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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PAVIA
DIPARTIMENTO DI CHIMICA
Direttore: Chiar.mo Prof. Lucio Toma
PREPARAZIONE DI UN CAMPION...
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Indice
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Introduzione …………………………………………………………………………………………. 3
1.Terreno ………………………………………………………………………………. 4
1.1. Definizi...
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Introduzione
Il periodo di tirocinio è stato svolto presso il laboratorio di analisi dell’azienda Riccagioia
S.C.P.A. di...
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risultato ottenuto deve essere accompagnato, come richiesto in caso di accreditamento, da
indicazioni di ripetibilità e ...
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calcaree, all’ossigeno, responsabile dell’ossidazione di ferro e manganese. Questi
processi chimici possono contribuire ...
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Fig. 1 – Profilo del suolo
Lo strato superiore del profilo, l’orizzonte A, è solitamente ricco in sostanza organica
accu...
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1.2 Composizione e fertilità del terreno
Dal punto di vista agronomico il
terreno può essere definito come una
miscela d...
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La fertilità chimica è legata sia al tipo di minerali presenti sia alle dimensioni delle
particelle elementari nelle qua...
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ignee e metamorfiche originarie. Minerali primari si ritrovano anche nella frazione
argillosa di suoli debolmente degrad...
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1.3 Tessitura
La tessitura o granulometria è la
proprietà fisica del terreno che lo
identifica in base alla composizion...
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Un terreno può essere definito sabbioso, limoso o argilloso, in relazione al prevalere delle
proprietà tipiche di una d...
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Ciascuna classe granulometrica contribuisce a determinare le caratteristiche complessive
del terreno: le particelle più...
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2 Analisi granulometrica
Le analisi granulometriche hanno essenzialmente due grandi applicazioni:
nell’agronomia servon...
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di sostanze disperdenti per favorire la separazione delle particelle, la cui interpretazione
viene fatta impiegando la ...
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Eseguendo misure di densità a diversi intervalli di tempo e conoscendo il peso specifico
dei grani è possibile ricavare...
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Parte Sperimentale
1 Lo strumento: GSA (Grain Size Analyzer)
Il GSA (Grain Size Analyzer) è uno strumento realizzato da...
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Il GSA in uso al laboratorio di
Riccagioia possiede bicchieri di
decantazione con un volume pari a
500 ml e ha 3 postaz...
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 Tutti i parametri variabili, densità del terreno, accelerazione di gravità, tempi di
acquisizione dei dati, etc, sono...
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Il densimetro è costituito da un pescante di vetro di forma cilindrica che contiene al suo
interno delle sfere di piomb...
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Nella figura sottostante (Fig. 11), viene riportato un esempio della schermata dei
parametri misurati dallo strumento. ...
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Dall’analisi della curva granulometrica di un terreno è possibile derivarne il tipo e il
grado di assortimento delle pa...
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In entrambi i casi, la frazione utile è stata omogeneizzata meccanicamente per 60 minuti
nel tentativo di rendere quant...
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tenere e quindi la setacciatura della frazione di terreno inferiore ai 2 mm. Dopo 5 minuti,
la frazione di terreno che ...
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l’analisi granulometrica. La dispersione avviene grazie alla sostituzione dei cationi
assorbiti dalle argille, come il ...
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Risultati
1 Analisi granulometrica con GSA
Sui campioni di terreno, ovvero la frazione di terra fine (2 mm) e la frazio...
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Tab. 3 - parametri dell’analisi del campione setacciato a 0,5 mm
Tempo Densità Temp Dimen Perc
(min) (kg/m3
) (°C) (mm)...
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37 1,47 1,0146 24,4 0,03018 35,995
Tempo Densità Temp Dimen Perc
(min) (kg/m3
) (°C) (mm) (%)
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75 4,00 1,0106 24,5 0,01828 23,286
76 4,20 1,0104 24,5 0,01784 22,804
Tempo Densità ...
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111 13,87 1,0075 24,6 0,00980 13,531
112 14,24 1,0075 24,6 0,00968 13,404
113 14,60 1,0075 24,6 0,00955 13,278
114 14,9...
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148 50,17 1,0058 24,8 0,00514 8,282
149 51,67 1,0058 24,8 0,00507 8,126
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151 54,67 1...
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185 105,67 1,0052 25,1 0,00353 6,511
186 107,17 1,0052 25,1 0,00351 6,487
187 108,67 1,0052 25,1 0,00348 6,495
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222 382,67 1,0046 25,8 0,00184 5,132
223 408,67 1,0047 25,8 0,00178 5,265
224 434,67 1,0046 25,8 0,00173 5,176
225 460,...
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Di seguito è riportato il tempo che occorre per arrivare alla determinazione del limite tra
le diverse classi granulome...
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Fig. 14 – grafico della curva granulometrica
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2 Elaborazione dati granulometria
2.1 Risultati dell’analisi granulometrica effettuata sulla frazione di terra fine (2 ...
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Tab. 6A– statistica descrittiva per la sabbia grossa
Sabbia grossa Statistica descrittiva sabbia grossa
(g/kg) Media 46...
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Tab. 6B– statistica descrittiva per la sabbia fine
Sabbia fine Statistica descrittiva sabbia fine
(g/kg) Media 140
121 ...
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Tab. 6C– statistica descrittiva per il limo grosso
Limo grosso Statistica descrittiva limo grosso
(g/kg) Media 182,0526...
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Tab. 6D– statistica descrittiva per il limo fine
Limo fine Statistica descrittiva limo fine
(g/kg) Media 180,3157895
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Tab. 6E– statistica descrittiva per l’argilla
Argilla Statistica descrittiva argilla
(g/kg) Media 32,36842105
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Tab. 7 - Risultati relativi all’analisi granulometrica effettuata sulla frazione setacciata a
0.5 mm
Sabbia grossa Sabb...
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Tab. 8A – statistica descrittiva per la sabbia grossa
Sabbia grossa Statistica descrittiva sabbia grossa
(g/kg) Media 2...
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Tab. 8B – statistica descrittiva per la sabbia fine
Sabbia fine Statistica descrittiva sabbia fine
(g/kg) Media 212,705...
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Tab. 8C – statistica descrittiva per il limo grosso
Limo grosso Statistica descrittiva limo grosso
(g/kg) Media 257,352...
45
Tab. 8D – statistica descrittiva per il limo fine
Limo fine Statistica descrittiva limo fine
(g/kg) Media 207,1764706
2...
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Tab. 8E – statistica descrittiva per l’argilla
Argilla Statistica descrittiva argilla
(g/kg) Media 35,47058824
54 Error...
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3 Valutazione di precisione, ripetibilità e riproducibilità
Per valutare la precisione del metodo viene calcolato il co...
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Tab. 9 – valore medio, deviazione standard, RDS% relativi alle diverse componenti
granulometriche della frazione setacc...
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Per quanto riguarda la frazione di sabbia grossa, il GSA in effetti misura la densità della
sospensione acqua – terreno...
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Lo strumento in dotazione al laboratorio analisi di Riccagioia è dotato di tre postazioni
lavorative controllate dallo ...
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Nelle tabelle 12-13 sono riportate le deviazioni standard percentuali dei tre campioni
analizzato lo stesso giorno.
Tab...
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Serie 5:
Sabbia
grossa(g/kg)
Sabbia
fine(g/kg)
Limo
grosso(g/kg)
Limo fine
(g/kg)
Argilla
(g/kg)
Campione 11 431 158 18...
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Serie 3:
Sabbia
grossa(g/kg)
Sabbia
fine(g/kg)
Limo
grosso(g/kg)
Limo fine
(g/kg)
Argilla
(g/kg)
Campione 7 227 261 262...
54
Tab.14 –Deviazione standard percentuali relative alle frazioni granulometriche dei
campioni setacciati a 2 mm e 0.5 mm
...
55
Bibliografia
1. Keeney P.R. e Wilburn R.E.
“Chemical proprety of soils” (1979)
2. Paolo Giandon e Paolo Bortolami
“L’in...
56
8. VIM- Vocabolario Internazionale di Metrologia (terza edizione)
Allegato 1
-Metodi ufficiali di analisi chimica dei s...
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dott. Federico Russo tesi finale

  1. 1. 1 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PAVIA DIPARTIMENTO DI CHIMICA Direttore: Chiar.mo Prof. Lucio Toma PREPARAZIONE DI UN CAMPIONE DI TERRENO ALTAMENTE OMOGENEO E CERTIFICABILE PER L’ANALISI DELLA TESSITURA Relatore Universitario: Prof.ssa Michela Sturini Tutor aziendale: Dott.ssa Alessandra Leoni Tesi di Laurea in Chimica di Federico Russo Anno Accademico 2012-2013
  2. 2. 2 Indice Pag. Introduzione …………………………………………………………………………………………. 3 1.Terreno ………………………………………………………………………………. 4 1.1. Definizione e formazione …………………………………………..... 4 1.2. Composizione e fertilità del terreno ………………………………….. 7 1.3. Tessitura ……………. ……………………………………………….. 9 2. Analisi granulometrica ……………………………………………………………… 12 Parte sperimentale ………………………………………………………………………….. 16 1. Lo strumento: GSA (Grain Size Analyzer) ………………………………………...… 16 2. Scelta del campione …………………………………………………………………... 21 3. Preparazione del campione ………………………………………………………….... 21 3.1. Asciugatura ……………………………………………………....…… 21 3.2. Setacciatura con setacciatore Cad Disegni ………………………....... 22 3.3. Setacciatura con setaccio a maglie da 0,5 mm …………………...….... 22 4. Analisi granulometrica mediante GSA …………………………………………...…… 23 Risultati ……………………………………………………………………………………... 24 1. Analisi granulometrica con GSA ………………………………………………............ 24 2. Elaborazione dati granulometria ………………………………………………………. 34 2.1 Elaborazione effettuata sulla frazione di terra fine 2 mm ………………………… 34 2.2 Elaborazione effettuata sulla frazione a 0,5 mm ………………………………….. 40 3. Valutazione di precisione, ripetibilità e riproducibilità ……………………………..… 46 Conclusioni …………………………………………………………………………………… 53 Bibliografia ………………………………………………………………………………........ 54 Allegati ……………………………………………………………………………………....... 55
  3. 3. 3 Introduzione Il periodo di tirocinio è stato svolto presso il laboratorio di analisi dell’azienda Riccagioia S.C.P.A. di Torrazza Coste. Riccagioia è un centro di servizi rivolti al settore vitivinicolo che promuove l’applicazione di nuove tecnologie e svolge attività di ricerca, sperimentazione, formazione e divulgazione. L’azienda nasce nel 2011 da un progetto della Regione Lombardia insieme all’ERSAF (Ente per i Servizi all’Agricoltura e alle Foreste) coinvolgendo enti pubblici e società private. Il complesso dei laboratori di Riccagioia svolge tipologie diverse di analisi su vini, terreni e materiali vegetali. La mia tesi di laurea ha riguardato l’analisi del suolo al fine di mettere a punto un protocollo per la preparazione di un campione di suolo da usare come riferimento per laboratori che operano nel settore, in particolare per l’analisi della tessitura. La tessitura è un parametro analitico di notevole importanza perché indica l’attitudine di un suolo a svolgere azioni meccaniche quali:  supporto meccanico di piante e strutture edili;  stabilità e quindi resistenza ai fenomeni franosi;  fertilità, cioè la capacità di fornire, a piante e vegetali in genere, tutti i nutrienti necessari alla loro vita. Lo studio della tessitura di un terreno ha origini antiche e si basava su metodi molto empirici, ad esempio, in campagna, bastava misurare la resistenza alla rottura di un bastoncino ottenuto impastando terra e acqua. Oggi invece, in laboratorio, si possono misurare i pesi delle frazioni ottenute setacciando un terreno attraverso setacci a maglie di dimensioni variabili, oppure, procedendo per via umida, si può misurare la velocità di decantazione di una quantità nota di campione disperso in un mezzo disperdente. La determinazione della tessitura, per quanto universalmente applicata, presenta difficoltà in termini di ripetibilità e riproducibilità della misura. Tale limite, accettabile quando il terreno viene considerato solo un contenitore di nutrienti per vegetali, deve essere superato quando il terreno viene analizzato dal punto di vista della stabilità, pertanto il
  4. 4. 4 risultato ottenuto deve essere accompagnato, come richiesto in caso di accreditamento, da indicazioni di ripetibilità e riproducibilità. In questo lavoro di tesi mi sono occupato della metodica preparazione di un campione di terreno da sottoporre ad analisi granulometrica. Attraverso il confronto dei dati ottenuti dall’analisi granulometrica sulle frazioni di diverso diametro è stato possibile valutare il grado di omogeneità del campione oggetto di studio. 1 Terreno 1.1 Definizione e formazione Il suolo è lo strato detritico superficiale delle terre emerse che, per la sua struttura, si presta allo sviluppo delle specie vegetali e ad essere utilizzato dall’uomo per le coltivazioni. Il suolo deriva dalla disgregazione delle rocce per azione chimica, fisica e biologica da parte di agenti superficiali e dagli organismi presenti in esso. Tale processo è detto pedogenesi. Il processo di formazione del suolo a partire da una roccia può essere distinto in due fasi: alterazione della roccia (a) e formazione del suolo (b). a) L’alterazione della roccia è dominata dai processi fisici, che suddividono i cristalli dei vari minerali che costituiscono la roccia di origine (minerali primari) in particelle più piccole. Questo comporta un aumento nella superficie specifica, che rende il materiale maggiormente suscettibile all’azione chimica. La formazione di ghiaccio, la penetrazione degli apparati radicali, l’espansione e la contrazione derivanti dalle variazioni di temperatura, sono processi che tendono a disgregare le rocce. Le principali alterazioni chimiche sono invece dovute all’acqua, che scioglie e dilava i Sali solubili e idrolizza i silicati, all’anidride carbonica, che aumenta il potere idrolitico dell’acqua conferendole un certo grado di acidità che la rende capace di solubilizzare e idrolizzare i carbonati di calcio delle rocce
  5. 5. 5 calcaree, all’ossigeno, responsabile dell’ossidazione di ferro e manganese. Questi processi chimici possono contribuire alla disgregazione delle rocce rimuovendo gli agenti cementati che ne tengono uniti i cristalli, ma sono di minore importanza rispetto ai processi fisici. b) I materiali che derivano dalla disgregazione della roccia sono localizzati in prossimità della superficie del terreno, e pertanto possono subire l’alterazione chimica e quella biologica da parte degli organismi viventi. Gli organismi terricoli e le radici delle piante contribuiscono attivamente alla pedogenesi accentuando fortemente l’alterazione chimica con la produzione di anidride carbonica e di acidi organici, con l’ossidazione microbica di ferro, manganese ecc., e con le loro spoglie. I minerali originari possono essere alterati e formare in questo modo i minerali secondari che, a loro volta, possono essere ulteriormente modificati in un continuo processo di trasformazione. Il suolo è perciò un’entità dinamica. Il processo pedogenetico fa sì che il suolo formi distinti strati a varie profondità, chiamati orizzonti, che nel loro insieme costituiscono il profilo di un terreno. Nel profilo del terreno agrario vengono distinti due macro orizzonti: il suolo, interessato dalle lavorazioni e dagli apporti di concimi organici e chimici, che ospita la maggior parte delle radici e che solitamente comprende gli orizzonti A, E e B definiti per i terreni naturali, e il sottosuolo, che non ha ancora subito l’intervento dell’uomo, ospita le radici più profonde, e può derivare dagli orizzonti B e C del terreno naturale. Il profilo del terreno agrario può talora presentare orizzonti di varia natura che impediscono o ostacolano lo sviluppo dell’apparato radicale, indicati come strati di inibizione. Alcuni sono di natura geologica, altri derivano dalle attività agricole.
  6. 6. 6 Fig. 1 – Profilo del suolo Lo strato superiore del profilo, l’orizzonte A, è solitamente ricco in sostanza organica accumulatasi dai residui vegetali, quindi più scuro degli strati sottostanti, e più esposto all’azione disgregante degli agenti fisici e alla decomposizione chimica. Al di sotto si trova l’orizzonte B, la cui caratteristica principale è la ricchezza in argille, in parte proprie, in parte provenienti dall’orizzonte soprastante. L’orizzonte C rappresenta il substrato pedogenetico, e arriva fino alla roccia madre, dalla quale il terreno si è originato. L’orizzonte C può essere più o meno spesso, ma anche assente. Il materiale che si trova negli orizzonti A e B deriva dalla trasformazione del materiale che si trovava nell’orizzonte C.
  7. 7. 7 1.2 Composizione e fertilità del terreno Dal punto di vista agronomico il terreno può essere definito come una miscela di sostanza organica e di minerali tale da consentire la vita delle piante. La complessità del terreno è in gran parte dovuta alla coesistenza di una fase solida, formata da sostanze minerali e sostanza organica (a sua volta in parte formata da organismi viventi che esplicano una fondamentale azione biologica), una fase liquida formata da una soluzione diluita di sali minerali nella quale prevalgono i cationi, e una fase aeriforme. La fase solida rappresenta circa il 50% del volume di un terreno, ed è composta prevalentemente, con l’eccezione dei terreni organici, da minerali derivanti dalla roccia madre. Al variare delle proporzioni di queste tre fasi e delle loro caratteristiche, varia la fertilità del terreno intesa come l’insieme delle caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche che rendono adatto il terreno agrario alla coltivazione. Ed in particolare:  le caratteristiche chimiche sono intese come quantità di elementi nutritivi e presenza di elementi tossici per la pianta, capacità di scambio e pH, dalla cui interazione deriva la disponibilità degli elementi nutritivi per la pianta;  le caratteristiche biologiche riguardano gli aspetti legati all’attività degli organismi viventi presenti nel terreno, quali la mineralizzazione della sostanza organica, l’umificazione, la nitrificazione, la fissazione dell’azoto atmosferico, ecc.;  le caratteristiche fisiche interessano principalmente, la tessitura e la struttura del terreno, e controllano il flusso di acqua, la capacità di ritenzione idrica e gli scambi di calore, e sono, a loro volta, responsabili della diversa penetrazione dell’apparato radicale e dell’assorbimento dell’acqua e degli elementi nutritivi.
  8. 8. 8 La fertilità chimica è legata sia al tipo di minerali presenti sia alle dimensioni delle particelle elementari nelle quali essi sono presenti. Un minerale è un solido inorganico cristallino dotato di una specifica struttura spaziale e composto da specifici elementi chimici. Nella tabella 1 sono riportati i nove elementi chimici maggiormente rappresentati nella crosta terrestre (>99%) e le proporzioni nelle quali sono presenti. L’ossigeno rappresenta il 60% di tutti gli atomi della crosta terrestre in numero ma, essendo coinvolto nella molecola di ossidi di metalli o di Sali, ne rappresenta il 90% in volume. La struttura della maggior parte dei minerali e delle rocce è pertanto costituita da ossigeno, mentre la superficie dei minerali è occupata da vari cationi, fra cui principalmente alluminio e silicio. Una delle categorie di minerali più importanti per i terreni agrari sono proprio i silicati, minerali la cui struttura è costituita da ossigeno e silicio, e tra questi gli alluminosilicati, che contengono nella loro struttura ioni alluminio. Altri due gruppi di minerali particolarmente importanti per i terreni agrari sono gli ossidi ed gli idrossidi di ferro e di alluminio e i carbonati (soprattutto quello di calcio e di magnesio). La frazione sabbiosa e quella limosa di un terreno sono prevalentemente formate da minerali primari, ossia minerali formatisi a temperature elevate ed ereditati inalterati dalle rocce
  9. 9. 9 ignee e metamorfiche originarie. Minerali primari si ritrovano anche nella frazione argillosa di suoli debolmente degradati, ma sono presenti in quantità trascurabile nella frazione argillosa della maggior parte dei terreni agrari. I minerali primari più abbondanti sono il quarzo (SiO2), un minerale piuttosto inerte, e i feldspati (MalSi3O8) dove per M si intendono ioni Na+ , K+ e Ca2+ . I minerali della frazione argillosa sono prevalentemente secondari, ossia formatisi in seguito a reazioni a basse temperature o ereditati da rocce sedimentarie, o formatisi direttamente nel terreno in seguito ai fenomeni di degradazione della roccia madre. I minerali secondari comprendono i fillo-silicati, gli idrossidi di ferro e alluminio, i carbonati e i composti dello zolfo, ossia le specie minerali più importanti per i terreni agrari. Molti minerali della frazione argillosa sono cristallini. La frazione argillosa è responsabile della maggior parte delle caratteristiche chimiche e fisiche, mentre le altre frazioni sono molto meno attive da un punto di vista chimico. Con il termine di argille non si indica quindi semplicemente una classe granulometrica, ma un vasto gruppo di minerali, alcuni dei quali sono amorfi, mentre altri sono microcristalli altamente strutturati, di dimensioni colloidali (1-1000 nm). La combinazione dell’elevato sviluppo superficiale e del tipo di minerali fa sì che la frazione argillosa sia quella che influenza maggiormente le caratteristiche fisico-chimiche del terreno.
  10. 10. 10 1.3 Tessitura La tessitura o granulometria è la proprietà fisica del terreno che lo identifica in base alla composizione percentuale in peso delle sue particelle solide distinte per classi granulometriche in sabbia, limo e argilla. Nel loro complesso, queste tre frazioni minerali rappresentano la cosiddetta terra fine, cioè la frazione ottenuta per setacciatura attraverso un vaglio a maglie tonde di diametro di 2 mm. Le classificazioni granulometriche proposte per la terra fine sono diverse (Figura 4), ma la più usata è quella di Attemberg (1913), adottata dalla IASS (International Association of Soil Science). Convenzionalmente la si suddivide in sabbia, limo ed argilla. Costituiscono la sabbia tutte le particelle di diametro compreso fra 0.02 e 2 mm; il limo comprende le particelle con diametro compreso tra 0.002 e 0.02 mm e l’argilla quelle di diametro inferiore a 0.002 mm (2μm). Le particelle con un diametro superiore ai 2 mm (ghiaino, ghiaia e pietre) vengono indicate come scheletro e sono escluse dalla determinazione della tessitura, in quanto non contribuiscono alla capacità di ritenzione dell’acqua e degli elementi nutritivi del terreno. In base alla percentuale in peso, il contenuto di scheletro può essere definito:  inconsistente < del 5%  sensibile 5-20%  abbondante 20-40%  prevalente > 40%
  11. 11. 11 Un terreno può essere definito sabbioso, limoso o argilloso, in relazione al prevalere delle proprietà tipiche di una delle classi granulometriche della terra fine, indicando come franco o di medio impasto, un terreno che si presenta come una miscela delle tre classi granulometriche anche se in rapporti variabili. Il terreno, nel suo complesso, esprimerà con maggiore evidenza le caratteristiche chimico-fisiche della frazione più abbondante, dal momento che ciascuna classe granulometrica ha differenti proprietà fisiche e chimiche legate alle dimensioni delle particelle elementari e alla loro struttura superficiale, con influenza sul rapporto superficie/volume, fondamentale per tutti quei fenomeni che si verificano nell’interfaccia tra due sistemi, ad esempio tra fase solida e fase liquida. La maggiore o minore percentuale di particelle elementari di ciascuna classe granulometrica presente in un terreno dà origine a diversi tipi di tessitura, che possono essere ricavati, a partire dalle percentuali delle singole classi, utilizzando il cosiddetto triangolo di tessitura. Così come per le classi granulometriche, esistono tre triangoli di tessitura, uno della IASS, uno dell’USDA, e uno del BSI. Nel definire la tessitura di un terreno è pertanto importante specificare la classificazione di riferimento, e usare la stessa classificazione per granulometria e tessitura. Nella figura 5 è riportato il triangolo USDA, esso è suddiviso in 12 aree contenenti tutte le possibili proporzioni di sabbia, limo e argilla; sono rappresentate anche le linee corrispondenti alle diverse percentuali granulometriche, che solitamente non vengono disegnate.
  12. 12. 12 Ciascuna classe granulometrica contribuisce a determinare le caratteristiche complessive del terreno: le particelle più grandi ovvero lo scheletro consentono al terreno di sostenere il proprio peso e quello dei mezzi che transitano su di esso, riducendo così il rischio di compattamento e contribuendo a mantenere il terreno permeabile e ben areato. La frazione che influenza in modo maggiore le caratteristiche chimico-fisiche del terreno è però quella argillosa, a causa, ma non solo, della sua elevata superficie specifica. Le particelle argillose assorbono acqua e si idratano, causando l’espansione e la successiva contrazione del terreno al suo disseccamento. Sono tipicamente collose quando umide, per poi solidificare e formare crepe e fessure quando asciutte. La maggior parte delle argille possiede cariche negative e, quando idratata, forma con gli ioni in soluzione dei doppi strati elettrostatici. L’elevata superficie specifica è anche responsabile del fatto che le argille liberino calore quando inumidite. La tessitura dipende dalle caratteristiche della roccia dalla quale si è originato il terreno, e rappresenta una proprietà permanente del suolo, ossia una proprietà che non può essere modificata attraverso l’attività agronomica. Tranne alcuni casi eccezionali, come arature profonde, ricorso alle colmate, apporto di sabbia su piccoli appezzamenti di colture molto remunerative, la tecnica agronomica prende semplicemente atto della tessitura del suolo e adotta gli accorgimenti più idonei per gestirla. La tessitura può, comunque, essere modificata dall’erosione, in quanto questa asporta la parte superficiale del terreno e/o provoca il deposito di particelle trasportate dal vento. La tessitura può essere modificata anche dal movimento verticale delle particelle di argilla, che si muovono dalla superficie del terreno (orizzonte A) verso gli strati sottostanti (orizzonte B), fenomeno che si verifica normalmente in tempi più o meno lunghi durante l’invecchiamento di un terreno.
  13. 13. 13 2 Analisi granulometrica Le analisi granulometriche hanno essenzialmente due grandi applicazioni: nell’agronomia servono per conoscere le relazioni che intercorrono tra tessitura ed elementi nutritivi per le colture, mentre nella geologia sono usate nello studio della stabilità di un terreno. L’analisi della composizione granulometrica mira unicamente a conoscere il contenuto in particelle primarie del terreno, suddivise in base alla grandezza indipendentemente dal modo in cui si trovano distribuite nello spazio. La componente solida primaria (cioè non associata in aggregati strutturali) del terreno è caratterizzata da particelle di varia dimensione, da diametri dell’ordine del centimetro si passa ai millimetri e ai decimi di micron dei componenti più fini. Queste frazioni possono essere classificate in base al diametro e raggruppate in categorie dimensionali. Sono state proposte a riguardo molte suddivisioni che fondamentalmente differiscono per i limiti delle classi dimensionali delle singole particelle. Le principali sono due e differiscono solo per il limite che separa limo e sabbia: 0,02 mm per la Società Internazionale di Scienze del Suolo, ripresa dall’Unichim e 0,05 mm per l’USDA, ripresa dalla Società Italiana di Scienze del Suolo; coincidono invece il limite superiore per la sabbia, 2 mm, ed il limite limo-argilla, 0,002 mm. I metodi impiegati per l’analisi granulometrica prevedono una prima separazione delle particelle aventi diametro inferiore a 2 mm, denominate “terra fine”, che rappresenta la frazione della componente solida del terreno più direttamente responsabile delle caratteristiche fondamentali del suolo e su cui vengono eseguite tutte le successive determinazioni chimiche e fisiche e riferiti i relativi risultati. L’analisi granulometrica viene eseguita mediante due tecniche:  setacciatura, per la frazione grossolana  sedimentazione, per la frazione fine La determinazione dello scheletro viene eseguita in laboratorio per setacciatura del terreno utilizzando un setaccio a maglia tonda con vaglio da 2 mm. La determinazione granulometrica della terra fine è una procedura basata sulla misura della densità di una sospensione, ottenuta miscelando il terreno all’acqua con l’aggiunta
  14. 14. 14 di sostanze disperdenti per favorire la separazione delle particelle, la cui interpretazione viene fatta impiegando la legge di Stokes, che lega la velocità di sedimentazione di una particella in sospensione al diametro della particella e alla densità della miscela. Per poter applicare la legge di Stokes occorre considerare le particelle della terra fine come sfere. Secondo tale legge, una sfera immersa in un fluido viscoso, fermo ed indefinito, e abbandonata a se stessa senza velocità iniziale, per effetto della gravità cade con moto inizialmente accelerato. Se il diametro della sfera è abbastanza piccolo così che nella sua caduta essa non provochi la formazione di scie vorticose, la sfera raggiunge una velocità di regime alla quale si equilibrano la resistenza del mezzo e la forza motrice, proseguendo la sua caduta con moto uniforme. La velocità di una particella in caduta nel fluido (velocità di sedimentazione) può essere cosi espressa:  : densità della sfera (particella di terreno)  : densità del fluido  : coefficiente di attrito viscoso del fluido  : accelerazione gravitazionale  : raggio della sfera Una volta fissato il fluido usato (acqua nel caso dell’analisi granulometrica del terreno) la sua densità e viscosità risultano fissate. L’accelerazione di gravità è fissa e come densità della particella si può utilizzare un valore medio di 2,65 Kg/m3 . La velocità di sedimentazione, quindi, diventa funzione unica del quadrato del raggio delle particelle; per questo le particelle di diametro maggiore (sabbia) precipitano prima, mentre quelle più fini (limo e argilla) rimangono in sospensione per lungo tempo. La legge di Stokes è valida sperimentalmente solo per piccole sfere (al più di circa 2 millimetri) fatte cadere in grandi recipienti (come ad esempio cilindri di 6-7 cm di diametro e 25-30 cm di altezza).
  15. 15. 15 Eseguendo misure di densità a diversi intervalli di tempo e conoscendo il peso specifico dei grani è possibile ricavare il diametro e la percentuale in peso delle particelle rimaste in sospensione e quindi aventi diametro inferiore a quelle sedimentate. Per disperdere gli aggregati prima della determinazione vera e propria il terreno viene messo a contatto con una soluzione disperdente di esametafosfato di sodio che agisce sui legami fra le particelle. In molti laboratori l’analisi della tessitura viene eseguita tramite metodi manuali i quali però hanno tempi di analisi molto lunghi e sono soggetti ad errori dovuti alla difficoltà di misurare le frazioni di diametro maggiore che precipitano nei primi secondi di analisi. I metodi più usati sono: o il metodo della pipetta (Fig. 6), metodo ufficiale che utilizza il levigatore di Andreasen, con cui le varie frazioni vengono raccolte dopo sedimentazione in tempi stabiliti, essiccate e pesate. o il metodo densimetrico (metodo di Boujoucos, Fig.7) che permette di risalire alla composizione percentuale delle varie frazioni minerali misurando la densità della sospensione a tempi stabiliti e calcolando per differenza la percentuale di particelle già sedimentate. I metodi descritti sono riportati in allegato 1
  16. 16. 16 Parte Sperimentale 1 Lo strumento: GSA (Grain Size Analyzer) Il GSA (Grain Size Analyzer) è uno strumento realizzato dalla ditta Gibertini, esso permette la caratterizzazione granulometrica dei terreni attraverso la misura della riduzione progressiva di densità di una sospensione acqua-terreno conseguente alla sedimentazione nel tempo delle particelle di materiale. Fig. 8 – GSA (Grain Size Analyzer) a sei postazioni
  17. 17. 17 Il GSA in uso al laboratorio di Riccagioia possiede bicchieri di decantazione con un volume pari a 500 ml e ha 3 postazioni che permettono, quindi la determinazione granulometrica di 3 campioni contemporaneamente. Lo strumento è costituito da: 1- Densimetro: 2- Sonda per la misurazione della temperatura 3- Gancio porta pescante 4- Bilancia idrostatica Questo strumento si avvale della procedura prescritta dalle normative standard ASTM D422 e UNI CEN ISO/TS 17892-4, applicata ad una bilancia idrostatica elettronica per la misura della densità modifica. Il GSA viene usato in alternativa all’idrometro manuale (o altri densimetri standard) soggetto a letture difficoltose e soggettive. Le principali caratteristiche di questo strumento sono:  Range di densità da 0,900 a 1,0500 con precisione 4° cifra decimale (l’idrometro ha 3 cifre decimali molto approssimate).  Compensazione automatica della variazione della temperatura e legge di Stokes  Ripetibilità migliore del 2 %
  18. 18. 18  Tutti i parametri variabili, densità del terreno, accelerazione di gravità, tempi di acquisizione dei dati, etc, sono programmabili dall’operatore. Per le misure granulometriche, il GSA misura la densità della sospensione di terreno a intervalli di tempo prestabiliti. La densità diminuisce con la sedimentazione progressiva delle particelle con una velocità di sedimentazione che è funzione unica del quadrato del raggio delle particelle (legge di Stokes). Le particelle di diametro maggiore hanno una velocità di sedimentazione maggiore provocando una diminuzione della densità della sospensione di terreno e quindi sono quelle che vengono individuate per prime. L’analisi granulometrica effettuata con questo strumento, che utilizza la classificazione granulometrica del Dipartimento Agrario degli Stati Uniti (USDA), permette la distinzione delle seguenti frazioni:  sabbia grossa ( > 100 µm )  sabbia fine ( 100 – 50 µm )  limo grosso ( 50 – 20 µm )  limo fine ( 20 – 2 µm )  argilla ( < 2 µm ) Lo strumento effettua diverse misure di densità a intervalli di tempo differenti. In funzione del peso specifico dei grani è possibile ricavare il diametro e la percentuale in peso delle particelle rimaste in sospensione e quindi aventi diametro inferiore a quelle sedimentate. I risultati vengono espressi in g/Kg. La sospensione acqua-terreno viene preparata all’interno di cilindri di vetro utilizzati poi per l’analisi; la sospensione viene preparata con qualche ora di anticipo, generalmente una notte, per favorire la dispersione la particelle del terreno, quindi si diluisce con acqua fino a 500 ml. I bicchieri di decantazione, introdotti nello strumento, vengono agitati mediante un’ancoretta magnetica per 10 minuti con velocità costante e controllata. La densità della sospensione di terreno viene misurata mediante un densimetro agganciato ad una bilancia idrostatica.
  19. 19. 19 Il densimetro è costituito da un pescante di vetro di forma cilindrica che contiene al suo interno delle sfere di piombo fino a raggiungere un peso definito. All’estremità opposta del pescante è legato un sottilissimo filamento di acciaio che permette di agganciare il densimetro all’apposito gancio porta pescante. Lo strumento viene completamente gestito attraverso un software, consentendo la raccolta e l’elaborazione dei dati acquisiti. E’ possibile la visualizzazione in tempo reale dell’andamento della prova in forma grafica. L’analisi dura al massimo 8 ore, tempo necessario ad avere la garanzia che la sospensione contenga solo acqua e argilla, ma prove effettuate a Riccagioia negli anni precedenti hanno permesso di individuare in 6.5 ore il tempo di sicurezza adattabile alla quasi totalità dei campioni. L’utilizzo del GSA rappresenta un grande vantaggio, rispetto all’analisi manuale, per quanto riguarda i tempi di analisi che si riducono dalla 24 ore necessarie per quelle effettuate mediante il densimetro o il levigatore di Andreasen a solo otto ore al massimo. Tuttavia è opportuno evidenziate che la gestione strumentale delle misure, che vengono effettuate in continuo, a intervalli prefissati e in funzione della velocità di sedimentazione delle particelle del terreno, permette di ottenere risultati estremamente più affidabili ed una ripetibilità delle misure molto elevata, evitando errori di misurazione nelle prime fasi dell’analisi, dovute a sedimentazioni irregolari e all’impossibilità di misurare la densità della sospensione ai tempi indicati, a causa delle ridotta visibilità della scala graduata del densimetro.
  20. 20. 20 Nella figura sottostante (Fig. 11), viene riportato un esempio della schermata dei parametri misurati dallo strumento. Nella parte a sinistra, si trova una tabella con tutti i parametri relativi alle letture effettuate (rispettivamente: tempo di lettura, densità sospensione, temperatura soluzione, diametro particelle e percentuale frazione) mentre nella parte a destra, si trova il grafico della curva granulometrica. La curva granulometrica è un diagramma sperimentale ottenuto in seguito al passaggio del materiale campione tramite setacciatura (per frazioni granulometriche grossolane) o sedimentazione (per frazioni granulometriche fini). Il risultato dell’analisi è reso più chiaramente visibile attraverso la creazione di grafici in scala ordinaria o logaritmica che riportano: - il diametro delle particelle in ascissa - la percentuale in peso che possiede un diametro indicato in ordinata
  21. 21. 21 Dall’analisi della curva granulometrica di un terreno è possibile derivarne il tipo e il grado di assortimento delle particelle, cioè quanto le particelle che compongono il campione presentano eterogeneità di dimensioni. Eseguendo misure di densità a diversi intervalli di tempo e conoscendo il peso specifico dei grani è possibile ricavare il diametro e la percentuale in peso delle particelle rimaste in sospensione e quindi aventi diametro inferiore a quelle sedimentate. Utilizzando questi dati è così possibile completare la curva granulometrica. La forma della curva è indicativa della distribuzione granulometrica: più la curva è distesa, più la granulometria è assortita. La curva granulometrica è una curva % cioè indica la % in peso della frazione che super un determinato diametro. 2 Scelta del campione Per questo studio è stato impiegato un terreno di tipo franco sabbioso. La scelta di questa tipologia di campione è stata determinata dalla necessità di verificare le ripetibilità della analisi granulometrica su una tipologia di suolo differente da quella già oggetto di studio nel 2012 e aventi caratteristiche di terreno “franco limoso”. Il terreno esaminato presentava una trascurabile quantità di scheletro ed erano assenti radici o altri residui di natura organica. Requisito fondamentale all’inizio del lavoro di internato è stato quello di preparare, in una sola volta, un unico campione di dimensione sufficiente ad effettuare tutte le prove previste nello studio. È stato inoltre necessario preparare un campione quanto più possibile omogeneo per poter valutare la ripetibilità e la riproducibilità dell’analisi granulometrica, escludendo contributi esterni dovuti alla natura stessa del campione. A questo scopo sono state considerate due tipologie di campione:  terreno setacciato meccanicamente con i setacci cilindrici a maglie tonde da 2 mm di diametro;  terreno setacciato manualmente attraverso un setaccio a maglie da 0.5 mm di lato, senza percussione a partire dalla frazione setacciata meccanicamente.
  22. 22. 22 In entrambi i casi, la frazione utile è stata omogeneizzata meccanicamente per 60 minuti nel tentativo di rendere quanto più possibile uniforme il campione da sottoporre all’analisi. 3 Preparazione del campione 3.1 Asciugatura Il terreno destinato all’analisi deve essere completamente asciutto e pertanto lasciato condizionare, su carta da filtro, per sette giorni a temperatura ambiente in un locale dotato di condizionamento dell’aria e di un sistema di aspirazione delle polveri fino a completa stabilizzazione dell’umidità, mescolando manualmente il terreno una volta al giorno. 3.2 Setacciatura con setacciatore Cad Disegni da 2 mm Quando il terreno è completamente asciutto, si procede alla fase di setacciatura mediante un setacciatore meccanico con vaglio a maglie tonde da 2 mm. Il terreno da setacciare viene inserito all’interno di un setaccio di forma cilindrica, munito di un cilindro di ferro pesante che ha lo scopo di frantumare i grumi e gli aggregati più grossolani del terreno mediante debole e costante percussione ottenuta nella rotazione del cilindro nel suo alloggiamento. Il setaccio viene chiuso e inserito all’interno del setacciatore sopra dei rulli, i quali, girando, permettono la frantumazione delle zolle
  23. 23. 23 tenere e quindi la setacciatura della frazione di terreno inferiore ai 2 mm. Dopo 5 minuti, la frazione di terreno che non passa attraverso le maglie da 2 mm, considerata scheletro (costituita da sassi, zolle concrete e vegetali), viene scartata, in quanto non utile per le successive analisi. 3.3 Setacciatura con setaccio a maglie da 0.5 mm La frazione che attraversa i fori dal setaccio costituisce la cosiddetta terra fine e viene usata per le successive analisi. Viene sottoposta ad una ulteriore setacciatura mediante staccio con maglie da 0.5 mm. Viene separata la frazione che non attraversa i fori del setaccio avente un diametro delle particelle maggiore di 0,5 mm. Il campione così ottenuto presenta una maggiore omogeneità rispetto a quello setacciato meccanicamente. 4 Analisi granulometrica mediante GSA Viene pesata dal campione di terreno precedentemente setacciato e omogeneizzato un’aliquota pari a 25 grammi che viene inserita nel cilindro di vetro (da 500 ml) insieme a 62 ml di una soluzione acquosa di esametafosfato di sodio al 4% (40 g/L). Il sodio esametafosfato (SHPM) è un complessante più debole dell’EDTA, chiamato anche Calgon. È un esamero di composizione (NaPO3)6, quello presente in commercio è una miscela di metafosfati polimerici di cui l’esamero è quello che dà il nome al composto. Nell’analisi della tessitura, viene usato come disperdente dei colloidi argillosi per far sì che i costituenti del terreno siano presenti come particelle singole e non come aggregati, condizione necessaria per
  24. 24. 24 l’analisi granulometrica. La dispersione avviene grazie alla sostituzione dei cationi assorbiti dalle argille, come il Ca2+ , con cationi Na+ provenienti dal SHMP. I cationi polivalenti sostituiti formano complessi insolubili con il fosforo i quali impediscono la riformazione degli aggregati. L’assorbimento di cationi Na+ da parte dell’argilla favorisce l’incremento dell’idratazione di quest’ultima con ulteriore dispersione dei colloidi. Questa condizione indebolisce la forza del legame tra l’argilla e il catione aumentando l’elettronegatività della particella di argilla e quindi la sua repulsione da altre particelle di argille. La sospensione viene agitata per permettere a tutto il terreno di entrare in contatto con il sodio esametafosfato. Il terreno viene lasciato a contatto con la soluzione disperdente per un tempo che va dalle 5 alle 7 ore, per permettere una ottimale dispersione dei colloidi. Successivamente, la sospensione viene portata a volume (500 ml) nel cilindro e agitata con un’ancoretta magnetica a sezione triangolare in modo uniforme e costante per 10 minuti, regolati mediante il programma informatico. All’avvio delle analisi, il software che gestisce lo strumento, controlla la tara della bilancia (se il valore indicato non fosse pari a 0,000 g deve essere eseguita la taratura utilizzando un peso di massa certificata di classe E2 da 100 g) Le tre postazioni dello strumento possiedono uguale velocità di agitazione. Ciascun cilindro possiede una sonda per la misurazione della temperatura, che viene posizionata all’inizio della prova e un densimetro che viene posizionato al termine dell’agitazione, prima che la sospensione acqua–terreno sia completamente ferma, per evitare che le particelle più grosse di sabbia comincino a decantare prima che lo strumento registri le misure. Posizionato il densimetro hanno inizio le misurazioni della densità della sospensione. Il software che gestisce il GSA fornisce le quantità in peso, espresse in g/Kg, delle varie classi granulometriche che compongono il campione analizzato e la curva granulometrica ottenuta con i dati delle misurazioni effettuate durante tutta l’analisi.
  25. 25. 25 Risultati 1 Analisi granulometrica con GSA Sui campioni di terreno, ovvero la frazione di terra fine (2 mm) e la frazione setacciata a 0,5 mm, abbiamo effettuato l’analisi granulometrica, in modo da determinare la composizione percentuale delle particelle solide distinte in classi granulometriche. A seguito verranno riportati (Tab. 5) i risultati ottenuti per le due prove e per ciascuna classe granulometrica anche l’analisi statistica dei risultati ottenuti. Le classi granulometriche vengono suddivise in base ai seguenti intervalli di diametro delle particelle: sabbia grossa > 0,1 mm sabbia fine 0,1-0,05 mm limo grosso 0,05-0,02 mm limo fine 0,02-0,002 mm argilla < 0,002 mm Tab. 2 – diametro classi granulometriche Di seguito, a titolo d’esempio, viene riportata una tabella (Tab. 3) con tutti i parametri misurati durante l’analisi con GSA. Le diverse colorazioni servono ad individuare più facilmente le diverse classi granulometriche in base alle dimensioni delle particelle che le caratterizzano. Nella curva granulometrica (Fig. - 14) vengono riportate anche le concentrazioni (espresse come g/Kg) delle classi granulometriche presenti nel campione esaminato. Sia la curva che la tabella vengono aggiornati in tempo reale durante l’analisi.
  26. 26. 26 Tab. 3 - parametri dell’analisi del campione setacciato a 0,5 mm Tempo Densità Temp Dimen Perc (min) (kg/m3 ) (°C) (mm) (%) 1 0,03 3,2302 25,0 0,19663 100,000 2 0,07 1,0303 24,8 0,14025 86,885 3 0,10 1,0286 24,6 0,11479 81,231 4 0,13 1,0274 24,6 0,09964 77,337 5 0,17 1,0259 24,5 0,08925 72,655 6 0,20 1,0248 24,5 0,08155 69,118 7 0,23 1,0241 24,4 0,07550 66,625 8 0,27 1,0232 24,4 0,07066 63,941 9 0,30 1,0225 24,4 0,06664 61,487 10 0,33 1,0218 24,4 0,06322 59,359 11 0,37 1,0213 24,4 0,06029 57,779 12 0,40 1,0208 24,4 0,05772 56,167 13 0,44 1,0204 24,4 0,05546 54,781 14 0,47 1,0201 24,4 0,05346 53,782 15 0,50 1,0197 24,4 0,05165 52,559 16 0,54 1,0194 24,4 0,05001 51,659 17 0,57 1,0193 24,4 0,04851 51,241 18 0,60 1,0191 24,4 0,04715 50,756 19 0,64 1,0187 24,4 0,04589 49,276 20 0,67 1,0184 24,4 0,04473 48,247 21 0,70 1,0181 24,4 0,04366 47,475 22 0,74 1,0179 24,4 0,04266 46,702 23 0,77 1,0177 24,4 0,04172 45,994 24 0,80 1,0174 24,4 0,04085 45,253 25 0,84 1,0172 24,4 0,04002 44,579 26 0,87 1,0170 24,4 0,03925 44,000 27 0,90 1,0168 24,4 0,03852 43,356 28 0,94 1,0167 24,4 0,03782 42,745 29 0,97 1,0165 24,4 0,03717 42,198 30 1,00 1,0163 24,4 0,03654 41,749 31 1,07 1,0160 24,4 0,03539 40,687 32 1,14 1,0157 24,4 0,03433 39,819 33 1,20 1,0155 24,4 0,03336 38,984 34 1,27 1,0152 24,4 0,03248 38,146 35 1,34 1,0150 24,4 0,03165 37,375 36 1,40 1,0148 24,4 0,03089 36,67
  27. 27. 27 37 1,47 1,0146 24,4 0,03018 35,995 Tempo Densità Temp Dimen Perc (min) (kg/m3 ) (°C) (mm) (%) 38 1,54 1,0144 24,4 0,02952 35,351 39 1,60 1,0142 24,4 0,02890 34,773 40 1,67 1,0140 24,4 0,02832 34,163 41 1,74 1,0138 24,4 0,02777 33,615 42 1,80 1,0137 24,4 0,02725 33,103 43 1,87 1,0135 24,4 0,02676 32,588 44 1,94 1,0134 24,4 0,02629 32,139 45 2,00 1,0132 24,4 0,02585 31,689 46 2,07 1,0131 24,4 0,02543 31,206 47 2,14 1,0129 24,4 0,02503 30,822 48 2,20 1,0128 24,4 0,02465 30,373 49 2,27 1,0127 24,4 0,02428 30,019 50 2,34 1,0126 24,4 0,02393 29,667 51 2,40 1,0125 24,4 0,02360 29,250 52 2,47 1,0123 24,4 0,02328 28,897 53 2,54 1,0123 24,4 0,02297 28,607 54 2,60 1,0121 24,4 0,02267 28,223 55 2,67 1,0120 24,4 0,02239 27,934 56 2,74 1,0120 24,4 0,02211 27,678 57 2,80 1,0119 24,4 0,02185 27,356 58 2,87 1,0118 24,4 0,02159 27,069 59 2,94 1,0117 24,4 0,02134 26,781 60 3,00 1,0116 24,4 0,02111 26,523 61 3,07 1,0115 24,4 0,02087 26,233 62 3,14 1,0114 24,4 0,02065 26,011 63 3,20 1,0114 24,4 0,02043 25,754 64 3,27 1,0113 24,4 0,02023 25,528 65 3,34 1,0112 24,5 0,02002 25,304 66 3,40 1,0112 24,5 0,01982 25,079 67 3,47 1,0111 24,5 0,01963 24,856 68 3,54 1,0110 24,5 0,01945 24,631 69 3,60 1,0110 24,5 0,01927 24,439 70 3,67 1,0109 24,5 0,01909 24,214 71 3,74 1,0108 24,5 0,01892 24,055 72 3,80 1,0108 24,5 0,01875 23,830 73 3,87 1,0107 24,5 0,01859 23,670
  28. 28. 28 74 3,94 1,0107 24,5 0,01843 23,478 75 4,00 1,0106 24,5 0,01828 23,286 76 4,20 1,0104 24,5 0,01784 22,804 Tempo Densità Temp Dimen Perc (min) (kg/m3 ) (°C) (mm) (%) 77 4,40 1,0103 24,5 0,01742 22,358 78 4,60 1,0102 24,5 0,01704 21,876 79 4,80 1,0100 24,5 0,01668 21,493 80 5,00 1,0099 24,5 0,01634 21,079 81 5,20 1,0098 24,5 0,01603 20,694 82 5,40 1,0097 24,5 0,01573 20,374 83 5,60 1,0096 24,5 0,01544 19,989 84 5,80 1,0095 24,5 0,01517 19,736 85 6,00 1,0094 24,5 0,01492 19,414 86 6,20 1,0093 24,5 0,01468 19,160 87 6,40 1,0092 24,5 0,01444 18,937 88 6,60 1,0091 24,5 0,01422 18,650 89 6,80 1,0091 24,5 0,01401 18,395 90 7,00 1,0090 24,5 0,01381 18,171 91 7,20 1,0089 24,5 0,01362 17,917 92 7,40 1,0089 24,5 0,01343 17,791 93 7,60 1,0088 24,5 0,01325 17,632 94 7,80 1,0089 24,5 0,01308 17,794 95 8,00 1,0086 24,5 0,01292 17,055 96 8,37 1,0086 24,5 0,01263 16,801 97 8,74 1,0085 24,5 0,01236 16,484 98 9,10 1,0084 24,5 0,01211 16,165 99 9,47 1,0083 24,5 0,01187 15,880 100 9,84 1,0082 24,5 0,01165 15,626 101 10,20 1,0081 24,5 0,01144 15,436 102 10,57 1,0081 24,5 0,01123 15,181 103 10,94 1,0080 24,6 0,01104 14,957 104 11,30 1,0079 24,6 0,01086 14,735 105 11,67 1,0079 24,6 0,01069 14,577 106 12,04 1,0078 24,6 0,01053 14,387 107 12,40 1,0077 24,6 0,01037 14,196 108 12,77 1,0077 24,6 0,01022 14,038 109 13,14 1,0077 24,6 0,01007 13,912 110 13,50 1,0076 24,6 0,00994 13,690
  29. 29. 29 111 13,87 1,0075 24,6 0,00980 13,531 112 14,24 1,0075 24,6 0,00968 13,404 113 14,60 1,0075 24,6 0,00955 13,278 114 14,97 1,0074 24,6 0,00944 13,152 115 15,34 1,0074 24,6 0,00932 12,994 Tempo Densità Temp Dimen Perc (min) (kg/m3 ) (°C) (mm) (%) 116 16,10 1,0073 24,6 0,00910 12,710 117 16,87 1,0072 24,6 0,00889 12,489 118 17,64 1,0071 24,6 0,00869 12,301 119 18,40 1,0071 24,6 0,00851 12,080 120 19,17 1,0070 24,6 0,00834 11,892 121 19,94 1,0069 24,6 0,00817 11,673 122 20,70 1,0069 24,6 0,00802 11,549 123 21,47 1,0068 24,6 0,00787 11,362 124 22,24 1,0068 24,6 0,00774 11,207 125 23,00 1,0067 24,7 0,00761 11,052 126 23,77 1,0067 24,7 0,00748 10,896 127 24,54 1,0067 24,7 0,00736 10,773 128 25,30 1,0066 24,7 0,00725 10,680 129 26,07 1,0066 24,7 0,00714 10,555 130 26,84 1,0065 24,7 0,00704 10,430 131 27,60 1,0065 24,7 0,00694 10,305 132 28,37 1,0065 24,7 0,00685 10,180 133 29,14 1,0064 24,7 0,00676 10,086 134 29,90 1,0064 24,7 0,00667 10,024 135 30,67 1,0064 24,7 0,00658 9,900 136 32,17 1,0063 24,7 0,00643 9,715 137 33,67 1,0063 24,7 0,00628 9,562 138 35,17 1,0062 24,7 0,00615 9,406 139 36,67 1,0062 24,7 0,00602 9,284 140 38,17 1,0061 24,7 0,00590 9,129 141 39,67 1,0061 24,8 0,00579 9,008 142 41,17 1,0060 24,8 0,00568 8,885 143 42,67 1,0060 24,8 0,00558 8,730 144 44,17 1,0060 24,8 0,00548 8,641 145 45,67 1,0059 24,8 0,00539 8,522 146 47,17 1,0059 24,8 0,00530 8,431 147 48,67 1,0059 24,8 0,00522 8,373
  30. 30. 30 148 50,17 1,0058 24,8 0,00514 8,282 149 51,67 1,0058 24,8 0,00507 8,126 150 53,17 1,0058 24,8 0,00499 8,102 151 54,67 1,0057 24,8 0,00492 7,980 152 56,17 1,0057 24,8 0,00486 7,954 153 57,67 1,0057 24,9 0,00479 7,864 154 59,17 1,0057 24,9 0,00473 7,805 Tempo Densità Temp Dimen Perc (min) (kg/m3 ) (°C) (mm) (%) 155 60,67 1,0057 24,9 0,00467 7,747 156 62,17 1,0056 24,9 0,00461 7,689 157 63,67 1,0056 24,9 0,00456 7,629 158 65,17 1,0056 24,9 0,00451 7,572 159 66,67 1,0056 24,9 0,00446 7,512 160 68,17 1,0056 24,9 0,00441 7,486 161 69,67 1,0056 24,9 0,00436 7,428 162 71,17 1,0055 24,9 0,00431 7,369 163 72,67 1,0055 24,9 0,00427 7,310 164 74,17 1,0055 24,9 0,00422 7,284 165 75,67 1,0055 24,9 0,00418 7,226 166 77,17 1,0055 24,9 0,00414 7,200 167 78,67 1,0055 25,0 0,00410 7,140 168 80,17 1,0054 25,0 0,00406 7,115 169 81,67 1,0054 25,0 0,00402 7,056 170 83,17 1,0054 25,0 0,00399 6,997 171 84,67 1,0054 25,0 0,00395 6,940 172 86,17 1,0054 25,0 0,00391 6,912 173 87,67 1,0054 25,0 0,00388 6,887 174 89,17 1,0054 25,0 0,00385 6,893 175 90,67 1,0053 25,0 0,00382 6,834 176 92,17 1,0053 25,0 0,00378 6,808 177 93,67 1,0053 25,0 0,00375 6,781 178 95,17 1,0053 25,0 0,00372 6,788 179 96,67 1,0053 25,0 0,00369 6,698 180 98,17 1,0053 25,1 0,00366 6,705 181 99,67 1,0053 25,1 0,00364 6,647 182 101,17 1,0053 25,1 0,00361 6,621 183 102,67 1,0053 25,1 0,00358 6,595 184 104,17 1,0052 25,1 0,00356 6,569
  31. 31. 31 185 105,67 1,0052 25,1 0,00353 6,511 186 107,17 1,0052 25,1 0,00351 6,487 187 108,67 1,0052 25,1 0,00348 6,495 188 110,17 1,0052 25,1 0,00346 6,472 189 111,67 1,0052 25,1 0,00343 6,415 190 113,17 1,0052 25,1 0,00341 6,392 191 114,67 1,0052 25,2 0,00339 6,432 192 116,17 1,0052 25,2 0,00336 6,407 193 117,67 1,0052 25,2 0,00334 6,381 Tempo Densità Temp Dimen Perc (min) (kg/m3 ) (°C) (mm) (%) 194 119,17 1,0052 25,2 0,00332 6,355 195 120,67 1,0051 25,2 0,00330 6,329 196 124,67 1,0051 25,2 0,00325 6,253 197 128,67 1,0051 25,2 0,00319 6,206 198 132,67 1,0051 25,3 0,00314 6,162 199 136,67 1,0051 25,3 0,00310 6,113 200 140,67 1,0050 25,3 0,00305 6,065 201 144,67 1,0050 25,3 0,00301 5,981 202 148,67 1,0050 25,3 0,00297 5,959 203 152,67 1,0050 25,3 0,00293 5,903 204 156,67 1,0050 25,3 0,00289 5,877 205 160,67 1,0049 25,4 0,00285 5,832 206 164,67 1,0049 25,4 0,00282 5,779 207 168,67 1,0049 25,4 0,00278 5,696 208 172,67 1,0049 25,4 0,00275 5,704 209 176,67 1,0049 25,4 0,00272 5,679 210 180,67 1,0049 25,4 0,00269 5,628 211 184,67 1,0048 25,4 0,00266 5,572 212 188,67 1,0048 25,5 0,00263 5,551 213 192,67 1,0048 25,5 0,00260 5,527 214 196,67 1,0048 25,5 0,00258 5,476 215 200,67 1,0048 25,5 0,00255 5,421 216 226,67 1,0047 25,6 0,00240 5,300 217 252,67 1,0048 25,6 0,00227 5,710 218 278,67 1,0048 25,7 0,00216 5,590 219 304,67 1,0047 25,7 0,00206 5,367 220 330,67 1,0047 25,7 0,00198 5,316 221 356,67 1,0047 25,7 0,00191 5,206
  32. 32. 32 222 382,67 1,0046 25,8 0,00184 5,132 223 408,67 1,0047 25,8 0,00178 5,265 224 434,67 1,0046 25,8 0,00173 5,176 225 460,67 1,0046 25,8 0,00168 5,223 226 486,67 1,0046 25,8 0,00163 5,196 227 512,67 1,0046 25,8 0,00159 5,036 228 538,67 1,0046 25,8 0,00155 4,970 229 564,67 1,0046 25,8 0,00151 5,014 230 590,67 1,0046 25,8 0,00148 4,985 231 616,67 1,0046 25,8 0,00145 5,023 232 642,67 1,0046 25,8 0,00142 4,993 Tempo Densità Temp Dimen Perc (min) (kg/m3 ) (°C) (mm) (%) 233 668,67 1,0046 25,8 0,00139 4,995 234 694,67 1,0046 25,8 0,00137 4,990 235 720,67 1,0046 25,8 0,00134 5,046 Nel mio lavoro di tesi le prove sui campioni setacciati a 2 mm e 0.5 mm sono state effettuate per un tempo pari a 12 ore per garantire la completa deposizione della frazione di limo fine, mentre di solito le prove hanno una durata di 8 ore. Dalla tabella 3, si può notare che nelle 12 ore di analisi lo strumento ha effettuato 235 misure di densità, con i seguenti intervalli di tempo: tempi di analisi in funzione delle dimensioni delle particelle di terreno Intervallo tra le letture fino ad 1 min 2-3 sec. Da 1 a 4 min 4 sec. Da 4 a 8 min 12 sec. Da 8 a 16 min. 22 sec. Da 16 a 31 min. 46 sec. Da 31 min. a 2 ore 1.5 min. da 2 a 3,20 ore 4 min. da 3,20 a 12 ore 26 min. Tab. 4 – tempi di analisi in funzione del diametro delle particelle
  33. 33. 33 Di seguito è riportato il tempo che occorre per arrivare alla determinazione del limite tra le diverse classi granulometriche:  la separazione tra sabbia grossa e sabbia fine viene raggiunto dopo 6 sec.  la separazione tra sabbia fine e limo dopo 32,4 sec.  la separazione tra limo grosso e limo fine dopo circa 3.34 min.  la separazione tra limo e argilla viene raggiunto dopo 5.1 ore. Dai vari dati ottenuti è stato possibile determinare le percentuali delle classi granulometriche che costituiscono il campione di terreno analizzato:
  34. 34. 34 Fig. 14 – grafico della curva granulometrica
  35. 35. 35 2 Elaborazione dati granulometria 2.1 Risultati dell’analisi granulometrica effettuata sulla frazione di terra fine (2 mm e 0,5 mm) Tab. 5 - Risultati dell’analisi granulometrica effettuata sulla frazione di terra fine (2 mm) Sabbia grossa Sabbia fine Limo grosso Limo fine Argilla (g/kg) (g/kg) (g/kg) (g/kg) (g/kg) Campione 1 474 121 169 186 50 Campione 2 456 139 187 192 26 Campione 3 497 118 172 168 45 Campione 4 571 113 167 124 25 Campione 5 465 135 175 204 21 Campione 6 439 143 177 193 49 Campione 7 430 148 196 211 15 Campione 8 475 125 174 185 42 Campione 9 418 167 193 177 45 Campione 10 440 171 172 205 13 Campione 11 431 158 181 175 55 Campione 12 447 157 171 205 20 Campione 13 516 138 184 130 32 Campione 14 443 142 198 177 41 Campione 15 455 151 199 186 9 Campione 16 488 126 183 169 34 Campione 17 432 149 196 179 45 Campione 18 458 136 188 204 14 Campione 19 511 123 177 156 34
  36. 36. 36 Tab. 6A– statistica descrittiva per la sabbia grossa Sabbia grossa Statistica descrittiva sabbia grossa (g/kg) Media 465,5789474 474 Errore standard 8,668459932 456 Mediana 456 497 Moda 0 571 Deviazione standard 37,78494084 465 Varianza campionaria 1427,701754 439 Curtosi 1,99454227 430 Asimmetria 1,322888573 475 Intervallo 153 418 Minimo 418 440 Massimo 571 431 Somma 8846 447 Conteggio 19 516 Più grande(1) 571 443 Più piccolo(1) 418 455 Livello di confidenza(95,0%) 18,21175853 488 432 458 511
  37. 37. 37 Tab. 6B– statistica descrittiva per la sabbia fine Sabbia fine Statistica descrittiva sabbia fine (g/kg) Media 140 121 Errore standard 3,789798557 139 Mediana 139 118 Moda 0 113 Deviazione standard 16,51934892 135 Varianza campionaria 272,8888889 143 Curtosi -0,719512232 148 Asimmetria 0,19842519 125 Intervallo 58 167 Minimo 113 171 Massimo 171 158 Somma 2660 157 Conteggio 19 138 Più grande(1) 171 142 Più piccolo(1) 113 151 Livello di confidenza(95,0%) 7,962071316 126 149 136 123
  38. 38. 38 Tab. 6C– statistica descrittiva per il limo grosso Limo grosso Statistica descrittiva limo grosso (g/kg) Media 182,0526316 169 Errore standard 2,420035383 187 Mediana 181 172 Moda 172 167 Deviazione standard 10,54868967 175 Varianza campionaria 111,2748538 177 Curtosi -1,299539516 196 Asimmetria 0,309596494 174 Intervallo 32 193 Minimo 167 172 Massimo 199 181 Somma 3459 171 Conteggio 19 184 Più grande(1) 199 198 Più piccolo(1) 167 199 Livello di confidenza(95,0%) 5,084305673 183 196 188 177
  39. 39. 39 Tab. 6D– statistica descrittiva per il limo fine Limo fine Statistica descrittiva limo fine (g/kg) Media 180,3157895 186 Errore standard 5,485788461 192 Mediana 185 168 Moda 186 124 Deviazione standard 23,91199753 204 Varianza campionaria 571,7836257 193 Curtosi 0,975751473 211 Asimmetria -1,063851264 185 Intervallo 87 177 Minimo 124 205 Massimo 211 175 Somma 3426 205 Conteggio 19 130 Più grande(1) 211 177 Più piccolo(1) 124 186 Livello di confidenza(95,0%) 11,52521389 169 179 204 156
  40. 40. 40 Tab. 6E– statistica descrittiva per l’argilla Argilla Statistica descrittiva argilla (g/kg) Media 32,36842105 50 Errore standard 3,284030584 26 Mediana 34 45 Moda 45 25 Deviazione standard 14,31475744 21 Varianza campionaria 204,9122807 49 Curtosi -1,328581534 15 Asimmetria -0,131635987 42 Intervallo 46 45 Minimo 9 13 Massimo 55 55 Somma 615 20 Conteggio 19 32 Più grande(1) 55 41 Più piccolo(1) 9 9 Livello di confidenza(95,0%) 6,899492236 34 45 14 34
  41. 41. 41 Tab. 7 - Risultati relativi all’analisi granulometrica effettuata sulla frazione setacciata a 0.5 mm Sabbia grossa Sabbia fine Limo grosso Limo fine Argilla (g/kg) (g/kg) (g/kg) (g/kg) (g/kg) Campione 1 257 214 269 207 54 Campione 2 278 227 275 208 11 Campione 3 294 210 254 203 40 Campione 4 254 215 262 213 56 Campione 5 286 209 248 241 16 Campione 6 316 203 248 193 40 Campione 7 227 261 262 198 53 Campione 8 259 248 261 218 14 Campione 9 259 248 251 199 42 Campione 10 289 213 265 189 45 Campione 11 290 210 255 231 15 Campione 12 279 196 263 217 45 Campione 13 286 200 259 210 44 Campione 14 335 202 263 193 6 Campione 15 322 189 251 205 34 Campione 16 324 180 247 200 49 Campione 17 322 191 242 197 39
  42. 42. 42 Tab. 8A – statistica descrittiva per la sabbia grossa Sabbia grossa Statistica descrittiva sabbia grossa (g/kg) Media 286,8823529 257 Errore standard 7,258302727 278 Mediana 286 294 Moda 286 254 Deviazione standard 29,92674881 286 Varianza campionaria 895,6102941 316 Curtosi -0,584096365 227 Asimmetria -0,124908873 259 Intervallo 108 259 Minimo 227 289 Massimo 335 290 Somma 4877 279 Conteggio 17 286 Più grande(1) 335 335 Più piccolo(1) 227 322 Livello di confidenza(95,0%) 15,38691441 324 322
  43. 43. 43 Tab. 8B – statistica descrittiva per la sabbia fine Sabbia fine Statistica descrittiva sabbia fine (g/kg) Media 212,7058824 214 Errore standard 5,360369765 227 Mediana 210 210 Moda 210 215 Deviazione standard 22,10137073 209 Varianza campionaria 488,4705882 203 Curtosi 0,309773937 261 Asimmetria 0,892470681 248 Intervallo 81 248 Minimo 180 213 Massimo 261 210 Somma 3616 196 Conteggio 17 200 Più grande(1) 261 202 Più piccolo(1) 180 189 Livello di confidenza(95,0%) 11,36347627 180 191
  44. 44. 44 Tab. 8C – statistica descrittiva per il limo grosso Limo grosso Statistica descrittiva limo grosso (g/kg) Media 257,3529412 269 Errore standard 2,138480041 275 Mediana 259 254 Moda 262 262 Deviazione standard 8,817179087 248 Varianza campionaria 77,74264706 248 Curtosi -0,527125513 262 Asimmetria 0,124849778 261 Intervallo 33 251 Minimo 242 265 Massimo 275 255 Somma 4375 263 Conteggio 17 259 Più grande(1) 275 263 Più piccolo(1) 242 251 Livello di confidenza(95,0%) 4,533375171 247 242
  45. 45. 45 Tab. 8D – statistica descrittiva per il limo fine Limo fine Statistica descrittiva limo fine (g/kg) Media 207,1764706 207 Errore standard 3,336777344 208 Mediana 205 203 Moda 193 213 Deviazione standard 13,75788544 241 Varianza campionaria 189,2794118 193 Curtosi 1,097362884 198 Asimmetria 1,091396334 218 Intervallo 52 199 Minimo 189 189 Massimo 241 231 Somma 3522 217 Conteggio 17 210 Più grande(1) 241 193 Più piccolo(1) 189 205 Livello di confidenza(95,0%) 7,073651974 200 197
  46. 46. 46 Tab. 8E – statistica descrittiva per l’argilla Argilla Statistica descrittiva argilla (g/kg) Media 35,47058824 54 Errore standard 3,991827724 11 Mediana 40 40 Moda 40 56 Deviazione standard 16,45872735 16 Varianza campionaria 270,8897059 40 Curtosi -1,059878696 53 Asimmetria -0,641411343 14 Intervallo 50 42 Minimo 6 45 Massimo 56 15 Somma 603 45 Conteggio 17 44 Più grande(1) 56 6 Più piccolo(1) 6 34 Livello di confidenza(95,0%) 8,462296747 49 39
  47. 47. 47 3 Valutazione di precisione, ripetibilità e riproducibilità Per valutare la precisione del metodo viene calcolato il coefficiente di variazione (CV) o la deviazione standard relativa percentuale (RSD%) con la seguente formula: s CV = RDS% = x 100 X Dove: s è la deviazione standard e X è il valore medio. Questo valore permette di valutare la dispersione dei valori di una serie di dati intorno al valore medio indipendentemente dall'unità di misura. È quindi chiaro che ad un valore piccolo di CV corrisponde una piccola dispersione dei dati attorno ad un valore medio e quindi un’elevata precisione. La ripetibilità è la precisione di misure replicate nello stesso laboratorio in uno stesso giorno, da uno stesso analista, con le stesse apparecchiature (precisione intralaboratorio). La riproducibilità è la precisione di misure replicate, con lo stesso metodo analitico, in tempi non ristretti, da operatori, laboratori ed apparecchiature diversi (precisione interlaboratori). Nel nostro caso, l’analisi è stata effettuata dallo stesso operatore e con la stessa strumentazione. Nelle tabelle 9 e 10 sono riportati i valori medi, le deviazioni standard e le deviazione standard percentuali (RDS%) relativi alle varie componenti granulometriche, sia della frazione setacciata a 2 mm sia della frazione setacciata a 0,5 mm.
  48. 48. 48 Tab. 9 – valore medio, deviazione standard, RDS% relativi alle diverse componenti granulometriche della frazione setacciata a 2 mm classe granulometrica valore medio (g/Kg) dev. standard (g/Kg) RDS% sabbia grossa 466 38 8,1 sabbia fine 140 16 11,4 limo grosso 182 10 5,5 limo fine 180 24 13,3 argilla 32 14 43,7 Tab. 10 - valore medio, deviazione standard, RDS% relativi alle diverse componenti granulometriche della frazione setacciata a 0,5 mm classe granulometrica valore medio (g/Kg) dev. standard (g/Kg) RDS% sabbia grossa 287 30 10,4 sabbia fine 213 22 10,3 limo grosso 257 9 3,5 limo fine 207 14 6,8 argilla 35 16 45,7 Come si può notare dalle tabelle 9 e 10, la frazione di argilla presenta un elevato valore del coefficiente di variazione percentuale, che può essere attribuito essenzialmente al fatto che l’argilla è presente nel terreno esaminato a concentrazione molto bassa rispetto alle altre frazioni, indipendentemente dal tipo di setacciatura. Le deviazioni standard percentuali relative alle diverse frazioni ottenute sui due campioni (Tab. 9-10) mostrano come una setacciatura più fine abbia una scarsa influenza sulla determinazione del contenuto di sabbia fine, mentre sembra avere effetti negativi sulla determinazione della sabbia grossa. Per quanto riguarda la frazione limosa, una setacciatura attraverso maglie più fitte, migliora in maniera sensibile la determinazione del contenuto sia di limo grosso sia di limo fine, riducendo quasi della metà l’errore della lettura. Purtroppo la setacciatura a 0.5 mm aumenta l’errore nella lettura del contenuto di argilla che peggiora ai livelli di bassa concentrazione, di quasi il 2 %.
  49. 49. 49 Per quanto riguarda la frazione di sabbia grossa, il GSA in effetti misura la densità della sospensione acqua – terreno ad intervalli di tempo inizialmente molto brevi, circa 2 - 3 secondi tra due misure successive, per poi aumentare fino a 26 minuti, quando si è in presenza della sospensione stabile con l’argilla. La determinazione dell’argilla viene effettuata dallo strumento per differenza ponderale dopo aver determinato la concentrazione delle altre quattro frazioni. In terreni particolarmente ricchi di sabbia, la precipitazione delle particelle più grandi può avvenire prima che la bilancia del GSA abbia effettuato la prima lettura e pertanto sfugge alla prima lettura strumentale, con conseguente errore nella determinazione della concentrazione della sabbia. L’anomalia si ripercuote di conseguenza sulla determinazione dell’argilla, che risulta probabilmente più abbondante, proprio perché le misurazioni effettuate hanno considerato quantità inferiori di sabbia. Questo fenomeno risulta ancora più significativo per terreni a bassa concentrazione di sabbia (< 50%) in quanto una differenza di 5 unità di misura, ad esempio, corrisponde già ad un errore percentuale del 10 %. I due errori sommati comportano una deviazione standard estremamente elevata sulla frazione argillosa dal punto di vista statistico, anche se concettualmente non causano danni nell’interpretazione del dato analitico ai fini del consiglio agronomico. Questo fenomeno è maggiormente riscontrato in un terreno franco sabbioso, ad elevato contenuto di limo e sabbia e con valori di argilla estremamente bassi, per cui piccoli errori corrispondono a valori percentualmente molto elevati. Tab. 11 –Deviazione standard percentuale relative alle frazioni granulometriche dei campioni setacciati a 2 mm e 0.5 mm 2 mm 0.5 mm Sabbia grossa (RDS%) 8,1 10,4 Sabbia fine (RDS%) 11,4 10,3 Limo grosso (RDS%) 5,5 3,5 Limo fine (RDS%) 13,3 6,8 Argilla (RDS%) 43,7 45,7
  50. 50. 50 Lo strumento in dotazione al laboratorio analisi di Riccagioia è dotato di tre postazioni lavorative controllate dallo stesso computer, pertanto i campioni di terreno sono stati preparati a gruppi di tre e sono stati dispersi per lo stesso tempo prima di essere sottoposti all’analisi. Il programma informatico di controllo regola al sincrono sia i tempi di agitazione della sospensione acquosa sia i tempi di misura, anche se da verifiche effettuate dai tecnici incaricati della manutenzione, sullo strumento è stato possibile osservare che l’agitazione del campione, effettuata da tre rotori indipendenti, difficilmente è omogenea e la velocità di agitazione può influire sulla possibilità di sospendere in maniera perfettamente uguale le particelle più grosse di sabbia che, appena sospesa l’agitazione, iniziano a precipitare in maniera differente a seconda delle loro dimensioni e della loro forma, senza che l’operatore possa controllare il loro comportamento.
  51. 51. 51 Nelle tabelle 12-13 sono riportate le deviazioni standard percentuali dei tre campioni analizzato lo stesso giorno. Tab. 12 –Deviazione standard percentuale relative giornaliere per la frazione setacciata a 2 mm Serie 1: Sabbia grossa(g/kg) Sabbia fine(g/kg) Limo grosso(g/kg) Limo fine (g/kg) Argilla (g/kg) Campione 1 474 121 169 186 50 Campione 2 456 139 187 192 26 Campione 3 497 118 172 168 45 RDS% 4,4 8,7 5,7 6,6 42,5 Serie 2: Sabbia grossa(g/kg) Sabbia fine(g/kg) Limo grosso(g/kg) Limo fine (g/kg) Argilla (g/kg) Campione 4 571 113 167 124 25 Campione 5 465 135 175 204 21 Campione nullo //// //// //// //// //// RDS% 14,5 12,0 3,5 34,8 12,2 Serie 3: Sabbia grossa(g/kg) Sabbia fine(g/kg) Limo grosso(g/kg) Limo fine (g/kg) Argilla (g/kg) Campione 6 439 143 177 193 49 Campione 7 430 148 196 211 15 Campione 8 475 125 174 185 42 RDS% 5,3 8,6 6,6 6,6 51,4 Serie 4: Sabbia grossa(g/kg) Sabbia fine(g/kg) Limo grosso(g/kg) Limo fine (g/kg) Argilla (g/kg) Campione 9 418 167 193 177 45 Campione 10 440 171 172 205 13 Campione nullo //// //// //// //// //// RDS% 3,5 1,7 8,0 10,9 79,3
  52. 52. 52 Serie 5: Sabbia grossa(g/kg) Sabbia fine(g/kg) Limo grosso(g/kg) Limo fine (g/kg) Argilla (g/kg) Campione 11 431 158 181 175 55 Campione 12 447 157 171 205 20 Campione 13 516 138 184 130 32 RDS% 9,7 7,3 3,8 22,2 49,4 Serie 6: Sabbia grossa(g/kg) Sabbia fine(g/kg) Limo grosso(g/kg) Limo fine (g/kg) Argilla (g/kg) Campione 14 443 142 198 177 41 Campione 15 455 151 199 186 9 Campione 16 488 126 183 169 34 RDS% 5,0 9,1 4,7 4,8 60,1 Serie 7: Sabbia grossa(g/kg) Sabbia fine(g/kg) Limo grosso(g/kg) Limo fine (g/kg) Argilla (g/kg) Campione 17 432 149 196 179 45 Campione 18 458 136 188 204 14 Campione 19 511 123 177 156 34 RDS% 8,6 9,5 5,1 13,3 50,6 Tab. 13 - Deviazione standard percentuale relative giornaliere per la frazione setacciata a 0,5 mm Serie 1: Sabbia grossa(g/kg) Sabbia fine(g/kg) Limo grosso(g/kg) Limo fine (g/kg) Argilla (g/kg) Campione 1 257 214 269 207 54 Campione 2 278 227 275 208 11 Campione 3 294 210 254 203 40 RDS% 6,7 4,1 4,1 1,3 62,6 Serie 2: Sabbia grossa(g/kg) Sabbia fine(g/kg) Limo grosso(g/kg) Limo fine (g/kg) Argilla (g/kg) Campione 4 254 215 262 213 56 Campione 5 286 209 248 241 16 Campione 6 316 203 248 193 40 RDS% 10,9 2,9 3,2 11,2 53,9
  53. 53. 53 Serie 3: Sabbia grossa(g/kg) Sabbia fine(g/kg) Limo grosso(g/kg) Limo fine (g/kg) Argilla (g/kg) Campione 7 227 261 262 198 53 Campione 8 259 248 261 218 14 Campione 9 259 248 251 199 42 RDS% 7,4 3,0 2,4 5,5 55,4 Serie 4: Sabbia grossa(g/kg) Sabbia fine(g/kg) Limo grosso(g/kg) Limo fine (g/kg) Argilla (g/kg) Campione 10 289 213 265 189 45 Campione 11 290 210 255 231 15 Campione 12 279 196 263 217 45 RDS% 2,1 4,4 2,0 10,1 49,9 Serie 5: Sabbia grossa(g/kg) Sabbia fine(g/kg) Limo grosso(g/kg) Limo fine (g/kg) Argilla (g/kg) Campione 13 286 200 259 210 44 Campione 14 335 202 263 193 6 Campione 15 322 189 251 205 34 RDS% 8,1 3,5 2,4 4,3 70,3 Serie 6: Sabbia grossa(g/kg) Sabbia fine(g/kg) Limo grosso(g/kg) Limo fine (g/kg) Argilla (g/kg) Campione 16 324 180 247 200 49 Campione nullo //// //// //// //// //// Campione 17 322 191 242 197 39 RDS% 0,4 4,2 1,4 1,1 16,1 Come si può osservare dalle tabelle sopra riportate, la ripetibilità varia da 4,4 a 8,6 per la sabbia grossa, da 7,3 a 9,5 per la sabbia fine, da 3,8 a 6,6 per il limo grosso, da 4,8 a 22,2 per il limo fine, da 42,5 a 60 per l’argilla. Questi risultati sono riferiti alla frazione setacciata a 2 mm, per quanto riguarda la frazione setacciata a 0,5 mm la ripetibilità varia da 2,1 a 10,9 per la sabbia grossa, da 2,9 a 4,4 per la sabbia fine, da 2 a 4,1 per il limo grosso, da 1,3 a 11,2 per il limo fine, da 49,9 a 70,3 per l’argilla.
  54. 54. 54 Tab.14 –Deviazione standard percentuali relative alle frazioni granulometriche dei campioni setacciati a 2 mm e 0.5 mm 2 mm 0.5 mm Sabbia grossa (RDS%) 4,4 - 8,6 2,1 a 10,9 Sabbia fine (RDS%) 7,3 a 9,5 2,9 a 4,4 Limo grosso (RDS%) 3,8 a 6,6 2 a 4,1 Limo fine (RDS%) 4,8 a 22,2 1,3 a 11,2 Argilla (RDS%) 42,5 a 60 49,9 a 70,3 Per quanto riguarda la ripetibilità (Tab. 14), si può osservare che la setacciatura a 0,5 mm influisce positivamente in particolare sulle frazioni di sabbia fine, limo grosso e limo fine. Conclusioni Lo scopo della mia tesi è stato quello di mettere a punto, grazie anche alle informazioni ottenute dall’analisi precedentemente svolta su un terreno franco-limoso, un metodo per la preparazione di un campione omogeneo di terreno da usare come riferimento in analisi granulometriche della tessitura. A questo scopo, nel mio lavoro sperimentale sono state considerate due variabili: il tempo di analisi ed il diametro della frazione di terreno sottoposta ad analisi granulometrica. Per quanto riguarda il tempo di analisi della tessitura con GSA, nessuna significativa variazione nei risultati si è ottenuta passando da 8 a 12 ore, quindi il tempo di analisi può essere considerato irrilevante ai fini della preparazione di un campione omogeneo per analisi granulometrica. I risultati ottenuti dall’analisi granulometrica hanno evidenziato una disomogeneità nei campioni analizzati, benché la setacciatura fine a 0.5 mm migliori ripetibilità e riproducibilità delle frazioni di sabbia fine, limo grosso e limo fine.
  55. 55. 55 Bibliografia 1. Keeney P.R. e Wilburn R.E. “Chemical proprety of soils” (1979) 2. Paolo Giandon e Paolo Bortolami “L’interpretazione delle analisi del terreno – Strumento per la sostenibilità ambientale” (Cap.4) ARPAV (Agenzia Regionale per la Prevenzione e Protezione Ambientale del Veneto) Ristampa dell’edizione edita da ESAV del 1990 3. Prof. Andrea Sidoli “Proprietà fisico meccaniche del suolo” http://profsidoliandrea.altervista.org/Documenti/download%20lezioni/download%20terze/pr oprieta %20fisico%20chiche%20del%20suolo.pdf 4. Proprietà chimiche del terreno http://it.wikipedia.org/wiki/Propriet%C3%A0_chimiche_del_terreno 5. DM 13/09/1999 “Metodi ufficiali di analisi chimica dei suoli” Pubblicato su Gazz. Uff. Ordin. N°248 del 21/10/1999 6. Luciano Tombesi “Elementi di scienza del suolo e di biologia vegetale” Edizione Edagricole 7. E. Sacchi, S. Brenna, M. Setti, M. Leoni, F. Garzetti & D. Dallera Atti Ticinesi di scienze della terra Volume 45 Serie Normale Edizione New Como-Press
  56. 56. 56 8. VIM- Vocabolario Internazionale di Metrologia (terza edizione) Allegato 1 -Metodi ufficiali di analisi chimica dei suoli-

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