Гранулометричний (механічний) склад грунту

Властивості пухких порід і грунтів значно залежать від розміру і співвідношення в них елементарних грунтових частинок (ЕГЧ).

Гранулометричний (механічний) склад грунту – це співвідношення різних за розмірами ЕГЧ, виражене у відсотках.

Гранулометричний склад переважної більшості грунтів приблизно на 90% представлений ЕГЧ мінеральної природи. ЕГЧ можуть мати будь-яку геометричну форму: куля, куб, призма тощо. Механічні частинки приблизно однакового діаметру об’єднують у фракції, оскільки вони мають подібні властивості.

У ґрунтознавстві відомо кілька класифікацій механічних елементів, проте загальновизнаною є класифікація Н.А. Качинського, в основу якої покладені відмінності водно-фізичних та інших властивостей частинок різного розміру.

Класифікація елементарних грунтових частинок

(за Н.А. Качинським)

Таблиця 2.13

Назва фракції механічних елементів	Розмір механічних елементів, мм
Каміння Гравій Пісок крупний Пісок середній Пісок дрібний Пил крупний Пил середній Пил дрібний Мул грубий Мул тонкий Колоїди	>3 3-1 1-0.5 0.5-0.25 0.25-0.05 0.05-0.01 0.01-0.005 0.005-0.001 0.001-0.0005 0.0005-0.0001 <0.0001

Крім того, М.М. Сибірцев усі механічні елементи грунту поділив на дві групи фракцій:

- фізичний пісок (>0.01 мм);

- фізична глина (<0.01 мм):

а також виділив:

- скелет грунту (часточки крупніші 1 мм);

- дрібнозем (часточки менше 1 мм).

Кожна фракція володіє певними характерними властивостями і має

різний вплив на властивості грунтів, що пояснюється неоднаковим хімічним,

мінералогічним складом, фізичними та фізично-хімічними її властивостями.

Фракція каміння представлена переважно уламками гірських порід. Каменястість – явище незадовільне, оскільки наявність у грунті великої кількості каміння призводить до гальмування процесу ґрунтоутворення, а також ускладнює обробіток грунту сільськогосподарськими знаряддями.

Гравій – складається з уламків первинних мінералів, які не впливають на обробіток грунту, але створюють несприятливі властивості, такі як низька вологоємність, провальна водопроникненість і відсутність водопідйомної здатності.

Піщана фракція складається з уламків первинних мінералів, перш за все кварцу і польових шпатів. Цій фракції характерно: висока водопроникненість, вона не набухає, не пластична, володіє деякою вологоємністю та капілярністю. В грунтах з великим вмістом піщаної фракції сприятливі повітряний та тепловий режим.

Крупнопилувата фракція мало чим відрізняється від піску, тому її властивості дуже схожі.

Середньопилувата фракція збагачена слюдами, що значно підвищує пластичність та зв’язність.

Пил дрібний – досить високодисперсна фракція, що складається з первинних і вторинних мінералів, здатна до коагуляції, бере участь у структуроутворенні, володіє поглинальною здатністю, містить значну кількість гумусових речовин. Але велика кількість дрібного пилу в грунті спричиняє такі негативні властивості, як низька водопроникність, висока здатність до набухання, усадка грунту, висока липкість, тріщинуватість, щільність складення.

Мул складається з високодисперсних вторинних мінералів. З первинних рідко зустрічаються кварц, ортоклаз, мусковіт. Мулиста фракція посідає провідне місце у формуванні фізико-хімічних властивостей грунтів, містить значну кількість гумусу та елементів живлення для рослин. Володіє високою ємністю поглинання та коагуляційною здатністю. Велика роль мулу у структуроутворенні. Проте надвисокий вміст мулу в грунтах є причиною погіршення їх фізичних властивостей.

Колоїдна частина – найважливіша з точки зору формування обмінних властивостей та структури грунту.

В основу класифікації грунтів за механічним складом покладено співвідношення фізичного піску і фізичної глини. Найдосконалішою в наш час є класифікація Н.А. Качинського (таблиця 4).

Згідно з даною класифікацією, грунт має основну назву за вмістом фізичного піску і фізичної глини. Наприклад, дерново-підзолистий грунт на морені містить 24% фізичної глини, 42.6% - фізичного піску. Основною назвою цього грунту по механічному складу буде – легкосуглинистий.

Класифікація складена з врахуванням генетичної природи грунтів та здатності глинистої фракції до агрегування, що залежить від вмісту гумусу, складу обмінних катіонів, мінералогічного складу. Чим вища ця властивість, тим слабше проявляються глинисті властивості при рівному вмісті фізичної глини.

Класифікація грунтів і порід за гранулометричним складом

(за Н.А. Качинським)

Таблиця 2.2

Назва грунту за гранскладом	Вміст фізичної глини (частинок менших 0.01 мм)
Грунти
Підзолистого типу ґрунтоутворення (не насичені основами)	Степового типу ґрунтоутворення, чорноземи, жовтоземи, дернові, пустельні	Солонці й сильно солонцюваті
Пісок пухкий Пісок зв’язний Супісок Суглинок легкий Суглинок середній Суглинок важкий Глина легка Глина середня Глина важка	0-5 5-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-65 65-80 80-100	0-5 5-10 10-20 20-30 30-45 45-60 60-75 75-85 85-100	0-5 5-10 10-15 15-20 20-30 30-40 40-50 50-65 65-100

Кожний тип грунту характеризується своїм специфічним розподілом фракцій, особливо тонкодисперсних. Наприклад, у підзолистих, дерново-підзолистих, солонців – елювіально-ілювіальний тип розподілу, у чорноземів, дернових грунтів – рівномірно-акумулятивний.

Гранулометричний склад грунту має важливе значення в процесі грунтоутворення. Від нього залежать водні, теплові, повітряні, загальні фізичні, фізико-механічні властивості грунту. Механічний склад зумовлює окисно-відновні умови, величину ємності вбирання, перерозподіл у грунті зольних елементів, накопичення гумусу тощо. Інтенсивність багатьох ґрунтоутворюючих процесів залежить від розміру механічних частинок, так на піщаних породах вона незначна, на суглинистих – досить висока. Від гранскладу залежать укорінення рослин в грунті і чисельність грунтової фауни.

Механічний склад визначає:

- спосіб обробітку грунту;

- строки польових робіт;

- норми внесення добрив;

- розміщення сільськогосподарських культур.

Наприклад, легкі (піщані і супіщані) грунти легко піддаються обробітку, швидко прогріваються, мають добру водопроникненість та повітряний режим. Але володіють низькою вологоємністю, бідні на гумус і елементи живлення, мають незначну поглинальну здатність, піддаються вітровій ерозії. Важкі (важко суглинисті і глинисті) грунти володіють високою зв’язністю і вологоємністю, краще забезпечені поживними речовинами і гумусом. Безструктурні важкі грунти мають несприятливі фізичні й фізико-хімічні властивості: слабку водопроникненість, здатність запливати й утворювати кірку, високу щільність.

Кращими за своїми властивостями і родючістю, за механічним складом є суглинисті грунти. Механічний склад грунту впливає на хімічні властивості грунтів та родючість грунту за рахунок того, що існує наступна залежність: чим менше розмір ЕГЧ, тим більше загальна площа поверхні усіх частинок, внаслідок чого більша поглинальна здатність грунту. Поглинуті мінеральні і органічні сполуки міцно утримуються грунтом, забезпечують накопичення в ньому гумусу, утворення міцної структури і таким чином сприяють утворенню більш родючих грунтів.

У польових умовах гранулометричний склад визначають приблизно за зовнішніми ознаками на дотик (органолептичний метод). Для точного визначення гранскладу застосовують лабораторні методи (наприклад, метод Качинського).

Мокрий органолептичний метод визначення механічного складу грунту.

Зразок розтертого грунту зволожують і перемішують до тістоподібного стану. З підготовленого грунту на долоні роблять кульку, далі пробують зробити з неї знур товщиною 3 мм, а потім звернути кільце діаметром 2-3 см. Залежно від гранулометричного складу грунту результати бувають різні:

- пісок – не утворює ні кульки, ні шнура;

- супісок – утворює кульку, розкачати шнур не вдається, утворюються тільки зачатки шнура;

- легкий суглинок – розкачується в шнур, але дуже нестійкий;

- середній суглинок – утворює суцільний шнур, який можна звернути в кільце з тріщинами й переломами;

- важкий суглинок – легко розкачується в шнур, утворює кільце з тріщинами;

- глина – утворює довгий тонкий шнур, легко утворює кільце без тріщин.