موضوع : شکل ذرات خاک

سطح ویژه ذرات

خاک

شکل ذرات خاک ذرات جامد موجود در خاک شکل های متفاوتی دارند.شکل ذرات بستگی

به جنس،اندازه و نوع سنگ ماد*ری د*اشته و بسیار متنوع است.ذرات بزرگ مانند شن و سیلت غالبا گوشه دار و زیگزاگ هستند حال آنکه

ذرات رس معموال بشقابی یا لوله ای و سوزنی شکل میباشند.گوشه دار بود*ن ذرات نشان دهنده درجه هوازدگی آنهاست.هر چه میزان

هوازدگی بیشتر باشد ذرات کمتر گوشه دار خواهند بود.برای تعیین شکل ذ*رات از روش عکس برداری میکروگرافی استفاده میشود.

در فیزیک خاک برای توصیف و تعیین شکل ذ*رات با دو نمایه گردی (roundness( و کره ای بودن )sphericity یا کرویت استفاده می )

شود.نمایه گردی با توجه به شکل از فرمول زیر محاسبه می شود:

riشعاع هر یک از گوشه ها

nتعداد گوشه ها

R شعاع بزرگترین دایره ای که بتوان در داخل ذره محاط کرد

بتاید توجه داشت که نمایه گردی فقط منعکس کننده تیز بودن یا گرد بودن

با گوشه های ذرات می باشد. از طرف دیگر نمایه کروی بودن

)کرویت(نشان دهنده آن است که ذرات خاک چقدر مشابه یک کره کوچک

می باشند.

گردی ∑=نمایه𝑖=1

𝑛 𝑟𝑖 /𝑅𝑛

درجه کروی بودن با توجه به شکل از فرمول زیر محاسبه میشود:

قطر دایره ای است که سطح آن معادل سطح Ddدر این معادله مقطع ذره خاک باشد و

Dc قطر کوچکترین دایره ای است که بتوان بر گوشه های ذره محیطکرد.

گروه قرار میگیرند که 6ذرات خاک از نظر گردی و گوشه دار بودن در عبارتند از:

(well rounded -کامال گرد شده)(rounded -گرد شده )

(subrounded -کمی گرد شده )(subangular -کمی گوشه دار )

(angular -گوشه دار )(very angular -خیلی گوشه دار )

( lowدر هر کدام از این گروها گردی ذرات خاک می تواند کرویت کم)( داشته باشد. highیا زیاد)

سطح ویژه ذرات خاک

بسیاری از خصوصیات فیزیکی شیمیایی خاک بستگی به سطح

ویژه ذرات خاک دارند. سطح ویژه ذرات یک خاک را می توان به

صورت های مختلف توصیف کرد که عبارتند از :

(SSm)توصیف بر حسب جرم ذرات خاک -

(SSv توصیف بر حسب حجم ذرات خاک )-

(SSb توصیف بر حسب حجم ظاهری خاک )-

در حالت اول سطح ویژه برابر است با سطح کل ذرات تشکیل

( :Ms( در هر واحد جرم ذرات خاک )As)دهنده خاک

SSm = As / Ms

در حالت دوم سطح ویژه بر حسب نسبت سطح کل ذرات خاک در

( توصیف می گردد.Vsهر واحد حجم ذرات خاک )

SSm = As / Vs

در حالت سوم سطح ویژه عبارت است از نسبت سطح کل ذرات

(.Vt( به حجم ظاهری خاک )Asخاک )

SSb = As / Vt

سطح ویژه معموال بر حسب متر مربع درهرگرم یا متر مربع در هر سانتی متر مکعب توصیف شده است.سطح ویژه عالوه بر اندازه ذرات به شکل

ذرات نیز بستگی دارد.ذرات مسطح و میله ای سطوح بیشتری نسبت نسبت به ذرات مکعبی و کروی دارند.

بنابراین چون رس دارای ذرات ورقه ای است سطح ویژه ان بسیار زیاد است.بخصوص اینکه ذرات رس عالوه بر سطح خارجی دارای سطوح

داخلی نیز میباشند.مثال در حالی که سطح ویژه ذرات شن ممکن است متر مربع 200تا100 متر مربع در هر گرم باشد این سطوح برای رس2تا1

در هر گرم است.لذا میتوان گفت که شن عمال نقشی در اندازه سطح ویژه خاک ندارد واین رس خاک می باشد که تعیین کننده خصوصیت سطح

ویژه است.ازجمله خصوصیات خاک که تحت تاثیر سطح ویژه هستند عبارتند از:

(،جذب ازاد سدن مواد شیمیائی،تورم CECظرفیت تبادل یونی)وترک خوردگی،ظرفیت نگهداری اب در خاک،چسبندگی

ذرات،مقاومت خاک و پالستیسیته.

-روش معمول در اندازگیری سطح ویژه خاک این است که یک گاز بی اثر مانند ازت یا بخار اب یا یک مایع الی مانند اتیلن گلی کل و گلیسرول را وارد خاک کنیم تا یک الیه یک مولکولی از این مواد روی ذرات خاک را فراگیرد.از

روی کاهش حجم یا مقداراین مواد می توان سطح ویژه خاک را بدست اورد.سطح ویژه خاک را از روی شکل و اندازه ذرات نیز میتوان تخمیم زد.محاسبات زیر نمونه ای از روش های محاسباتی است که در تخمین سطح

ویژه خاک مورد استفاده قرار میگیرد.

نسبت سطح به حجم عبارت است : d -برای ذرات کروی با قطر

=6/d SSv= خواهد شد.r/3 در نظر بگیریم این نیبت rو یا اگر شعاع ذره را

dچنانچه بخواهیم سطح را نسبت به جرم در نظر بگیریم برای ذراتی با قطر خواهیم داشت :

= SSm = گرم در هر سانتی متر مکعب است لذا : 2/65 حدودا برابر psچون

= SSm =

حال شکل های دیگر را در نظر بگیرید و فرض کنید که ذرات خاک کروی نبوده و داریم:Lمستطیلی یا مربعی باشند. مثال برای یک ذره مکعبی شکل با طول

= SSv =

بطور کلی اگر در یک خاک درصد ذرات مختلف مانند شن وسیلت که

،d1 و اندازه متوسط آنها c1،c2، ... ،ciغیر ورقه ای هستند به ترتیب

d2، ...... ، di:باشد سطح ویژه آن از فر*مول زیر به دست می آید

)

SSM( =

که و به ترتیب درصد و اندازه ذرات است.

مثالحساب کن*ید سطح ویژه یک خاک را که اندازه ذرات آن به صورت زیر باشد:

حل: ps = 2.65 ) SSm( =

) ( + + + ) SSm( =

/ kg SSm = 6.79

درصد جرم خاک را تشکیل میدهند اما حدودا یک 10مشاهده می شود که ذرات کوچکتر هرچندفقط سوم سطح ویژه مربوط به انهاست.

/ kg ) = 2.264 )

(0.1( /

0.1 mm 0.2 mm 0.5 mm 1 mm اندازه متوسطذرات

جرمی 40% 30% 20% 10% درصدذرات

تهیه کنندگان :

مریم

کریمی

احمد

محمدی