1.3. Гранулометричний склад твердої фази ґрунту

Окремі первинні частки, з яких складається тверда фаза ґрунту, називають механічними елементами. В природних умовах первинні механічні елементи утворюють мікроагрегати (<0,25 мм), які формують агрегати, чи структурні окремості. Ґрунтовий агрегат складається з первинних механічних елементів з'єднаних колоїдними частками - гумусом і глиною (ґрунтовим мулом). Якщо зруйнувати (агрегат кип'ятінням з хімічними диспергаторами: NH₄, НС1 чи ін.), то можна виділити складові механічні елементи, а потім визначити їх кількість за розмірами (рис. 1 1).

Близькі за розмірами механічні елементи об’єднують у групи, які називають механічними фракціями. Підставою для об'єднання механічних елементів у фракцію є не тільки їх розміри, а й властивості, у першу чергу водно-фізичні і фізико-механічні, а також їх мінералогічний і хімічний склад.

Фракції механічних елементів у ґрунтах знаходяться у різних співвідношеннях. Відносне відсоткове співвідношення у ґрунті фракцій механічних елементів називають гранулометричним складом ґрунту.

Надаючи значення властивостям ґрунту, що проявляються ним в залежності від вмісту тих чи інших механічних фракцій, елементів у фракціях, фахівці і практики завжди приділяли увагу вивченню гранулометричного складу ґрунтів. Спочатку розрізняли тільки дві

Рис. 1.1. Зразок ґрунтового горизонту та його склад.

фракції - глину і пісок, пізніше - чотири (Е. Б. Шене, 1868). У 1893 р. В. Р. Вільямс об’єднав механічні елементи у фракції: каміння (>10 мм), хрящ (10...3 мм), пісок (3...0,01 мм), пил (0,01...0,001 мм), мул (0,001-0,0001 мм) і колоїди (<0,0001мм). До колоїдної фракції належать частки вказаного розміру мінерального, органічного і органо-мінерального складу (табл. 1.2).

В Україні використовують також класифікацію механічних елементів за М. М. Годліним. Існує і міжнародна класифікація, яка базується на класифікації механічних елементів ґрунту за Аттебер-гом.

Така різноманітність класифікацій механічних елементів (фракцій) обумовлена використанням різних назв для близьких за властивостями фракцій, а також граничними значеннями властивостей елементів і віднесенням їх до тієї чи іншої фракції.

Суму усіх механічних елементів розміром <0,01 мм ще називають фізичною глиною, а >0,01 мм - фізичним піском. Крім того, виділяють дрібнозем - суму ґрунтових часток <1 мм і ґрунтовий скелет - суму часток >1 мм.

Таблиця 1.2

Класифікація механічних елементів (часток за розмірами) порід та ґрунтів (за Н. А. Качинським)

Фракції	Ефективний діаметр часток, мм
Кам’яниста частина ґрунту	>3
Гравій	3-1
Пісок крупний	0,5-0,25
Пісок середній	0,5-0,25
Пісок дрібний	0,25-0,05
Пил крупний	0,05-0,01
Пил середній	0,01-0,005
Пил дрібний	0,005-0,001
Мул грубий	0,001-0,0005
Мул тонкий	0,0005-0,0001
Колоїди	<0,0001

Хімічний склад окремих груп механічних елементів у фракціях твердої фази ґрунтів і порід є неоднаковим: із зменшенням розміру механічних елементів у фракціях знижується вміст кремнезему і збільшується оксидів феруму, алюмінію, кальцію та магнію (табл. 1.3).

Суттєво відрізняються фракції механічних елементів за водними та фізико-механічними властивостями. Так, фракції піску, пилу і мулу за В. В. Охотіним виявляють такі властивості:

- піщана фракція - висока водопроникність, дуже низьке капілярне підняття (менше 33 см), не пластична і не липка, у воді не набухає, при висушуванні не дає усадки, в сухому стані сипуча;

Таблиця 1.3

Хімічний склад механічних елементів у фракціях ґрунтів і ґрунтоутворюючих порід (в % на сухий ґрунт)

Ґрунт, грунто-утворюча порода	Розмір механічних елементів, мм	Оксиди
		SiO2	R2O2	CaO	MgO
Підзолистий	Не розчленований	85.2	8.8	1.4	1.0
	0,01—0,005	79.1	12.3	1.2	-
	0,005-0,001	63.2	24.3	2.7	1.8
	<0,001	53.7	23.2	3.4	2.3
Лес південно-російський	Не розчленований	61.3	15.9	8,7	1,8
	0.25 - 0,05	84.3	8,3	3,2	0,6
	0,05 - 0,01	79.7	10,3	3,3	0,6
	0,01 - 0,005	62.2	17,3	7,6	2,0
	0,005 - 0,001	42.7	24,6	12,7	3,1
	< 0.001	39.0	29,9	14,1	5,1

- пилувата фракція - водопроникність незначна, капілярне підняття високе, слабо пластична, у воді не набухає, або набухає слабо, слабо прилипає, у сухому стані щільна;

- мулувата фракція - практично водонепроникна, капілярне підняття дуже високе, пластичність висока, у воді сильно набухає, а при висиханні дає значну усадку, у вологому стані утворює в’язку, а в сухому - тверду компактну масу.

Пилуваті і піщані фракції поверхнево майже пасивні. Мулувата фракція відіграє значну роль у створенні ґрунтової родючості: в ній зосереджені гумус і елементи зольного живлення рослин. Колоїдна частина цієї фракції є основним «цементом» при утворенні структурних окремостей ґрунту.