های مایع باشند، به طوری که حرکت براونی، سقوط ذرات را تحت تاثیر قرار ندهد.
سقوط ذرات متاثر از دیواره ظرف ته نشینی نباشد و قطر ظرف ته نشینی حداقل بایستی 10 برابر قطر ذرات باشد.
سقوط ذره تحت الشعاع ذرات دیگر نباشد، بنابراین غلظت سوسپانسیون بایستی کم باشد تا تراکم ذرات زیاد نبوده و ته نشینی ذرات خاک مستقل از هم باشند.
تعلیق بایستی نسبتا پایدار بوده و سرعت سقوط ذرات کم باشد. مثلا ذراتی با قطر بزرگتر از 0.2 میلی متر بایستی به روش غربال کردن تفکیک نمود (به علت افزایش سرعت سقوط ذرات با افزایش قطر)
شکل ذرات مهم است. ذرات صاف و کروی باشند و روش ته نشینی برای ذرات میله ای شکل مناسب نیست. با وجود اینکه غالب ذرات خاک کروی نیستند اما قطر آن ها بر اساس قطر کره معادل محاسبه می شود.
گرانروی مایع بایستی در طول آزمایش ثابت باشد، بنابراین کنترل دمای محیط ضروری است. زیرا با افزایش دمای محیط، سرعت سقوط ذرات افزایش خواهد یافت.
تفاوت در چگالی حقیقی ذرات، باعث اختلاف در سرعت سقوط ذرات خواهد شد.
از مهم ترین روش های تعیین بافت خاک به روش ته نشینی، روش هیدرومتر و روش پی پت می باشند.
تشریح نتایج تجزیه توزیع اندازه ذرات
تشریح نتایج تعیین بافت خاک توسط تعیین کلاس های بافتی خاک صورت می گیرد.
اطلاعات کمی توزیع اندازه ذرات با استفاده از محدوده های عددی به صورت مثلث بافت خاک و یا مقادیر جدولی بر اساس مثلث بافت بیان می شوند.
در تشریح نتایج بافت خاک، سامانه آمریکایی مثلث بافت خاک متدوال تر بوده و دارای 12 کلاس بافتی است
مثلث بافت خاک در سه سامانه امریکایی (USDA)، بینالمللی (ISSS) و انگلیسی(UK) (یا بریتانیایی BSI)
بافت خاک: لوم
شن: 47 %
سیلت: 37.2 %
رس: 15.8%
روش پی پت (Pipet method)
این روش، دقیق ترین ولی به نسبت طولانی ترین روش است و احتیاج به تجربه دارد.
جدا سازی گچ، مواد آلی و کربنات کلسیم از خاک
دیسپرس کردن ذرات خاک با سدیم هگزا متافسفات
مخلوط آب و خاک دیسپرس شده را در سیلندری ریخته و قسمتی از سوسپانسیون بعد از مدت زمان معین و از عمق ثابتی (معمولا 10 سانتی متری) توسط پی پت بیرون آورده می شود. محتویات پی پت در ظرف خالی شده و در آون قرار می گیرد و بعد از خشک شدن، توزین انجام می شود و درصد ذرات با اندازه های مختلف بدست می آید.
روش هیدرومتری (Hydrometer method)
این روش، سریع تر از روش پی پت بوده ولی دقت کمتری دارد. در این روش مشابه روش پی پت، چگالی سوسپانسیون خاک و آب اندازه گیری می شود و به تدریج بر اثر رسوب مواد، چگالی کاهش یافته و هیدرومتر بیشتر در مایع فرو می رود.
در این روش، اندازه های مختلف ذرات خاک بر اساس اختلاف در میزان سرعت رسوب در آب مشخص می شوند. ذرات بزرگتر سریع تر از ذرات کوچک در سوسپانسیون سقوط می کنند.
دو اصل مهم در این آزمایش پراکنش ذرات و دوم رسوب آن هاست.
پراکنش ذرات متصل به هم، از طریق تیمارهای شیمیایی و فیزیکی (همزن مکانیکی) انجام می گیرد.
ترکیب سدیم هگزامتافسفات به دو دلیل باعث پراکندگی شیمیایی ذرات می گردد:
کاتیون تک ظرفیتی سدیم جایگزین کاتیون های چند ظرفیتی سطح ذرات می گردد و اتصالات بین ذرات شکسته می شود، از سوی دیگر به دلیل واکنش کاتیون های چند ظرفیتی با فسفات، فعالیت شان کاهش یافته و رسوب می کنند.
کاتیون های فسفات باعث افزایش بار منفی سطح ذرات شده و دافعه بین ذرات زیاد شده و پراکنده می شوند.
