Mechanické složení a struktura půdy.

Půda je vícefázové rozptýlené médium skládající se z pevných, kapalných a plynných částic smíchaných dohromady v různých poměrech. Jako předmět zpracování je zemina materiál s různými vlastnostmi v závislosti na typu, struktuře a stavu. Vlastnosti půdy jsou rozhodující pro hodnocení kvalitativních a energetických ukazatelů technologických procesů probíhajících v půdě pod vlivem pracovních orgánů půdoobráběcích strojů.

Mechanické složení. Podle velikosti se pevné částice půdy dělí na skalnaté inkluze (velikost částic větší než 1 mm) a jemné zeminy (velikost částic menší než 1 mm). Při určování typu půdy na základě jejího mechanického složení se analyzuje pouze jemná zemina a řídí se procentem fyzického písku a fyzického jílu v půdě. Částice menší než 0,01 mm jsou klasifikovány jako půdní jíl a částice větší než 0,01 mm jsou klasifikovány jako fyzický písek. Na základě obsahu fyzikálního jílu jsou půdy označovány různými názvy: jílovité (více než 50 % jílu), hlinité (50 %-20 % jílu), písčitohlinité (20 %-10 % jílu) a písčité (méně než 10 % jíl).

Čím více fyzikálního jílu půda obsahuje, tím je obtížnější ji zpracovat. Hlinitopísčité a hlinitopísčité půdy zaujímají ve svých vlastnostech střední polohu a poměrně snadno se drolí, dobře absorbují a zadržují vlhkost a mají vysokou úrodnost.

Struktura půdy. Během procesu tvorby půdy dochází ke koagulaci a adhezi primárních částic, což má za následek tvorbu nových, větších agregátů různých velikostí. Strukturální útvary o velikosti 0,25 mm se běžně nazývají mikroagregáty a větší – půdní makroagregáty. Má se za to, že při mechanickém zpracování půdy by nemělo být umožněno její rozrušení na částice menší než 0,25 mm, protože to vede k destrukci strukturálních agregátů a větrné erozi půdy.

2. Fyzikální a mechanické vlastnosti zemin.

Ve vztahu k účelům úpravy se rozlišují fyzikální vlastnosti půdy. Hlavní fyzikální vlastnosti půdy jsou vlhkost, pórovitost, hustota, struktura, skalnatost atd.

Koeficient struktury půdy slouží jako jeho posouzení po zpracování. Je definován takto:

kde a jsou hmotnosti kameniva o rozměrech 0,25. 7 mm a zbytek zeminy.

Absolutní hustota půdy představuje hmotnostní poměr т_у absolutně suchou uměle zhutněnou půdu na svůj objem V, to znamená:

Objemová hmotnost představuje hmotnostní poměr т_н absolutně suchá půda s nenarušenou strukturou (včetně pórů) na svůj objem V, to znamená:

Skutečná objemová hmotnost představuje poměr hmoty půdy т_в s vlhkostí v něm přítomnou na svůj objem V, to znamená:

Je zřejmé, že objemová hmotnost a skutečná objemová hmotnost závisí na:

kde W – hmotnostní vlhkost ve zlomcích.

Obdělávaná orná půda má průměrnou hustotu ρ= 1,0. 1,1 g/cm 3 a závisí na množství humusu v něm. Na ρ=1,2 g/cm 3 – půda je zhutněná a při 1,3. 1,4 g/cm 3 je vysoce zhutněná.

Objem půdy neobsazený pevnými částicemi je vyplněn vodou a vzduchem. Přítomnost vlhkosti má velký vliv na vlastnosti půdy a charakter její deformace pod vlivem pracovních orgánů. Pokud voda zaplní ¾ kapilárních jamek v půdě, pak je taková půda ve stavu příznivém pro drobení, což se nazývá „zralost“ půdy.

Absolutní vlhkost půdy W_acharakterizovaný obsahem vody na jednotku hmotnosti sušiny a je určen vzorcem:

kde a je hmotnost mokré a suché půdy, v tomto pořadí, g.

Relativní vlhkost W_o se určuje porovnáním obsahu vlhkosti v půdách různého mechanického složení pomocí vzorce:

kde W_n – vláhová kapacita polní půdy je množství vody zadržené v hojně zvlhčené půdě po odvodnění gravitační vlhkosti.

Za optimální obsah vlhkosti pro kultivaci půdy lze uvažovat: pro podzolovou písčitou půdu 12 %, sodno-podzolovou hlinitou půdu – 12. 22 %; černozemě – 17. 30 %.

pórovitost (poréznost) je objem dutin v půdě vyplněné vodou a vzduchem a je určen z poměru objemu dutin k celkovému objemu studované půdy:

Čím menší je průměr pevných částic, které tvoří půdu, tím větší je její pórovitost. V jílovitých a hlinitých půdách je to 50. 60%, v písčitých 40. 45%, v rašeliništích – 80. 90%.

3. Technologické vlastnosti půdy.

Vlastnosti půdy, které se projevují až při jejím obdělávání a ovlivňují zákonitosti a charakter technologického procesu, se nazývají technologické. Patří mezi ně: schopnost drobení, tvrdost, koeficienty vnějšího a vnitřního tření, odolnost vůči různým typům deformací atd.

Schopnost půdy se rozpadat vyjádřeno jako poměr hmotnosti hrudek menších než 50 mm k hmotnosti půdy ve vzorku, vyjádřený v procentech. Za limit nepraktičnosti zpracování půdy se považuje množství prachových částic blízké 30 % obj.

Takové ošetření půdy je považováno za ideální, když v hloubce setí dosahují její složky velikosti 0,25-7 mm, což je možné pouze ve stavu fyzické zralosti, tedy při optimální vlhkosti.

Tvrdost půdy – schopnost odolat průniku do něj pod tlakem jakéhokoli pevného tělesa ve formě kužele, válce nebo koule. Tvrdost je srovnávacím ukazatelem mechanických vlastností zeminy.

Přístroje používané k měření tvrdosti půdy jsou tvrdoměry (obr. 1).

Obrázek 1 – Tvrdoměr:

a) diagram tvrdoměru: 1 – tyč; 2 – pružina; 3 – rukojeť; 4 – deformátor (hrot); 5 – podpora; b) diagram tvrdoměru: 1 – s válcovou špičkou; 2 – s kónickým hrotem.

Pro tvrdoměry norma stanoví použití kuželových hrotů dvou velikostí: se základní plochou 1 cm2 a vrcholovým úhlem 2α=22°30′ – pro tvrdé půdy a se základní plochou 2 cm2 a úhel 2α=30° – pro volné půdy. Tvrdoměry jsou vybaveny zapisovacím zařízením, které kreslí diagram Р=f(h) při vkládání hrotu do půdy. V tomto diagramu (obr. 2) lze identifikovat charakteristické oblasti. Na webu OA odpor zeminy roste úměrně s její deformací (bod A je mez úměrnosti). Na webu AB zvýšení deformace nezpůsobí zvýšení síly, to znamená, že zemina pokračuje v deformaci, aniž by se na ni zvýšil tlak (bod B – mez kluzu). Na webu Ne kolaps a zhutnění zeminy nastává vlivem kuželovitého jádra z vysoce zhutněné zeminy, které zaklíní podložní vrstvy, narážející na konstantní odpor (bod C – plastická mez).

Obrázek 2 – Diagram tvrdoměru.

Podle tohoto diagramu se standardní tvrdost půdy určuje pomocí vzorce:

kde h – průměrná pořadnice diagramu tvrdoměru, stanovená metodou planimetrie, cm;

q_п – tuhost pružiny, stanovená kalibrací, N/cm;

S – plocha základny kužele, cm 2.

Z diagramu tvrdoměru můžete kromě tvrdosti zeminy určit mezní hodnotu měrného tlaku nebo únosnosti zeminy:

a objemový koeficient kolapsu:

kde Р_а и Р_в – síly odpovídající meze úměrnosti, resp. meze kluzu.

l_a – ponoření plunžru v mezích proporcionality, viz

Na strniště, úhor, louky q = 5. 10 N/cm 3, pro polní cestu q = 50. 90 N/cm3.

Tření půdy – to je odpor vůči klouzání jednoho tělesa vůči druhému, které je s ním v kontaktu (vnější tření), nebo některých částic stejného tělesa vůči jiným (vnitřní tření). Tření je charakterizováno třecí silou nebo reakční silou způsobenou vnější silou, která má tendenci způsobit klouzání jednoho povrchu vzhledem k druhému za normálního tlaku.

Třecí síla je určena vzorcem:

kde je normálová síla, N;

a jsou součinitel tření a úhel.

Koeficient tření pro různé zeminy se pohybuje od 0,25 do 0,90, úhel tření od 14° do 42°. Pro přibližné výpočty vezměte f=0,5, což odpovídá úhlu tření =26°30′.

Půdní odpor k berou se jako ukazatel obtížnosti obdělávání půdy a jsou určeny vzorcem:

kde R- celkový odpor pluhu měřený dynamometrem, N;

а – hloubka orby, cm;

b – šířka úchopu těla cm;

п – počet orebních těles.

Odpor půdy závisí na jejím mechanickém složení, struktuře, stupni zhutnění, drnu, vlhkosti atd.

Zeminy s měrným odporem do 3 N/cm2 jsou považovány za lehké, od 3 do 5 – střední, od 5 do 7 – středně těžké a od 7 do 12 N/cm2 – těžké.

Lepivost půdy – tento сschopnost půdy držet pohromadě a přilnout k různým povrchům. Lepivost je charakterizována silou na 1 cm 2 povrchu oceli v kontaktu s půdou, nutnou k jejímu odtržení. Lepivost závisí na půdní vlhkosti, disperzi, materiálových vlastnostech pracovního tělesa, čistotě jeho povrchu a měrném tlaku. S rostoucím rozptylem se zvyšuje lepivost půdy. Proto jsou jílovité půdy nejlepivější.

Datum přidání: 2017. 03. 12 ; zobrazení: 5562 ;