موضوع : شکل ذرات خاک سطح ویژه ذرات خاک

2. موضوع : شکل ذرات خاک سطح ویژه ذرات خاک

3. شکل ذرات خاکذرات جامد موجود در خاک شکل های متفاوتی دارند.شکل ذرات بستگی به جنس،اندازه و نوع سنگ مادری داشته و بسیار متنوع است.ذرات بزرگ مانند شن و سیلت غالبا گوشه دار و زیگزاگ هستند حال آنکه ذرات رس معمولا بشقابی یا لوله ای و سوزنی شکل میباشند.گوشه دار بودن ذرات نشان دهنده درجه هوازدگی آنهاست.هر چه میزان هوازدگی بیشتر باشد ذرات کمتر گوشه دار خواهند بود.برای تعیین شکل ذرات از روش عکس برداری میکروگرافی استفاده میشود.در فیزیک خاک برای توصیف و تعیین شکل ذرات 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:

4. ri شعاع هر یک از گوشه هاn تعداد گوشه هاR 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.

5. درجه کروی بودن با توجه به شکل از فرمول زیر محاسبه میشود:در این معادله Ddقطر دایره ای است که سطح آن معادل سطح مقطع ذره خاک باشد وDcقطر کوچکترین دایره ای است که بتوان بر گوشه های ذره محیط کرد.

6. ذرات خاک از نظر گردی و گوشه دار بودن در 6گروه قرار میگیرند که عبارتند از: -کاملا گرد شده(well rounded) -گرد شده (rounded) -کمی گرد شده (subrounded) -کمی گوشه دار (subangular) -گوشه دار (angular) -خیلی گوشه دار (very angular)در هر کدام از این گروها گردی ذرات خاک می تواند کرویت کم(low) یا زیاد(high) داشته باشد.

8. سطح ویژه ذرات خاکبسیاری 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 :- توصیف بر حسب جرم ذرات خاک (SSm)- توصیف بر حسب حجم ذرات خاک (SSv)- توصیف بر حسب حجم ظاهری خاک (SSb)

9. در حالت اول سطح ویژه برابر است با سطح کل ذرات تشکیل دهنده خاک (As) در هر واحد جرم ذرات خاک (Ms) :SSm = As / Msدر حالت دوم سطح ویژه بر حسب نسبت سطح کل ذرات خاک در هر واحد حجم ذرات خاک (Vs) توصیف می گردد.SSm = As / Vsدر حالت سوم سطح ویژه عبارت است از نسبت سطح کل ذرات خاک (As) به حجم ظاهری خاک (Vt).SSb = As / Vt

10. سطح ویژه معمولا بر حسب متر مربع درهرگرم یا متر مربع در هر سانتی متر مکعب توصیف شده است.سطح ویژه علاوه 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 علاوه بر سطح خارجی دارای سطوح داخلی نیز میباشند.مثلا در حالی که سطح ویژه ذرات شن ممکن است 1تا2 متر مربع در هر گرم باشد این سطوح برای رس100تا200متر مربع در هر گرم است.لذا میتوان گفت که شن عملا 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:ظرفیت تبادل یونی(CEC)،جذب ازاد سدن مواد شیمیائی،تورم وترک خوردگی،ظرفیت نگهداری اب در خاک،چسبندگی ذرات،مقاومت خاک و پلاستیسیته.

11. -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 لایه 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. -برای ذرات کروی با قطر dنسبت سطح به حجم عبارت است :=6/d SSv =و یا اگر شعاع ذره را r در نظر بگیریم این نیبت 3/r خواهد شد.

12. چنانچه بخواهیم سطح را نسبت به جرم در نظر بگیریم برای ذراتی با قطر d خواهیم داشت : = SSm = چون ps حدودا برابر 2/65 گرم در هر سانتی متر مکعب است لذا : = SSm = حال شکل های دیگر را در نظر بگیرید و فرض کنید که ذرات خاک کروی نبوده و مستطیلی یا مربعی باشند. مثلا برای یک ذره مکعبی شکل با طول L داریم: = SSv =

13. بطور کلی اگر در یک خاک درصد ذرات مختلف مانند شن وسیلت که غیر ورقه ای هستند به ترتیب c1،c2، ... ،ci و اندازه متوسط آنها d1، d2، ...... ، di باشد سطح ویژه آن از فرمول زیر به دست می آید:)SSM = (که و به ترتیب درصد و اندازه ذرات است.

14. حل: ps = 2.65)SSm = ( ) + + + () SSm = ( /kgSSm = 6.79 مشاهده می شود که ذرات کوچکتر هرچندفقط 10 درصد جرم خاک را تشکیل میدهند اما حدودا یک سوم سطح ویژه مربوط به انهاست. /kg) = 2.264) (0.1/( مثالحساب کنید سطح ویژه یک خاک را که اندازه ذرات آن به صورت زیر باشد:

15. تهیه کنندگان : مریم کریمی احمد محمدی