5. Загальні фізичні і фізико-механічні властивості ґрунту

Механічний склад ґрунту має важливе значення в ґрунтоутворенні, у формуванні родючості ґрунту. Від механічного складу залежать водні, теплові, повітряні, загальнофізичні і фізико-механічні властивості ґрунту. Механічний склад ґрунту зумовлює окислювально-відновлювальні умови, величину ємкості вбирання, перерозподіл в ґрунті зольних елементів, накопичення гумусу тощо. Детально про це викладено в наступних розділах, а зараз розглянемо загальні фізичні і фізико-механічні властивості ґрунту.

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

Щільність твердої фази – інтегрована щільність всіх компонентів твердої фази ґрунту (уламки гірських порід, новоутворені мінерали, органічні частки). Верхні горизонти ґрунту мають меншу щільність, ніж нижні тому, що щільність гумусу становить 1,4-1,8 г/см³, а щільність мінеральних компонентів – 2,3-3,3 г/см³.

Щільність ґрунту – маса одиниці об’єму ґрунту в непорушеному і сухому стані. Завдяки наявності пор, виповнених повітрям, щільність ґрунту значно менша, ніж щільність його твердої фази. Так, щільність ґрунту верхніх горизонтів становить 0,8-1,2 г/см³, а нижніх – 1,3-1,6 г/см³, щільність твердої фази відповідно 2,4-2,6 і 2,6-2,7.

Пористість ґрунту – сумарний об’єм всіх пор між частками твердої фази

одиниці об’єму. Цю величину розраховують за формулою:

де V – щільність ґрунту; D – щільність твердої фази ґрунту;

– об’єм твердої фази ґрунту; – об’єм пор в одиниці об’єму.

Загальні фізичні властивості ґрунту залежать від мінерального, механічного і структурного складу. Так, гумусний горизонт структурного ґрунту (наприклад, чорнозему) має високу пористість (до 70%), а безструктурного глинистого ґрунту значно меншу (<50%).

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

Пластичність – здатність ґрунту змінювати свою форму під впливом будь-якої зовнішньої сили без порушення суцільності та зберігати свою форму після усунення впливу зовнішньої сили. Глинисті вологі ґрунти мають високу пластичність, супіщані – низьку, піщані та сухі ґрунти не мають цієї властивості.

Липкість – здатність вологого ґрунту прилипати до інших тіл. Визначається силою, яку необхідно докласти, щоб відірвати металічну пластину від ґрунту (виражається в г/см²). Глинисті ґрунти мають високу липкість. При зменшенні вмісту у ґрунті тонко-дисперсних частинок (мулу) ця властивість знижується.

Набухання – збільшення об’єму ґрунту при зволоженні. Зумовлене сорбцією води частками глинистих мінералів та гідратацією обмінних катіонів. Найвищу здатність до набухання мають ґрунти багаті на монтморилоніти та вермикуліт, найнижча – у збагачених каолінітом. Піщані ґрунти не набухають. Дуже набухають ґрунти, насичені натрієм.

Усадка – здатність ґрунтової маси зменшувати свій об’єм при висиханні. Це явище протилежне до набухання і тому залежить від того ж фактору. Глинисті ґрунти дають сильну усадку, що призводить до утворення широких щілин, брилястої структури, розриву кореневих систем рослин, зростання випаровування води з поверхні ґрунту.

Від механічного складу ґрунтів на різних ділянках залежить система їх обробітку та особливості інших агротехнічних заходів: строки польових робіт, система удобрення, структура посівних площ тощо.

Фізико-механічні властивості ґрунтів враховують при проектуванні та будівництві різних споруд.