Насыпная плотность песка мелкого: Характеристики мелкого песка: главные свойства материала

Содержание

Характеристики мелкого песка: главные свойства материала

Главная > Часто задаваемые вопросы > Свойства песка > Характеристики мелкого песка

Мелкий песок – это сыпучий строительный материал природного или искусственного происхождения, размер зерен которого находится в пределах до 2 мм. Этот материал – один из самых востребованных на строительном рынке.

Песок разделяется по видам в зависимости от способа и места добычи.

В нашем регионе добывают следующие его разновидности:

Несмотря на различия в способах получения мелкозернистого материала, его свойства обычно оценивают по одинаковым критериям. Для этого песок подвергают лабораторным испытаниям.

На основании исследований его классифицируют по следующим свойствам:

  • Модуль крупности
  • Зерновой состав
  • Содержание пылевидных и глинистых частиц
  • Содержание глины в комках
  • Класс
  • Пористость
  • Влажность
  • Коэффициент фильтрации
  • Насыпная плотность
  • Радиоактивность

О них поговорим далее.

Модуль крупности

Модуль крупности определяется по проценту полного остатка на ситах и напрямую зависит от зернового состава материала. Это важное свойство для мелкого песка. Он чаще всего используется в отделочных работах, и чем меньше его составляющие, тем однороднее будет смесь.

Чтобы наглядно продемонстрировать, о чем речь, посмотрите на фото ниже:

Слева расположен крупнозернистый материал, а справа – мелкий песок. Если внимательно приглядеться к их песчинкам, можно заметить, что в образце с мелкой фракцией зерна лежат друг к другу плотнее, образуя материал практически однородной консистенции. Для некоторых строительных работ это очень важно.

Согласно ГОСТу, относительно значения показателя модуля крупности, мелкий песок делится на следующие группы:

  • Мелкий (1,5-2)
  • Очень мелкий (1,0-1,5)
  • Тонкий (0,7-1,0)
  • Очень тонкий (меньше 0,7)

В скобках указано значение модуля крупности для каждой группы.

В нашем регионе добывается материал с показателем модуля крупности от 1,17 до 2,3.

Зерновой состав

От этого показателя зависят модуль крупности и класс песка.

Зерновой состав исследуется по двум критериям:

  • Полные остатки на ситах
  • Содержание зерен определенной крупности

Полные остатки на ситах определяются путем просеивания пробы сырья на ситах ячейками диаметром:

  • 2,5 мм
  • 1,25 мм
  • 0,63 мм
  • 0,315 мм
  • 0,16 мм
  • Менее 0,16 мм

Для мелкого песка установлен показатель полного остатка на сите 0,63 мм, который равен 10-30%. В нашем регионе он варьируется в диапазоне от 27,7 до 30%. Сумма процентного соотношения полных остатков на каждом из сит, разделенная на 100, дает значение показателя модуля крупности.

Содержание зерен размером более 10 мм, более 5 мм, менее 0,16 мм влияет на определение класса песка. ГОСТом установлены доли содержания зерен от 5 до 20%. В Свердловской области песок, содержащий зерна крупностью более 10 мм, отсутствует.

Остальные показатели варьируются в пределах следующих значений:

  • Более 5 мм – 4,4-0,32%
  • Менее 0,16 мм – 8,9-2,8%

По этим данным можно сделать вывод, что весь реализуемый в нашем регионе мелкий песок относится к первому классу.

Содержание пылевидных и глинистых частиц

Этот показатель также влияет на установление класса песка: чем меньше в нем примесей, тем лучше его производственные показатели. Мелкие кусочки пыли и глины негативно сказываются на сцеплении материала, что может привести к снижению качества цементного раствора и отделочной смеси.

ГОСТом установлено, что мелкий песок должен содержать не более 5 % пылевидных и глинистых частиц. В сырье нашего региона показатель достигает 2%, что, опять же, позволяет отнести его к первому классу.

Содержание глины в комках

Мелкий песок используется для изготовления ЖБИ-изделий и цементного раствора, поэтому наличие глины в нем нежелательно. Материал в комках отрицательно сказывается на качестве готовых конструкций.

Максимальная доля примесей глины в комках, согласно государственным стандартам, не должна превышать 0,5%. Песок, добываемый и производимый в Свердловской области, соответствует этому параметру.

Класс песка

Как уже говорилось выше, на этот показатель, по ГОСТу, влияют три фактора: процент содержания зерен крупностью 0,16-10 мм, пылевидных и глинистых частиц, а также глины в комках.

В нашем регионе добывается песок и первого, и второго классов. Материал первого класса используется в производстве конструкций высокой прочности, второго – в качестве элемента бетонного раствора и для подушки автомобильных дорог.

Показатели для песка первого класса:

  • Процент фракций размером до 10 мм – 0,5-10%
  • Пылевидные и глинистые частицы – 3%
  • Глина в комках – 0,35%

Показатели для мелкого песка второго класса:

  • Процент фракций размером до 0,16-10 мм – 0,5-20%
  • Пылевидные и глинистые частицы – 5%
  • Глина в комках – 0,5%

Насыпная плотность

Значение насыпной плотности — это соотношение объема и массы мелкого песка.

Чем выше плотность, тем больше его вес. Этот показатель важно учитывать при расчете потребности в строительных материалах.

Насыпная плотность зависит от нескольких показателей:

  • Влажности
  • Пористости
  • Наличия примесей

В нашем регионе показатель этого свойства у мелкого песка варьируется от 1 412 до 1 420 кг/м3.

Подробнее об этой характеристике читайте на странице Насыпная плотность сыпучих материалов. Показатели насыпной плотности у разных видов песка вы можете найти на нашей странице Насыпная плотность песка (сравнительные характеристики).

Радиоактивность

От радиоактивности напрямую зависит область применения строительных материалов. В соответствии с этим показателем, ГОСТ устанавливает четыре класса безопасности. Первый класс, радиоактивность которого не должна превышать 370 Бк/кг, может быть использован в любом строительстве.

В мелком песке Свердловской области удельная эффективная активность естественных радионуклидов находится в пределах этой нормы, не превышая ее, что позволяет отнести его к первому, самому безопасному классу.

Мелкий песок – востребованный в разных сферах (строительной, дорожной) материал. Лабораторные исследования, которые проводятся с нашими материалами, подтверждают их безопасность и качество.

О свойствах других материалов читайте в наших статьях:

Если вы хотите узнать о разновидностях песка, рекомендуем следующие страницы:

О том, как добывают песок, читайте здесь:

О том, как можно использовать песок и для каких работ он подходит, вы можете узнать на наших страницах:

В компании Грунтовозов вы можете приобрести следующие виды песков по фракциям:

В продаже имеются следующие разновидности карьерного песка:

В продаже имеется кварцевый песок:

Если вы хотите купить речной песок, рекомендуем следующие страницы:

У нас вы также можете купить эфельный песок:

Насыпная плотность сыпучих строительных материалов

Главная > Часто задаваемые вопросы > Насыпная плотность сыпучих материалов и грунтов

Насыпная плотность – это отношение веса рыхлого материала к его объему, полученному при свободной засыпке в емкость. Она состоит из плотности твердого вещества, воды и воздуха, которые заполняют поры и промежутки между отдельными частицами. Измеряется в кг/м³, г/см³, т/м³.

Практически каждый из вас, кто занимался строительством или ремонтом, сталкивался с необходимостью приобретения сыпучих строительных материалов и грунтов.

В следствии чего возникали вопросы:

  • Как правильно рассчитать необходимое количество материала для производства тех или иных работ
  • Как проверять привезённый материал по количеству и качеству
  • Что такое «Насыпная плотность»
  • Что такое «Коэффициент уплотнения»

Таблицы со сравнительными характеристиками насыпной плотности различных материалов:

Для расчёта насыпной плотности рекомендуем наш КАЛЬКУЛЯТОР

Что такое насыпная плотность и какие факторы влияют на этот показатель

Насыпная плотность – изменчивая величина. При определенных условиях материал одного и того же веса может занимать разный объем. Также при одинаковом объеме масса может изменяться.

Больше всего на показатель влияют такие факторы:

  • Размеры и форма зерен
  • Пористость материала
  • Влажность
  • Уплотнение при транспортировке и складировании
  • Плотность твердого вещества

В продолжении раздела вы найдете более детальную информацию о влиянии всех этих факторов.

Размер и форма зерен

Чем мельче частицы, тем плотнее они располагаются в куче. Поэтому самую высокую насыпную плотность имеют такие материалы как песок, отсев и дресва. Чем крупнее зерна, тем больше между ними пустот. Например, мелкий отсев (фракции 0-5) может иметь насыпную плотность до 1910 кг/м³, в то время как крупный щебень (фракции 40-70) имеет показатель не более 1170 кг/м³. Это значит, что в одну и ту же емкость поместится больше мелкого материала, чем крупного.

Кроме размера, важную роль играет и форма зерен. Лучше всего уплотняются частицы правильной формы.

Например, насыпная плотность кубовидного щебня всегда будет высокой. Если в нем много лещадных зерен (плоских или игловидных), показатель сразу снизится.

Пористость

Пористость характерна для всех сыпучих материалов. Она измеряется объемом промежутков между твердыми частицами. Поры бывают открытыми и закрытыми. Количество открытых может резко уменьшатся при уплотнении (особенно при низкой влажности материала). Закрытые поры находятся внутри твердых частиц; они заполнены воздухом или влагой. Наличие таких пор уменьшает плотность и мало влияет на ее изменение при трамбовке. Например, большое количество закрытых пор в керамзите, поэтому его насыпная плотность всегда низкая.

Влажность

Влажность – одно из важнейших свойств, влияющее на характеристику. Вода вытесняет из пор воздух, показатели которого не учитываются при вычислении насыпной плотности. Поэтому в дождливую погоду или после хранения материала под снегом его плотность увеличивается.

Перевозка и хранение

Транспортировка и хранение на складе вызывают уплотнение материала. Не удивляйтесь, если вы закажете 10 кубов, а вам привезут только 9,5. Вибрация вызывает смещение частиц по отношению друг к другу, уменьшает пористость, взывает усадку. То же происходит при хранении на складе – материал уплотняется за счет давления собственного веса. Вычислить, на сколько уменьшится объем, можно с помощью коэффициента уплотнения.

Если вы засыпаете яму щебнем, отсевом или песком, со временем его объем также уменьшится. Поэтому закупать нужно всегда чуть больший объем материала и вычислять его будущую усадку с помощью коэффициента.
Данный показатель применим не для всех материалах. Обычно он указывается в ГОСТе.

Ниже приведены ссылки, пройдя по которым, вы найдете коэффициенты для следующих материалов:

Плотность твердого вещества

Плотность твердого вещества – самый стабильный показатель. Он зависит исключительно от физических и химических свойств материала и не изменяется при перевозке, складировании, повышении влажности.

Как определить насыпную плотность

Насыпную плотность определяют разными способами. Одни могут использоваться даже в полевых условиях, другие доступны только в специализированных лабораториях.

Весовой метод

Это самый простой способ определения показателя. Для его проведения необходимо иметь воронку, цилиндр определенного объема и весы. Материал засыпают в воронку, из которой он поступает в цилиндр. Когда емкость полностью заполнится, специальной пластиной выравнивают верхний слой. Затем пробу взвешивают и вычисляют соотношение массы к объему.

Весовым методом можно определить насыпную плотность и в полевых условиях. Достаточно иметь емкость известного объема (например, ведро) и бытовые весы. В ведро насыпаем материал и взвешиваем. Получаем вес. Далее вычисляем насыпную плотность.

Например, ведро 10 литров имеет объем 0,01 м³. Гранитный щебень, помещенный в это ведро, весит 18 кг. Это значит, что насыпная плотность будет равна 1800 кг/м³. Понятно, что результат будет лишь приблизительным, так как в лабораторных условиях точно взвешивают массу емкости и массу пробы, пробу насыпают с определенной высоты и так далее. Но если под рукой нет оборудования и специалистов, то можно определить примерную насыпную плотность таким вот образом.

Метод режущих колец

Насыпную плотность грунта вычисляют с помощью режущих колец с известным объемом. В качестве вспомогательных инструментов служат нож и две металлические пластины.

Последовательность методики следующая:

  • Взвешивают кольцо и пластины
  • Выравнивают ножом поверхность грунта
  • Смазывают внутреннюю поверхность кольца техническим маслом
  • Опускают кольцо в грунт, пока он полностью не заполнит внутреннее пространство
  • Выравнивают ножом верхний край
  • Срезают грунт снизу кольца конусом
  • Аккуратно на ноже переносят кольцо на пластину и устанавливают вверх конусом
  • Срезают верхний слой земли на уровне кольца
  • Взвешивают пробу и отнимают от ее массы данные кольца и пластин
  • Разделяют вес грунта на объем кольца и получают насыпную плотность

Лабораторные методы

В научных лабораториях применяют косвенные методы определения насыпной плотности по затуханию рентгеновских, радиоактивных или ультразвуковых лучей. При прохождении через разные материалы они частично поглощаются. С помощью специальных приборов измеряется интенсивность излучения до и после прохождения через пробу.

По величине насыпной плотности материалы разделяют на группы:

  • Легкие (меньше 600 кг/м³)
  • Средние (600-1100 кг/м³)
  • Тяжелые (1100-2000 кг/м³)
  • Сверхтяжелые (больше 2000 кг/м³)

Для чего определяют насыпную плотность

Знать насыпную плотность важно в таких ситуациях:

  • Вам известен объем ямы или канавы, которую нужно засыпать, а вы хотите узнать вес материала, который для этой цели необходимо купить
  • В продаже есть материал в килограммах, а вам нужно знать его объем
  • Вы хотите правильно рассчитать количество единиц транспорта, необходимых для перевозки купленного материала

Показатель учитывается при расчете веса и объема материалов в нашем калькуляторе. Для вашего удобства мы привели конкретные цифры в таблице Насыпная плотность нерудных материалов.

формула ее определения в кг на м3, ГОСТ, плотность сухого строительного песка и других видов

В процессе строительства используется большое количество различных материалов, одним из которых является песок. Его применяют как основу для замеса цементно-песчаного раствора, для обустройства песчаной подушки фундамента и других строительных процессов. Широкая сфера применения стала возможна благодаря физико-техническим характеристикам этого сыпучего материала, одной из которых является насыпная плотность.

Что это такое?

Песок обязательно должен быть качественным. От этого зависит исход всего строительства. Определить его качество можно только при условии, что будут учтены все его характеристики, такие как коэффициент радиоактивности, фильтрации, фракция и, конечно же, насыпная плотность. Так называется физическая величина, которая равна соотношению массы песка к его объему. Как и все другие параметры сыпучего материала, этот тоже определяется и контролируется государственными нормами, а именно ГОСТ 8736-93.

Стандартная единица измерения – это килограмм на кубический метр (кг на м3), но могут использоваться еще и тонны. На единицу измерения физической величины влияет величина объема.

Несмотря на то что есть определенная формула, по которой определяют данную физическую величину, получить точное значение довольно тяжело, даже после лабораторных испытаний. Все дело в том, что идеальное уплотнение песка возможно в природных условиях его залегания. Поэтому для получения хотя бы приближенного параметра принято применять специальный коэффициент.

После целого ряда лабораторных испытаний было установлено, что средний коэффициент насыпной плотности песка равен от 1400 кг/ м³ до 1800 кг/ м³. Данная информация четко прописана и контролируется ГОСТ.

Влияющие факторы

Многие задаются вопросом, почему же значение данной физической величины сыпучего материала непостоянно. Все дело в том, что существуют определенные факторы, которые влияют на ее формирование.

  1. Величина уплотнительного коэффициента. Сыпучий материал, который состоит из мельчайших частичек, также характеризуется наличием воздуха. Воздушная прослойка, ее объем зависят от уровня давления на материал.
  2. Место, где этот сыпучий материал находился. Существует несколько методов добычи. Например, песок, который получен путем вымывания из воды, характеризуется более высоким параметром насыпной плотности, чем добытый из карьера. Но самым большим показателем в данном случае обладает песок, который получают искусственным путем. Это обусловлено тем, что процесс создания искусственного материала полностью механизирован, а возможность образования воздушной прослойки сведена к минимуму.
  3. Величина коэффициента пустотности песка. Чем он меньше, тем выше величина насыпной плотности. Для получения нужного показателя перед использованием материал, используя специальное оборудование, утрамбовывают. В процессе трамбовки возникает вибрация, под действием которой песок начинает проседать, тем самым удаляя воздух.
  4. Фракция. Бывает мелкая, средняя и крупная. С данным фактором все предельно понятно. Чем меньше размер частиц материала, тем плотнее они прилегают друг к другу, вследствие уменьшается количество воздушных прослоек и увеличивается насыпная плотность. А вот песок самой большой фракции характеризуется невысоким коэффициентом.
  5. Происхождение и параметры пород, которые есть в составе песка. Песок в чистом виде невозможно встретить нигде. В его состав входят абсолютно разные минералы: кварц, слюда, глина. Каждый из них обладает определенными физико-техническими параметрами. Это влияет на насыпную плотность самого материала. Но, по правде говоря, минеральный состав – это последний фактор, на который обращают внимание при определении величины плотности.
  6. Коэффициент влажности сыпучего материала. Это определяющий фактор. Чем больше влаги содержится в материале, тем выше его насыпная плотность. Специалисты утверждают, что насыпная плотность влажного песка на 30% больше, чем сухого материала.

Каждый фактор, который был указан выше, обязательно нужно учитывать. В случае когда песок используется в процессе строительства объектов, его насыпную плотность проверяют непосредственно перед самым применением.

Плотность разных видов песка

В настоящее время, благодаря тому, что существует много различной техники и оборудования, добывать песок стало возможным из самых разных мест его залегания. Они и определяют его вид и характеристики.

  • Из речного дна. Данный вид материала, учитывая мнение опытных мастеров, наиболее качественный и подходит для строительства. Его используют для замеса цементно-песчаного раствора высокого уровня качества. Характеризуется минимальной пустотностью, разным минеральным составом. Насыпная плотность сухого речного песка варьируется от 1450 до 1700 кг/м³, а мокрого – от 1780 кг/м³ до 1870 кг/м³.
  • Из морского дна. Морской песок не очень чистый, так как в его состав входят органические вещества, в том числе и соль. В большинстве случаев перед использованием, особенно если материал применяют для приготовления строительного раствора, его дополнительно очищают, фильтруют. Характеризуется высокой насыпной плотностью – от 1550 кг/м³ до 1750 кг/м³.
  • Из карьеров. Карьерный материал состоит из глины, камней, грунта и других материалов. Может быть абсолютно любой фракции. Характеризуется насыпной плотностью от 1700 кг/м³ до 1850 кг/м³.
  • Из горных пород. Это наименее качественный вид. Его параметры и свойства не очень хорошие, поэтому он редко используется. Насыпная плотность горного песка одна из самых низких и составляет в среднем 1450 кг/м³.

Есть еще один вид песка – искусственно созданный. Его получают в процессе дробления горной породы. Поэтому в его составе есть кварц, керамзит. Характеризуется высокой насыпной плотностью – от 1670 кг/м³ до 1750 кг/м³.

Определение и расчет

Зачем вообще нужно определять величину насыпной плотности песка перед его использованием? Данный физико-технический параметр сыпучего материала дает возможность определиться:

  • со сферой использования материала;
  • с необходимым количеством объемной массы материала, которая понадобится для выполнения определенного вида работ;
  • с необходимым уровнем трамбовки.

Самое важное, что поможет определить величина насыпной плотности сыпучего материала, – это его качество.

Ранее в статье мы говорили о том, что для определения более точной величины насыпной плотности используют так называемый уплотнительный коэффициент, величина которого зависит от состояния песчаной насыпи и вида работ:

  • для сухой песчаной смеси – 1,05–1,15;
  • для влажного материала – 1,1–1,25;
  • для обратной засыпки котлованов – 0,95;
  • для засыпки пазух – 0,98;
  • для обустройства инженерных сетей вдоль железнодорожных и автодорог – 0,98–1,0.

Насыпную плотность материала можно определить самостоятельно. Для этого не нужно иметь специальный комплект оборудования, которым пользуются в лаборатории. Существует определенная формула, применение которой дает возможность определить данную физическую величину, используя подручные средства.

Насыпная плотность сыпучего материала определяется по формуле:

P = (m1 – m2) /V, где:

m1 – общий вес сыпучего материала, который помещен в измерительную тару, например ведро;

m2 – вес тары;

V – объем емкости, например 10 литров.

Прежде чем приступить к расчету, все величины нужно перевести в м³: 10 литров – это 0,01 м³. Если данную величину перевести в килограммы, то получим 0,56 кг. Полное десятилитровое ведро с песком весит примерно 15 кг. Зная все величины, можно воспользоваться формулой:

P = (15 – 0,56) / 0,01 = 1444 кг/ м³.

Для того чтобы получить более точный результат, полученная величина умножается на коэффициент уплотнения. Но нужно помнить, что данный поправочный коэффициент имеет погрешность, которая равна примерно 5%. Перед самым использованием материала желательно несколько раз вычислять величину, каждый раз набирая песок из разных участков. Данная необходимость возникла потому, что сыпучий материал, который хранится в определенных условиях, может иметь разный уровень влажности.

В следующем видео вас ждет демонстрация виртуальной лабораторной работы «Определение насыпной плотности материала».

кг на м3, таблица истинной плотности и испытание, средняя плотность сухого и мокрого песка

Песчано-цементный раствор является незаменимым компонентом при проведении строительных работ. От того, какие компоненты использовались в таком растворе, зависит качество конструкции.

Если параметры цемента хорошо известны, то с песком всё обстоит не так просто. Его плотность играет важную роль при изготовлении цементных растворов, поэтому важно уметь рассчитывать её верно.

Что это такое?

Если говорить о песке как о строительном материале, то это особо мелко раздробленная порода. Размер частиц может варьироваться в диапазоне 0,05-5 мм. Вот почему возникают проблемы при расчёте плотности.

На практике не так просто определить описываемый показатель. Измерить промежутки между отдельно лежащими частицами практически невозможно.

Так происходит потому, что сам процесс дробления позволяет создавать частицы неправильной формы. Между их углами расстояние разнится.

Также стоит принимать во внимание, сухой или влажный песок используется, а так же его вид. Если взять для примера речной, то у него более плотная структура, поэтому в цементный раствор не может идти та же часть, что и искусственно созданного.

Поскольку возникают сложности при подсчёте плотности описываемого материала, появилась необходимость ввести такое понятие как насыпная плотность. Именно она призвана определять массу на единицу объёма.

В данном случае мы говорим о трёх показателях:

  • истинная;
  • насыпная;
  • средняя.

Если имеет место предельно сжатый песок, у которого нет промежутков между частицами, тогда речь идёт об истиной плотности. Насыпная определяет величину в сухом виде и взвешенном.

Средняя плотность учитывает не только количество влаги, содержащейся в материале, но и пористую структуру частичек.

Термин «плотность» может использоваться для обозначения количества частиц на единицу объёма. Во фразе «плотность песка» это будет означать, сколько гранул песка на единицу объёма приходится. При обсуждении этого вопроса масса или вес гранул не имеют никакого отношения к значению плотности. Большие тяжёлые гранулы занимали бы больше места, и поэтому их было бы меньше на единицу объёма, поэтому песок имел бы меньшую плотность, чем если бы использовались мелкие частицы.

Если частицы имеют одинаковый размер и массу, но плотность песка ниже, то фактическая плотность массы на единицу объёма также ниже.

Можно использовать термин плотности для обозначения количества частиц на единицу площади.

Влияющие факторы

Насыпная сухая плотность песка зависит от нескольких факторов: влажности и степени уплотнения наряду с размером и угловатостью частиц.

Насыпной вес и состояние постоянно меняются от влажности. Именно она является важнейшим фактором. Поскольку материал часто хранят под открытым небом, то и влажность меняется в зависимости от того, какие погодные условия на улице.

В раствор по стандарту должен добавляться сухой песок, но на практике это не всегда возможно, поэтому материал обладает неидеальными параметрами. Именно потому, что из-за влажности меняется и плотность, необходимо учитывать коэффициент уплотнения.

Есть и другие факторы, которые оказывают своё влияние на рассматриваемый параметр:

  • степень уплотнения;
  • способ добычи;
  • происхождение материала;
  • размер частиц;
  • минеральный состав.

Между частицами имеется свободное пространство, оно чаще заполнено воздухом. Чем большее давление оказывается, тем меньше этот объём. Это и влияет на плотность, поскольку она представляет собой не воздух, а количество песчинок.

Если сравнивать материал, что был добыт из речки или пруда и тот, что получают на карьере, то их показатели также будут разниться.

При этом искусственно созданный песок обладает лучшими характеристиками, поскольку в нём отсутствует грязь и другие примеси.

Если песок перевозится, то в процессе транспортировки может меняться и его показатель. Происходит это потому, что уменьшается количество пустот, а сам материал утрамбовывается.

В то же время, чем меньше песчинки по размеру, тем больше рассматриваемый показатель. Это неудивительно, поскольку в этом случае они могут более плотно прилегать друг к другу, соответственно, снижается количество воздуха между фракциями.

Если говорить о среднем значении, то оно составляет 1450-1550 килограммов на кубический метр.

Неправильно упускать из внимания такой фактор, как минеральный состав. Песок может быть изготовлен не только из кварца, но и включать другие компоненты, к примеру слюду, плевошпат. Хоть внешне все они и схожи, но обладают различным весом и иными характеристиками.

Характеристики разных видов песка

У песка важен размер частиц, а не материал, из которого он изготавливается. Хотя большинство смесей содержит кварц, плотность которого составляет 2,65 г/см3, либо раковины морских животных, есть и такой, в составе которого арагонит. Плотность последнего – 2,9 г/см3.

Реже всего можно встретить материал из оливина с показателем 3,2 г/см3. Помните, что эти значения плотности относятся к объёмным, твёрдым, компактным минералам, а не к песку, сделанному из них.

Показатель у уплотнённого, гравелистого, утрамбованного, природного, сырого и вулканического песка будет отличаться.

Уплотнение означает, что уменьшено пространство между зёрнами. Оно позволяет уменьшить общий объём песка, но это мало влияет на вес, поэтому снижается пористость и увеличивается плотность.

Угловатость или округлость зёрен также влияют на уплотнение, причём частицы с углами обычно легче уплотнять, чем округлые. Песчаные смеси, изготовленные из раковин, не только сделаны из более плотного минерала, но и из обычно более угловатых фрагментов, поэтому такой материал будет несколько плотнее, чем кварцевый.

Цементация и матрица также изменяют плотность и включают другие материалы, такие как грязь, глина или химические осадки, которые занимают пространство между зёрнами, увеличивая массу, но мало влияя на объём. Как и уплотнение, это уменьшает пористость и увеличивает плотность.

Таким же образом влажный песок содержит воду в порах вместо воздуха, что также увеличивает плотность сродни матрице и цементу.

В конечном итоге типичный сухой неуплотнённый пляжный песок имеет значение 1,6 г/см3, в то время как аналогичные песчаные смеси с различной степенью уплотнения, цементации, матрицы и количества воды колеблются от 1,5 г/см3 до 1,8 г/см3.

Имейте в виду, что это только общие значения для кварцевого/арагонитового песка, чёрные пески из россыпных минералов обычно могут иметь показатель 3 г/см3 или более.

Существует ГОСТ, в котором указаны параметры каждого из видов песка, в том числе и 1 класса. Он идёт под номером 8736-93. Удельный вес материала по нему должен составлять 15 килограммов на кубический метр.

В таблице строительный материал представлен несколькими формами:

  • рыхлый;
  • утрамбованный;
  • мокрый.

Для каждого удельный вес будет отличаться. В первом случае это 1440 кг на м3, во втором – 1680 кг на м3, а в третьем – 1920.

Под отдельным ГОСТом идёт формовочный материал, у него показатель составляет 1710 кг на м3.

Нередко используется речной песок, но он также имеет три вида:

  • простой;
  • мытый;
  • утрамбованный.

Для них параметры выглядят следующим образом: 1630 кг на м3, 1550 и 1590 соответственно.

То же самое касается и кварцевого песка. Обычный имеет удельный вес 1650, сухой – 1500 и утрамбованный 1650 кг на м3.

Есть ещё карьерный, овражный, горный, морской и водонасыщенный. Все они имеют свой показатель. Максимальный у последнего, он составляет 3100 кг на м3.

Расчёт

Определение необходимого показателя может производиться различными способами.

Нередко применяют коэффициент перевода, но у рассматриваемого метода есть существенный недостаток – погрешность, которая составляет 5%.

Можно произвести замеры, используя заранее откалиброванную тару. Но применение данного метода не всегда возможно. Потребуется ведро объёмом 10 литров с высотой 10 сантиметров. Его полностью заполняют песком, но не трамбуют. Сосуд взвешивают.

Далее, используют следующую формулу:

P = (m2 – m1) /V, где:

m1 – масса ёмкости;

m2 – общий вес ведра с песком;

V – объём ёмкости (например, 10 л).

Объём из литров переводится в кубические метры, и только тогда данный показатель вставляют в формулу.

Иногда на предприятиях используют так называемый метод режущего кольца. Он относится к лабораторным способам испытания. Его суть заключается в отборе проб, производимом с помощью специального прибора для измерения – кольца-пробоотборника с заранее известной массой. Кольцо подбирается в зависимости от типа и состояния почвогрунта. Образец взвешивают вместе с кольцом, а потом вычисляют массу грунта. Его плотность, в свою очередь, определяется как отношение массы грунта к внутреннему объёму кольца.

Как определить истинную плотность песка, смотрите далее.

удельный и объемный вес. Сколько кг в 1 м3 песка? Сколько кубометров в одной тонне? Таблица

Песок – это естественно встречающийся гранулированный материал, который состоит из мелкодисперсных горных пород и минеральных частиц, округлых и полированных в различной степени. Песок для домашнего или садового использования обычно продается в небольших пакетах по несколько килограммов, а для более крупных проектов в мешках по 25 или 50 кг. Для строительства и проведения работ по возведению монолитных конструкций материал поставляется грузовиками тоннами.

К строительному песку предъявляют особые требования, поэтому очень важно при изготовлении бетона и других смесей принимать во внимание такой показатель, как удельный вес. Он в свою очередь зависит от типа строительного материала.

Что влияет на весовые характеристики?

Есть целый перечень факторов, которые необходимо учитывать при расчете веса песка. Среди них зернистость, габариты фракций, количество влаги и даже плотность. Вес будет отличаться и тогда, когда в составе строительного материала имеются примеси. Они сильно влияют на рассматриваемый показатель. Также стоит принимать во внимание, что между крупицами всегда имеется свободное пространство. Оно в свою очередь заполнено воздухом. Чем больше воздуха, тем легче материал и наоборот. Самый тяжелый – утрамбованный песок. Если говорить конкретно о массе природного материала, то она может быть настоящей, насыпной и технической. Определяются показатели с учетом того, в каком соотношении масса идет к объему.

Для выведения конечного показателя не все учитывают пористость. Нужно понимать, что масса реальная ниже, чем та же истинная величина. А все потому, что в реальном эквиваленте показатель лишь условный. Теперь поговорим о насыпной плотности. Если это сухой материал, добываемый не из карьера, а речки, то его показатель равен в тоннах 1,4-1,65 на м3. Если брать тот же тип песка только во влажном состоянии, показатель уже будет 1,7-1,8 т. В уплотненном состоянии тот же песок демонстрирует цифру 1,6 т на м3.

Но есть и другие виды. К примеру, материал, добыча которого ведется карьерным способом. У песка с небольшими зернами, который еще называют мелкозернистым, насыпная плотность находится на уровне 1,7-1,8 т. Если это материал, сделанный из кремнезема кристаллического типа, тогда его насыпная плотность составляет 1,5 т на м3. Если это молотый песок, тогда показатель будет равен 1,4. а если уплотненный то 1,6-1,7 т на м3. Еще есть материал, который добывается иным путем, в данном случае мы говорим о выработке горной породы, которая идет под маркой 500-1000. Тут насыпная плотность 0,05-1.

Большое значение на рассматриваемый вес оказывает количество посторонних составляющих, которые еще называют примесями, и насыщенность минералами. Песок может производиться из тяжелого изначально минерала или из легкого. В первом случае показатели будут более 2,9, во втором менее этого уровня.

Важно учитывать и показатель величины крупинок. Определить количество гравия можно путем просеивания песка через специальный прибор.

Если говорить конкретно об объеме, то песок бывает трех видов. Он поставляется для строительных смесей крупным, средним и даже мелким. Почему размер фракций так важен? Потому что этот параметр влияет на способность песка собирать влагу. То, сколько придется затратить на создание смеси, тоже будет отличаться. Можно встретить в продаже песок 1, 2 класса. Если крупинки от 1,5 мм, то речь идет о первом классе, у второго этот показатель не учитывается.

Удельная масса во многом зависит от метода укладки строительного материала. Это может быть как классическое залегание, так и уплотнение рабочими или просто насыпная поверхность. Чем больше в песке содержится воды, тем больше масса такого строительного материала. Также, если он хранился во влажном состоянии при температуре со знаком минус, то его удельный вес увеличивается.

Сколько весит 1 кубометр разного песка?

Сырье может быть как естественного происхождения, так и произведенное человеком. Во втором случае имеет место быть дробление породы. В первом случае песок разделяется на добываемый из:

  • озера;
  • реки;
  • моря.

Наиболее распространенным компонентом материала, добываемого со дна моря, является кварц кремнезема (диоксид кремния – SiO2). Второй тип, который не менее распространен, в основном встречается на островах и вблизи моря – это карбонат кальция, который создается различными формами жизни, такими как кораллы и моллюски.

Точный состав варьируется в зависимости от условий при формировании гальки и местной фауны.

Удельный вес измеряется в кг на м3. В каждом отдельном случае этот показатель будет отличаться.

Есть и другие виды, используемые для строительства. К примеру, эоловый, то есть песок, который был нанесен ветром. Если он намывается постоянным или временным потоком воды, тогда уже речь идет о аллювиальном материале. Каждый тип весит по-разному.

Делювиальный, значит, он лежит у подножия гор или на склоне. Вес такого песка будет отличаться от того, что человек делает из той же породы, поскольку размер фракций также отличается.

Килограмм каждого материала различается и по плотности. Сравнить показатели можно по таблице, где обычно выводится среднее значение. Добывают строительный материал на месторождениях не только из водоемов, но и оврагов, карьеров. Удельный вес при любом типе выражается в тонне на куб. Какой из типов более объемный, можно судить, исходя из плотности его частиц.

К материалу, который используется на стройке, предъявляют особые требования. Все они в полном объеме прописаны в ГОСТах 8736-2014 и 8736-93. На стройках можно встретить несколько типов песка:

  • мытый;
  • карьерный;
  • речной.

Эти виды были выбраны не просто так. Их структура идеально подходит для применения в строительной сфере. Если говорить об удельном весе сухого песка, то он составляет 1440 кг на м3. Тот материал, который добывают на речках, имеет иной показатель. В зависимости от типа, вес отличается на кубический метр. К примеру, мытый будет иметь показатель в 1500 кг на м3, простой -1630, а утрамбованный – 1590 кг на м3. Если говорить о материале, добываемом на карьерах, то у него удельный вес составляет 1500 кг на м3, у овражного 1400, горного 1540, а морского 1620 кг на м3.

Как рассчитать?

Многие строители и садоводы сталкиваются с необходимостью вычислить или определить количество материала, которое им нужно, чтобы заполнить имеющееся пространство. Процесс расчета выглядит следующим образом:

  • оценить необходимый объем, используя геометрические формулы и планы или измерения;
  • приблизительная плотность песка составляет 1600 кг/м3;
  • умножить объем на плотность (в тех же единицах измерения), чтобы получить вес.

Если сравнивать, то можно увидеть, что есть мелкий и крупный песок. Это видно по размеру его зерен. Вот почему плотность отличается при подсчете. По этой причине, а также из-за потенциальных потерь, нужно покупать на 5-6% больше материала, чем предполагается.

В случае, если рассчитываемая площадь имеет неправильную форму, необходимо разделить ее на несколько правильных участков, рассчитать их объем, а затем суммировать все.

Для расчетов необходимо использовать следующую формулу:

  • М = О х п
  • м — представляет собой талую массу, которая измеряется в килограммах;
  • О — выраженный в кубических метрах объем;
  • п — плотность, которой обладает песок еще до его уплотнения.

Если рассматривать кубический метр, то показатель идентичен материальной плотности. В том случае, если товар реализуется менеджером и поставляется неуплотненным, то показатель сообщают заранее. Если говорить о среднем значении, то аккумуляция влаги должна быть от 6 до 7%. Когда песок содержит больше влаги, процент возрастает до 15-20%. К полученному весу песка описываемая разница обязательно добавляется.

Песок речной будет иметь удельный вес 1,5 т, морской – 1,6. Когда он добывается в карьере, то показатель равен тому, что имеет речной. Песок, изготавливаемый из шлаковой массы, тоже бывает разный. Его вес может составлять от 0,7 до 1,2 тонны на м3. Если он изготавливался на основе керамзита, то показатель варьируется от 0,04 до 1 тонны.

О том, как правильно выбрать строительный песок, смотрите в следующем видео.

Что такое насыпь песка (мелкого заполнителя)

Самый важный момент в этой статье

Что такое насыпь песка или насыпь заполнителя?

Насыпь песка или насыпного песка

Насыпь в песке при контакте сухого песка влажность атмосферы . Чем объем ладана песка. После контакта с атмосферной влагой частицы песка вокруг создают слой.

После образования пласта частицы песка создают силу.Частицы песка создают силу, после чего частицы отодвигаются друг к другу. Это приводит к увеличению объема отправки.

Причины набухания песка или насыпного песка
Мелкие частицы песка
• A содержание влаги в атмосфере

Примечание: -

Увеличение объема песка при атмосферной влажности заставляет бетон терять свою прочность.

Этот процесс улучшает удобоукладываемость бетона, но снижает его прочность.

Соответствующий Код IS 2386, часть 3

Также прочтите: КОД ДЛЯ ГРАЖДАНСКОГО ИНЖЕНЕРА [Q&A]

Этот метод проверки охватывает полевой метод определения необходимой корректировки для увеличения объема отправки (мелкий агрегат ). Из Код IS 2386, часть 3 Страница: 14 Cl 4.1

Общий объем песка или насыпного песка

Песок, принесенный на строительную площадку или другие работы, может содержать некоторое количество влаги, которое вызовет ее при неплотности заполнить контейнер, чтобы он занимал больший объем, чем в сухом состоянии.Из Код IS 2386, часть 3 Страница: 14 Cl 4.2

Если песок измеряется по рыхлому объему, в таком случае необходимо увеличить измеряемый объем песка, чтобы количество песка. в бетон может быть количество, предназначенное для номинальной используемой смеси (на основе сухого песка). Из IS Code 2386 часть 3 Страница: 14 Cl 4.2

Необходимо увеличить объем песка на 'процент 'набухание. Корректировка, которую необходимо сделать, является лишь грубым приближением, потому что система измерения по свободному объему является в лучшем случае грубым методом, но поправку правильного порядка можно легко определить, и ее следует применять для сохранения однородности бетона.Из Код IS 2386, часть 3 Страница: 14 Cl 4.2

Согласно Код IS 2386 часть 3 Страница 14 Cl 4.3 два разных метода обнаружения перегрузки, как показано ниже

Процедура, которая должна быть принята, может варьироваться, но есть два метода предложены в (1) и (2) Оба зависят от того факта, что объем затопленного песка такой же, как если бы песок был сухим. Из Код IS 2386, часть 3 Страница 14 Класс 4.3.1

• Объем отправляющего соска в лаборатории

• Объем отправляемого теста на месте

Также прочтите: МЕТОД ФРЕЗЕРА КУЗОВА

1.Объем передающей соски в Лаборатории

Необходимое оборудование:

1. Измерительный цилиндр -

2. Образец песка -

Также прочтите: ЛАБОРАТОРНЫЙ ИСПЫТАНИЕ НА АГРЕГАТАХ НА МЕСТЕ

Производитель:
  1. Свободно насыпьте достаточное количество песка в емкость.
  2. , пока он не заполнится примерно на две трети. Выровняйте верхнюю часть песка и, проталкивая стальную линейку вертикально вниз через песок от середины к низу, измерьте высоту.Допустим, это х см.
  3. Вылейте песок из контейнера в другой контейнер, где он не потеряется.
  4. Наполовину заполните первую емкость водой.
  5. Положите примерно половину песка и закрепите его стальным стержнем диаметром около 6 мм , чтобы его объем был уменьшен до минимума.
  6. Затем добавьте оставшийся песок и таким же образом нанесите стержень.
  7. Выровняйте и выровняйте верхнюю поверхность затопленного песка и измерьте глубину посередине стальной линейкой.Предположим, это h ' см.
  8. Процент набухания песка из-за влаги должен быть рассчитан по формуле

Прежде всего, пункт Из кода IS 2386, часть 3 Стр. 14 Cl 4.3.2

Также прочтите: ПРОЦЕДУРА ДЛЯ RCC БЕТОНА

Прогнозирование и картографирование доступной влагоемкости почвы в Корее [PeerJ]

Введение

Во всем мире растет спрос на данные и информацию о почве для количественного мониторинга и моделирования окружающей среды (Dunne & Willmott, 1996; Hartemink, 2008).Точная, актуальная и пространственно привязанная информация о свойствах и процессах почвы важна для внутриполевого, водосборного, регионального, континентального и глобального управления пищевыми продуктами, окружающей средой и экосистемами (Batjes, 1996; Dunne & Willmott, 1996; Hartemink & McBratney, 2008; Holmes et al., 2004; Wösten et al., 2013). Цифровое картирование почвы модернизировало способ картирования свойств почвы (Malone et al., 2009; McBratney et al., 2002; Terribile et al., 2011). Это совпадает с огромным скачком в технологиях, позволяющих точно измерять и прогнозировать свойства почвы (Mulder et al., 2011; Triantafilis, Kerridge & Buchanan, 2009). Соответственно, существует глобальная потребность в создании новой цифровой почвенной карты мира с использованием новейших и новейших технологий, которые позволяют оценивать свойства почвы с высоким разрешением в рамках проекта GlobalSoilMap (Sanchez et al., 2009). ).

Характеристика доступной влагоемкости (AWC) почвы важна для оценки физического состояния и качества почвы. Кроме того, доступная водная емкость является компонентом водного и энергетического баланса земной биосферы (Milly & Shmakin, 2002) и требуется в экологических исследованиях для определения реакции видов или сообществ растений или животных на условия окружающей среды (Basson & Terblanche, 2010; Пьедаллу и др., 2011). Наличие влаги в почве контролирует скорость испарения и транспирации, что, в свою очередь, может иметь большое влияние на климат. Он также контролирует гидрологические процессы, такие как подпитка подземных вод, инфильтрация и наземный сток. Влагоудерживающая способность почвы - один из наиболее важных факторов почвы для роста растений, влияющий на выделение углерода, круговорот питательных веществ и скорость фотосинтеза. Во многих исследованиях были разработаны функции педотрансфера (PTF), которые позволяют прогнозировать гидравлические свойства почвы, такие как влагоудержание при полевой емкости и точка увядания, исходя из основных свойств почвы (McBratney et al., 2002; Немес, Пачепский и Тимлин, 2011; Saxton & Rawls, 2006; Wösten, Pachepsky & Rawls, 2001). Однако меньшее количество исследований выявило доступную водоудерживающую способность (Wösten et al., 2013). В полевых условиях Zheng, Hunt & Running (1996) использовали топографический индекс влажности в качестве суррогата профиля доступной водоемкости (PAWC) в трех областях в штате Монтана, США. Leenhardt et al. (1994) оценили эффективность почвенных карт в различных масштабах для прогнозирования PAWC и обнаружили, что карты с масштабами 1:10 000 и 1:25 000 дают хорошие оценки физических свойств почвы.Cazemier, Lagacherie & Martin-Clouaire (2001) составили карту PAWC на ​​поле на юге Франции, используя комбинацию двух различных типов информации, доступной в почвенных базах данных: неточное описание классов почвы и функции педотрансфера. В региональном масштабе Malone et al. (2009) нанесли на карту PAWC в районе Эджерой в Новом Южном Уэльсе, Австралия, используя метод регрессионного кригинга. Между тем, Poggio et al. (2010) рассмотрел вопрос неопределенности пространственного прогнозирования с использованием методов геостатистического моделирования в масштабах водосбора, регионального и национального масштабов в Шотландии.На континентальной протяженности Керн (1995) оценил профиль PAWC в США на основе функции педотрансфера и почвенной карты. Наконец, в глобальном масштабе Batjes (1996) произвел оценки глобального PAWC с разрешением 0,5 ° × 0,5 °, используя глобальную базу данных и почвенную карту мира. В отдельном исследовании Данн и Уиллмотт (1996) создали глобальную карту PAWC на ​​основе карты почв ФАО. Эти глобальные карты использовались в различных глобальных моделях климата, земной биосферы и гидрологии (Knorr & Heimann, 2001; Milly & Shmakin, 2002; Nijssen et al., 2001; Тао и др., 2003; Уолтер, Хайманн и Мэтьюз, 2001).

Как недавно пожаловались Террибайл и др. (2011), как можно эффективно использовать данные почв из имеющихся баз данных картографирования для гидрологического моделирования? В этом документе будет предпринята попытка проиллюстрировать процедуры картирования доступной влагоемкости почв в Корее с использованием доступной базы данных и карт национального масштаба. В Корее существует потребность в подробной информации об имеющемся водном потенциале для целей сельскохозяйственного и экологического моделирования.Хотя в Корее для картирования риска эрозии почвы использовались методы цифрового картирования (Jung et al., 2004; Jung et al., 2005; Park et al., 2011), а также подверженности оползням (Lee et al., 2012), мы нужна оценка водоудерживающей способности всего полуострова. Целью данного исследования является оценка и нанесение на карту доступной водной емкости почв Кореи с использованием методов цифрового картирования почв. При этом мы разработаем функции педотрансфера, которые предсказывают насыпную плотность, полевую емкость и точку увядания.

Материалы и методы

География и почвенные данные

В данном исследовании рассматривалась материковая часть Южной Кореи, за исключением некоторых более мелких островов, таких как Уллын и Токто. Площадь составляет примерно 100 000 км. 2 , между 33,931 ° и 38,705 ° и 125,436 ° и 129,705 ° в.д. Корея расположена во влажном умеренном климатическом поясе, подверженном влиянию континентальных и океанических воздушных масс. Среднее годовое количество осадков по стране составляет 1300 мм, в диапазоне от 1000 мм (область Тэгу) до 1800 мм (область Чеджу).Примерно половина годового количества осадков выпадает в летние месяцы, с июня по август, с редкими тайфунами. Летом, несмотря на высокую температуру окружающей среды (средняя температура 20–25 ° C) и густой покров растений, количество осадков превышает потенциальную эвапотранспирацию из-за концентрированных сильных дождей. Как следствие, коэффициенты базового насыщения в большинстве почв довольно низкие. Температуры весной и осенью мягкие (средняя температура 10–15 ° C), а зимние месяцы довольно холодные (среднемесячная температура –5–2 ° C), особенно в центральных и северных регионах.Зимой, весной и осенью осадков меньше, чем летом. Несмотря на эти сезонные различия, количество осадков и потенциальная эвапотранспирация остаются одинаковыми круглый год из-за более низких температур окружающей среды в более засушливые сезоны.

Корея - горная страна. Более двух третей страны занимают горы с крутыми склонами. Равнины подразделяются на внутренние равнины, прибрежные равнины и равнины в узких долинах. Равнины интенсивно использовались для сельскохозяйственного производства.Высокий рельеф местности в сочетании с сильными дождями летом очень сильно влияет на характеристики корейской почвы. Эрозия почвы была интенсивной по всей стране в течение длительного времени, особенно там, где плотность населения высока.

Материнские породы корейских почв являются частью десяти признанных геологических систем из разных геологических временных рядов. Преобладающие типы пород включают гранитные гнейсы (32,4%), граниты (22,3%), сланцы (10,3%), известняки серии Чосун (кембрий-ордовик; 10.1%). Первые три геологические системы присутствуют примерно на 60% территории суши и известны как кислые породы. Тот факт, что количество осадков превышает потенциальную эвапотранспирацию и в сочетании с обилием кислых пород, приводит к широкому распространению кислых почв в стране. Известняки серии Чосун щелочные, поэтому почвы, полученные из этих пород, обычно нейтральные или слабощелочные. Эти почвы встречаются только около провинции Кангвон. Некоторые участки содержат песчаник, что приводит к образованию крупнозернистых почв.Однако даже среди почв, полученных из одной и той же материнской породы, текстуры могут варьироваться в зависимости от расположения в почвенной катене. Почвы, развитые в высокогорных районах, имеют тенденцию быть крупнозернистыми из-за значительной потери мелких частиц в результате эрозии, в то время как почвы, развитые в местах, где эрозия почвы не является серьезной, имеют тенденцию быть мелкозернистыми. Учитывая высокую изменчивость почвы в зависимости от климата, топографии, основных материалов и землепользования, получение оценок свойств почвы с высоким разрешением является сложной задачей.

Исследование почвы было инициировано Корейским агентством развития сельских районов (RDA), ООН и ФАО с разведывательной съемки с использованием аэрофотоснимков, приобретенных в США при финансовой поддержке Корейской организации исследования почв в период с 1964 по 1967 год. В результате были составлены карты почвы. Кореи в масштабах 1: 250 000 и 1:50 000. После этого RDA приняло Систему таксономии почв США и провело подробное исследование почвы только в период с 1968 по 1990 год. Теперь подробные почвенные карты (1:25 000) доступны для всей страны как в бумажном, так и в цифровом формате.Кроме того, RDA подготовило подробные почвенные карты (1: 5,000) в период с 1995 по 1999 год для всей страны. Они были оцифрованы и стали доступны для общественности через веб-сайт RDA (http://soil.rda.go.kr).

База данных почв, использованная в этом исследовании, была составлена ​​на основе профилей почв в «Таксономической классификации корейских почв» (NIAST, 2000), которые в основном собирались в 1970-х годах. Он включает описания профиля почвы, а также физический и химический анализ модальных профилей серии 380 почв, определенных в Южной Корее.Были зарегистрированы химические и физические свойства почвы каждого горизонта ( n = 1, 559), включая гранулометрический состав, удержание влаги, содержание органического вещества (OM), емкость катионообмена (CEC) и ограниченное количество насыпных плотностей ( BD) данные. Удержание воды в почве регистрировали для содержания воды при -10, -33 и -1500 кПа на основе массы ( w в г 100 г -1 ) с использованием почвы, которая была измельчена и просеяна до <2 мм. Статистика данных представлена ​​в таблице S1.Данные показывают широкий диапазон распределения объемной плотности и водоудержания. Низкая насыпная плотность и высокая водоудерживающая способность обусловлены андисолями, тогда как высокая насыпная плотность и низкая водоудерживающая способность обусловлены энтисолями, которые имеют высокое содержание песка (> 70%).

При использовании этой базы данных для картирования AWC возникает пара проблем:

  • Не все образцы почвы измеряли объемную плотность и w при −10 и −1500 кПа. Таким образом, их необходимо прогнозировать с помощью функций педотрансфера

  • Содержание воды ( w ) при -10 кПа в базе данных было измерено с использованием нарушенных (грунтовых) образцов.Таким образом, необходим поправочный коэффициент, чтобы учесть влияние объемной плотности.

Прогноз объемной плотности

Только 108 образцов содержат измеренные BD, поэтому сначала мы построили линейную модель, предсказывающую объемную плотность как функцию от содержания органического вещества (OM) и песка. Хотя эта модель имеет разумную прогностическую способность ( R 2 = 0,59), когда мы применили эту модель ко всем наборам данных, мы получили необоснованные оценки значений между −2.00–2,50 г / см −3 . Поэтому мы использовали более концептуальную функцию, предложенную Tranter et al. (2007), которые впервые оценили объемную плотность минералов BD мин как функцию содержания песка и глубины почвы. Затем эта оценка сочетается с моделью BD Адамса (1973), которая учитывала влияние органического вещества (ОВ). Андизоли, содержащие большое количество аллофанов, могут по-разному реагировать на модель. Поэтому мы создали отдельную модель для BD для Andisols, используя глобальный набор данных (Tempel, Batjes & van Engelen, 1996).

Функции педотрансфера для прогнозирования полевой урожайности и точки увядания

Доступная водоемкость определяется здесь как количество воды, удерживаемой почвой между емкостью поля и точкой увядания. Содержание воды в полевых условиях обычно измеряется в лаборатории при потенциале –10 или –33 кПа. Здесь мы используем содержание воды при –10 кПа для представления полевой емкости и при –1500 кПа для точки увядания. Несмотря на то, что полевой потенциал - это скорее динамическое свойство, которое зависит от гидравлической проводимости почвы (Romano, Palladino & Chirico, 2011), из-за отсутствия полевых измерений мы использовали только лабораторные данные.

При отсутствии лабораторных измерений, содержание воды в полевых условиях можно предсказать, используя функции переноса по гранулометрическому составу почвы, а также объемную плотность или информацию о структуре почвы (McBratney et al., 2002; Saxton & Rawls, 2006). Здесь мы разработали модель линейной регрессии, прогнозирующую гравиметрическое содержание воды при -10 кПа ( w 10 ) и -1500 кПа ( w 1500 ), измеренное на образцах грунта, используя основную информацию о почве: содержание глины, содержание песка. , содержание органического вещества (OM) и катионообменная емкость (CEC): w10,1500 = f (песок, глина, OM, CEC).

Регулировка емкости поля в зависимости от насыпной плотности

Содержание воды на полях зависит от макропористости и структуры почвы (Sharma & Uehara, 1968), поэтому рекомендуется проводить измерения с использованием естественных комков почвы. Между тем на содержание воды в точке увядания или -1500 кПа структура не сильно влияет, так как большая часть воды удерживается за счет адсорбционных сил, поэтому его можно измерить с использованием нарушенных образцов почвы (Aina & Periaswamy, 1985).Однако в корейской базе данных о почвах содержание воды при -10 кПа было измерено на пробах грунта. Это связано с тем, что пробы, отобранные в результате исследования почвы, предназначались в основном для целей картирования и классификации, а пробы для определения объемной плотности и комков почвы не собирались. Эта проблема также распространена в других странах (Bell & Van Keulen, 1996). Белл и Ван Кеулен (Bell & Van Keulen, 1996) предостерегли от использования данных о полевой емкости, полученных из нарушенных образцов, поскольку ее измерения переоценивают полевую емкость на месте для большинства почв, за исключением более грубых почв.

Таким образом, данные о влагоудержании в корейской базе данных почв, которые были измерены на пробах грунта, должны быть скорректированы, чтобы представлять вероятное содержание воды при данной объемной плотности. Для построения такой модели единственными общедоступными данными, содержащими такие измерения, являются характеристики почвы и данные профиля из Национальной базы данных характеристик почв США (Soil Survey Staff, 1997). 301 образец в базе данных содержал воду при -10 кПа, измеренную с использованием как естественных комков, так и нарушенных образцов.Из этого подмножества было отобрано 274 образца для построения модели, а остальные (27 образцов) были использованы в качестве данных проверки. Данные взяты из 141 профиля, а образцы взяты из горизонтов A, B и C с разной глубины в верхних 2 м профиля.

Статистика свойств почв из базы данных США приведена в таблице S2. База данных содержала измерения w 10 кОм , процентная масса воды, удерживаемой при всасывании 10 кПа, которая была измерена на натуральной ткани (комьях) и указана на основе <2 мм. w 10 молотый - это весовое содержание воды в сухих на воздухе образцах с размером <2 мм (измельченных) после уравновешивания при всасывании 10 кПа. BD - это объемная плотность (г · см -3 ) фракции <2 мм, с объемом, измеренным после уравновешивания при -10 кПа. Мы использовали линейную регрессию для получения оценок w 10 комов из w 10 земли плюс другие основные свойства почвы.

Прогнозирование доступной водоемкости профиля

После корректировки водоудержания на -10 кПа для насыпной плотности, доступная водоемкость для каждого слоя рассчитывается как разница в объемном содержании воды (θ) между полевой емкостью и точкой увядания, скорректированная по содержанию гравия: (1) AWC (мм ) = (θ10 − θ1500) / 100 × (1 − Rv) × Толщина слоя (мм), где объемное содержание воды (θ в объемных процентах) рассчитывается исходя из весового содержания воды (массовый процент), умноженного на объемную плотность (в г см −3 ): (2) θ = w × BD. R v - объемная доля гравия (м 3 м −3 ), рассчитанная по Saxton & Rawls (2006): (3) Rv = αRw1 − Rw1 − α, где R v - массовая доля гравия (кг -1 ), а a - отношение плотности грунта к плотности гравия (BD / 2,65). PAWC (доступная водоемкость профиля в мм) рассчитывается как сумма для всех слоев до 100 мм: (4) PAWC = ∑i = 1nAWCi. Процедура оценки PAWC представлена ​​на рис.1.

Рисунок 1: Процедура оценки и картирования профиля доступной водоемкости (PAWC) в Корее.

Картография

Карта доступной водоемкости на глубину 1 м (PAWC) была составлена ​​путем расчета модального значения PAWC для каждой серии почв Южной Кореи. Затем модальные значения для каждой серии почв были отнесены к каждой из единиц карты масштаба 1:25 000. Шпонка равной площади использовалась для представления непрерывной функции глубины почвы AWC.Сплайн-функция с равной площадью не только согласовывает данные о содержании воды с глубиной, но также разбивает данные, полученные из массивных образцов горизонта, в непрерывное распределение по глубине. Сплайн-функция состоит из набора локальных квадратичных функций, связанных вместе «узлами», которые описывают гладкую кривую через набор точек. Эти функции полезны для согласования свойств почвы, собранной на разной глубине. См. Malone et al. (2009) за математическую детализацию функций.

Проверка карты

Для проверки предсказаний карты использовался независимый набор данных. Набор данных для проверки карты включает измерения 170 почвенных профилей, представляющих 165 почвенных серий. Эти профили были собраны недавно, в 2009 и 2011 годах. Поскольку пробы были собраны для целей исследования почвы, измерения водоудержания не проводились, однако данные содержат результаты анализа размера частиц (850 проб) и объемной плотности (570 проб). Таким образом, мы можем проверить карты объемной плотности, содержания глины и песка.Эти переменные являются важными предикторами доступной емкости воды. Валидация проводилась на 5 стандартных глубинах, на которых измерялись образцы почвы: 0–5, 5–15, 15–30, 30–60 и 60–100 см. Прогноз по карте был пересчитан на эти стандартные глубины с использованием сплайновой функции равной площади.

Для подтверждения прогноза влагосодержания при промысле месторождения использовался другой опубликованный набор данных (Han et al., 2008a; Han et al., 2008b). Этот набор данных, здесь называемый набором данных проверки водоудержания, представляет собой набор из 18 образцов, в основном верхнего слоя почвы (0–20 см), представляющих 7 серий почв.В образцах были измерены гидравлические свойства грунта с использованием ненарушенного керна грунта методом одноступенчатого оттока, и было рассчитано содержание воды при -10 кПа (см. Описание набора данных в таблице S3).

Результаты и обсуждение

ПТФ насыпной плотности

После Tranter et al. (2007) мы сначала вывели функцию педотрансфера (PTF), предсказывающую насыпную плотность минерала (BD мин ) на основе содержания песка и глубины на основе ограниченных данных в базе данных ( n = 108): (5) BDmin = 1 .017 + 0,0032 * Песок + 0,054 * log (глубина), где глубина - это средняя глубина образца (см), а Песок - процентное содержание песка по массе (г 100 г -1 ). Коэффициент детерминации ( R 2 ) довольно низкий (0,20), так как эта модель учитывает только влияние минерального компонента и покрывающих пород. Затем рассчитывается влияние органического вещества на объемную плотность на основе модели Адамса (1973): (6) BD = 100OMBDOM + 100 − OMBDmin, где OM - это массовый процент органического вещества (г 100 г -1 ), и BD OM = средняя объемная плотность органического вещества = 0.224 г см −3 , а BD мин - объемная плотность минерала (г см −3 ).

Из-за различного минералогического состава андисолов отдельная модель, которая предсказывала BD по содержанию OM, была получена из набора данных Tempel, Batjes & van Engelen (1996): (7) BD = 1.02-0.156log (OM) ( R 2 = 0,45, RMSE = 0,26, n = 642).

Зависимость ОВ от насыпной плотности для грунта в базе данных представлена ​​на рис.2, который показывает, что объемная плотность уменьшается с увеличением содержания ОВ. Соотношение для андисолей (уравнение (7)) показывает более низкие значения объемной плотности по сравнению с другими минеральными почвами. Этого следовало ожидать, поскольку в андисолах преобладают аллофановые материалы, имеющие более низкую плотность. Применяя уравнения. (5), (6) и (7) к базе данных корейских почв дает R 2 = 0,49 ( n = 108).

Фигура 2: Взаимосвязь между содержанием органического вещества и насыпной плотностью, рассчитанная с использованием функций педотрансфера.Красные кружки - значения, предсказанные для Andisols (уравнение (7)), а черные кружки - значения, предсказанные для других минеральных почв (уравнения (5) и (6)).

Мы проверили объемную плотность PTF, используя набор данных независимой проверки карты. В таблице 1 показана статистика валидации с точки зрения средней ошибки (ME), среднеквадратичной ошибки (RMSE) и коэффициента детерминации ( R 2 ). Результаты показали, что общая ошибка прогноза (RMSE = 0,208 г · см −3 ) выше по сравнению со значениями, полученными другими.Например, Martin et al. (2009) получили RMSE = 0,123 г / см −3 для почв из Франции, а Tranter et al. (2007) получили RMSE = 0,195 г / см −3 для почв в Австралии. Однако наш прогноз не является необъективным (значения ME близки к 0). В этом контексте прогноз считается разумным, так как функции педотрансфера были откалиброваны на основе ограниченного наблюдения ( n = 108). Прогноз для Andisols (уравнение (7)) оказался полезным без систематической ошибки и с низким RMSE.

Таблица 1: Точность прогноза объемной плотности PTF проверена на основе независимого набора данных.

Почва n ME (г · см -3 ) RMSE (г · см -3 ) R 2
Все 426 −0.0890 0,208 0,67
Андисолс 56 -0,0001 0,154 0,63
Другое 370 -0,1026 0,215 0,42

Физические свойства гранулированных удобрений и влияние на разбрасывание

Качество внесения сухих гранулированных удобрений зависит от нескольких переменных.В целом, производительность устройства для внесения удобрений может зависеть от характеристик оператора, 1/3 и 1/3 удобрения. При обсуждении оператора и аппликатора «оператор» относится к индивидуальному , управляющему оборудованием, а «аппликатор» относится к части оборудования приложения. Сегодня точное размещение и норма (или нормы в случае внесения с переменной нормой - VRA) во время полевых работ важны как для прибыльности, так и для минимизации экологических рисков, связанных с управлением питательными веществами.Четыре принципа рационального использования питательных веществ включают правильный источник, правильную норму, правильное время и правильное место с акцентом на улучшение управления удобрениями.

Рис. 1. Переменные, влияющие на полевое внесение гранулированных удобрений.

На рис. 1 представлены переменные, которые могут повлиять на внесение гранулированных удобрений в поле, тем самым влияя на норму и внесение. Источник удобрений также важен, потому что концентрация питательных веществ может варьироваться, как и физические свойства гранулированного материала (материалов), которые влияют на доставку и осаждение на поле.Все переменные, перечисленные на рисунке 1, должны учитываться операторами до и во время применения. Несмотря на то, что все они важны, в этой публикации основное внимание уделяется физическим свойствам различных удобрений и предоставляется информация, полезная для настройки устройства для внесения и технологии контроля нормы внесения, чтобы гарантировать точную доставку и внесение. Важно, чтобы операторы или менеджеры разбрасывателей понимали физические свойства удобрений, поскольку они контролируют баллистический характер и траектории частиц различных удобрений.Неправильная установка или обращение с удобрениями может привести к неравномерному распределению удобрений, что может сильно повлиять на рост и урожайность сельскохозяйственных культур. Часто бывает трудно наблюдать распределение или другие проблемы осаждения невооруженным глазом, поэтому требуется тщательная настройка и калибровка для различных индивидуальных удобрений или смесей. В данной публикации рассматриваются три основных момента:

  1. Определение и описание различных физических свойств,
  2. Как каждое физическое свойство влияет на распространение, и
  3. Типичные значения для обычных гранулированных удобрений, используемых в системах земледелия.

При внесении гранулированных удобрений специалист по внесению удобрений должен учитывать пять факторов.

  1. Поймите, как различия в физических свойствах гранулята связаны с точностью нанесения.
  2. Знать объемную плотность (фунт / фут 3 ) используемого гранулированного удобрения или смеси.
  3. Знать изменение размера частиц. Если присутствует большой разброс в размере частиц, ширину валка (от мелкого до номинального размера) следует уменьшить, чтобы ограничить сегрегацию частиц.
  4. Правильно отрегулируйте ширину валка для разбрасываемого материала.
  5. Поймите, какие настройки необходимо внести в делитель потока, скорость вращающегося диска и угол ребра в соответствии с конкретным разбрасываемым материалом (материалами).

Физические свойства, которые напрямую влияют на качество разбрасывания гранулированных удобрений, были приоритетными и перечислены ниже. Обычно считается, что размер частиц, за которыми следует плотность частиц, являются наиболее важными факторами, влияющими на осаждение гранулированных удобрений.

  1. Размер частиц (в производстве удобрений называется размером гранул)
  2. Плотность частиц
  3. Насыпная плотность
  4. Форма частиц
  5. Прочность на раздавливание
  6. Текучесть
  7. Коэффициент трения
Описание физических свойств
1) Размер частиц
Рис. 2. Образцы хлористого калия (0-0-60), собранные с разбрасывателя перед внесением.Хотя каждый образец имеет один и тот же химический состав, обратите внимание на несоответствие по физическому качеству. Эти образцы взяты из двух разных источников калийных удобрений. Средний и правый образцы взяты из одного источника, а правая проба содержит частицы разного размера, включая пыль. Правильный образец может быть трудно равномерно распределить по сравнению с двумя другими образцами. Может потребоваться изменение настройки между левым и средним образцами для обеспечения правильного измерения и распределения.

Размер частиц - это мера среднего размера гранул, обычно сообщаемая при однократном, но номинальном измерении диаметра для всей загрузки или образца удобрения.Поскольку размер частиц в удобрении варьируется, для удобрений обычно указывается гранулометрический состав, указывающий на вариабельность размера. Размер частиц и гранулометрический состав имеют прямое влияние на ширину и однородность распределения. Следовательно, необходимо понимать два важных момента, касающихся размера частиц при разбрасывании удобрений. Размер частиц экспоненциально влияет на ширину разбрасывания и риск расслоения продукта. Обычно более крупные частицы выбрасываются разбрасывателем дальше, чем более мелкие.Следовательно, для более крупных частиц можно использовать более широкую ширину разброса. Например, в исследовании сообщается, что мочевина с диаметром частиц 4,7 мм может иметь ширину разброса 65 футов, тогда как у мочевины с размером частиц 1,7 мм ширина разброса составляет всего 33 фута. при загрузке удобрений выше риск неравномерного распределения и / или сегрегации. Это особенно верно в случае смесей удобрений. Удобрение с широким диапазоном размеров частиц, включая очень мелкие частицы, будет трудно равномерно распределить с мелкими частицами (например,г. пыль и мелкие частицы) приземлились за разбрасывателем (при условии отсутствия ветра). Если используется смешанное удобрение, диаметры частиц разных продуктов должны быть в пределах 10% друг от друга, чтобы избежать сегрегации. Помните, что размер частиц и их вариации могут различаться для каждого удобрения (рис. 2) в зависимости от источника, а также используемых методов обработки и транспортировки.

Размер частиц удобрений может зависеть от многих факторов, включая транспортировку, транспортировку, погрузочно-разгрузочные работы и дозирование.Эти процессы могут уменьшить размер некоторых частиц, что может увеличить изменчивость размера частиц в загрузке. Существует множество показателей, используемых для описания размера частиц и распределения частиц по размерам. Обычно размер частиц указывается как средний размер частиц (d 50 ) или ведущее число по размеру (SGN) образца. Распределение частиц по размерам может быть выражено с помощью GSI (Granulometric Spread Index) или UI (Uniformity Index), при этом компании, возможно, сообщают одно или оба в таблицах спецификаций удобрений.Размер частиц (d 50 ), GSI, UI или SGN определяют с использованием либо сит, либо анализатора размера частиц. Оба процесса обеспечивают измерение распределения диаметров по размерам, как показано на рисунке 3. Ниже представлена ​​информация и уравнения, используемые для вычисления этих различных показателей.

Рис. 3. Пример распределения частиц по размерам, иллюстрирующий значения d 16 , d 50 и d 84 для образца удобрения.
  • d 50 - это средний размер частиц для образца или загрузки удобрения и наиболее распространенный показатель для определения размера частиц. Большинство производителей удобрений обычно указывают единицы измерения в миллиметрах.
  • SGN (Ведущее число по размеру) Значения сообщают о среднем (не медианном) размере частиц, умноженном на 100. Например, удобрение со средним размером частиц 1,5 мм соответствует SGN = 150. Используя сита, один раз можно интерпретировать SGN 150, поскольку 50% частиц задерживаются на сите с 1.Отверстие 5 мм.

Одно из соображений, которое следует учитывать при измерениях SGN, - это создание объемной смеси. SGN может указывать на совместимость смешивания отдельных удобрений. Предпочтительными являются смеси удобрений, имеющие справочные номера по размеру, разность которых не превышает 10. Эта разница в 10 или меньше позволяет смешивать удобрения, позволяя затем распределять смесь как можно более равномерно, минимизируя риск расслоения. По мере увеличения разницы в ведущем числе размеров увеличивается несовместимость, что приводит к высокому риску разделения продукта во время распределения.В таблице 1 приведены следующие рекомендации SGN.

Таблица 1. Различия SGN и совместимость при смешивании удобрений.
Разница в ведущем числе размеров (SGN) Ожидаемая совместимость
0–10 Хорошая совместимость
11–20 Умеренная совместимость (особые меры предосторожности могут снизить склонность к сегрегации)
> 20 Несовместимый
  • GSI (Гранулометрический индекс разброса) - это переменная, используемая для количественного определения гранулометрического состава или изменчивости удобрения.Чем ниже значение GSI, тем более однородны частицы удобрения; желательная особенность для распространения. В идеале, можно было бы предпочесть, чтобы рассчитанный GSI был меньше 15, чтобы обеспечить равномерный спред. Уравнение для вычисления GSI:

Где: d 84 и d 16 = диаметр массовой доли на уровне процентилей 84% и 16%, соответственно, для образца
d 50 = средний диаметр для образца
  • UI (индекс однородности) - еще одна вычисляемая переменная, которая выражает относительное изменение размера частиц.На практике значения UI в диапазоне 40–60 указывают на то, что частицы удобрения однородны по размеру. Чем больше значение UI, тем более равномерно варьируется размер частиц продукта. Значения вне этого диапазона указывают на большую изменчивость распределения частиц по размерам. UI - это отношение больших (d 95 ) к меньшим (d 10 ) гранул для определенного удобрения, умноженное на 100:
  • .

Где: d 95 = размер отверстия сита, которое удерживает 95% образца
d 10 = размер отверстия сита, которое удерживает 10% образца
или проще
d 95 = 95% от количества частиц с этим конкретным диаметром или ниже
d 10 = 10% от количества частиц с этим конкретным диаметром или ниже
2) Плотность частиц

Плотность частиц указывает отношение массы к объему частиц и выражается в фунтах / фут 3 или кг / м 3 .В отличие от насыпной плотности, плотность частиц не включает пространство между отдельными частицами, а, скорее, измерение самой плотности частиц. Помимо размера частиц, при настройке разбрасывателя и оценке риска сегрегации для смешанных продуктов необходимо учитывать плотность частиц удобрения.

Плотность частиц напрямую влияет на баллистические свойства и имеет прямое влияние на ширину разбрасывания удобрения. Более плотные частицы могут быть разбросаны шире и могут быть разбросаны при более высоких скоростях вращающегося диска.Менее плотные частицы не могут распространяться так широко и могут разрушиться при более высоких скоростях вращающегося диска, создавая мелкие частицы и пыль. Следовательно, по мере увеличения изменения плотности частиц в образце или загрузке увеличивается и возможность сегрегации. При рассмотрении сегрегации и ширины траектории плотность частиц оказывает большее влияние, чем объемная плотность. Лучше всего выбирать материалы для гранулированных смесей удобрений с одинаковой плотностью частиц, чтобы предотвратить расслоение удобрений во время разбрасывания.

3) Насыпная плотность

Насыпная плотность представляет собой отношение массы к объему основной пробы, включая пространство между отдельными частицами, и выражается в фунтах / фут 3 или кг / м 3 . Насыпная плотность измеряется путем взвешивания контейнера известного объема, заполненного образцом удобрения. Однако измерения объемной плотности можно сообщать разными способами, поэтому важно знать их определения и то, какое из них следует использовать при разбрасывании удобрений.Показатели насыпной плотности могут включать в себя «сыпучий» (также называемый «насыпью») или «насыпанный» (также называемый «наливным»). Другие показатели плотности включают «истинную», «кажущуюся» и «объемную» плотность (см. Определения ниже). Для разбрасывания в контроллерах нормы или для вычислительной установки используется насыпная насыпь или насыпная плотность.

Рис. 4. Пример экрана меню контроллера нормы, иллюстрирующий необходимость для оператора разбрасывателя вводить правильную насыпную плотность для каждого разбрасываемого продукта (изображение любезно предоставлено Raven).Важным шагом является регулировка насыпной плотности с помощью регулятора скорости для обеспечения точного дозирования продукта.
  1. Bulk Density - масса единицы объема материала, включая пустоты между частицами
    1. «Сыпучая» насыпная плотность - масса на единицу объема материала после того, как он был беспрепятственно залит в контейнер. ISO 7837: 1992 описывает стандартный протокол измерения.
    2. Насыпная плотность «в упаковке» - масса на единицу объема материала, залитого в контейнер с последующим механическим постукиванием по контейнеру до тех пор, пока не перестанет происходить дальнейшее изменение объема.ISO 7837: 1992 описывает стандартный протокол измерения.
  2. Кажущаяся плотность - масса единицы объема материала без учета пустот между частицами
  3. True Density - масса на единицу объема материала без учета пустот между частицами и всеми пористыми пространствами

Подобно плотности частиц, если насыпная плотность не является однородной, это приведет к неравномерному распределению. Если при смене продуктов используется регулятор нормы расхода, очень важно, чтобы объемная плотность вводилась в настройку разбрасывателя, чтобы обеспечить точное дозирование второго удобрения.Насыпная плотность напрямую связана с дозированием продукта, поскольку плотность конвертируется в норму внесения (например, фунты / акр или тонны / акр). Таким образом, важно знать изменения объемной плотности и вносить поправки в них, поскольку они напрямую связаны с точностью дозирования продукта и, следовательно, внесением нормы внесения и агрономической отдачей.

4) Форма частиц

Форма частиц может варьироваться в зависимости от удобрения. Формы можно разделить на круглые (сферические или яйцевидные), кубические, прямоугольные и неправильные.Мочевина и DAP являются примерами удобрений сферической формы, а калий - неправильной формы. Форма может влиять на поведение материала во время транспортировки и распределения. Круглые частицы обычно скатываются с лопастей прядильщика, а затем снимаются с них. Круглые частицы также имеют тенденцию больше отскакивать при дозировании и ударе по вращающемуся диску / лопастям. Частицы неправильной формы имеют тенденцию скользить по лопастям, и здесь коэффициент трения больше влияет на динамику частиц, такую ​​как скорость выхода, чем в случае сферических частиц.Кроме того, частицы неправильной формы более склонны к сегрегации, чем частицы сферической формы. Смешивание удобрений различной формы явно увеличивает вероятность сегрегации. Однако разница в размере частиц имеет гораздо большее влияние на сегрегацию, чем форма частиц.

5) Прочность на раздавливание

Прочность на раздавливание определяется Международным центром разработки удобрений как сопротивление гранул деформации или разрушению под давлением (IFDC, 1986). Прочность на раздавливание особенно полезна для измерения характеристик обработки и хранения гранулированного материала, а также определения пределов давления, применяемых при хранении в мешках и навалом.По этой причине прочность на раздавливание выражается в кг / гранулу. Твердость или прочность могут определять реакцию удобрений на обращение, транспортировку, хранение и внесение. Твердость частиц, измеряемая в фунтах силы (фунт-сила) или в ньютонах (Н), относится к величине силы, которую частицы могут выдержать до разрушения. Можно указать прочность на раздавливание, но также можно указать твердость частиц.

Хранение, транспортировка и разбрасывание могут повлиять на плотность и размер частиц гранулированного удобрения. Изменчивость этих физических свойств, вызванная дроблением, может увеличиваться в большей степени в смешанных, чем в отдельных удобрениях, и могут возникнуть проблемы с мелкими частицами и пылью.Следовательно, важно учитывать прочность на раздавливание и / или твердость частиц, чтобы можно было добиться равномерного распределения по полю.

Жесткость напрямую влияет на ширину разбрасывания и скорость рабочего диска. Более твердые продукты можно разбрасывать шире и использовать с высокими скоростями вращающегося диска (> 800 об / мин). Мягкие удобрения необходимо разбрасывать с меньшей скоростью вращения дисков, что приводит к меньшей ширине разбрасывания. Мягкие продукты следует разбрасывать при скорости вращения диска ниже 800 об / мин, а конкретная скорость определяется как максимальная скорость диска, при которой не наблюдается разрушения или разрушения частиц.Быстрый способ измерить прочность на раздавливание в полевых условиях - приложить давление к отдельным гранулам. Для оценки твердости или прочности во время намазывания можно использовать простой пальцевой тест.

  • Гранула, раздавленная между большим и указательным пальцами, является «мягкой»; скорость вращения вращающегося диска обычно <700 об / мин.
  • Гранула, раздавленная между указательным пальцем и твердой поверхностью, является «средней твердости»; Скорость вращения вращающегося диска обычно 700-800 об / мин.
  • Гранула, не раздавленная между указательным пальцем и твердой поверхностью, является «твердой»; скорость вращения вращающегося диска обычно> 800 об / мин.
6) Текучесть

Под текучестью понимается способность материала течь во влажных условиях, поэтому это важное свойство, которое следует учитывать при транспортировке, дозировании и внесении удобрений. Сыпучесть может повлиять на точность измерения и размещения. Более текучие материалы можно дозировать при более высоких скоростях потока, и их частицы не будут слипаться и не соединяться во время транспортировки. По мере увеличения влажности менее текучие материалы будут слипаться, что затрудняет их дозирование и равномерное нанесение.Плохой поток увеличивает сегрегацию частиц и уменьшает ширину разбрасывания. Сыпучесть смешанных удобрений может повлиять на сегрегацию продукта и ширину разбрасывания.

7) Коэффициент трения

Коэффициент трения - это степень трения, испытываемого между материалом и другой поверхностью, такой как вращающийся диск (диски), поверхность земли, воздух и т. Д. Более высокая степень трения приведет к более длительному контакту с вращающимися дисками, что приведет к увеличению угол вылета и более неравномерный разброс.Коэффициент трения и форма частиц напрямую связаны с тем, как и когда частицы гранулированного удобрения выйдут из разбрасывателя.

Сводка

На внесение гранулированных удобрений с точки зрения дозирования, внесения и распределения влияют физические свойства продукта. Точность доставки продукта имеет решающее значение для обеспечения правильной нормы и места на поле, что имеет решающее значение для урожайности и прибыльности фермы. В порядке важности физические свойства, которые влияют на качество гранулированного удобрения, включают: размер частиц, плотность частиц, насыпную плотность, форму частиц, прочность на раздавливание, сыпучесть и коэффициент трения.Оператор и менеджер разбрасывателя должны понимать, как эти свойства влияют на качество разбрасывания, чтобы правильно настраивать и эксплуатировать оборудование для отдельных удобрений и поддерживать приемлемую точность подачи.

Благодарности

Этот информационный бюллетень был рассмотрен Катриной Корниш, доктором философии, профессором отдела пищевой, сельскохозяйственной и биологической инженерии, Государственный университет Огайо; Эрик Ричер, специалист по повышению квалификации (сельское хозяйство и природные ресурсы), Государственный университет Огайо; Курт Вулфолк, старший агроном, The Mosaic Company; и Майлз Графтон, доктор философии, профессор Университета Мэсси.

Общие значения для различных физических свойств
Таблица 2. Номинальные английские единицы для различных физических свойств гранулированных удобрений (обратите внимание, что это типичные значения для удобрений, закупленных в США, но фактические значения уточняйте у местного поставщика).
Продукт Марка Насыпная плотность 5 (фунт / фут 3 ) Плотность частиц (фунт / фут 3 ) d 50 (дюйм.) Прочность на раздавливание 5 (кг / гранула) Коэффициент трения
Приллированная мочевина 46-0-0 45-51 139 0,09 0,8–1,2 0,3
Мочевина гранулированная 46-0-0 45-51 76 0,09 1,5–3,5 0,3
Приллированный нитрат аммония 34-0-0 53-61 104 0.09 1,2–1,7 0,7
Кристаллический сульфат аммония 21-0-0 62-69 82-102 0,06 1,5–2,5 0,5
Сульфат аммония 21-0-0 49-65 82-102 0,06 1,5–2,5 0,5
Фосфат диаммония (DAP) 18-46-0 54-66 100 0.11-0,13 3,0-5,0 0,5
Гранулированный моноаммонийфосфат (MAP) 11-52-0 56-66 97 0,09 2,0–3,0
Порошкообразный моноаммонийфосфат (MAP) 10-50-0 53-62
Гранулированный тройной суперфосфат (TSP) 0-46-0 59-75 124 0.10 1,5–3,5
Фосфат аммония 16-20-0 56-75
соляной калий (KCl) 0-0-60 64-75 100 0,09 2,43

Таблица 3. Номинальные метрические единицы для различных физических свойств гранулированных удобрений (обратите внимание, что это типичные значения для удобрений, закупленных в США, но фактические значения уточняйте у местного поставщика).
Продукт Марка Насыпная плотность (кг / м 3 ) Плотность частиц (кг / м 3 ) d 50 (мм.) Прочность на раздавливание (кг / гранула) Коэффициент трения
Приллированная мочевина 46-0-0 720-820 1200-1300 2.2 0,8 0,3
Мочевина гранулированная 46-0-0 720-820 1200-1300 2,2 1,5–3,5 0,3
Приллированный нитрат аммония 34-0-0 850-975 1800 2,2 1,2–1,7 0,7
Кристаллический сульфат аммония 21-0-0 1000-1100 1315-1640 1.5 1,5–2,5 0,5
Сульфат аммония 21-0-0 785-1040 1315-1640 1,5 1,5–2,5 0,5
Фосфат диаммония (DAP) 18-46-0 880-1050 1600 3,0–3,2 3,0-5,0 0,5
Моноаммонийфосфат (MAP) 11-55-0 900-1050 1550 2.4 2,0–3,0
Порошкообразный моноаммонийфосфат (MAP) 10-50-0 850-1000
Гранулированный тройной суперфосфат (TSP) 0-46-0 950-1200 2000 2,7 10-38
Фосфат аммония 16-20-0 900-1200
соляной калий (KCl) 0-0-60 1030-1200 1600 2.3 48
Ссылки
  • Алиреза Санаифар и Мохаммад Джавад Шейхдавуди, 2012. Оценка однородности вещания центробежных и осциллирующих гранулированных вещателей. Исследовательский журнал прикладных наук, техники и технологий, 4 (15).
  • Aphale, A., N. Bolander, J. Park, L. Shaw, J. Svec и C. Wassgren. 2003. Динамика частиц гранулированных удобрений на разбрасывателе и выходе из него.Biosystems Eng. 85 (1): 319-329.
  • Руководство по внесению удобрений. 1998. Руководство по удобрениям (3-е изд.). Эд. Организация Объединенных Наций по промышленному развитию (ЮНИДО) и Международный центр разработки удобрений (IFDC). Norwell, MA: Kluwer Academic.
  • Хоффмайстер Г., С.С. Уоткинс и Дж. Сильверберг. 1964. Массовое смешивание удобрений: влияние размера, формы и плотности на сегрегацию. Agri. и Food Chem. 12 (1): 64-69.
  • Hoftsee J.W. и W. Huisman. 1990. Обращение с удобрениями и их разбрасывание. Часть 1: Физические свойства удобрений по отношению к движению частиц.J. Agri. Англ. Res. 47 (1): 213-234.
  • IFDC. 1986. Руководство по определению физических свойств удобрений. IFDC-G-1. Международный центр разработки удобрений, Muscle Shoals, Алабама.
  • Компания Мозаика. 2013 г. Доступно по адресу: www.mosaicco.com/images/Diammonium_Phosphate.pdf. По состоянию на 10 июня 2013 г.
  • Смит, Д. Б., М. Х. Уиллкатт, Дж. К. Доллер и Ю. Диалло. 2004. Равномерность внесения гранулированных удобрений с помощью автоблокировки. Appl. Англ. Agri. 20 (3): 289-295.
  • Организация Объединенных Наций по промышленному развитию (ЮНИДО) и Международный центр разработки удобрений (IFDC) (ред.). (1998). Руководство по удобрениям (3-е изд.). Norwell, MA: Kluwer Academic.
  • Virk, S.S, D.K. Mullenix, A. Sharda, J.B. Hall, C.W. Wood, O.O. Фасина, Т. Макдональд, Г.Л. Пейт и Дж. П. Фултон. 2013. Пример из практики: Равномерность распределения смешанных удобрений, внесенных с помощью разбрасывателя с вращающимся диском с переменной нормой. Appl. Англ. Agric. 29 (5): 627-636.
  • Йылдырым, Ю.2006. Влияние числа лопастей на равномерность распределения в однодисковых ротационных разбрасывателях удобрений. Appl. Англ. Agri. 22 (5): 659-663.

Характеристики поведения почвы под воздействием приложенных сил в замкнутых и неограниченных пространствах

1. Введение

Прочность почвы считается важной характеристикой, которая влияет на многие аспекты сельскохозяйственных почв, такие как производительность сельскохозяйственных орудий, рост корней, наименее ограничивающий водный запас и проходимость [1].Они также сообщили, что определение прочности грунта обычно производится путем измерения реакции грунта на диапазон приложенных сил.

Уплотнение грунта можно определить как уплотнение ненасыщенного грунта из-за уменьшения объема воздуха без изменения массовой влажности [2]. Уплотнение грунта происходит в ненасыщенных грунтах под действием механических сил [3]. Хотя уплотнение почвы необходимо при выполнении многих инженерных работ (особенно в гражданском строительстве), оно в значительной степени нежелательно в сельскохозяйственном производстве.Уплотнение снижает водопроницаемость почвы, так что может происходить сток и эрозия, а также предотвращается адекватное пополнение грунтовых вод. Уплотнение снижает регенерацию почвы, так что метаболическая активность корней нарушается. Уплотнение увеличивает механическую прочность почвы, препятствуя росту корней. Известно, что в сельскохозяйственной системе риск уплотнения почвы увеличивается с ростом размера хозяйства, увеличением механизации и веса оборудования, а также стремлением к повышению производительности.Уплотнение почвы также оказывает негативное воздействие на окружающую среду, увеличивая сток и эрозию, тем самым ускоряя возможное загрязнение поверхностных вод органическими отходами и применяемыми агрохимикатами [4]. Все эти эффекты могут снизить качество и количество пищи и волокон, выращиваемых на почве. Поэтому знание уплотнения почвы становится все более важным и желательным в сельском хозяйстве и охране окружающей среды.

Состояние плотности грунта выражается несколькими способами: объемная плотность (выраженная на влажной или сухой основе), пористость и кажущийся удельный вес [5].Точные уравнения поведения уплотнения позволяют прогнозировать уплотнение. Способность прогнозировать уплотнение - первое требование для достижения контроля уплотнения. Значительные исследования были выполнены в попытках разработать уравнения поведения уплотнения грунта [6, 7, 8, 9, 10, 11 и 12]. Другие также сообщили о влиянии органических веществ и проходов трактора на уплотнение и урожайность сельскохозяйственных культур [13, 14].

Таким образом, цель данной главы состояла в том, чтобы наблюдать за поведением текстурированных почв при одноосном сжатии в ограниченном пространстве, а также в неограниченных пространствах под воздействием сельскохозяйственных машин, поскольку на него влияют прилагаемое давление и содержание воды, а также моделировать поведение с использованием регрессионного анализа с целью прогнозирования.

2. Грунт под давлением

Когда к грунту прилагаются силы, он меняет свою плотность и становится более плотным. Давление может быть приложено давлением или естественными силами. Применяемое давление может быть связано с такими животными, как лошади и крупный рогатый скот (160 кПа), человек (95 кПа), овцы (60 кПа). Пневматические колеса транспортных средств могут быть накачаны до 100 кПа для тракторов и до 200 кПа для прицепов и могут создавать местные напряжения, вдвое превышающие эти значения [3]. Таким образом, проблема заключается в том, что с годами пахотные почвы подверглись деградации в результате чрезмерного уплотнения поверхности и подповерхностного горизонта почвы из-за чрезмерного использования сельскохозяйственной техники.Эта тенденция носит глобальный характер, поскольку человек стремится удовлетворить постоянно растущий спрос на продукты питания, корма и волокна для растущего населения мира.

2.1. Область применения

Уплотнение почвы имеет много областей применения в человеческой деятельности, помимо сельского и лесного хозяйства. Когда семя засеяно, почва вокруг него должна быть достаточно твердой (уплотнена), чтобы дать ему возможность прорасти. Пахотная местность требует соответствующего уровня уплотнения, чтобы по ней могли эффективно перемещаться ходовые части, такие как колеса и гусеницы.В спорте поле должно обладать необходимой прочностью или несущей способностью (мерой некоторого уровня уплотнения), чтобы оно было пригодным для занятий спортом.

2.2. Курс

В данной главе рассматривается уплотнение грунта в двух режимах: в замкнутом и неограниченном пространстве. Первое типично для исследований в лабораторных условиях, второе - в полевых. Три экспериментальных почвы, изученных при одноосном сжатии, имеют структуру супеси суглинка, суглинистого песка и илистого суглинка в соответствии с Классификацией текстуры почв Министерства сельского хозяйства США, в то время как почва, изученная в полевых условиях, была песчаной глиной.В Нигерии опубликованных данных о сжимаемости и уплотнении сельскохозяйственных и лесных почв немного. Разработка и внедрение практических рекомендаций по управлению уплотнением почвы для широкого диапазона типов техники и лесных почв зависят от понимания относительной важности приложенного давления и содержания воды во время процесса уплотнения.

3. Материалы и методы

3.1. Участки образцов

  1. Испытание на ограниченное сжатие: образцы грунта были взяты с трех участков для испытаний на ограниченное сжатие.

    1. Супесчаные суглинки Акуре: участок был частью сельскохозяйственных земель под паром в Федеральном технологическом университете, Акуре, Нигерия (7 0 15 1 N, 5 0 15 1 E ), высота 210 м. Почва - Oxic paleustalf (Alfisol) или железо Luvisol (FAO). Для обнажения профиля была вырыта мини-яма для грунта. Участок был обозначен как экспериментальная мусорная почва (EBS). Были идентифицированы три горизонта EBS1, EBS2 и EBS3, сверху вниз соответственно, и из каждого были взяты пробы.Толщина трех горизонтов сверху вниз составила 8, 15 и 15 см соответственно.

    2. Суглинистая песчаная почва Игбокода: почва, использованная в этом исследовании, была основной почвой, преобладающей в Игбокода (штаб-квартира района местного самоуправления Илаже), штат Ондо, Юго-Западная Нигерия. Почвы были собраны с основных сельскохозяйственных производственных площадей. Этот регион является преимущественно зоной тропических лесов. Количество осадков составляет от 150 до 300 см в год, а средняя годовая температура колеблется от 25 до 28 0 C.Образцы грунта отбирали со свежесрезанных забоев в открытом неглубоком карьере глубиной 40 см.

    3. Илориновая илистая суглинистая почва: образец почвы был взят из пахотных почв Национального центра механизации сельского хозяйства (NCAM) Илорин, штат Квара, Нигерия (8.30 N 4.32 E). Почва была Regosols (ФАО). Образцы почвы отбирались с первых 35 см профиля почвы; каждый образец выкапывали радиусом 15 см, затем тщательно перемешивали для получения гомогенной смеси, а затем отправляли в лабораторию для дальнейшей обработки и анализа.

  2. Испытание на неограниченное сжатие

Исследование было проведено в августе 2010 года на экспериментальной площадке, расположенной в Федеральном технологическом университете, Акуре (FUTA), проект Step-B (Пост-базовое образование в области науки и технологий) участок Акуре с географическими координатами 7 o 10 северной широты и 5 o 05 восточной долготы. Участок представляет собой пахотную землю площадью два гектара, которую расчистили вручную, чтобы избежать уплотнения из-за ударов техники по земле.Экспериментальный участок длиной 48,00 м на 12,00 м соответственно был разделен на три трансекты размером 16 на 4 м каждая. Также имелся контрольный участок того же размера, что и трансекта. Образцы почвы были тщательно собраны с опытных участков для текстурного анализа и анализа почвы.

3.2. Аналитические методы

Гранулометрический анализ всех экспериментальных грунтов как для замкнутых, так и для неограниченных образцов был проведен с использованием метода ареометра [16]. Содержание органического вещества в почвах определяли по методике [16].Другие физико-химические свойства почв также определялись стандартными методами.

3.3. Испытания на ограниченное сжатие

  1. Супесчаный суглинок Акуре: образцы были собраны, высушены на воздухе и измельчены для прохождения через сито 2 мм. Уровень содержания влаги для уплотнения для каждого образца почвы был выбран в соответствии с пределами консистенции почв, определенными с помощью описанной процедуры [15]. Образец грунта помещали в алюминиевый рукав диаметром 75 мм и длиной 50 мм, аналогичный описанному 11].Затем цилиндр помещали на перфорированное металлическое основание диаметром 5 мм перед добавлением почвы и осторожно постукивали, чтобы частицы почвы осели. Такие подготовленные образцы грунта в цилиндрах затем подвергались приложенным давлениям 17,5, 100, 200, 300, 400, 500 и 618 кПа, по очереди прикладываемым гидравлической универсальной испытательной машиной (SM100, модель № CPI-60) с чувствительностью 0,1 кН. производства TEC QUIPMENT Ltd, Ноттингем, Англия). Для создания необходимого давления на почву использовался ручной насос машины.Образцам почвы давали возможность отскочить перед окончательным измерением высоты. Углубление на поверхности почвы от края цилиндра измерялось в трех точках вокруг керна с помощью штангенциркуля. Эти измерения использовались для расчета объемной плотности в каждом испытании.

  2. Суглинистая песчаная почва Игбокода: аналогично образцы сушили на воздухе и измельчали ​​в порошок для прохождения через сито 2 мм. Каждую почву увлажняли до диапазона содержания воды от насыщения до точки увядания.Для каждого образца примерно 2 кг воздушно-сухой почвы насыпали в пластиковый лоток. Почву смачивали из пульверизатора и тщательно перемешивали, чтобы довести почву до желаемого содержания воды. Затем лоток помещали в пластиковый пакет и оставляли образец для уравновешивания в течение 48 часов. После уравновешивания образец почвы с определенным содержанием воды помещали в стальную гильзу диаметром 90 мм и длиной 100 мм. Затем цилиндры помещали на перфорированную металлическую основу толщиной 5 мм с марлей перед добавлением почвы.По цилиндрам осторожно постукивали, чтобы частицы почвы оседали. Затем образцы грунта в цилиндрах подвергались приложенному давлению 0, 17,5, 100, 175, 289,5, 404, 511 и 618 кПа соответственно, приложенному универсальной испытательной машиной (SM100, модель № CPI-60) с чувствительностью 0,1 кН. производства TEC QUIPMENT Ltd, Ноттингем, Англия), состоящий из гидроцилиндра, соединенного с поршнем. Сила сжатия считывалась цифровым измерителем нагрузки. Для создания необходимого давления на почву использовался ручной насос.Давление поддерживали в течение нескольких секунд, а затем сбрасывали. Образцам позволяли "отскочить" перед измерением окончательной высоты. Вода и воздух могли избежать вокруг поршня и через мелкие отверстия в опорной плите. Углубление на поверхности почвы от края цилиндра измерялось в трех точках вокруг керна с помощью нониусной шкалы. Эта процедура была аналогична описанной в исследовании [ 10 ] . Эти измерения были использованы позже для расчета насыпной плотности.

  3. Илориновый иловый суглинок: были собраны образцы, высушены на воздухе и измельчены для прохождения через сито 2 мм. Уровни влажности для испытаний на уплотнение были выбраны в соответствии с пределами консистенции грунта, определенными по методике, описанной в [15]. Испытание на уплотнение было выполнено путем заполнения формы проктора известной массой грунта и помещения под устройство для одноосного сжатия (Universal Testing Machine (UTM), производимое Testometric Co. Ltd., U.K.). Сжатие производилось с постоянной скоростью 30 мм / мин. Образцы почвы в пресс-форме подвергали по очереди 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600 кПа. Смещение грунта и масса регистрировались для каждой обработки уплотнением. Массу использовали для расчета насыпной плотности уплотненного образца грунта. Форма Проктора имела высоту 16,8 см и диаметр 10 см. Круглая толстая металлическая пластина была помещена на компрессионный конец UTM для обеспечения равномерного уплотнения в форме для проктора. После каждого испытания на уплотнение измеряли изменение глубины уплотненного грунта с помощью штангенциркуля Digimatic.

3.4. Измерение сопротивления проникновению

Сопротивление проникновению или конусный индекс (CI) определяли с помощью регистрирующего пенетрометра Rimick CP20 (ультразвуковая модель CP 20, Agridry Rimik Pty Ltd, Тувумба) со стандартным конусом 30 0 322 мм 2 площадь основания и скорость пробития менее 10 мм / с. Измерения проводились на двух глубинах 5 и 10 см формы проктора, и среднее значение считывалось как репрезентативное значение индекса конуса в этом испытании.

3.5. Измерение прочности на сдвиг

Значения прочности на сдвиг экспериментальных грунтов наблюдались с помощью тестера с лопастями 19 мм. Измерения проводились на двух глубинах 5 и 10 см в пресс-форме Проктора, и записывались средние значения, отражающие прочность на сдвиг для конкретной обработки образца.

3,6. Испытание на неограниченное сжатие

  1. Экспериментальные обработки и компоновка: машина, использованная для этого конкретного исследования, представляла собой экскаватор Bobcat 430 среднего размера из 31.Мощность 9 кВт, используемая для создания необходимого уплотнения на экспериментальных участках. Характеристики экскаватора представлены в Таблице 1. На участках длиной 48 м и шириной 4 м было проведено семь обработок, в то время как экспериментальной переменной была частота движения 0, 1, 3, 5, 7, 9 и 11 проездов экскаватора по дороге. одинаковые дорожки, с буферными зонами шириной 3 м между участками, чтобы избежать взаимодействия. Графики были полностью рандомизированы с тремя повторностями. Статистический анализ был проведен с использованием Excel 2007. Был проведен дисперсионный анализ данных, а средние значения были проанализированы с помощью теста множественных диапазонов Дункана.

  2. Переменные отклика почвы: экспериментальных переменных, связанных с уплотнением почвы, включают объемную плотность сухого вещества, измеренную методом цилиндрического пробоотборника почвы, содержание влаги в почве, измеренное с помощью измерителя влажности модели PMS-714, Тайвань, с разрешением 0,1% в диапазонах глубин 0-10, 10-20, 20-30, 30-40 мм. Объемная плотность представляла собой среднее значение пяти измерений. Влагосодержание проверяли гравиметрическим методом. Сопротивление проникновению в грунт PR или индекс конуса CI определяли с использованием регистрирующего пенетрометра Rimick CP20 (ультразвуковая модель CP 20, Agridry Rimik Pty Ltd, Toowoomba) со стандартным конусом 30 0 с площадью основания 322 мм 2 .Скорость пробивания менее 10 мм / с. Данные записывались с шагом 50 мм. Индекс конуса был средним из 15 измерений на участок. Сопротивление почвы измерялось по средней линии следа тракта экскаватора. Глубина колеи на следе экскаватора была измерена с помощью профилометра, аналогичного описанному в [18]. Штанга была размещена поперек колеи колес перпендикулярно направлению движения и положению штоков, чтобы соответствовать форме углубления. Глубина колеи рассчитывалась как средняя глубина 40 измерений на 1-метровой штанге.Расчетная глубина колеи при любой частоте движения рассчитывалась как среднее значение общего количества колейных участков на этой частоте.

4. Результаты и обсуждение

4.1. Ограниченное сжатие

4.1.1. Грунт супесчаный

Физические и некоторые другие свойства экспериментального супесчаного грунта показаны в таблице 2. Образцы грунта EBS1 и EBS2 имеют схожие характеристики, но не такие же, поскольку они различаются физически, особенно по цвету, что может быть связано с наличие большего количества мертвого органического материала в EBS1, чем в EBS2.Насыпная плотность увеличивалась с увеличением приложенного давления, сначала с уменьшающейся скоростью, а затем достигала асимптотического значения, особенно при приложенном давлении около 600 кПа и выше. Большинство наблюдаемых соотношений между насыпной плотностью грунта и приложенным давлением были нелинейными. При содержании влаги менее 12,9% было обнаружено, что объемная плотность мало изменяется в зависимости от приложенного давления в почве, что отражается от третьего горизонта. При давлении от 0 до 600 кПа изменение объемной плотности было незначительным.Это можно объяснить относительно высокой глинистостью третьего горизонта (EBS3) и наименьшим содержанием в нем органического углерода. Глинистая почва от природы более плотная, чем более песчаная или илистая; следовательно, его объемная плотность мало изменяется под действием приложенного давления. Как правило, наблюдалась очень сильная корреляция между приложенным давлением и насыпной плотностью, значения R 2 варьировались от 0,92 до 0,99. Соотношения между приложенными давлениями для горизонта 1 представлены уравнениями (1) - (5) для влажности 10.4, 8,4, 4,7, 3,5 и 1,6% соответственно.

Тип почвы Текстура
Песчано-иловая глина
Насыпная плотность Mg / м3

59 99 мин. Соотношение глины

Глина + ил OC
%
% % %
Суглинок супесчаный 5469 21693 2169 2169 1.43 1,21 33,3 46 1,41
Суглинок супесчаный (EBS2) 54 21 25 1,55 1,2143 46399399 Суглинок супесчаный (EBS3) 52 17 31 1,39 0,85 44,9 48 0,87

Таблица 2. = 0.8654X0,114 (R2 = 0,9967) E1BD = 0,09763X0,083 (R2 = 0,9805) E2BD = 0,079Ln (X) + 1,089 (R2 = 0,9938) E3BD = 0,0005X + 1,189 (R2 = 0,9312) E4BD = 1,342e0,0002X (R2 = 0,9899).

About the author

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *