Marimea unui bob

Dimensiuni de cereale de la 0,016 mm la 2,0 mm

Termenul de mărime a boabelor descrie mărimea particulelor individuale (numite și boabe ) dintr-un amestec . Distribuția mărimii granulelor sau a particulelor are o influență semnificativă asupra proprietăților materialelor în multe domenii tehnice și științifice, cum ar fi construcția , sedimentologia și știința solului , precum și în metalurgie (a se vedea creșterea boabelor și rafinarea boabelor ). Acolo se folosește un număr mare de amestecuri de cereale sau particule. Aceste amestecuri de cereale includ toate tipurile de materiale în vrac, cum ar fi nisip , pietriș , granule de plastic și pigmenți . În metalurgie, microstructurile din materialele metalice sunt denumite și cereale .

Datorită multitudinii de metode pentru determinarea, descrierea și interpretarea mărimii bobului, precum și a altor proprietăți ale bobului conform EN ISO 14688 (formă, rotunjire și suprafață), granulometria s-a dezvoltat ca o disciplină independentă.

Diametru echivalent

Presupunând că granulele sau particulele există ca sfere perfecte, s-ar putea folosi pur și simplu diametrul sferei ca măsură a mărimii bobului. În practică, însă, această ipoteză este insuficientă, deoarece particulele formate natural sau produse tehnic există într-o mare varietate de forme. Prin urmare, diametrul echivalent este utilizat pentru a descrie dimensiunea lor . Aceasta înseamnă că determinați o altă proprietate măsurabilă și raportați valorile măsurate cu bile de aceeași dimensiune (echivalent).

Un exemplu simplu de diametru echivalent este diametrul sitei. O minge cu diametrul de 1 mm și un bob alungit sub forma unui creion cu diametrul de 1 mm se potrivește prin orificiul pătrat al unei site cu, de exemplu, lungimea marginii de 1 mm. Peste diagonala găurii de sită, acest lucru se aplică și unui bob plat sub formă de monedă cu un diametru semnificativ mai mare de 1 mm. Toate cele trei boabe au același diametru echivalent de 1 mm.

Alte exemple de diametre echivalente sunt diametrul hidrodinamic (aceeași viteză de cădere într-o coloană de apă ca o bilă) sau diametrul aerodinamic (aceeași viteză de cădere în aer ca o bilă).

Analiza mărimii cerealelor

Ciururi cu finețe diferite

Pentru a determina compoziția unui amestec în termeni de dimensiuni ale particulelor, se poate alege dintr-un număr mare de metode în care un diametru echivalent este în cele din urmă întotdeauna determinat. Metoda adecvată depinde de gama de mărimi a boabelor, întrebarea sau reglementările (de exemplu, standardele DIN ).

Particulele foarte mari (aproximativ 63 mm sau mai mult) sunt măsurate individual cu mâna sau dimensiunea este determinată din fotografii.

În cazul particulelor cuprinse între 10 µm și dimensiunea butonului, dimensiunea poate fi determinată prin cernere . Aici, un set cu sitele mai fine în jos este plasat unul peste altul. Eșantionul care urmează să fie analizat este turnat în cea mai înaltă sită și setul de site este apoi prins într-o mașină de sită . Apoi aparatul scutură sau vibrează setul de sită pentru o anumită perioadă de timp. Dacă există o proporție mare de boabe fine, cernerea se efectuează cu apă curentă (cernere umedă). Mărimile boabelor determinate în acest mod sunt de obicei date în milimetri. Unitatea de plasă de măsură este adesea utilizată în țările anglofone .

Pentru particulele foarte fine (<10 µm), se utilizează metode în care particulele sunt lăsate să se așeze într-o coloană de apă (particulele grosiere cad mai repede decât cele fine) și densitatea suspensiei este determinată în mod regulat (cu ajutorul unui areometru ) sau masa particulelor stabilite determinate (solzi de sedimente). Metodele moderne funcționează cu împrăștierea luminii laser pe particule, care variază în funcție de mărimea particulelor sau cu procesarea digitală a imaginii. În știința solului , analiza nămolului este utilizată dintr-o mărime a granulelor de 0,063 mm = 63 µm (și mai mică) ; în știința materialelor de construcție, este determinată printr-un test de spălare .

Pentru determinarea claselor de conținut de substanțe nutritive, mărimea bobului poate fi determinată de specialiști cu experiență, cu un test cu degetul. Eșantioane standard sunt disponibile pentru autocontrol

În investigația solului agricol , testul cu degetul este utilizat în operațiuni de rutină pentru clasificarea valorilor analizei în clase de conținut de nutrienți pentru a determina tipul de sol și mărimea bobului. Cantitatea de var necesară se determină pe baza proporțiilor de nisip, nămol și argilă și se propune o fertilizare ecologică și bazată pe nevoi .

Distribuția mărimii cerealelor

Distribuția mărimii cerealelor a diferitelor soluri în reprezentarea liniei. Curbele cumulative din diagramă se numesc curbe de gradare .

Rezultatul unei analize a mărimii granulelor este distribuția mărimii bobului, adică o distribuție a frecvenței sub forma unei diagrame sau a unei linii. Procentul (procentul în greutate) de boabe este reprezentat grafic în raport cu diametrul echivalent clasificat (abscisă). Parametrii statistici obișnuiți, cum ar fi valoarea medie , mediana , valorile percentilei , dispersia sau asimetria distribuției, precum și numărul de nereguli , pot fi calculați și astfel eșantionul poate fi caracterizat din punct de vedere al mărimii granulelor sale.

În procesele de producție în care mărimile definite ale boabelor sunt importante pentru materiile prime sau produse, analiza mărimii boabelor este o parte esențială a controlului calității . În sedimentologie și știința solului, distribuția mărimii granulelor este o caracteristică foarte importantă pentru caracterizarea solurilor și sedimentelor. Se folosește pentru a le clasifica și a determina proprietățile, de exemplu în ceea ce privește echilibrul apei, potențialul de compactare sau stabilitatea pantei.

Dimensiunea cerealelor în sedimentologie și știința solului

În sedimentologie și știința solului, distribuțiile mărimii granulelor servesc clasificării și nomenclaturii solurilor, sedimentelor și rocilor sedimentare și permit concluziile cu privire la formarea și anumite proprietăți ale acestor materiale naturale. În știința solului, proporțiile amestecului diferitelor dimensiuni ale granulelor definesc tipul de sol care este abordat în cursul cartării solului în zonă prin testul cu degetul .

În principiu, spectrul larg de mărimi ale granulelor care apar în geosferă, de la mult sub un micrometru la câțiva metri, este împărțit logaritmic în clase. În detaliu, clasificarea în cadrul diverselor discipline geo-științifice variază de la autor la autor sau între diferite țări. Clasificarea conform DIN 4022 este cea mai răspândită în țările vorbitoare de limbă germană .

Tipul de cereale

Când se analizează solurile, trebuie făcută o distincție între cerealele de sită și cele de nămol . Boabele de sită pot fi văzute cu ochiul liber și au o dimensiune a bobului mai mare de 0,063 mm. În schimb, nămolul poate fi vizibil doar la microscop . Gama de mărime a bobului este între 0,0002 mm și 0,063 mm.

Clasificarea mărimii cerealelor

Clasificarea conform DIN 4022 ( denumirea și descrierea solului și rocii ). DIN 18196 ( clasificarea solurilor în scopuri structurale ) este , așadar , în mare măsură conforme, dar mărcile ceva diferit și seturi diferite condiții - cadru. În funcție de autor și în special în SUA, limitele clasei sunt ușor sau semnificativ diferite, deși numai numele grupurilor mari sunt uniforme la nivel internațional.

desemnare
Diametru echivalent
în mm 		comparație clară simbol Tipul solului Tipul de cereale
Grup mare Grup mic
rotunjit cu muchii unghiulare fineţe Coeziune
Pietre 8 Blocuri 1 > 200 mai mare decât ouăle de pui Da Sol grosier ( scheletul solului ) soluri necoezive Cernem cerealele
Bolovani , resturi Pietre aspre ( moloz ) 63-200 X
Pietrișul 2 Pietris grosier Pietre de mijloc (pietriș) 7 20-63 mai mic decât oul de găină, mai mare decât alunele gG G
Pietris mediu Pietre fine (așchii) 6  7 6.3-20 mai mici decât alunele, mai mari decât mazărea mG
Pietriș fin 3 Grus 6 2-6.3 mai mic decât mazărea, mai mare decât capetele de chibrit fG
Nisipul 2 Nisip grosier 3 0,63-2 mai mici decât capetele de chibrit, mai mari decât grisul de cereale gS S. Podea fină
Nisip mediu 10 0,2-0,63 ca grisul Domnișoară
Nisip fin 5  10 0,063-0,2 ca făina (~ 150 μm) și mai mică, dar încă vizibilă cu ochiul liber fS
Silt 2
( Silt 4 ) 		Nămol grosier 0,02-0,063 nu mai este vizibil cu ochiul liber DOP U soluri coezive Nămol de cereale
Nămol mediu 0,0063-0,02 mU
Nămol fin 0,002-0,0063 fU
Tonul 9
( granule fine ) 		Ton grosier 0,00063-0,002 gT T
Midrange 0.0002-0.00063 mT
Ton fin <0,0002 fT
2Referindu-ne la von Engelhardt , termenii Pelit (<0,063 mm), Psammit (0,063-2 mm) și Psephit (> 2 mm) au fost introduși în 1953
3Potrivit lui von Engelhardt, zona de graniță dintre nisipul gros și pietrișul fin este, de asemenea, numită grandioasă
Al 4-leaPotrivit lui von Engelhardt Silt pentru zona de graniță dintre lut grosier și nisip fin (nămol conform DIN)
5Conform EN 12620, printre altele în industria construcțiilor <0,063 mm pulbere de rocă , vezi mineralele sparte
Al 6-leaEN 12620 printre altele: granulație 2–32 mm
Al 7-leaEN 12620 printre altele: balast de 32–63 mm
A 8-a Schroppen în construcții
9Potrivit lui Robert L. Folk (1962), rocile carbonatate sunt clasificate ca micrite , lutite , siltite , arenite și rudite, cu mărimea cerealelor în creștere
10De asemenea, este - nu conform DIN - nisip fin precipitat ca 0,125-0,250 mm

Dimensiunile cerealelor de pietre cristaline și agregate minerale

In petrologia de roci magmatice și metamorfice roci precum și în mineralogie , se face distincție între absolut și mărimea granulelor relativă în structura de roci și agregate minerale . Spre deosebire de sedimentologie, termenul „cereale” nu se referă la particule detritice sau particule care au ieșit altfel din procesele sedimentare exogene, ci la cristale care fie au ieșit în principal dintr-o topitură, fie au crescut secundar în cursul transformării unei roci.

Dimensiunea absolută a boabelor

Dimensiunea absolută a granulelor poate fi estimată parțial cu ochiul liber, dar parțial numai la microscop. Termenii macrocristalin (recunoscut cu ochiul liber), microcristalin (recunoscut doar la microscopul cu lumină) și criptocristalin (nu poate fi rezolvat la microscopul cu lumină) sunt folosiți pentru a face diferența .

Structurile cristaline grosiere până la bobul gigant au o mărime medie a granulelor de 5-30 mm. Structurile cristaline cu cereale medii au o dimensiune medie a granulelor de 1–5 mm. O structură cu granulație fină este prezentă cu un diametru mediu al bobului mai mic de un milimetru. În cazul microlitilor sau cristalitelor, mărimea medie a bobului este de doar câțiva micrometri.

Dimensiunea relativă a boabelor

Dimensiunea relativă a boabelor face afirmații despre raportul de mărime al boabelor minerale din structura generală a unei roci. În cazul unei structuri uniforme (omogene), boabele prezintă doar mici diferențe de mărime între ele.

Cu toate acestea, în cazul unei structuri de cereale neuniforme (eterogene), diferențele de mărime sunt mai mari și, de asemenea, mai variabile. Dacă cristalele mai mari, așa-numitele stropi , sunt încorporate într-o matrice omogenă indisolubilă macroscopic , aceasta se numește structură porfirică . Microscopic, se poate face o distincție suplimentară între structurile vitrofirice , în care matricea este asemănătoare sticlei , și structurile microlitice , în care matricea este microcristalină. În cazul structurilor glomerofrice , fragmentele unice sunt prezente ca agregate cristaline.

În ceea ce privește distribuția statistică a mărimii granulelor în roci cristaline cu structură inegală a granulelor, o distribuție serială ( continuă ) se distinge de o distribuție hiatală ( discontinuă ), cu cel puțin două maxime și lipsa completă a unor intervale de mărime a granulelor. O distribuție hiatală este caracteristică structurilor de porfir.

Dimensiunea cerealelor în metalografie

În metalografie , termenul mărimea granulelor descrie diametrul mediu sau aria medie a cristalitelor (boabelor) dintr-un metal multicristalin . Diametrul mediu al bobului este de obicei de la câțiva µm la câțiva mm, dar cu o structură nanocristalină poate fi, de asemenea, în intervalul câtorva nanometri. Diferite dimensiuni ale boabelor pot fi setate prin condiții adecvate de solidificare, prelucrare mecanică și termică. Mărimea particulelor metalelor influențează proprietățile mecanice ale materialelor și prelucrarea lor și comportamentul la coroziune, aici sunt structuri cu granulație fină, în general mai dure și mai dure și formează un strat mai gros, înainte de protecție la coroziune , pasiv .

Vezi si

literatură

  • Robert L. Folk : Clasificare petrografică practică a calcarelor. În: Buletinul Asociației Americane a Geologilor din Petrol. Vol. 43, 1959, ISSN  0883-9247 , pp. 1-38, doi: 10.1306 / 0BDA5C36-16BD-11D7-8645000102C1865D .
  • Robert L. Folk: Subdiviziune spectrală a tipurilor de calcar. În: William E. Ham (Ed.): Clasificarea rocilor carbonatice. Un simpozion (= American Association of Petroleum Geologists. Memoir. Vol. 1, ISSN  0065-731X ). American Association of Petroleum Geologists, Tulsa OK 1962, pp. 62-84.
  • Wolfhard Wimmenauer: Petrografia rocilor magmatice și metamorfice. Enke-Verlag, Stuttgart 1985, ISBN 3-432-94671-6 .

Link-uri web

Commons : Sediments by Grain Size  - Colecție de imagini, videoclipuri și fișiere audio

Dovezi individuale

  1. ↑ Clasificarea solurilor conform DIN 18196. P. 29–35 în Rolf Katzenbach: Studienunterlagen Geotechnik. II. Proprietățile solurilor. Note de curs, TU Darmstadt, 2013 ( geotechnik.tu-darmstadt.de PDF; 1,05 MB).
  2. ^ A b Hans-Jürgen Bargel: Știința materialelor: cu 85 de tabele . Springer, 2005, ISBN 3-540-26107-9 .
  3. ↑ KD Ralston, N. Birbilis: Efectul mărimii cerealelor asupra coroziunii: o revizuire . În: Coroziune . bandă 66 , nr. 7 , martie 2010, doi : 10.5006 / 1.3462912 .