Торф: химический анализ и основы комплексной переработки: Учебное пособие. Торф – горючее ископаемое

ГОСТ 11306-2013

Группа А14

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ТОРФ И ПРОДУКТЫ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ

Методы определения зольности

Peat and products of its processing. Methods for determination of ash content

Текст Сравнения ГОСТ 11306-2013 с ГОСТ 11306-83 см. по ссылке .
- Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________

МКС 75.160.10

Дата введения 2015-01-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 374 "Торф и торфяная продукция", Открытым акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский институт торфяной промышленности" (ОАО "ВНИИТП")

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 14 ноября 2013 г. N 44-2013, приложение N 24доп)

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. N 2033-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 11306-2013 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 01 января 2015 г.

5 ВЗАМЕН ГОСТ 11306-83

1 Область применения

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на кусковой и фрезерный торф, торфяные, торфоугольные и другие композитные брикеты и полубрикеты, пеллеты (гранулы), удобрения, грунты и другие виды торфяной продукции топливного, сельскохозяйственного и природоохранного назначения и устанавливает методы определения их зольности.

Для торфа и торфяной продукции топливного назначения метод заключается в озолении навесок продукции и прокаливании зольного остатка в муфельной печи в тиглях при температуре (800±25) °С.

Для торфяных удобрений, грунтов и других видов торфяной продукции сельскохозяйственного и природоохранного назначения озоление навесок продукции и прокаливание зольного остатка в муфельной печи в тиглях производят при температуре (525±25) °С. При этом потерю массы при прокаливании принимают за массовую долю органического вещества.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны

ГОСТ 12.1.008-76 Система стандартов безопасности труда. Биологическая безопасность

ГОСТ 12.3.009-76 Система стандартов безопасности труда. Работы погрузо-разгрузочные. Общие требования безопасности

ГОСТ 5396-77 Торф. Методы отбора проб
_______________
ГОСТ Р 54332-2011 "Торф. Методы отбора проб"


ГОСТ 7328-2001 Гири. Общие технические условия

ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторное фарфоровые. Технические условия

ГОСТ 11303-2013 Торф и продукты его переработки. Метод приготовления аналитических проб

ГОСТ 21123-85 Торф. Термины и определения

ГОСТ 24104-2001 Весы лабораторные. Общие технические требования
_______________
На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 53228-2008 "Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания"


ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

3 Термины и определения

3.1 Термины и определения, используемые в стандарте - по ГОСТ 21123 .

4 Общие положения

4.1 Отбор и подготовка проб для проведения лабораторных испытаний - по ГОСТ 5396 .

5 Оборудование и аппаратура

5.1 При определении зольности торфа используется следующее оборудование и аппаратура:

печь муфельная с электрическим обогревом, с устойчивой температурой нагрева (800±25) °С с терморегулятором;

термопара ТХА по НТД с пределом измерений до 1000 °С, с милливольтметром или другую аналогичную термопару;

тигли фарфоровые низкой формы по ГОСТ 9147 N 5 или 6 для определения зольности лабораторных проб и N 3 для определения зольности аналитических проб торфа. Новые тигли, применяемые впервые, должны быть предварительно пронумерованы и прокалены до постоянной массы. Тигли должны храниться в эксикаторе с влагопоглощающим веществом. Массу тиглей проверяют при определении зольности лабораторной пробы не реже одного раза в 5 суток, а при определении зольности аналитической пробы - каждый раз перед набором навески;

весы лабораторные по ГОСТ 24104 1 или 2-го классов для аналитических и лабораторных проб топливного торфа, 3-4-го классов - для всех остальных видов продукции, с гирями по ГОСТ 7328 ;

эксикатор по ГОСТ 25336 с гранулированным хлористым кальцием или плавленым. Влагопоглощающее вещество обновляют при начале расплывания;

шпатель, щипцы тигельные, ложку или челнок для отбора навесок.

6 Метод определения зольности торфа и торфяной продукции топливного назначения

6.1 Определение зольности в аналитической пробе

6.1.1 Подготовка к испытанию

Определение зольности проводят параллельно в двух навесках.

Тигли должны быть пронумерованы, высушены и взвешены. Массу тиглей проверяют перед каждым определением зольности.

Аналитическую пробу торфа или торфяной продукции с частицами размером не более 3 мм, приготовленную по ГОСТ 5396 и ГОСТ 11303 , перемешивают в открытой банке шпателем или ложкой, после чего берут навески торфа массой 2-8 г в предварительно взвешенные тигли N 3, 5 или 6 в зависимости от степени разложения торфа.*

______________
* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Навеску берут челноком на всю глубину слоя торфа в банке или ложкой из пробы на разной глубине из двух-трех мест.

6.1.2 Проведение испытания

Тигли с навесками торфа закрывают крышками и ставят на под холодной или нагретой до температуры 200-250 °С муфельной печи (под печи заполняют тиглями не более чем на половину), закрывают дверцу. Через 15 мин открывают дверцу, снимают крышки с тиглей и нагревают печь до температуры (800±25) °С. При этой температуре продолжают прокаливание в закрытой муфельной печи до полного озоления нелетучего остатка в течение 3 ч.

После прокаливания тигли с золой вынимают из муфельной печи, охлаждают на асбестовом листе 5 мин, а затем в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают.

6.1.3 Для контроля тигли с зольным остатком дополнительно прокаливают в течение 40 мин при температуре (800±25) °С. После охлаждения и взвешивания определяют изменение массы. Если изменение массы в сторону уменьшения или увеличения будет менее 0,005 г, то испытание заканчивают и для расчета принимают последнюю массу. При уменьшении массы на 0,005 г и более тигли с зольным дополнительно прокаливают (каждое в течение 40 мин) до тех пор, пока разность в массе при двух последовательных взвешиваниях будет менее 0,005 г.

Все взвешивания проводят с точностью до 0,0002 г.

7 Метод определения зольности торфяной продукции сельскохозяйственного и природоохранного назначения

7.1 Подготовка к испытанию

Подготовку пробы проводят в соответствии с п.6.1.1.

7.2 Проведение испытания

Тигли с навесками торфа закрывают крышками и ставят на под холодной или нагретой до температуры 200-250°С муфельной печи (под печи заполняют тиглями не более чем на половину), закрывают дверцу. Через 15 мин открывают дверцу, снимают крышки с тиглей и постепенно в течение 1 ч нагревают печь до температуры (525±25) °С. При этой температуре продолжают прокаливание закрытой муфельной печи до полного озоления нелетучего остатка (до прекращения искрения) в течение 3 ч.

Наблюдение ведут через смотровое отверстие.

После прокаливания тигли с золой вынимают из муфельной печи, охлаждают на асбестовом листе в течение 5 мин, а затем в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают. Несгоревшие частицы дополнительно выжигают. Для этого в тигли добавляют несколько капель горячей дистиллированной воды температурой более 90 °С или 3%-ного раствора и повторно прокаливают при температуре (525±25) °С в течение 1 ч, охлаждают в эксикаторе и взвешивают с точностью до 0,001 г.

8 Обработка результатов

8.1 Зольность аналитической пробы ( ) вычисляют в процентах по формуле:

где - масса зольного остатка, г;

- масса навески испытуемого торфа, г.

8.2 Зольность абсолютно сухого торфа (), %, вычисляют по формуле:

где - влага аналитической пробы, %.

8.3 Зольность торфа в рабочем состоянии () вычисляют по формуле:

где - массовая доля общей влаги в рабочем состоянии по испытуемой пробе, %;

8.4 За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений в пределах допускаемых расхождений.

8.5 Допускаемые расхождения результатов двух параллельных определений не должны превышать значений, указанных в таблице 1.

Таблица 1 - Расхождение результатов испытаний

Примечание - Предел допускаемых значений от 0,2 до 1,5% при доверительной вероятности Р =0,9 по .


Если расхождение между результатами двух параллельных определений превышает допускаемые значения, проводят третье определение, и за окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух наиболее близких определений в пределах допустимых расхождений.

Если результат третьего определения находится в пределах допускаемых расхождений по отношению к результатам каждого из двух предыдущих определений, то за окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое результатов трех определений.

Вычисление результатов испытания проводят до второго десятичного знака.

8.6. Массовую долю органического вещества в процентах вычисляют по формуле:

где - массовая доля золы, %.

9 Требования безопасности

9.1 При выполнении испытания опасными производственными факторами являются возможность поражения электрическим током и наличие высокой температуры. К выполнению работ допускаются лица, прошедшие инструкцию по технике безопасности.

9.2 Торф не является токсичным продуктом. По степени воздействия на организм человека торфяная пыль относится к нетоксичным веществам 4-го класса опасности фиброгенного действия по ГОСТ 12.1.005 . При работе с торфом следует соблюдать требования безопасности по ГОСТ 12.1.008 .

9.3 Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны при проведении испытаний должны соответствовать требованиям

УДК 622.331.543:006.354 МКС 75.160.10 А14

Ключевые слова: торф, пробы, приготовление пробы, зола, озоление

__________________________________________________________________________

Электронный текст документа
подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание

М.: Стандартинформ, 2014

Показать все

Физические и химические характеристики

Торф - органическое удобрение, представляет собой растительную массу, разложившуюся в условиях избыточного увлажнения и недостатка воздуха. В состав торфа включены негумифицированные растительные остатки, перегной, минеральные соединения.

Классификация торфа

По условиям образования торф делят на три типа:

Агрохимическая оценка торфа проводится по следующим свойствам:

Ботанический состав

Степень разложения торфа

Зольность торфа

• . Больше всего в торфе содержится именно этого элемента. Основная его часть находится в органической форме и становится доступной растениям только после минерализации.
• . Содержание в торфах низкое. При этом две трети его растворимы в слабых кислотах и доступны растениям.
• . Содержание очень низкое, только менее половины его находится в состоянии, доступном растениям.
• . Из всех микроэлементов в торфе содержится самое малое количество.

Кислотность торфа (

Поглотительная способность, емкость поглощения (ЕКО)

Максимальная влагоемкость - отличительный признак верховых торфов. Показатель постепенно уменьшается при переходе к низинным типам, но остается достаточно высоким.

Применение

Сельское хозяйство

Торф используется в сельском хозяйстве очень широко. В животноводстве различные типы торфа используют для подстилки животным. В растениеводстве торф применяется в качестве компонента различных компостов, при приготовлении торфоперегнойных горшочков и кубиков, как субстрат для теплиц, в качестве мульчирующего материала, в качестве самостоятельного удобрения.

Зарегистрированные и разрешенные к использованию на территории России марки удобрений, в производстве которых используют торф размещены в таблице справа.

Способы внесения

Торф в качестве удобрения вносится на легких почвах в или .

В качестве мульчирующего материала применяют поверхностно проветренные торфы низинного и переходного типа.

Осушенные торфяники используются для возделывания сельскохозяйственных культур. Для этих целей подходят торфоразработки после снятия верхнего слоя торфяника с мощностью оставшегося торфяного слоя не менее 50 см. При этом необходимо известкование, применение различных и .

Промышленность

Торф - горючее полезное ископаемое, предшественник ряда углей, применяется в качестве топлива. (фото)

Глубокая химическая переработка торфяного сырья позволяет получить гуминовые кислоты, битум, метиловый и этиловый спирт, уксусную и щавелевую кислоты, фурфурол, сухой лед, кормовые дрожжи, торфяной кокс, полукокс и прочее.

Поведение в почве

Внесение в почву чистого торфа признано неэффективным. Сырой торф содержит 80-90 % воды, и с одной его тонной вносится только 100-200 кг сухого вещества.

Сухой торф обладает высокой поглотительной способностью, и его внесение приводит к поглощению влаги из почвы. Торф даже при влажности 35-40 % вызывает иссушение почвы, что, в свою очередь, приводит к замедлению разложения самого торфа, поскольку он плохо разлагается сухом пахотном слое.

Применение на различных типах почв

Для повышения доступности азота и других питательных веществ торф компостируют с биологически активными компонентами ( , навозной жижей, фекалиями). Для компостирования используют торф при степени разложения более 20 %, для улучшения питательных качеств компоста добавляют известь, золу. (фото)

Торф применяют для приготовления торфоаммиачных удобрений (ТМАУ) и различных торфяных субстратов для овощеводства закрытого грунта.

Легкие почвы

Влияние на сельскохозяйственные культуры

Торфяные удобрения и компосты положительно влияют на все сельскохозяйственные культуры, увеличивая количественные и качественные характеристики урожайности.

Получение

Торф из природных залежей получают различными способами. Наиболее современный - фрезерный. Торфяная залежь осушается с помощью системы отводных каналов, затем очищается от древесной и кустарниковой растительности и выравнивается. Все операции по добыче торфа выполняет один специализированный комбайн, конструкция которого предусматривает укрепление на передней части всасывающего сопла, а на задней - стальных фрез.

Фрезы разрушают слои торфа, через сопла разрыхленный торф всасывается внутрь комбайна и с потоком воздуха транспортируется в кузов. По пути торфяная крошка подсыхает. Из кузова по ленточному транспортеру ее складируют вдоль кромки поля и в дальнейшем поставляют на торфоперерабатывающие заводы. (фото)

Зольность торфа зависит прежде всего от химического состава растений-торфообразователей: от малозольных сфагновых мхов (2,3-3,9%) до высокозольных камышей и хвощей (14,4-17,6%). Кроме того, зольность отдельных видов торфа возрастает с увеличением степени их разложения.

На зольность торфа влияют внешние условия образования торфяной залежи того или иного болота. Ветер и атмосферные осадки могут приносить на болото воздушную пыль; аллювиальные и делювиальные воды отлагают на поверхности болота песчанистые и илистые частицы; путем инфильтрации почвенно-грунтовые и грунтовые воды обогащают торф. растворенными в них минеральными и органическими веществами.

Немаловажная роль принадлежит процессам вымывания из торфяной залежи различных минеральных и органо-минеральных соединений, перемещающихся почвенно-грунтовыми водами.

На основании анализов большого количества образцов торфа центральных областей европейской части СССР, а также образцов торфа, собранных в различных географических районах (Карельская АССР, Латвийская ССР, Украинская ССР, РСФСР - Нарым и Печора), М. Н. Никонов выявил некоторые закономерности происхождения и состава золы торфа лесной зоны. Установлено, что зависимость между характером золы и ботаническим составом торфа сохраняется только в определенных пределах зольности, которую автор называет нормальной (в противоположность высокой зольности). Для низинного торфа эти пределы равны 4,5-12%, для верховых - 1,5-5,5%. У высокозольного низинного торфа (зольность больше 12%) эта зависимость нарушается или теряется совсем.

Средняя зольность нормально зольного низинного торфа составляла около 7,5, верхового - около 3%.

Прямая зависимость зольности от степени разложения четко выявляется в торфе верхового типа; в низинном торфе она зависит и от поступающих извне зольных элементов нерастительного происхождения.

По предположению автора, зольность в 12% составляет тот предел, за которым количество CaO в торфе может быть выше 4,8% и Fe 2 O 3 больше 3%. Этот предел соответствует полному насыщению данного типа торфа основаниями (при поглощении их главным образом органическими кислотами). При большем насыщении торфа кальцием и железом отлагаются уже минеральные соединения этих элементов.

Низинный торф по возрастанию содержания СаО классифицируется следующим образом: сфагновый, гипновый, осоковый, древесно-осоковый, тростниковый и древесный.

Содержание фосфора (Р 2 О 5) в торфе составляет десятые и даже сотые доли процента. В торфе с зольностью до 12% количество фосфора редко превышает 0,2-0,3%. Его содержание не зависит от вида и типа торфа. В количествах, представляющих практическое значение (более 0,5-1%), фосфор появляется только в торфах с зольностью выше 12%, что обычно связано с присутствием в них вивианита.

Содержание окиси железа (Fe 2 O 3) изменяется в торфе примерно так же, как и содержание СаО. Железо отчасти напоминает кальций в отношении закономерностей связи с типами торфа. Однако в пределах типа содержание железа не обнаруживает строгой зависимости от вида торфа и не является характерным показателем. Только при содержании окиси железа выше 7% она отрицательно влияет на свойства торфа.

Изучение химического состава золы торфа показывает, что минеральные вещества, попадающие в торф из воздуха, играют в питании торфяников более значительную роль, чем считалось до настоящего времени. Кремний осаждается на поверхность болот главным образом в виде атмосферной пыли; можно допустить в некоторой мере, что так же попадают фосфор, сера, магний и алюминий. В противоположность им кальций и железо в низинный торф в основном приносятся почвенно-грунтовыми и грунтовыми водами.

Максимальная зольность высокозольного торфа условно принимается 40-50%. Этот торф формируется, как указывалось выше, при обильном поступлении на поверхность торфяника и в ее залежь различных минеральных наносов и соединений.

В зависимости от характера наносов различают песчанистый и глинистый торф. Особый интерес представляет высокозольный торф, происхождение которого связано с минерализованными отложениями грунтовых вод. Соли кальция, откладывающиеся преимущественно в виде CaCO 3 , образуют известковый торф (с содержанием СаО до 20-30%); при обогащении верхних горизонтов залежи солями железа (Fe 2 O 3) или фосфора формируется охристый или вивианитовый торф. Содержание Р 2 О 5 в последнем колеблется в пределах 2-3% от сухого веса торфа.

Для общей сравнительной характеристики химического состава торфа основных типов болот европейской части нечерноземной полосы СССР (нормально зольных) могут быть приведены следующие данные.

Торф - органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50 % (по массе) и более органических веществ. Он является первым составным элементом генетического ряда твердых топлив (растение, торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит, графит), образующихся под воздействием давлений и температур (рис. 2.23). Торф, образовавшийся в водоемах, подстилается слоем озерных отложений различной мощности; торф, образовавшийся в результате заболачивания вследствие избыточного увлажнения, залегает на минеральном основании различного литологического состава. При перерыве процесса торфонакопления торфяные залежи могут быть перекрыты другими отложениями - в этих случаях торфа называются погребенными.

Рис. 2.23. Генетический ряд твердых топлив

Анализ органической части растений выявил следующий химический состав:

48.. .50% углерода, 38...42 % кислорода, 6.. .6.5 % водорода и 0.5...2,3 % азота, причем у растений-торфообразователей он более или менее постоянен. В процессе фотосинтеза образуются сложные соединения, которые расходуются на построение тела растения и питание. Все эти вещества содержатся в тканях растений в разных соотношениях,

А.А. Ниценко приводит следующие данные: клетчатки 15...35 %, гемицеллюлозы 18...30%, лигнина 10...40%, воска, смол, жиров до 10%, нерастворимых белков около 5 %, минеральных веществ (зола) 1,5...20 % .

Оболочки клеток растений-торфообразователей состоят из клетчатки, или целлюлозы-углевода, и близкой к ней гемицеллюлозы. С возрастом оболочка клетки пропитывается лигнином, что вызывает процесс одревеснения . В цитоплазме клеток находятся различные включения: крахмальные зерна, капельки эфирных масел и растворенные в них смолы. Цитоплазма имеет щелочную реакцию. В содержимом вакуолей находятся органические кислоты, чем обусловлена его кислая реакция, а также дубильные вещества. Кроме того, в растениях имеются воски (стебли и листья подбела, тростника, клюквы), а также пентозаны (азотсодержащие небелковые вещества) .

Влияние этих веществ на механические свойства торфов неоднозначно. Целлюлоза (полимер, состоящий из цепи молекул глюкозы) обеспечивает достаточную прочность при деформировании, энергия связей Гемицеллюлоза отличается меньшим весом и лучшей растворимостью в щелочных растворах, относительно короткими макромолекулярными цепями. При разложении растений и при наличии влаги молекулы гемицеллюлозы образуют ассоциаты на поверхностях целлюлозных микрофибрилл и способствуют упрочнению связей между цепями целлюлозы. Лигнин - полимер с разветвленными макромолекулами, связанными водородными связями, скрепляет целлюлозные фибриллы и вместе с гемицеллюлозой определяет прочность стволов и стеблей растений. Это безазотистое вещество принадлежит соединениям ароматического ряда; богаче углеродом и беднее кислородом, нежели клетчатка.

Химический состав органической части торфа не одинаков для разных групп. При переходе от моховой группы к травяной и далее к древесной (табл. 2.17) повышается содержание целлюлозы, что оказывает значительное влияние на прочностные и деформационные свойства торфяных грунтов. В сфагновых мхах содержится небольшое количество битумов, много легкогидролизуе.мых и водорастворимых соединений углеводного комплекса. Мхи обладают химическим иммунитетом, что позволяет им сохраняться тысячелетиями. Химический состав различных видов мхов сильно отличается друг от друга. Травяные торфообразователи , по сравнению со мхами и кустарничками, содержат больше целлюлозы. Это обусловливает их лабильность при гумификации и приводит к образованию торфов с более высокой степенью разложения. Древесные растения-торфообра- зователи отличаются от мхов и трав высоким содержанием целлюлозы (более 50 %) и истинного лигнина (негидролизнрованного остатка). Содержание битумов в древесине хвойных и некоторых кустарничков достигает 15 %, а у лиственных пород - в десятки раз меньше .

В отличие от растений, в состав торфа входит очень важная группа гуминовых веществ, состоящая в основном из гуминовых и фульвовых кислот. Гуминовые кислоты - неплавкие темноокрашенные вещества, входящие в состав органической массы торфа (до 60 %), бурых углей (20...40%), почв (до 10%); строение их окончательно не установлено. От ГК зависят ионообменные, водные, теплофизические и прочностные свойства. ГК растворимы в щелочных растворах, широко применяются как стимуляторы роста растений, компоненты составов для бурения, органо-минеральных удобрений и др. Фульвокислоты растворимые в воде, кислотах и щелочах гуминовые вещества, отличающиеся пониженным содержанием углерода (до 40% но массе) и, соответственно, более высоким содержанием кислорода. Они более окислены, чем другие гуминовые вещества, и придают бурую окраску торфяным водам.

Таблица 2.17

Химический состав веществ растений-торфообразователей

Плотность твердых частиц торфов изменяется от 1.20 до 1,89 г/см 3 , у нормально- зольных - до 1,84 г/см", у заторфованных грунтов - до 2.08 г/см 3 , естественная плотность обводненных торфов мало отличается и составляет 1,0... 1,2 г/см 3 , плотность скелета торфа - 0,04 Г..0,230 г/см 3 . Значения коэффициента пористости торфа изменяются от 6,6 до 37,5 д. ед. и более .

При проведении инженерно-геологических изысканий для классификации торфов по разновидностям следует устанавливать степень разложения органического вещества /),*/, содержание 1, и зольность D as (табл. 2.18). Кроме обязательных характеристик дополнительно следует определять ботанический состав.

Таблица 2.18

Классификация органических грунтов

Степень зольности торфа D as , д. ед., - характеристика, выражающаяся отношением массы минеральной части грунта, оставшейся после прокаливания, к массе сухого торфа. В табл. 2.19 приведены значения конституционной зольности (не привнесенной извне) растений-торфообразователей. Зола растений состоит из следующих основных элементов: кремния, кальция, железа, фосфора, калия, магния, в очень незначительном количестве в золе фиксируются микроэлементы (марганец, медь, никель и др.). В органах растений низинных болот доля минеральной части значительно больше, чем в органах растений верховых болот, за исключением березы (табл. 2.19). Соотношения органической и минеральной частей болотных растений различны не только для видов или групп, но и для разных органов одного и того же растения - в листьях доля минеральной части больше, чем в корнях и стеблях.

Определение зольности торфа . Для определения D as навеску (1...2 г сухого торфа) сжигают в муфельной печи, а остаток прокаливают при температуре 800 ± 25 °С до постоянной массы (с допустимой разницей с последующей массой до 0,006 г). При определении зольности разница двух параллельных определений не должна составлять более 2 %.

При использовании навески сухого грунта параллельно с сжиганием торфа определяют влажность и затем пересчитывают массу влажной навески на сухую. По степени зольности торф подразделяют согласно табл. 2.18.

Таблица 2.19

Содержание минеральной составляющей рассчитывается исходя из предположения, что органическая масса полностью выгорает при прокаливании и что масса теряется только за счет выгорания органического вещества. Потеря при прокаливании обычно относится к содержанию органических веществ в грунте, содержащем малое или нулевое количество глины и карбонатов. Для грунтов с более высоким процентным содержанием глины и/или карбонатов большая часть потери при прокаливании может быть вызвана факторами, не имеющими отношения к содержанию органических веществ.

Температура прокаливания, указанная в , составляет 800 ± 25 °С, но в других стандартах рекомедуются температуры до 440 ± 25 °С. При задании температуры прокаливания следует соблюдать осторожность , принимая во внимание следующее:

• некоторые глинистые минералы могут начать распадаться при температурах около 550 °С;
• химически связанная вода может исчезнуть при более низких температурах испытания; например, в некоторых глинистых минералах этот процесс может начаться при 200 °С, а гипс разлагается при температурах примерно от 65 °С;
• сульфиды могут окисляться, а карбонаты разлагаться в пределах температур от 650 °С до 900 °С.

Для большинства случаев следует применять температуру прокаливания, равную 500 °С или 520 °С. Время сушки и прокаливания должны быть достаточными для обеспечения равновесия. Пели период прокаливания составляет менее 3-х часов, в отчете должно быть указано, что постоянство массы было подтверждено повторными взвешиваниями.

Степень разложения торфа Dj p , д. ед, - характеристика, выражающаяся отношением массы бесструктурной (полностью разложившейся) части, включающей гуминовые кислоты и мелкие частицы негумицированных остатков растений, к обшей массе торфа. По степени разложения Ddp торфа подразделяют согласно табл. 2.18.

Определение степени разложения торфа . В полевых и лабораторных условиях применяют следующие физические методы: микроскопический, весовой, глазомерно-макроскопический и центрифугирование, а также определение степени разложения торфа по его ботаническому составу (расчетный метод).

Микроскопический метод . От пробы берут для анализа 50... 100 см* торфа, перемешивают, разравнивают его на пластиковом или полиэтиленовом листе слоем 3...5 мм. Из подготовленного слоя пробоотборником или ложкой набирают в 10-12 точках, равномерно расположенных по площади, порцию торфа объемом 0,5 см 3 и помещают на предметное стекло. При наличии в торфе карбонатов для их разрушения на отобранную порцию капают пипеткой раствор соляной кислоты с массовой долей 10 %. Если торф вскипает, то обрабатывают всю порцию, помещенную на предметное стекло.

При подготовке пробы торфа с влагой менее 65 % (влага - отношение массы воды в грунте к общей массе грунта) часть пробы помещают в фарфоровую чашу (количество торфа берут из расчета, что после набухания торф заполнит чашку на 2 /з- 3 /д ее объема) и заливают раствором гидроокиси натрия или калия с массовой долей 5 %. Через 24 ч торф тщательно перемешивают, комки разминают, и если он остается комковатым, добавляют еще указанного раствора и перемешивают до получения однородной кашицеобразной массы. При более сухом торфе и для ускорения подготовки пробы его измельчают в ступке. Около 5 см* торфа помещают в фарфоровую чашу и заливают раствором гидроокиси натрия или калия с массовой долей 5 %. Чашу с торфом ставят на электрическую плитку и нагревают в вытяжном шкафу, помешивая стеклянной палочкой до размягчения твердых комков и получения однородной кашицеобразной массы, затем чашу с торфом охлаждают до комнатной температуры.

Порцию торфа для анализа отбирают ложкой. От каждой пробы готовят препарат на трех предметных стеклах. Помещенную на предметное стекло порцию торфа разбавляют водой до состояния текучести, тщательно перемешивают иглами и распределяют по стеклу тонким равномерным по толщине слоем. Препарат должен быть прозрачным настолько, чтобы сквозь него проступала белизна бумаги, подложенной под него на расстоянии 50... 100 мм. Сухая зона, отделяющая рабочую зону препарата от края стекла, должна быть шириной около 10 мм. Предметное стекло с приготовленным препаратом кладут на столик микроскопа. Препарат рассматривают при увеличении 56-140", следя за тем, чтобы частицы не перемещались по стеклу. На каждом предметном стекле рассматривают путем его перемещения десять полей зрения и определяют в процентах площадь, занятую бесструктурной частью, относительно всей площади, занятой препаратом. По полученным на каждом предметном стекле значениям степени разложения определяют среднее арифметическое из тридцати отсчетов, округляя полученный результат до 5 %. Абсолютное допускаемое расхождение между результатами определений, проводимых разными исполнителями по одной пробе, не должно превышать 10 %.

Весовой метод . Навеску 50 г делят на две равные части, одну из которых высушиваю! в термостате при температуре 105 °С и взвешивают с точностью до второго знака, а вторую отмучивают струей воды на сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Отмучивание продолжают до тех пор, пока из сита не будет вытекать прозрачная вода. Оставшиеся на

сите промытые растительные частицы высушивают в термостате до сухого состояния при 105 °С и взвешивают. Степень разложения определяют по формуле

где а - масса сухого волокна из отмученной навески; b - то же, из неотмученной навески. Пересчет степени разложения, определенной весовым методом, на степень разложения по микроскопическому методу должен проводиться с помощью графика (рис. 2.24), чтобы классифицировать грунт по разновидностям (табл. 2.18.)

Рис. 2.24. График для пересчета степени разложения, определенной весовым методом, на степень разложения по микроскопическому методу

Глазомерно-макроскопический метод. Пользуясь табл. 2.20, на глаз оценивают структурно-механические свойства торфа при сжатии его в руке и по цвету отжимаемой из него воды. Комплекс признаков визуального определения дополняют еще одним показателем - мазком торфа. Для этого из нескольких мест торфяного образца, вынутого из залежи, отбирают среднюю пробу объемом 0,5...1,0 см 3 и помещают на листке плотной бумаги или на странице полевого дневника. Нажимая указательным пальцем на пробу, делают горизонтальный мазок на 5...10 см для оценки степени разложения.

Методом центрифугирования }