Способ определения наличия капиллярной влаги в торфяной почве

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублин и 949498(23) Приоритет -Опубликовано 070882Бюллетень М 29Дата опубликования описания 07,08.82 1) М Кп 3 С 01 М 33/24 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения А, И. Федотов, И. В. Лагацкий и В, РГ Ч.анввицки 8 Институт торфа АН Белорусской СОР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ КАПИЛЛЯРНОЙ ВЛАГИ В ТОРФЯНОЙ ПОЧВЕИзобретение относится к исследованию водно-физических свойств грунтов, в частности к способам определвния наличия менисков воды в контактах частиц торфяной почвы.Известен способ определения максимальной гигроскопической влажности торфа, заключающийся в приведении образцов торфа до равновесной влажности в замкнутом пространстве над 10-ным раствором серной кислоты 11 Д.Однако эта форма влаги относится к квазитвердому телу, перемещается в почве в виде пара и не является переносчиком солей, т,е. питательных элементов к растениям. Такая влага растениям не доступна. Она мало влияет и на структурную прочность почвы, которая обеспечивается главным образом наличием менисков воды в контактах частиц.Известен также способ измерения кинетики водонасыщения пористых материалов, включающий водонасыще" ние и непрерывное взвешивание образца, для чего с целью повышения точности измерений перед водонасыщением поверхность образца покрывают сухой Фильтровальной бумагой, приводят последнюю в контакт с водой, а не" прерывное взвешивание образца осуществляют после насыщения фильтровальной бумаги водой 2).Однако в этом методе фильтровальная бумага используется как средство для транспортирования воды к материалу-поглотителю, количество поглощен ной воды регистрируется непрерывнымвзвешиванием. С помощью водонасыщения пористого материала через фильщ тровальную бумагу невозможно установить, когда появляются мениски воды ц контактах между частицами материала. Способ служит для изучения скорости впитывания воды материалом и не может дать оценки содержания раз" ,личных категорий связи воды. Цель изобретения -, повышение точности способа,Цель достигается твм, что Фильтровальную бумагу размещают внутриобразца почвы, на который затем 25 .воздействуют давлением 50-70 кПав течение 17-20 с, после чего определяют влажность бумаги известнымметодом и при величине ее выше 141%устанавливают наличие капиллярной ЗО влаги в образце почвы.На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - то же; на Фиг, 3 - гоафики зависимостей влажности фильтровальной бумаги отобранной величины объема ЧЭ (см ); на Фиг. 4 - графики прочности связей между частицами.Устройство для определения наличия капиллярной влаги состоит из кюветы 1, кольца 2 и диска 3.П р и м е р Отобранный образец 10 торФяной почвы полевой влажности просеивается через сито с отверстием 5 мм.Измерения проводятся в следующей последовательности. 15На кювету 1 устанавливают кольцо 2 такой же высоты, ка 1 и сама кювета, Образец в кювету 1 засыпается до уровня верхней кромки кольца 2. На рыхлоэасыпанный образец почвы устанавливают диск 3 и с помощью пресса осуществляют сжатие образца под давлением 50 кПа 20 с. Затем диск 3 снимается и на сформировавшуюся плоскую поверхность образца почвы накладывается сухая (ж = 5) фильтровальная бумага толщиной 0,2 мм по всей площади образца. На фильтровальную бумагу снова засыпается рыхлый образец почвы. Накладывается диск и образец с размещенной в нем Фильтровальной бумагой уплотняется с помощью пресса при таком же давлении (фиг.2) 20 с. После освобождения от нагрузки диск 3 и кольцо 2 снймаются. Извлекается фильтровальная бумага, очищается кисточкой от торфа и помещается в бюксу, которая сразу же взвешивается на аналитических весах. Замеры повторяются с двухкратной повторностью. Бюксы с фильтровальной бума гой высушиваются в термостатном шкафу и определяется влахность бумаги.Мениски или капиллярная влага в контактах торфяных частиц имеются тогда, когда фильтровальная бумага 45 увлажняется в ходе опыта не менее, чем до 14 на сырую навеску. Эта влажность в нашем способе названа критической.Для пояснения критической Влажнос ти были поставлены опыта по увлажнению фильтровальной бумаги образцами различной влажности и зольности почвы по вышеизложенной методике. Полученный матерыал представлен в виде граФиков (фиг. 3) зависимостей влажности фильтровальной бумаги отобранной величины объема ч (см 3), который занимает 1 г сухого вещества почвы с плотностьюч 9 = ч + 1/Р60 где к - влажность почвы, г/г;Ъ9 - плотность твердой Фазы, г/смНесмотря на то, что происходит перенос влаги к Фильтровальной бумаге с двух сторон от образца, водонасыще ние ее в интервале гигроскопическойи до максимальной гигроскопическойвлажности и далее идет медленно. Следует предположить, что в этом интервале влажности почвы основной влагоперенос происходит за счет прямогоконтакта бумаги с молекулами водыпочвы, а также и капиллярной конденсации паров воды. Как только фильтровальная бумага попадает в контактс почвой, частицы которой покрытыпленкой воды способной при.сближениичастиц сливаться в мениски, влагоперенос интенсифицируется. При контакте Фильтровальной бумаги с частицамитакого торфа ввиду хорошей водопоглотительной способностиФильтровальнойбумаги часть свободной влаги от частиц торфа переходит на бумагу, а приболее влажных торфяных частицах поглощение влаги фильтровальной бумагойеще более интенсивно. Интенсификацияувлажнения фильтровальной бумаги помере введения ее в контакт с образцами большей влажности и отражается изломами (фиг, 3) . Изломы на графикенаблюдаются для всех образцов различной зольности и при различном давлении уплотнения при одной и той же постоянной влажности бумаги 14 1Этавлажность принята за критическую,при которой образуются мениски водыв контактах частиц,Увлахнение бумаги, как видно иэграфиков (фиг. 3), при контактировании с образцами различной почвы позольности 20 (1, 2, 3) и 44 (4,5)имеет идентичный характер, наблюдаемый при различном давлении, при котором бумага вводится в контакт, например, 50 кПа (1), 100 (2), 800 (Ъ 5)и 10 кПа (4), Во всех случаях изломыграФиков, отвечающие более интенсивному началу хода водонасыщения бумаги, имеют место тогда, когда онаприобретает влажность 14,Резкое изменение наклона графиков подтверждает изменение характера влагопереноса качественно и количественно. Это связано с появлением менисков воды в контактах между частицами и ее большей способностью к передвижению.Возникновение менисков воды в контактах между частицами торфа подтверждается ростом прочности связей между частицами, которая определялась методом разрыва образцов на приборе. Графики (фиг. 4) показывают, что прочность связей мехду частицами резко возрастает начиная с влажности 50 для торфа зольностью 20 после уплотнения давлением,50 и 100 кПа (1 и 2 на Фиг, 4), а для торфа эольностью 44 после уплотнения давлением 50 и 800 кПа - начиная с влажности 38 и 32 (3 и 4 на фиг. 4) .Согласно графиков (фиг. 3) мениски воды в контактах частиц для торфа зольностью 20 возникают при влажности 52, 50 и 47 после предварительного уплотнения давлением 50, 100 и 800 кПа соответственно, а для торфа 5 зольностью 44 - при влажности 41 и 38 после давления 50 и 800 кПа,Анализ графиков показывает, что прочность связей между частицами начинает возрастать несколько раньше, чем обнаруживается излом в ходе водонасыщения фильтровальной бумаги, контактирующей с образцом почвы.Влажность почвы, при которой возникают мениски воды в контактах частиц, зависит от зольности и от давления уплотнения, Поэтому при определении наличия капиллярной влаги рекомендуется применять давление 50-70 кПа, при котором почва принимает плотность близкую к естественным условиям. Время выдерживания образцов под давлением принято 17-20 с в .связи с тем, что через 17 с деформация образцов почвы под указанной нагрузкой почти полностью прекращается. 25Предлагаемый способ позволяет определить наличие капиллярной влаги в контактах частиц различной торфяной почвы и раскрыть механизм структурообразования в них, в частности ЗО объяснить прочность связей между частицами, а также охарактеризовать водно-воздушный режим почвы. Способ определения капиллярной влаги почвы полезен при излучении структурно-механических и водных свойств торфяных почв, Он позволяет установить влажность менискообраэования, т.е. нижний предел влажности торфяной почвы для нормального роста и развития расте" ний, а также для разработки мероприятий по борьбе с ветровой эрозией.Формула изобретенияСпособ определения наличия капиллярной влаги в торфяной почве, включающей контактирование образца почвы с высушенной фильтровальной бумагой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,. с целью повышения точности способа, фильтровальную бумагу размещают внутри образца почвы, на который затем воздействуют давлением 50-70 кПа в течение 17-20 с, после чего определяют влажность бумаги известным методом и при величине ее выше 141 устанавливают наличие капиллярной влаги в образце почвы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Качинский И. А. Физика почвы,Ч. 11. М., "Высшая школа", 197.0, с. 14.2. Авторское свидетельство СССРР 691757, кл. С 01 И 33/38, 1977 (про"тотип).