A talajok alapvetı jellemzıi I.
A talajok felépítése és a tulajdonságaikat meghatározó fı jellemzık
A talaj alkotórészei Fıalkotók • szemcsék
-
szilárd fázis
• víz
-
folyékony fázis
• levegı
-
légnemő fázis
Egyéb alkotórészek • szerves anyagok • mész vagy más kötıanyagok
A talajok tulajdonságait meghatározza • az alkotók saját tulajdonságai állandó, azonosító jellemzık • az alkotórészek aránya állapotjellemzık • az alkotók kapcsolatrendszere talajszerkezet • a talajt érı hatások talajtörténet
A talajalkotók tulajdonságai
A szemcsék tulajdonságai
A szemcsék tulajdonságai • • • • •
méret alak anyagi összetétel sőrőség fajlagos felület
A szemcsék mérete • névleges átmérı “nagy” szemcséknél a szita lyukbısége, melyen még átesett “kis” szemcséknél folyadékban azonos sebességgel ülepedı (azonos anyagú) gömb átmérıje • frakciók nagyon durva kavics homok iszap agyag d [mm] 63 2 0,063 0,002
• szemeloszlás szemcsék, ill. frakciók súlyaránya
A szemcseméretek beosztása Szemcsecsoport
Nagyon durva
Durva
Szemcsefrakció
Szemcseméret (mm)
Kıtömb
LBo
> 630
Görgeteg
Bo
> 200–630
Macskakı
Co
> 63–200
Kavicsok
Gr
> 2,0–63
Durva kavics
CGr
> 20–63
Közepes kavics
MGr
> 6,3–20
Apró kavics
FGr
> 2,0–6,3
Homokok
Sa
> 0,063–2,0
Durva homok
CSa
> 0,63–2,0
Közepes homok
MSa
> 0,2–0,63
Finom homok
FSa
> 0,063–0,2
Iszapok Finom
Jelölés
Si
> 0,002–0,063
Durva iszap
CSi
> 0,02–0,063
Közepes iszap
MSi
> 0,0063–0,02
Finom iszap
FSi
> 0,002–0,0063
Agyag
CI
≤ 0,002
A szemcseösszetétel jellemzése • szemeloszlási görbe valamely d átmérınél kisebb szemcsék súlyszázaléka legtöbb információt adó ábrázolás
• háromszögdiagramos ábrázolás három frakcióra bontás külföldön elterjedt
• számszerő paraméterek százalékos összetétel mértékadó átmérı egyenlıtlenségi mutató
Gr, Sa, Si, Cl % dm Cu=d60/d10
görbületi mutatató hatékony átmérı
Cc=(d30)2/(d60.d10) dh
görgeteg
kavics
homok
homokliszt
iszap
agyag
80
tömegszázalék
S
%
100
60
40
20
0 1000
200
100
10
2
1
szemcseátmérı
görgeteg
kavics
0,02 0,01
0,1
0,002 0,001
0,0001
D mm
homok
iszap
agyag
80
tömegszázalék
S
%
100
60
40
20
0 1000
100 63
10
2
1
0,1 0,063
szemcseátmérı
D mm
0,01
0,002 0,001
0,0001
kavics
homok
iszap
agyag
80
tömegszázalék
S
%
100
60
B
A
C
40
20
0 100 63
10
2
1
0,2
0,063
szemcseátmérı
0,02
0,005 0,002
D mm
0,0002
A szemeloszlási görbe alakja
A szemeloszlási görbe alakjának megnevezése
CU
CC
Lapos
> 15
1–3
Elnyúló
6 – 15
<1
Meredek
<6
<1
Lépcsıs
rendszerint nagy
akármennyi (rendszerint < 0,5)
A szemeloszlás háromszögdiagramos ábrázolása
100
0
C B
Sa %
Gr % A
0 100
100 Si + Cl %
0
Szemeloszlás vizsgálata szitálással és hidrometrálással
Szemcsealak
A megnevezés alapja
A szemcsealak Nagyon szögletes Szögletes
Szögletesség/ legömbölyödöttség
Kissé szögletes Kissé legömbölyödött Legömbölyödött Jól legömbölyödött Zömök
Alak
Lapos Hosszúkás
Felület
Érdes Sima
Anyagi összetétel ásványfajták • kavics • homok • agyag
kızettörmelék, kvarc kvarc agyagásványok
jelentısége • kavics, homok mechanikai szemcsekapcsolat, a víz szerepe a kapcsolatban jelentéktelen • agyagok elektrosztatikus szemcsekapcsolat erıs kapcsolódás a vízhez is
Szemcsesőrőség • jele, mértékegysége ρs
g/cm3
• mérése piknométeres módszer - ritkán • felvehetı értéke 2,65 kavics, homok
2,70 iszap
2,75 agyag
Fajlagos felület • definíciója egységnyi súly szemcse felülete • szélsıséges értékei kavics 1 cm2/g agyag 1millió cm2/g • jelentısége a felületi erık szerepe nı • jellemzıje hatékony szemcseátmérı dh≈d10
A víz tulajdonságai
A víz fizikai tulajdonságai • gyakorlatilag összenyomhatatlan • viszkozitása Newton törvénye szerint • felületi feszültség • kapilláris emelkedés a csıátmérıvel fordítottan arányban • halmazállapot-változások a nyomástól és a hımérséklettıl függıen
Newton viszkozitási törvénye
• η dinamikai viszkozitás • ν kinematikai viszkozitás
dv τ = −η ⋅ dl ν η= ρ N·s/mm2 m2/s
A kapilláris feszültség oka, nagysága
Ts =
pe r1
és következménye a kapilláris emelkedés 2 ⋅ Ts ⋅ cos α hk = ρv ⋅ g ⋅ r
A szegletvizekben fellépı kapilláris feszültség következménye a szemcséket összehúzó erı, s ezek „összesége” a kapilláris kohézió, mely értelemszerően telítıdés vagy kiszáradás esetén eltőnik.
1000
nyomás p kPa
100
víz
a telített vízgız p=f(t) nyomása
10
jég gız 1
H 0,1 -20
0
20
40
60
80
100
hımérséklet t ° C
120
A víz kémiai tulajdonságai • dipólus jelleg oka következménye: hidratáció • disszociáció - pH elektrolitikus viselkedés koncentráció jelentısége
A vízmolekulák dipólus jellege és következményei
Disszociáció szétesés OH és H ionokra semleges vízben 22 °C-on C = 10-7 mól/dm3 H (és OH) ion pH = - log C(H) pH = 7
semleges kémhatás
pH < 7
savas kémhatás
pH > 7
lúgos kémhatás
elektrolitikus viselkedés koncentráció-kiegyenlítıdés
Felszín alatti vizek típusai
Egyéb alkotók tulajdonságai
A mésztartalom megállapítása sósav cseppentésével vizsgálat •
3:1 vagy 10%-os hígítású sósav (HCl) cseppentése
•
pezsgés értékelése
értékelés •
mészmentes (O), ha a HCl-lel érintkezve egyáltalán nincs pezsgés
•
meszes (+), ha a HCl jól érzékelhetı, de rövid idejő pezsgést okoz
•
nagyon meszes (++), ha a HCl erıs és hosszantartó pezsgést vált ki
megjegyzések •
nedves agyagok pezsgése rendszerint némi késéssel kezdıdik
•
nagy száraz szilárdság a mész cementáló hatásának eredménye lehet
•
pontosabb vizsgálat Scheibler-készülékkel a sósav hatására eltávozó széndioxid mérésével
A szervesség meghatározása Közelítı vizsgálat izzítási veszteség meghatározásával • talajminta kiszárítása 60 °C-on – tömegmérés m60 • talajminta izzítása 600 °C-on – tömegmérés m600 • izzítási veszteség számítása Io = (m60 – m600) / m60 • meszes talaj esetén elızetes vegyi kezelés szükséges Pontos vizsgálat oxidimetriás eljárással (MSZ 14043-9) • talajoldat kezelése különbözı vegyületekkel • titrálás Mohr-sóoldattal • tömegmérések • viszonyítás tiszta oldatokhoz
Szervesség jellemzése Talaj
A szervesanyag-tartalom (≤ ≤ 2 mm) száraz tömeg százalékában
Kissé szerves
2–6
Közepesen szerves
6 – 20
Nagyon szerves
> 20
A talajalkotók arányai
A talajok térfogatarányának értelmezése l v
Vl Vv V
Vh
e 1+e
Vs
1
e.S r
1 s
n
Az alkotók egymáshoz viszonyított arányai • víztartalom w = mv / ms homok 5 %
agyag 20-30 %
• hézagtényezı e = Vh / Vs homok 0,3-0,6 agyag 0,5-1,0 • telítettség Sr = Vv / Vh talajvíz alatt talajvíz felett mv V v .ρ v e.S r . ρ v w= = = ms V s. ρ s 1. ρ s
minden talaj homok agyag
1,0 0,2-0,4 0,8-0,9
Az alkotók térfogatának aránya a teljes térfogathoz • hézagtérfogat n = Vh / V • szemcsetérfogat s = Vs / V • víztérfogat v = Vv / V • levegıtérfogat l = Vl / V n = 1- s
n=v+l
s+v+l=1
Térfogatsőrőségek • természetes ("nedves") térfogatsőrőség ρn = mn / V súly- és nyomásszámításhoz jellemzı érték 1,8...2,0 g/cm3
• száraz térfogatsőrőség ρd = md / V tömörségi mutatóként jellemzı érték 1,7...2,0 g/cm3
• telített térfogatsőrőség ρt = mt / V talajvíz alatti talajra jellemzı érték 1,9...2,1 g/cm3
• víz alatti térfogatsőrőség ρ′ = ρt - ρv
felhajtóerıvel csökkentett súlyból jellemzı érték 0,9…1,1 g/cm3
Az állapotjellemzık meghatározása • mérhetı jellemzık mn md V
nedves tömeg száraz (105 °C-on kiszárított) tömeg teljes talajtérfogat
• ismertnek tekinthetı sőrőségek ρs ρv ρl
szemcsék víz levegı
• számítási képletek ábra segítségével és definíciókból kiindulva m = V . ρ összefüggés felhasználásával
• figyelembe véve mv = mn - md ms = md
víz tömege szemcsék tömege
