10.3. Определение влагоёмкости и водопоглощаемости торфа

В соответствии с ГОСТ 21123-85 «Торф. Термины и определения» влагоёмкость – это способность торфа удерживать определенное количество воды после избыточного увлажнения. Влагоёмкость является важной характеристикой торфов, определяющей их способность к осушению при разработке торфяных залежей и естественной сушке в полевых штабелях.

Влагоёмкость находится в прямой связи со степенью разложения торфа – чем больше степень разложения торфа, тем меньше его влагоёмкость, и наоборот. Наибольшей влагоёмкостью обладают сфагновые торфа слабой степени разложения. Малоразложившиеся остатки сфагновых мхов (листья) состоят из гиалиновых клеток, являющихся резервуаром для накопления и удержания в них воды. На оболочках их находятся поры, чем и создается постоянный приток воды из одних клеток в другие, почему сфагнум всегда пропитан водой, как губка. 1 кг сфагновых мхов может поглотить 15-20 кг воды.

После частичного или полного обезвоживания торф способен вновь поглощать влагу. Это свойство торфа как капиллярно-пористого тела оценивается водопоглощаемостью и является весьма важным при использовании торфа в качестве подстилки, удобрения, а также мелиоранта минеральных почв лёгкого состава. Водопоглощаемость низинного торфа при влажности 40±5% изменяется в пределах 70-800%, переходного – 120-900% и верхового – 75-2000% [15].

Для определения влагоёмкости и водопоглощаемости торфа используется ГОСТ 24160-80 «Торф. Методы определения влагоёмкости и водопоглощаемости». Данный стандарт предусматривает два метода определения: ускоренный – для оперативного контроля и типовой, который применяют при научных исследованиях для характеристики динамики поглощения влаги.

Ускоренный метод

Сущность ускоренного метода заключается в принудительном удалении из торфа воздуха и замещении его водой путем трёхкратного вакуумирования.

Для проведения испытаний применяется установка для вакуумирования и цилиндр для образца торфа высотой 120±1 мм и внутренним диаметром 120±10 мм.

Пробу торфа методом квартования сокращают до массы не менее 4 кг, перемешивают и делят на две части, одну из которых используют для определения массовой доли влаги исходной пробы по ГОСТ 11305-83. Оставшуюся часть пробы помещают на противень, разравнивают ровным слоем и делят на 9 равных квадратов. Из каждого квадрата берут одинаковые порции для наполнения цилиндра.

Перед проведением испытаний цилиндр погружают на 3-5 с в эксикатор с водой, вынимают, ставят на подставку для цилиндров, выдерживают в течение 3 мин и взвешивают на весах. Поддон на весах не вытирают от капель воды.

Цилиндр после взвешивания не ставят, а навесу заполняют торфом без уплотнения до верхнего края и взвешивают. Вытирают поддон на весах от капель воды. После взвешивания цилиндр с торфом закрывают крышкой и погружают в эксикатор с водой. Крышку эксикатора плотно закрывают и производят вакуумирование при разряжении до 95 кПа без выдержки под вакуумом.

Для этого перед откачкой воздуха трехходовой кран ставят в положение "эксикатор-насос", затем включают насос и производят отсос воздуха. При достижении требуемого вакуума трехходовой кран ставят в положение "воздух-насос" и отключают насос. Для сброса вакуума кран ставят в положение "воздух-эксикатор". Сразу же после сброса вакуума производят второе, а затем третье вакуумирование. После вакуумирования цилиндр вынимают. Цилиндр устанавливают вертикально на подставку, снимают крышку и выдерживают в течение 15 мин, после чего его взвешивают для определения конечной массы торфа.

Взвешивание производят с погрешностью не более 1 г. Испытание проводят на двух навесках.

Влагоёмкость торфа (Be) в килограммах воды на 1 кг сухого вещества вычисляют по формуле:

Be = (m_к/m_н)? 100/((100 – W_t^r) – 1), (10.8)

где m_к – масса торфа после намокания, кг;

m_н – масса торфа до намокания, кг;

W_t^r – массовая доля влаги исходной пробы торфа, %.

Вычисление результатов испытания производят до второго десятичного знака, окончательные результаты округляют до первого десятичного знака.

Допустимые расхождения между результатами двух определений влагоёмкости одной пробы и погрешность определения при доверительной вероятности Р = 0,9 не должны превышать величин, указанных в табл. 10.4.

Водопоглощаемость (Вп) в процентах от массы торфа исходной влаги вычисляют по формуле:

Bп = 100 ? (m_к – m_н)/m_н , (10.9)

Вычисление результатов водопоглощаемости производят до 1%, а окончательные результаты округляют до 5%.

Таблица 10.4 – Расхождение результатов определения влагоёмкости торфов

Допустимые расхождения между результатами двух определений водопоглощаемости одной пробы и погрешность определения при доверительной вероятности Р = 0,9 не должны превышать величин, указанных в табл. 10.5.

Таблица 10.5 – Расхождение результатов определения влагоёмкости торфов

За окончательный результат определения принимают среднее арифметическое результатов двух определений.

Типовой метод

Сущность типового метода заключается в определении влагоёмкости путём свободного намокания торфа в воде за определенное время.

Подготовка пробы и загрузка цилиндров производится также, как и при ускоренном методе.

После взвешивания цилиндр с торфом погружают в вертикальном положении в сосуд с водой, сохраняя над ним слой воды не менее 50 мм. При всплывании цилиндров с торфом их накрывают тяжелым предметом, не препятствующим свободному проникновению воды.

Массу торфа определяют после 1, 2, 4, 8, 24, 48, 72 ч от начала намокания до тех пор, пока различие в массе не будет превышать 2 г. В промежутках между взвешиваниями цилиндр необходимо один раз повернуть вверх дном под водой, поддерживая крышку, и возвратить в исходное положение.

Обработку полученных результатов проводят аналогично ускоренному методу. Влагоёмкость и водопоглощаемость торфа определяют по формулам 10.8 и 10.9.