Ґрунтознавство з основами меліорації

Мінерали гідроксидів і оксидів – це гідроксиди кремнію, заліза, алюмінію, марганцю, які перетворилися в аморфні форми при вивітрюванні первинних мінералів. У процесі дегідратації й кристалізації перетворюються в кристалічні оксиди та гідроксиди (халцедон, кварц).

Глинисті мінерали є вторинними алюмосилікатами із загальною хімічною формулою mSiO2•Al2O3•nH2O і характерним співвідношенням SiO2: Al2O3, що змінюється від 2 до 5. Глинисті мінерали утворюються в результаті синтезу з простих продуктів вивітрювання первинних мінералів, шляхом поступової їх зміни у процесі гіпергенезу. Найбільш поширеними в ґрунтах є мінерали групи каолініту, монтморилоніту, гідрослюди, хлоритів, змішано шарових мінералів.

Мінерали каолінової групи (каолініт, галуазит) мають найменше співвідношення SiO2 до Al2O3 = 2. У ґрунтах зустрічаються у малій кількості. Кристалічна решітка двошарова з постійною відстанню між пакетами.

До мінералів монтморилонітової групи належить монтморилоніт, нонтроніт, бейделіт. Співвідношення SiO2 до Al2O3 = 4. Кристалічна решітка – тришарова, рухома, нижній і верхній шар представлені тетраедрами. Ці мінерали у вологому стані сильно набухають, а у сухому – стискуються (при цьому ґрунт ущільнюється й розтріскується), володіють значною дисперсністю.

Гідрослюди (гідромусковіт, гідробіотит) є джерелом калію в ґрунтах. Його вміст у гідрослюдах сягає 6-7%. Належить до тришарових мінералів, зв'язок між пакетами міцний, кристалічна структура займає перехідне положення між слюдою й монтморилонітом.

Хлорити належать до чотиришарових мінералів. За походженням можуть бути як первинними, так і вторинними. Мають кристалічну решітку, що не набухає; містять залізо, магній.

Одні і ті ж глинисті мінерали можна знайти в різних типах ґрунтів і різні мінерали – одному й тому ж типі.

2. 4 Загальні фізичні і фізико-механічні властивості ґрунтів і порід

Загальними фізичними властивостями ґрунту є щільність твердої фази, щільність непорушеного ґрунту і його пористість.

Щільність твердої фази – інтегрована щільність усіх компонентів твердої фази ґрунту (уламки гірських порід, новоутворені мінерали, органічні частки) або маса одиниці об’єму ґрунту без пор.

Верхні горизонти ґрунту мають меншу щільність, ніж нижні, тому що щільність гумусу становить 1, 4 – 1, 8, а щільність мінеральних компонентів – 2, 3 – 3, 3 г/см3. Найвищою щільністю твердої фази володіють ілювіальні та солонцеві, найнижчою – торфові (сильногумусовані) горизонти.

Щільність ґрунту – маса одиниці об’єму ґрунту в природному непорушеному і сухому стані.

Завдяки наявності пор, заповнених повітрям, щільність ґрунту значно менша, ніж щільність його твердої фази. Щільність ґрунту верхніх горизонтів становить 0, 8 – 1, 2 г/см3, а нижніх – 1, 3 -1, 6 г/см3.

Пористість ґрунту – сумарний об’єм усіх пор між частками твердої фази одиниці об’єму ґрунту, виражений у процентах. 

Важливою економічною характеристикою ґрунту є пористість аерації, тобто об’єм пор, заповнених повітрям. Повітря заповнює пори, не зайняті водою. У піщаних ґрунтах пористість аерації складає більше 25%, у суглинистих – 20 – 15%, у глинистих – не більше 10% від загального об’єму ґрунту.

Основними фізико-механічними властивостями ґрунту є липкість, пластичність, набухання й усадка. Усі вони залежать від вмісту в ґрунті глинистих мінералів.

Пластичність – здатність ґрунту змінювати свою форму під впливом будь-яких зовнішніх сил без розпадання на окремості. Вона проявляється тільки у випадку вологого стану ґрунту. Залежно від ступеня зволоження ґрунту розрізняють верхню і нижню межі пластичності. Верхня межа пластичності відповідає такій кількості вологи в ґрунті, за якої ґрунт набуває рідкої консистенції. Нижня межа пластичності відповідає такому стану ґрунту, коли вологоємність його становить 50% найменшої вологоємності. У випадку нижньої межі пластичності ґрунт добре обробляється.

Липкість – здатність вологого ґрунту прилипати до інших тіл.

Величина липкості визначається силою, яка необхідна для відривання металевої пластинки від вологого ґрунту і виражається в г\см2.

Набухання – збільшення об’єму ґрунту під час зволоження та замерзання. Воно властиве дрібнозернистим ґрунтам, які містять велику кількість колоїдів.

Усадка – зменшення об’єму ґрунту при його висиханні. Усадка – явище, протилежне до набухання, тому залежить від тих самих чинників. Сильна усадка призводить до утворення крупних тріщин, розриву кореневих систем, зростання випаровування з поверхні ґрунту. Пластичність, липкість сильна усадка та набухання – негативні фізико-механічні властивості ґрунтів.

До механічних властивостей ґрунтів належать також твердість, зв’язність і питомий опір.

Твердість – властивість ґрунту у природному заляганні чинити опір стискуванню і розклинюванню. Вона обумовлена мінералогічним і гранулометричним складом, структурністю, вологістю, вмістом гумусу і виражається в кг\см2. Висока твердість – це ознака незадовільних фізико- хімічних та агрофізичних властивостей ґрунтів. У цих умовах потрібні великі затрати енергії на обробіток, погіршується проростання насіння, корені погано проникають у ґрунт.

Зв’язність – це здатність ґрунту чинити опір зовнішнім силам, які намагаються роз’єднати ґрунтову масу. Зв’язність обумовлена силами зчеплення між частками ґрунту та виражається в кг\см2. Сила зчеплення залежить від гранулометричного та мінералогічного складу, структурного стану ґрунту, вологості та характеру його використання. Найбільшою зв’язністю характеризуються глинисті ґрунти, найменшою – піщані.

Питомий опір –