A talajok alapvető jellemzői
A talajok felépítése és a tulajdonságaikat meghatározó fő jellemzők
A talaj alkotórészei Főalkotók • szemcsék
-
szilárd fázis
• víz
-
folyékony fázis
• levegő
-
légnemű fázis
Egyéb alkotórészek • szerves anyagok • mész vagy más kötőanyagok
A talajok tulajdonságait meghatározza • az alkotók saját tulajdonságai állandó, azonosító jellemzők • az alkotórészek aránya állapotjellemzők • az alkotók kapcsolatrendszere talajszerkezet • a talajt érő hatások talajtörténet
A talajalkotók tulajdonságai
A szemcsék tulajdonságai • • • • •
méret alak anyagi összetétel sűrűség fajlagos felület
A szemcsék mérete • névleges átmérő “nagy” szemcséknél a szita lyukbősége, melyen még átesett “kis” szemcséknél folyadékban azonos sebességgel ülepedő (azonos anyagú) gömb átmérője • 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)
Kőtömb
LBo
> 630
Görgeteg
Bo
> 200–630
Macskakő
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 átmérőnél kisebb szemcsék súlyszázaléka legtöbb információt adó ábrázolás
• háromszögdiagramos ábrázolás három frakcióra bontás
külföldön elterjedt
• számszerű paraméterek százalékos összetétel mértékadó átmérő egyenlőtlenségi mutató
Gr, Sa, Si, Cl % dm Cu=d60/d10
görbületi mutatató hatékony átmérő
Cc=(d30)2/(d60.d10) dh
kavics
homok
iszap
agyag
80
tömegszázalék
S
%
100
60
B
A
C
40
20
0 100 63
10
2
1
0,2
0,063
szemcseátmérő
0,02
0,005 0,002
D mm
0,0002
A szemeloszlás háromszögdiagramos ábrázolása
100
0
C B
Sa %
Gr % A
0 100
100 Si + Cl %
0
Szemeloszlás vizsgálata szitálással és hidrometrálással
Anyagi összetétel ásványfajták • kavics • homok • agyag
kőzettörmelék, kvarc kvarc agyagásványok
jelentősége • kavics, homok mechanikai szemcsekapcsolat, a víz szerepe a kapcsolatban jelentéktelen
• agyagok elektrosztatikus szemcsekapcsolat erős kapcsolódás a vízhez is
A víz fizikai tulajdonságai • gyakorlatilag összenyomhatatlan
• viszkozitása Newton törvénye szerint • felületi feszültség • kapilláris emelkedés a csőátmérővel fordítottan arányban • halmazállapot-változások
a nyomástól és a hőmérséklettől függően
A kapilláris feszültség oka, nagysága
Ts
pe r1
és következménye
a kapilláris emelkedés hk
2 Ts cos v g r
A víz kémiai tulajdonságai • dipólus jelleg oka következménye: hidratáció • disszociáció - pH elektrolitikus viselkedés koncentráció jelentősége
A talajalkotók arányai
A talajok térfogatarányának értelmezése Vl Vv V
Vh
e 1+e
Vs
1
e.S r
Az alkotók egymáshoz viszonyított arányai • víztartalom w = mv / ms homok 5 %
agyag 20-30 %
• hézagtényező 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.Sr .ρ v w= ms Vs.ρ s 1. ρ s
minden talaj 1,0 homok 0,2-0,4 agyag 0,8-0,9
Térfogatsűrűségek • természetes ("nedves") térfogatsűrűség n = mn / V súly- és nyomásszámításhoz jellemző érték 1,8...2,0 g/cm3
• száraz térfogatsűrűség d = md / V tömörségi mutatóként jellemző érték 1,7...2,0 g/cm3
• telített térfogatsűrűség t = mt / V talajvíz alatti talajra jellemző érték 1,9...2,1 g/cm3
• víz alatti térfogatsűrűség = t - v
felhajtóerővel csökkentett súlyból jellemző érték 0,9…1,1 g/cm3
A talajok szerkezete
Talajszerkezet • • • • •
Szemcsekapcsolatok Szemcse-víz kapcsolat Szemcsék elrendeződése Hézagrendszerek Erőhatások
Szemcsekapcsolatok
szegletvíz közvetlen érintkezés
diszpergált
koagulált kapcsolat
.
Szemcse-víz kapcsolat Szemcsés talajok
• • • •
vékony hidrátburok szegletvíz kapilláris hatások kapilláris kohézió jelentéktelen szerep
Agyagok • • • •
vastag hidrátburok változó vízmegkötés elektromos felületi erők változó konzisztencia meghatározó szerep
A kötött talajok konzisztenciája • a konzisztencia definiciója az anyagi összetartás mértéke • a konzisztencia változása a víztartalom növekedésével merev képlékeny folyós • konzisztenciahatárok a változás felmérése sodrási és folyási határ
Konzisztencia- vagy Atterberg-határok
konzisztenciahatár
sodrási
folyási
jele
wP
wL
célja
a kemény és a képlékeny állapot elválasztása
a folyós és a képlékeny állapot elválasztása
gyakorlati tartalma
jól megmunkálható
10 % lejtőn lefolyik
meghatározása
sodrási vizsgálattal
Casagrande vagy kúpos vizsgálattal
Casagrande-készülék
finom szemcséjű talajok
plasztikus index • a képlékeny tartomány hossza
• a vízfelvevő képesség mérőszáma • egy talaj állandó tulajdonsága • jellemző értékek
– IP 15 %
vízérzékeny talaj
– IP 25 %
nagy vízfelvevő képességű, duzzadásra-zsugorodásra is hajlamos talaj
IP wL wP
finom szemcséjű talajok
konzisztenciaindex • az aktuális talajállapot jellemzője • szilárdsági index • jellemző értékek – IC = 0 folyós állapot (természetes módon nem áll elő csak átgyúrással) – IC ≈ 1,0 a természetes fekvésű agyagok e körül vannak – IC 1,5 jó teherbírás
wL w IC wL wP
Talajszerkezet
vázszerkezet
sejtszerkezet
diszpergált szerk.
pehelyszerkezet
Vegyes összetételű talajok durva szemcsék vázszerkezete kitöltve finom szemcsékkel
finom szemcsék mátrixában úszó durva szemcsék
S0,063 ≈ 40 %
durva szemcséjű talajok
tömörségi index • • • • • •
az aktuális talajállapot jellemzője mechanikai index emax és emin laboratóriumban megállapítható e nehezen állapítható meg, mert nehéz mintát venni ID becslése fúrásból és közvetett mérésekből jellemző értékek – ID = 0 laza állapot – ID = 1,0 tömör állapot
(lehulló por) (vibrációs tömörítés)
e max e ID e max e min
A talajszerkezet következményei homokok-kavicsok
agyagok
vázszerkezet
sejt-, diszpergált-, pehelyszerkezet
• csekély összenyomhatóság • vibrációs tömöríthetőség • súrlódási ellenállás • nagy vízáteresztőképesség
• jelentős összenyomhatóság • gyúró tömöríthetőség • kohéziós ellenállás • kicsi vízáteresztőképesség
A talajtörténet
Talajtörténet Jelentősége: a talajok emlékeznek az őket ért hatásokra Keletkezés Keletkezés utáni hatások – tengeri üledékek – feszültségváltozások • ülepedés – folyóvízi üledékek • tehermentesülés – szélhordta üledékek • vízszintingadozások – reziduális talajok – vízmozgások • kiszáradás-elnedvesedés • fagyás-olvadás • cementálódás
– talajmozgások • földrengés • gravitációs mozgások
A talajosztályozás rendje, szabványai
Szervesség MSZ EN ISO 14688 szerves szennyeződés – kis mennyiség – szétszórt megjelenés – jellegzetes szag és szín intenzitása
Jellemzés
A szervesanyag-tartalom ( 2 mm) tömegszázalékban
Kissé szerves
2–6
Közepesen szerves
6 – 20
Nagyon szerves
> 20
Talajtípusok
Nagyon durva és durva szemcséjű talajok Szemcsés talajok
Finom szemcséjű talajok Kötött talajok
Szárazon ömleszthetők Nem plasztikusak
Szárazon szilárdak Plasztikusan viselkednek
Durva szemcéjű (szemcsés) talajok megnevezése
az MSZ 14688-2:2006 és az MSZ 14043-2:2006 szerint
Finom szemcséjű (kötött) talajok megnevezése az MSZ 14688-2:2005 és az MSZ 14043-2:2006 szerint
plaszticitási index Ip
csoportnév
megnevezés
10 % alatt
nem plasztikus
szemeloszlás alapján
10 és 15 % között
kis plaszticitású
iszap
15 és 20 % között
sovány agyag
20 és 30 % között
közepes plaszticitású
közepes agyag
nagyobb 30 %-nál
nagy plaszticitású
kövér agyag
Szemcsés talajok tömörsége Megnevezés
Tömörségi index ID %
Nagyon laza
0 – 15
Laza
15 – 35
Közepesen tömör
35 – 65
Tömör
65 – 85
Nagyon tömör
85 – 100
Finom szemcséjű talajok állapota Az iszapok és agyagok konzisztenciája Nagyon puha
Konzisztencia index IC < 0,25
Puha
0,25 – 0,50
Gyurható
0,50 – 0,75
Merev
0,75 – 1,00
Kemény
> 1,00
Osztályozási példák
• sárgásbarna, legömbölyödött szemcséjű, dunai tömör homokos kavics • kékesszürke, kissé szerves, pannon kemény közepes agyag • szürke, finom homokerekkel átszőtt, barna, pleisztocén puha közepes agyag
