DETERMINAREA ÎNSUŞIRILOR FIZICE ALE SOLULUI

1. Determinarea densităţii solului 2. Determinarea densităţii aparente3. Determinarea porozităţii solului

1. Determinarea densităţii solului sau D (densitatea părţii solide) prin metodele pienometrului

Densitatea solului reprezintă masa unităţii de volum din faza solidă şi serveşte la aflarea prin calcul a porozităţii totale a solului precum şi la calculul intervalului în timp şi a adâncimii la care trebuiesc efectuate pipetările la analiza granulometrică a solului.

Procedeul de determinare a densităţii prin metoda pienometrului urmăreşte determinarea volumului pe care îl ocupă particulele solide dintr-o cantitate de sol cunoscută. Cunoscând volumul total al picnometrului (volumul lichidului cu care se va umple picnometrul) şi volumul aceluiaşi lichid, după ce în picnometru s-a introdus proba de sol, se calculează prin diferenţa volumul lichidului dislocuit, deci volumul probei de sol.

Lichidul cel mai des folosit este apa distilată, iar în scopuri speciale, exceptând nisipurile unde înlocuirea apei distilate nu este necesară, se poate folosi un lichid inert (benzen, petrol, toluen, xilen).

Modul de lucru:Picnometrul, cu capacitate de 50-100 cc se va umple până la semn cu lichidul în care

se va face determinarea. Se cântăreşte plin cu apă distilată şi se înregistrează masa lui în grame. Se cântăreşte 10-16g sol uscat la 1050C, mărunţit şi trecut prin sita de 1mm, se introduce în picnometrul gol şi uscat cu ajutorul unei pâlnii uscate, Cu ajutorul unei pipete se adaugă treptat lichidul folosit, astfel ca lichidul să formeze un strat aproximativ 1 cm deasupra solului. Se agită uşor picnometrul cu sol pentru eliminarea parţială a aerului. Evacuarea totală a aerului se face fie prin fierbere pe o baie de apă (5-10 minute) sau cu ajutorul vidului. Vidul, în acest caz se realizează într-un exicator rezistent, cu ajutorul unei pompe pneumatice, fie cu ajutorul unei trompe de apă. În timpul evacuării aerului din suspensia de sol, se supraveghează ca suspensia să nu iasă din picnometru odată cu aerul, când acesta se degajă prea brusc. La îndepărtarea aerului prin fierbere picnometrul se lasă să se răcească într-un exicator şi apoi se umple cu lichidul folosit. Se acoperă apoi cu dopul rodat al picnometrului, iar excesul de lichid, eliminat prin capilarul dopului, se şterge cu o hârtie de filtru, şi se cântăreşte. Cântăririle se efectuează cu o precizie de 0,01g.

Calculul rezultatelor:Valoarea densităţii solului se calculează după relaţia:

unde:G – masa probei de sol perfect uscată (g);G1 – masa picnometrului plin cu apă (g);G2 – masa picnometrului cu sol şi apă, (g);

1

d – densitatea apei în momentul determinării, g/cm3.

Densitatea apei distilate poate fi considerată egală cu 1, modificarea volumului în funcţie de temperatură nefiind prea mare.

Pentru precizie, se pot folosi, densitatea şi volumul specific al apei la diferite temperaturi care se iau din tabelul nr.4.5.

Densitatea şi volumul specific al apei la diferite temperaturi.Tabelul 4.5.

Temperatura (0C)

Densitatea (g/cm3)

Volumul specific (cm3/g)

15 0.99913 1.0008716 0.99897 1.0010317 0.99880 1.0012018 0.99862 1.0013819 0.99843 1.0015720 0.99823 1.0017721 0.99802 1.0019822 0.99780 1.0022123 0.99756 1.0024424 0.99732 1.0026825 0.99707 1.0029426 0.99681 1.0032027 0.99654 1.0034728 0.99626 1.0037529 0.99597 1.0040530 0.99567 1.00435

2. Determinarea densităţii aparente ( sau DA)Prin densitate aparentă se înţelege raportul dintre masa solului uscat şi volumul total al lui

(incluzând porii). Densitatea aparentă caracterizează starea de afânare a solului, dând o orientare destul de exactă asupra porozităţii totale a solului. Determinarea densităţii aparente se poate face pe probe luate în aşezare naturală cu ajutorul cilindrilor metalici cu volum cunoscut sau pe bulgări prin parafinare.

a) Determinarea densităţii aparente cu cilindri metalici Cilindrii metalici, folosiţi pentru recoltarea probelor de sol în aşezare naturală, sunt

confecţionaţi dintr-un metal inoxidabil având pereţii groşi de 0,8 – 1 mm. Înălţimea lor nu trebuie să depăşească diametrul, pentru a permite luarea probelor pe orizonturi sau straturi de grosime redusă şi a evita pe cît posibil tasarea. La unul din capete marginile cilindrilor pot fi ascuţite pentru a inlesni introducerea lor în sol.

Modul de lucru: Cilindrii metalici cu diametrul de 5 cm, înălţimea de 5 cm şi grosimea pereţilor de

aproximativ 1mm vor avea volumul de 100 cm3.Se introduc direct cilindri in sol prin apasare sau prin lovire cu ciocanul. In cazul patrunderii

cilindrilor in sol, prin lovire cu ciocanul, se va aplica deasupra un inel metalic de protectie.

2

Astfel cilindrul se introduce in sol pana ce marginea superioara se adanceste cu 2-4 mm fata de suprafata solului. Se scoate inelul, se curata de solul care depaseste marginile la ambele capete. Inainte de recoltarea probelor de sol, cilindri prevazuti cu capace se cantaresc la balanta tehnica cu precizie 0,01g. Dupa recoltarea probelor de sol, se ataseaza capacele la cilindri si se recantaresc la aceeasi balanta tehnica. Intrucat solul din cilindru are umiditate, se iau 20-30 g de sol si se determina umiditatea prin uscare la etuva.

Se calculeaza, apoi, greutatea probei de sol absolut uscata:Calculul rezultatelor:

(g/cm3)

unde:G1 – este masa cilindrului gol (g);G2 – masa cilindrului cu sol uscat la 1050C (g);Vt – volumul total al probei de sol din cilindru, (cm3).

b) Determinarea densitatii aparente a solului pe bulgari, prin parafinareAcest procedeu se foloseste cand solul este suficient de consistent pentru a se putea

ridica probe sub forma de bulgari convenabil delimitati. Bulgarii se parafineaza pe teren si se transporta astfel in laborator, unde li se determina volumul, ca volum de apa dislocuit. Dupa uscarea probelor de sol in etuva la 1050C se stabileste masa ei uscata si se calculeaza densitatea aparenta.

Modul de lucru:O bucata mai mare din solul luat pentru analiza, sub forma de bulgaras, indiferent de

forma, de pe care se indeparteaza particulele de sol ce se pot desprinde de pe bulgaras, se cantareste cu precizie de 0,01g. Acest bulgaras se leaga cu o ata subtire si se scufunda intr-un vas cu parafina topita.

Bulgarele parafinat se cantareste din nou, pentru a se cunoaste cantitatea de parafina ce a acoperit solul si apoi se cantareste in apa pentru determinarea volumului de apa dislocuit.

Pentru a controla daca apa nu a patruns in sol, sub stratul de parafina, bulgarele parafinat se usuca cu o hartie de filtru si se cantareste.daca a ramas cu aceeasi greutate se poate trece la calcularea densitatii aparente avand urmatoarele date:

b – este masa solului neparafinat, (g);a – masa solului parafinat cantarit in aer (g);c = a-b masa parafinei, (g).

Greutatea apei dislocuite sau volumul bulgarasului cu parafina va fi:

V2 = a - dUnde:

d – este masa solului parafinat cântărit în apă, (g)

Volumul parafinei va fi:

V1 =

Unde: c – masa parafinei (g);n – densitatea parafinei; n = 0,89 g/cm3

3

deci, volumul solului fara parafina va fi:

V3 = V2 – V1

Densitatea aparenta a solului absolut uscat va fi:

= (g/cm3)

unde:Wg – umiditatea solului in procente de greutate, a solului absolut uscat.

Interpretarea rezultatelor:Valoarea densităţii aparente variaza de la un sol la altul si de la un orizont la altul in

functie de caracteristicile pedogenetice sau, in orizonturile superficiale, in urma diferitelor lucrari ale solului. La solurile din Campia Romana de est si cele dintre Olt si Dambovita, Obrejanu si colab. (1961 si 1962) au intalnit, in stratul arat, variatii ale densitatii aparente intre 1,03 si 1,37 g/cm3, rar 1,40 g/cm3. La solurile cu orizont B, densitatea aparentă, la acestea, a variat intre 1,34 si 1,52 g/cm3.

Kacinski (1958) propune valorile din tabelul 4.6. pentru aprecierea orientativă a valorilor densităţii aparente.

Tabelul 4.6. Interpretarea valorilor privind densitatea aparentă a solurilor (după Kacinski, 1958)Densitatea aparentă

(g/cm3)Interpretarea

Sub 11,0 - 1,1

1,21,3 – 1,41,4 – 1,61,6 – 1,8

Solul este excesiv afânat sau este bogat în materie organicăValori tipice pentru stratul aratStratul arat este tasatStratul arat este puternic tasatValori tipice pentru straturile sub arabile ale diferitelor soluriOrizonturile iluviale tasate, mai ales ale solurilor potzolice şi ale solodiilor.

3. Determinarea porozităţii soluluiPorozitatea reprezintă insuşirea unui material de a prezenta goluri care pot fi ocupate

cu apă sau cu aer. Solul este şi el un corp poros, pentru că oricare ar fi marimea şi aşezarea particulelor şi agregatelor din sol, între ele ramân spaţii libere – pori, ce pot fi ocupaţi de apă sau aer.

Ca definiţie generală, termenul de porozitate se referă la volumul porilor, însă nu dă indicaţii asupra dimensiunilor lor.

Porozitatea totală a solului se exprimă în procente din volum şi se calculează, după relaţia:

PT =

Unde:PT – porozitatea totală (%);

- densitatea aparentă a solului (g/cm3);- densitatea (g/cm3);

100 – factor pentru raportarea procentuală

4

De obicei porozitatea totală a solurilor este între 30 – 60%. Solurile cu textură grosieră sunt mai puţin poroase decât cele cu textură fină.

Porozitatea de aeraţie a solului reprezintă porii ocupaţi de aer atunci când solul se află, din punct de vedere al unei umidităţi, la capacitatea de apă în câmp şi se calculează cu ajutrul relaţiei:

PA = PT – CCUnde:

PA – este porozitatea de aeraţie;PT – porozitatea totală;CC - capacitatea de apă în câmp;

- densitatea aparentă a solului (g/cm3);

Pentru interpretarea rezultatelor privind porozitatea totală şi de aeraţie se folosesc indicaţiile din tabelul 4.7.

Interpretarea rezultatelor privind porozitatea (după Canasache A., 1967)Caracterizarea valorilor Porozitatea totală (%) Porozitatea de aeraţie (%)

Foarte miciMiciMijlociiMariFoarte mari

Sub 4545 – 5050 – 5555 – 60

Peste 60

Sub 55 – 12

12 – 2020 – 30

Peste 30

5