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阿太堡限度

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阿太堡限度Atterberg limits),又稱阿特貝限,是指土壤的各個結持度階段間的分界點含水量。它亦稱為結持限,是阿太堡值的一部分。阿太堡限度廣泛用於農業工程建築陶瓷塑雕等部門,作為選擇適宜土壤耕作、土質材料施工或泥塑造型等操作時的含水量(土水比)範圍的依據。

20世紀初期,瑞典化學家阿爾貝特·阿太堡提出了土壤結持度及其指標——結持限的概念。隨著含水量的變化,土壤呈現出不同的物理相態階段——結持度。從濕到干,依次有粘滯、塑性、酥性、剛性等結持度,從干到濕則其呈現的次序反之。在每兩種結持度階段的轉折處,均分別有一個顯明的分界點含水量,即結持限。土壤的各結持度含水量範圍和扦結持限含水量值,都是重要的土壤物理參數,統稱為阿太堡值,或稱阿太堡常數或土壤結持常數。其小,塑性結持度的三個阿太堡值——流限、塑限和塑性指數的應用最為普遍。土壤的—系列阿太堡值包括阿太堡限度的大小,與土壤的比面大小和表面性質有關,因而決定質地粘土礦物類型、交換性陽離子組成、有機質含量和組成等因素,也受土壤結構以及土壤液相組成的影響,在不同類型和不同質地的土壤中,其含水量位大小和分布範圍變化甚大。

液限

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測試流限的卡薩柯蘭德杯碟

又稱為流限(液限,liquid limit,縮寫LL),是土壤呈液態流動的最低含水量。它是粘滯結持度與塑性結持度的分界點含水量。又稱上塑限。此點的土-水吸力約為320K帕。在土質學土力學土工工程中,根據流限含水量的高低,把土壤分為高塑性(LL>50%)、中等塑性(LL為35%一50%)和低塑性(LL<35%)等。還可根據其質地和有機質含量進一步細分,如按照卡薩柯蘭德塑性圖的分類。此種分類,往往把塑性土壤種類與土壤的某些力學性質和水分性質聯繫起來。測定流限的方法較多,國際上以卡薩柯蘭德杯碟法作為標準方法。

塑限

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塑限(Plastic limit,PL)是土壤呈現塑性的最低含水量。又稱下塑限,它與流限合稱塑性限,是應用較廣的兩個阿太堡限度。塑限是塑性結持度和酥性結持度的分界點含水量。當含水量大於此,則土壤呈塑性體,宜於泥塑造型,製造磚瓦泥坯、陶瓷器從和廟宇泥塑像等,此時如進行土壤耕作則易發生粘閉現象。當含水量小於塑限,土壤呈酥性體,處適宜於耕作的相態。在塑限時,土壤水分的數量恰恰足以形成土粒周圍的水膜,水膜粘結性大,在外力作用下帶水膜的片狀粘粒可相互滑動而定向排列起來,塑造成一定的形狀,而當外力撤除後仍可保持(見土壤塑性)。塑限的測定方法較多,簡易而常用的是搓滾法(搓條法)。

塑性指數

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塑性指數(plastic index,PI)指塑性結持度的含水量範圍,也稱塑性值,PI值是流限與塑限的含水量之差。它的大小與小於5微米的細土粒含量呈線性正相關,故可以反映土壤質地的情況。土壤PI範圍在土工試驗中十分重要,因為,土壤的最大剪切力、最大壓縮量和最大粘著力均在此範圍內發生,水膜粘結力也在此範圍內接近最大值。

縮限

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縮限(shrinkage limit,SL) 是酥性結持度與剛性結持度的分界點含水量,也稱收縮限。它是旱地土壤宜於耕作的含水量下限。縮限含水量的值,可從土壤收縮試驗得到的收縮曲線(土壤容積一土壤水容積關係曲線)上查到,它是土壤從常態收縮轉為剩餘收縮時的轉折點含水量。

酥性指數

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酥性指數(fragile index,FI)土壤酥性結持度的含水量範圍,也稱酥軟指數。FI值是塑限與縮限的含水量之差。FI表示適宜於土壤耕作的含水量範圍大小,通常此值越大土壤宜耕時間愈長,即宜耕性越好。但是,對於以2:1型粘土礦物為主的細質地土壤來說,酥性指數的大小不完全適用於評價土壤結構良好時的宜耕情況。

脫粘點

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脫粘點(粘點,sticky point,SP)是指土壤粘持性達到最大後即急速降低而消失時的含水量。也稱粘著限、粘限。與阿太堡提出的擦淨點大致相當。含水量在此限點,犁壁(或刮泥刀)滑切時,土壤不再粘附於其上。一般說來,脫粘點的含水量與流限的含水量相當接近。

參考資料

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  • (澳)馬歇爾(Marshall,T.J),(澳)霍姆斯(Holmes,J.W)著;趙誠齋,徐松齡譯.土壤物理學.北京市:科學出版社 , 1986