SAVIEN KONSISTENSSI- 0MINA.ISUUDET

S U O M E N G E 0 L 0 G 1 N E N - GEOLOGISKA KOMMISSIONEN KOMISSION1 1 FINLAND GEOTEKNILLISIA JULKAISUJA CEOTEKNISKA MEDDELANDEN / SAVIEN KONSISTENSSI- 0MINA.ISUUDET TEHNYT BEN J. FROSTERUS SUOMENTANUT ANTTI SALMINEN Fm03, Ala JA SiOz KASITTELYN JALKEEN ERI LÄMMÖISSÄ. \ TEHNYT.B. AARNIO /

Geoteknulisia julkaisuja N:o.1. Lisia saviemme tewsten ominaisuuksieo tuntemha nenl. r rosterus. Hints: 3: -. - N:o 2. Li&& Pitkänrannan malmiitentantanhistori2hm. Otto Triietedt. Eiri%: 8: -. *W.o 8.. Lounais-Suomen kaikkikivet ja kaikkiteoilisuu~. %nj. Frosterus Hinta: 3: -. INa 4. Suomen pohjavesi, sen esiy4yminen, paljous ja liikkeet. J. J. Sederholm. Hinta tk -. N:o 6. Ori@rven melmikenttii. Otto Wtedt. Hinta: 8: -. N:o' 6. Suomen saviaines geologiswa muodostumana ja teknillisen& tuotteena. Ben'. Frosterus. Hinta: 5: -. N:o 7. ~ov&en valmistus Suomessa. Bmj. Frosterus. Xints: tk-. N:o 8. Suomen graniittien tekuiiiisisttt ominaisuuksista. J. J. Sederhoh, Hink 5: -. N:o 9. Saviteknillisia t tkimuksia: Saviemme vedenpitoienus. - Kokeita Ii& _ 5. -,. aineilla kodttaa soomaibiaten mmen su1amispistett'&. Benj. Fros- - r-,'-. terus. Hinta:?Li -. ~:ow - aanlaatujen s ntyminen ja ominaisuudet. Benj. ~rosterus.hinte: 6:-. Q k o 3 u r Fra e nacz der ~inteiiun, dm Baden in ~ ordwe~t-~uro~~~ Y O ~ nen efieten. Benj. Frosterus (1) und K. QlioLa (II). Hinti; + T 1 *N:o 12. Bur J#age nacb der Einteilp der Böden in Norda~r~trEuropa~ MOrbengebieten (IXI). Benl.,&o&&s. H@,ta: & -. *N:o 13. Zur Frage naoh der Einteilung dei Böden ui Nordwest-Europa MO- rlinengebieten (IV). Ben'. Frosterus. Hinta: 3: -4 N:o 11. Znr Frage nach der ~intedun~ der Baden in Nbrdwest-Europss Mo-, rknen bbten (V). Benj. Frosterus. Hinfa: ll>: -. N:o 15. Raudan%ettumiaasteen m&ämminen homuapitoisissa &eka, Eero Mäkinen. %ta: 8: -. N:o 16. Ober die AusfUung des Eisenoxyds und der Tonerde in hnbndischen Sand- und Ctruaböden. B. Aarnio. &te: 5: -. N:o 17. Iagttagelser rorande gruf- ooh miaeralindustrin i Kanada 006 Förenta staterna J. J. Bederholm. Wnta: 3: -. N:o 18. ErMdeu harvinaieern ien alkuaineiden esiintymiaestii Suomesea. Eero N:o 19. Ekdnomiset karttagme. B. Aarnio. Einta 3: -. N:o 20. Jkvimdmit eraissa Pusulas, Pyha'iirven, Lopen, Somerniemen ja Tammelan jllrvissil: B. Aarnio. &ta: 10: -. I Mgkinen.' Hinta; % -. N:o 21. 8wmen kalkkikivi,, P. Eskola, V. Hltckman, A. Laitakari ja W. W Wilkman. Hinta: 15: -. N:o'=. Suomen vuori östä ja sen edellytyksiat&.- P. Eskola Hinta: 1:-. ' N:o 28, Suomen kvartsi % iekka. L. H. Borgsstrtb. Hinta: 3:-, a o 24. 25. Lerornas konsistensegenaka er. Benj. Froeterue. - Hygzaskopioiteten hoa gelerna Fe20s, &o,, ooh 810, vid olih temperatnrer. B. Aarnio. Ehta 6: -. N:o 26. Tieto'a Suomen mineraliteollisuuden n kyisestä tilasta ja kehitysma~dollisuuksista. Eero Makinen. &ta: l:-. N:o 27. Suomen maaperiin kalkinpitoiauudesta. B. Aarnio. Einta: 8:-. N:o 28. Maalajien pinta-ala Uudenmaan liianisgit. Benj.Frosterus. Hi~ta: 2,. N.o 29.,Vanhat kauramaat~, Ryöstöviljelysta Suomessa. B. Aarnio. Hints: $4. N:o 30. Jankkomuodostumista. B. Aarnio. Hinta: 6: -. N:o 31.' Onkamon keltamuita ja Kannusjärven kehityshistoria. M. Sauramo. qnta:'4: -. N:o 32. Studier över vegetationen i en der av Vbtra Nyland ooh dem Br- - h&llande till markbeskaflenheten. W. Brenner. Hinta: & 1. N:o 33. Suomen radioaktivista ntiineraleista. A. La+. Hinta: 8: -. N:o 34. Suomen maa erä. Benj. Frosterus. Hinta 5: -. N:o 8% Geo?ogiaen $miasionin agropologiset tutkimukset. Benj. Frostarw. &ta 1: -. N:o 86. Kuopion seudun kivilajit. W. W. Wilkman. Hinta 8: -. N:o 87..Suomen hyädyllisist'& mineraleistai P. Eekola. Hinta '2: -. N:o 3k. Der Qr&t in Finnland, seine Entstehung und Verwertnng. P 0 H - Frauenfelder. Hinta 6: -. *Loppuunmyyty. ' 9 X

S U 0 M E N C E 0 L 0 G 1 N E N - GEOLOGISKA KOMMISSIONEN KOMISSION1 1 FINLAND GEOTEKNILLISIA N:o 24 JULKAISUJA GEOTEKNISKA MEDDELANDEN SAVIEN KONSISTENSSI- OMINAISUUDET TEHNYT BEN J. FROSTERUS SUOMENTANUT ANTTI SALMINEN HYGROSKOOPPISUUS GEELEISSA Fe203, Al203 JA SiO2 KASITTELYN JALKEEN ERI LAMMOISSA TEHNYT B. AARNIO HELSINKI 1924 HELSINGFORS VALTIONEUVOSTON KIRJAPAINO - STATSRADETS TRYGKERI

Savien konsistenssiominaisuudet. Kirjoittanut Benj. Frosterus. Johdanto. Atterbergin konsistenssi- Kuten yleensä maalajeja, samaten lieterikkai- Ioppi.1 takin karakterisoitaessa on yleensa tyydytty mekanisen maa-analysin tuloksiin. Sen avulla on koetettu ilmaista maalajin karkeusaste jakamalla se raeryhmiin. Kuitenkin ovat ne tutkijat, jotka viime aikoina ovat työskennelleet savien ja savimaisten muodostusten jaoittelemiseksi esittäneet, että lieteanalysi antaa yksi- puolisen kuvan materialin luonteesta. Eräässä aikaisemmassa kirjoituksessani olen myöskin minä tästä hu~mauttanut.~) A. Atterberg, joka on perusteellisemmin kuin kukaan muu työskennellyt pohjoismaisten maalajien kanssa, esittää samaa. Niistä lukuisista tutkimuksista, joita tämä tutkija on suorittanut Ruotsin savilla, selviää myöskin, että saven fysikalliset ominaisuudet vaikuttavat yhdessä saven yleiseen luonteeseen, niin että tämä voidaan maärätä vasta sitten kun useampia vaikuttavista tekijöistä on ilmaistu. Atterbergin viimeisissä kirjoituksis~a,~) joissa on yhteenveto aikaisemmista savien fysikallisia ominaisuuksia koskevista tutkimuksista, esitetään, että savien ominaisuudet suureksi osaksi riippuvat maalajin konsistenssista, jolla ymmärretään materialin fysikallista koossapysyväisyytta. Ennen muita aiheutuu konsistenssi vallitsevista kohesio- ja adhesiosuhteista. Kun kaikkia lieterikkaita maalajeja voidaan pitää veden ja mineraliaineiden seoksina, johtuvat materialin ominaisuudet suureksi osaksi kiinteän aineen ja veden l) Frosterus, Benj.: Uber die Einteilung der Bodenablagerungen in Moriikengebieten nach der Korngrösse u. phys. Eigenschaften. Geol. komissionin Geotekn. tiedonantoja n:o 12. Helsinki 191 3. 2, Atterberg, 8.: Mineraljordarnas klassifikation efter deras konsistensforrner och konsistensgrader. Kungl. Lantbr. Akad. Handl. o. Tidskr. Stockholm 1915. - KonsistenslLlran, en ny fysikalisk liira. Svensk kemisk tidskr. 1916 H. 2.

suhteellisista maarista, ja samalla materialilla saattaa niin ollen olla useita konsistenssimuotoja. Aivan vedettömiissa tilassa on maalajin konsistenssimuoto kiintea. Taman olotilan ja juoksevan konsistenssimuodon - maaosaset kokonaan veteen suspendoituneet - valillii on koko joukko valiasteita, joista osa on kysymyksessa olevalle maalajille luonteenomaisia. Eri konsistenssimuotojen tutkiminen kuuluu ))konsistenssiopino alaan. Atterbergin mukaan se on fysikallinen oppi, jota voidaan pitaa kolloidiopin uutena itsenaisena osana, osittain myöskin sen raj a-alueena. Konsistenssimuoto ei kuitenkaan edusta mitään tarkoin miiariteltya fysikallista olotilaa, vaan k%itt&a se laajemman alueen, jossa materialilla esiintyy mlalrattyja ominaisuuksia. Kutakin konsistenssimuotoa rajoittavat maiiratyt rajat, joita Atterberg nimittaa r>konsistenssirajoiksis. Ne saamme materialin vesipitoisuudesta rn%rä- tyssa lujuudessa, jonka taas lausuvat n. s. r~konsistenssiluvut~~. Konsistenssiluvut sanovat siis konsistenssimuodon konsistenssiasteen. Konsistenssimuodon yleinen tyyppi havainnollistutetaan siten vedetylla grafillisella kapalla, etta se osoittaa konsistenssilukujen vaihtelut. Konsistenssirajat maariitaän erikoisilla Atterbergin kebittämillä metodeilla. l) Tarkeimmat ovat: Kutistumisraja = vesipitoisuusraja, missa materiali lakkaa kuivuessaan kutistumasta. Kieritysraja = ~esi~itoisuusraja, missa materialia ei enaa voi kierittaa ohueksi saikeeksi. Tartturnis~aja = vesipitoisuusraja, missä, materiali lakkaa tarttumasta koskettavaan esineeseen. Juoburaja = vesipitoisuusraja, missa materialista eroitetut osat eivitt en&& juokse yhteen. Atterberg m&&,rä,a kunkin naista rajoista rn8;&r&&mällii vesipitoisuuden, joka lasketaan sadasosissa kuiva-aineesta (siis ei prosenteissa). Naista ovat kutistumisraja, kieritysraja ja tarttumisraja luonnollisia rajoja, joiden viilillii materialille on luonteenomaista miiaratty fysikallinen tila. Sovinnainen sitavastoin on juoksuraja, joka ilmaisee m&&rä,tty& materialin hidasjuoksuisuusastetta. Kutistumisraja on luonnollinen raja kiinteän- ja ~lastillisen konsistenssialueen valilla. Konsistenssik~yr~ss& juuri siini-i pisteessa, missä l) Atterberg, A. : Jordlagrens konsistens och styvhetsgrder. Kungl. Lantbr. Akad. Handl. o. tidskr. 1912. Mineraljordarnas klassifikation eftrir derm konsistensformer o. konsistensgrader 1. c. 191 5.

materiali lakkaa kutistumasta,yleensä jyrkkä mutka. Tämä mutka ilmaisee materialin tiheintä kerrostusta. Kun se samalla ilmaisee materialiii vedettömyyttä, muuttuu kosteana tummanharmaa savi tässä pisteessii vaaleaksi, josta syystä Johansson, joka tarkoin on tutkinut useita Ruotsin savia, kutsuu tätä mu~tospisteeksi.~) Vedettömän aineen konsistenssilukua sanotaan kiinteysluvuksi, ja koska se vaihtelee huomattavasti savissa, voidaan ne jakaa kiinteysluvun suuruuden mukaan luokkiin. Kiinteysluku vaihtelee ))lihavissat) savissa Atterbergin mukaan 40 ja 100 välillä, ))keskisavissas 14 ja 60 välillä, ojäykissä)) savissa 5 ja 35 välilla j. n. e. Kiinteysluvun lausuu kilogrammamä&rä, joka tarvitaan halkaisemaan mä&rä,tyn suuruista saviprismaa. Atkerbergin metodien mukaan mäarättyihin konsistenssirajoihin nojautuen voidaan siis vesipitoiset maalajikompleksit jakaa seuraaviin suuriin konsistenssialueihin: I) Kiinteä konsistenssialue. YIa raja Ala raja ilmaistuna lujuus- ilmaistuna muutospisteella luvulla (kutistumisrajalla) II) Pehrneii Iconsistelzssialue. muutospisteellä 4 (kutistumisrajalla) muutospisteella f a) puolipehmeä olotila k juoksura jalla F kierit ysraj alla kieritysrajalla 4 b) normaliplastillinen olotila > tarttumisrajalla tarttumisrajslla f c) tarttuvanplastillinen olotila + juoksurajalla 111) Pudijuobeva konsistems.icc1ue (viskosi olotila) l) Jo?mn8~on, Simn: Die Festigkeit der Bodenarten bei versohiedenem Wassergehdt. Sveriges Geol. Undersökn. Arsbok 7. 191 3.

I V ) Juokseva kons.istenssialue (märkä olotila) Näistä neljä&& konsistenssialueesta on lieterikkaille maalajeille luonteenomaisin pehmeä konsistenssialue. Tämän sisällä voidaan maalaji saada eri olotiloihin vesipitoisuuden mukaan. Niinpä ovat kaikki savet enemmän tai vähemmän kuten sanotaan plastillisia, s. o. käain muovailtavia määrätyn kosteina. Saadakseen tämiin muovailtavaisuuden ilmaistuksi, lausuu Atterberg plastillisuusasteen luvulla, joka on vesipitoisuuksien ero kieritysrajalla ja juoksurajalla. Mitä suurempi tämä ero on, s. o. mitä väljempi plastihen alue on, sen plastillisempi maalaji on. Plastillisuusluku (juoksurajan arvo minus kieritysrajan arvo) on näin ollen tärkeä tekijä jotakin savea m5äriteltäessä. Suomen savien luonnollisen kerrostustilan plastillisuusaste. Näiden lyhykäisesti esitettyjen teorioiden mukaan on savi käsitettävä kivennäisaineen ja veden kompleksiksi. Sen erikoisominaisuudet aiheuttaa eri tapauksissa pääasiassa kivennäisaineen fysikallinen rakenne s. o. etupäässä sen hienousaste. Erikoisen tärkeä merkitys on tällöin hienoimman osan (rakeet pienempiä kuin 0,002 mm) mäiirällä ja laadulla. Jos tarkastelemme saven luonnetta normalisena vesisedimenttina, pitäisi niin ollen niiden savikerrostuman osien, jotka ovat syntyneet samankaltaisessa sedimentatiossa ja joiden rakeisuus sen vuoksi on myöskin samankaltainen, olla yhdenmukaisilta osiltaan samassa konsistenssissa. Nitin asiaa ajatellen pitäisi voida karakterisoida savi konsistenssimuotojensa avulla, samaten kuin pitäisi täten voida saada aikaan savien jaoitteleminen luonnollisiin ryhmiin. Tämä mielessä minä suoritin tutkimuksen geologisten kenttätöiden yhteydessä, etupäässä etelä-suomen savikoilta kerätysta materialista, jota oli osaksi täydennetty maan sisäosien savilla. Tarkoitus oli niin ollen, käyttämällä Atterbergin määräystapoja saada meidän niin hyvin maanviljelys- kuin teknillisiinkin tarkoituksiin verrattain yksitoikkoiset savemme luokitelluksi samojen periaatteiden mukaan, joita Atterberg on koettanut käyttää jaoitellessaan Ruotsin lieterikkaita maalajeja. Ensiksi.tutkittiin ison maanäytejoukon plastillisuusominaisuudet, että siten saataisi yleissilmäys tavallisimpien saviemme vaihteluista.

Tällöin määrättiin juoksu- ja kieritysrajat mahdollisimman erilaisia kerrostumia edustavista naytteista. Naytteitii otettaessa otettiin huomioon maalajin kerrostumissuhteet. Samaten maalaatutason tyyppi ja paksuus ilmoitettiin ja havaittiin savikerroksen vaihtelut pystysuorassa suunnassa. Kaikkiaan tutkittiin tarkoitusta varten 227 savinäytettä. Mainitut konsistenssirajat ja niiden mukana myös plastillisuusluvut vaihtelevat huomattavasti eri määräyksissa. Taulukossa 1 on valikoima mäaräyksia, jotka ovat tehdyt läheltä maan pintaa otetuista nä_vtteistä. Taulukko 1. 1 Hiefn (hiesu, kwhusavi, juoksumaa). I l I Hieta, Odnäs, Polijanp. n. 30 srn maanpinnan alla.. ' 22 1 20 1 2 Hieta (jrioksusavi) Lohja n. 115 sm ) Hieta, Mustiala (n:o 105) Tammela n. 30 sm maan-1 1 1 pinnan alla...! 23 17 6 ~ieta, ~ustiala (n:o 5) ~amrnela n. 30 sm maanpinnan all&i 29 1 23 6 Hieta (moreni) Sarkjarvi, Karjalohja (Sä 72) n. 60 sm' maanpinnan alla... 1 Sawihkta. Hietasavi (glasialinen), Varispera, Haapajärvi (Va 15) n. 20 sm syvältä..... 25 Hietasavi iglasialinen), Sarkjarvi, Ka jalohja (Sä 71) n. 40 sm syvalta... 27 Hietasavi glasialinen ), Leppäkosken tiilitehdas, Janakkala n. 25 srn syvältä.... 1 33 1 1 1 1 28 1 22 ' 1 Hietasawi. Hietasavi (glasialinen), Odnas, Pohjanp. (2.b) ri. 40 sm syvälti... 1 Hietasavi (glasialioen), Sarkjarvi, Karjalohja (Si 119) n. 30 sm syvälta..... Hietasavi (glasialinen), Mukkulan tiilitehdas, Hoilola n. 3 m syvälti..... Hietasavi (glasialinen), Ryttyhn tiilitehdas, Hausjärvi 30 17 13 1 I 35 1 22 13 ' ' 41 26 15 41 ' 25 16

l Snz;i.! Savi (glasialinen), Aminne, Halikko (Am 10) n. 35 sm syvälti... 1 Savi(glasialinen), Mustiala, Tammela(H6) n. 25 snisyvalta i r Stensvikin tiilitehdas, Espoo n. 30 smi 1 syvalta...... l 33 1 Savi (glasialinen). Mukkulan tiilitehdas, Hollola n. 501 1 )) sm syvälti... Savi (glasiaiinen), Lohjan kalkkitehdas n. 75 sm syvälta!) Jokelan tiilitehdas n. 75 sm syviilta.. / Savi (postglasidinen suurimosavi), Odniis, Pohjanp. n. 45 sm syvältä... Savi (glasialinen), Dalkarby, Pohjanp. n. 25 sm syvältii l 1) Sarkjarvi, Karjalahja...... 1 : >) Sarkjarvi, Iiarjalohja (Sä, 69) n. 30 sm syvyydest't.............................. Savi (glasialinen), Aminne, Halikko (Pim 11) II. 50 sm syvaltä............ l Savi (glasialinen), Mustiala, Tammela (H 10) n. 50 sm syvälti......... Savi (glasialinen), Störsvik, Siuntio (81) n. 65 cm swaltä 1) (postglasidmen) Aminne, HaIlikko (Am 5)n. 30 sm ~yväita... Savi (glasialinen) Stensviliin tulitehdas, Espoo n. 50~ syvä1ta......... Savi (glasialinen), Oitin tiilitehdas n. 100 sm. syvältä1 l Savi (postglasialinen) Paimion tiilitehdas n. 30 sm syvälti) Savi (glasialinen), Aminne, Halikko n. 40 sm. syvälta )) 1) Mustiala, Tammela (H 8) n. 30 sm, 1 syva1t'a...................................... Savi (postglasialinen), Juurikorven tiililitehdas n. 201 sm syvältä................ 1 1 Savi (postglasialinen), St6rsrik. Siuntio n. 25 sm syvälti j Savi (glasialinen), Storsvik, Siuntio n. 50 sm syvältä l )) 1) Skrkjarvi, Karjalohja (Sä 56) n. 60 sm syväiti......... Savi (glasialinen), Lapträski......... 1 S (glien) j, ajalhja (S 7 n. 4; l

Yhteenvedosta näkyy, että hieta-maissa (hiesut), jotka ovat sellaisia kerrostumia, joissa luonnollisessa kerrostustilassa hietaraeryhmä (raesuuruus 0,1-0, o 02 mm) on ainakin kolme kertaa niin suuri kuin saviraevhmä (raesuuruus < 0, o o 2 mm), juoksu - ja kieritysrajat ovat lähellä toisiaan, eli toisin sanoen näiden maiden plastillisuusluku on alhainen. Tähän ryhmään kuuluvat myöskin lieterikkaat glasialiset juoksumaat (juoksusavet). Pölyrikkaan sisärnaanmorenin sidemassan plastillisuusluku on useimmissa tapauksissa alle 6. Plastillisuusluvut ovat hiukan korkeammat hiekka- ja hietarikkaissa savissa, jotka kuuluvat kerrallisten savien pohjakerroksiin, missä hietakerrokset ovat verrattain paksuja. Niiden plastillisuusluku on yleensä 7 ja 11 välillä. Teknillisesti ovat kaikki nämä ))laihoja* savia. Varsinaisten savien plastillisuusluku on 1 1 suurempi. Kuten taulukosta näkyy ovat plastillisuusvaihtelut kuifedcin varsin suuria, niin että muutamissa tapauksissa plast~uusluvut ovat 30 ja 40 välillä. Tarkastellessamie materialia geologiseen tyyppiin nähden, huomaamme enemmistiin niistä kuuluvan kerrallisten (jäämeren) savien samaten kuin ancylus- ja litorina kerrostumain jäykkiin saviin. On myöskin muutamia keveitä savia, s. o. sellaisia, jotka kuivina ovat verrattain buokoisia ja löyhiä. Suurin osa hienokerroksisista jäämeren savista, jotka ovat yleensä muovailtavimpia ja jiykimpiä etelä-suomen savialueiden materialista, ovat plastillisuusasteeltaan 19 'ja 27 välillä. Näiden savien leikkauspinta on kuivana kiiltävä, ja ei niistä lähde pyyhittiiessä sormeen jauhoa. Plastillisuusasteeltaan alemmat savet sensijaan jauhoavat kuivina. Plastillisuusasteen mukaan voimme karkeasti jaoitella tavallisimmat saret seuraavalla tavalla: puolilihavat: plastillisuusluku = 16-19. lihavat: >) = 20-26. erikoisen lihavat : 0 = 27-37. Tuollainen jaoittelu on kuitenkin vain määplastillisuudessa. rätyillä edellytyksillä oikea. Tarkastettaessa tutkimusmaterialia huomataan näet saman leikkauksen näytteillä usein olevan erilaiset plastillisuusominaisuudet. Erikoisen selvästi huomataan tämä kerrallisen saven leikkauksissa, joissa savija hietakerrosten paksuuksien vaihtelut ovat suurempia. Sellaisissa tapauksissa on savikerrostuman plastillisuusasteen ilmaiseminen kokonaisuudessaan varsin mielivaltaista. Tätä valaisee parhaiten seuraava esimerkki.

Muutamasta kerrallisen saven leikkauksesta Ryttyläasä, missä savi- ja hietakerrosten paksuus vaihtelee 0.5 ja 2.0 sm välillä, otettiin näytteet kolmelta eri korkeudelta ja määrättiin niiden plastillisuuskonstantit. Samalla kertaa tutkittiin näytteen hienousaste mää,räamällä sen hygroskopisuus Rodewald-Mitscherlichin met0dilla.l) Taulukosta 2, missä myöskin seven hieta- ja savirikkaiden kerrosten määräykset ovat, näemme mink&laisia erot saattavat olla. Ylemmilla, lähempänä maanpintaa olevilla kerrostuman osilla on suhteellisen laihan saven plastillisuus, kun sitävastoin alempien kerrosten plastillisuiisaste on suuri ja yhdenmukainen vuosikerrosten plastillisuusasteen kanssa. Taulukko 2. Ryttylän kerrallinen savi. 1 raja Juoksu- Kicritysraja Pintasavi n. 20 sm maanpinnan alla Kerrallinen savi n. 150 a )) P )) >r n. 300 r )) a Savirikas kerros kcrra~isessa savessa.... l Hietarikas $ D r... 49.04 Samanlaisia vaihteluita tavataan sangen usein verrattaessa saman savikerrostuman eri tasoja keskenään. Taulukko 3 sisältää kerrallisen saven tutkimussarjan, missä m%räyksiä on tehty joka 5:s sm 70 sm syvyyteen asti, jolloin savessa alkoi näkyä pohjaveden vaikutusta. Xyös tästä taulukosta nähdään plastillisuusasteen ylempänä olevan pienemmän kuin alempana, ja että myös nämä vaihtelevat keskenään huomattavasti. Samaa osoittaa taulukko 4, joka on savileikkauksesta kerrallisessa savessa maan pohjois-osista. Ylimmässä tasossa, missä ilmasto-. ra~autuminen on hävittänyt kerrallisuuden 80 sm syvyyteen asti, on plastillisuusluku alhaisempi kuin alempana. Vaihtelut ovat niin suuria, että voi sanoa, samassa leikkauksessa olevan kaikkia mahdollisia plastillisuusasteita, laihimmasta plastillisimpaan saveen asti. Jo näista, esimerkeistä selviää, että savimateriali vaihtelee kentän eri tasoissa. Jyrkkä ero niiyttää vallitsevan kerrostuman rapautuneiden l) Mitscherlich, E. A.: Bodenkuride 1905. s. 3-56. 1 I 40.66 / 25.03 49.62 23.85 46.02 57.92 23.83 24.49 26.66

Taulukko 3. Kerrallisen suven pystyleikhus. Leppäkoski, Janakkala. Harniaanruskea savi, kerrallisuiis rikkoutunut.. 1) 1) H 1) 1) P 1) 1).. 8 1) b " 1 I '.l..i b. l >D. l >).. 1)... )). Ii. l.. selvä........ 1)........ l ja rapautumattomien osien välillä, toisin sanoen maahtuhorisontin (solumhorisont.irz), joka on ilmastorapautumisen kemiallisesti ja fysikallisesti muuttam rnaakerroksen ylin osa, lconsistenssiominaisuudet ovat toiset kuin alemman muutturnattomccn maan. Jo edeltäpiiin osattiin odottaa tällaista tulosta. Maalaatujemme aikaisemmista tutkimuksista1) selviää nimittain maallemme luonteenomaisten uutosmaiden (podsolimaiden) eri horisonttien melkein kaikissa suhteissa poikkeavan muuttumattomasta pohjamaasta, joten ne täytyy käsitellä kukin erikseen maalaatukuvauksessa. Tämä osoittaa myöskin, ettei voida maalajeihin sovittaa fysikallisiin ominaisuuksiin nojautuvaa tyyppi- tai luokkajaoitusta, jollei tällöin tarkoin tehdä eroa maalaadun ja maalajin viilillä. Jos siis koetetaan kuvata savea konsistenssiominaisuuksilla, on selvästi sanottava koskeeko luokitus pohjamaata vai ei. l) Frosterus, Benj.: Zur Frage nach der Einteilung der Böden in Nordwest-Europas MorBnen-Gebieten. Geol. komissionin geotekn. tiedonantoja N:o 11-14. Helsinki. u

Taulukko 4. Kerrallisen glasialisaven pystyleikkazcs. Varesperan kyki, Hmpa järven pita ja. Harmaanruskea savi, kerrallisuus hävinnyt, ruostepilkk. ) i) B i) > b >, n L: 1 + 6 0 * b 0 L D L @ K ):!) ) > ) l )) 1 >> * I Selviisti kerrall. savea; ohuet, ruskeat savikerr....! )' 1 b ) ) \ H ) ) )>...,) D,) 0... --.. b ) )»... I) D 1) ) <(..../ B 8 kei-rokset paksumpia... b 1) i) B...I I I " Geologisesti yhdenikäisten savikerrostumain konsistenssivaihtelut. Edellisistä huomi~ist~a, jotka osoittavat saven maalaatutasossa ja pohjamaassa olevan eri konsistenssitilassa, johtuu kysymys: minkälaista pohjamaa on eri tasoissa; onko saven konsistenssi sama eri syvyyksillä tai vaihteleeko se? Olettaen saven rakenteen homogeniseksi, pitäisi sen konsistenssin teorian mukaan olla eri tasoissa saman. Poh jamaaleikkauksessa pitäisi siis konsistenssirajojen, plastillisesta alueesta lähtien, viskositeetin yhä vähetessä, saavuttaa ))juokseva, taso. Jos tämä olisi oikein, niin pitäisi, saven yleisen konsistenssityypin ollessa tunnetun, voida edeltäpäin laskea kuinka kosteana jonkun leikkauksen savi on esim. juoksurajalla sekä voida tästä, päätellä missä tasossa savi on niin märkää, ettei se enää ))sido)) ympäröivää vettä. Tästä olisi hyötyä, m. m. suunniteltaessa salaojitusta alueelle, missä osa savesta on märkää tai juoksevaa.

Näiden kysymysten selvittelemiseksi tutkittiin muutamien pystysuorien savileikkausten pohjamaan eri kerroksia. Näihin sisältyi geologisesti eri ikäisiä saka. i-1 Taulukoissa 5-7 ovat glasialisten savikerrostumain leikkausten tutkimusten tulokset. 1 Aminne, Halikko. j Taulukossa 5 on kaksi, muutamia kukkuloita ' peittävän saven pystyleikkausta. Kukkulat kohoavat Halikon pitäjän Salon kauppalasta länteen olevien laajojen litorinakerrostumain yläpuolelle. Leikkaukset taulukossa 5 a ovat kesbiplastillisessa j äykässä savessa. Molemmissa leikkauksissa ovat fysikalliset ominaisuudet jyrkästi erilaisia solumhorisontin kuivuneissa osissa ja pohjavesimärässii pohjamaassa. Taulukon 5 a esittämässä leikkauksessa on pohjavesirikkaan horisontin ja kuivuneen peltomaan välillä okrajuovien impregnoima kerros. Kuten jo aikaisemmin olen huomauttanut merkitsee okrajuovahorisontti pohjaveden ylintä rajaa, ja on sitä niinmuodoin pidettävä ilman hapettaman varsinaisen solumhorisontin ja rapaiitirmattoman pohjamaan välikerroksena. Taulukko 5. Glasialisaven pystyleikkaus. Aminne, Halikko. a) dnii)hne, N.Ei talosta rautatien varrella (A 10). Kynnetty peltomaa..... Harmaa hiekansekainen savi.. )) > )). ) okrajoooainen s.. )) pohjavesirikas )).. b) Arnilane, N. rautatiesla, ' Mäkirinteen luona (d 16), Jaykkä savimulta (kynnetty).. 30 Jaykka savi... 45 1) )) (kerrallinen) pohjavesikostea 1 115 l... Jiiykka savi, pohjavesirikas.. 180 15.5 Solum- 95.7 } sii

Taulukon luvuista näemme maalajin luonteen vahvasti muuttuvan v&likerroksessa. Hygroskooppisuudesta näemme hienoudessa olevan huomattavan eron. Okranviirisessä n. k. gleyhorisontissa on enemmän hienoja osia kuin solumhorisontissa, ja tämän mukaan muuttuvat konsistenssiominaisuudet siten, että saven plastillisuus lisääntyy, joka merkitsee sitovan voiman suurenemista. Saman asian näemme taulukosta 5 b, jonka määräykset ovat saman saven hiukan korkeammalla olevasta leikkauksesta kuin taulukossa 5 a. Molemmissa tapauksissa on kuitenkin yhdenmukaisuus sangen suuri pohjamaan eri osien välillä. Sen sijaan solumhorisontin ylemmät ja alemmat osat poikkeavat toisistaan enemmän. I..adill.) Taulukossa 6 on erään, Tammelan pitäjän glasialisaven leikkaus. Savea peittää 45 sm paksu turvekerros. Turpeen - alla on savessa 130 sm syvyyteen runsaasti okrajuovia. 105 sm sy vyydessä tihkuu pohjavettii ja alempana tulee savi yhä vetisemmaksi. Taulukosta näemme konsistenssilukujen olevan matalampia kuivuneessa kuin pohjaveden horisontissa. Hygroskooppisuusmääriiyksistä näkyvä hienousaste on niin ikään suurempi pohjavesikerroksessa. Siten materialin luonne muuttuu syvemmällä samalla tapaa kuin edellisessä leikkauksessa, tullen plastillisemmaksi ja ennen kaikkea vettä absorboivammaksi. Luonnollisen kosteuden määräyksista eri korkeuksilla näemme edelleen saven 130 sm syvyydessä, missä pohjaveden pinta-on, olevan juoksurajalla. Syvemmällä savi menee tämän rajan yli. Taulukko 6. AV. 0,s m paksuisen turvekerroksen peitttinxin glasialisaven pystyleikkaus. Mustiala, Tammela (H I 0). 1 Harmaa, okrajuovainen glasialisavi...., 55 / 37.0 17.:) ) P.... 70 1 33.5 16.5 ) u.... 90 1 34.2 1 19.3 i, ) ).... 110 1 29.0 16.0, Harmaa savi, pohjavesihorisontin raja.. 130 14.9 1 Harmaa, pohjavesirikas g1asialisai.i.... 170 55:: 30.3 l,' >) i.... 190 56.6, 24.; Plastiiii- 811USluku Hygros- 1 kooppi-

-1 Juurikorven tiilitextaan vieressä olevaa leikkausta esittää taulu kko 7. Olosuhteet täällä ovat sotkuisemmat kuin edellisissä tapauksissa. Leikkaus läpäisee nimittäin tälllt paikalla geologisesti eri ikgisiä ja rakenteisia savikerrostumia. Ylemmät osat ovat postglasialista (ancylus?) savea, jota 180 sm syvyydessä rajoittaa muutamia sm paksu hiekkakerros. Tämän saven solumhorisontti on 60 sm syvä ja siinä selvät uutos- ja rikastumiskerrokset. Solumhorisontin alla oleva postglasialisen saven osa on hiekkaan asti kuivunutta ja halkeillutta suorakaiteenmuotoisnn kappaleihin. Saven alin osa on hiekkarantujen sekoittamaa. Hiekan alla alkaa kaunis kerrallinen savi, joka on ylhäältii harmaata, alempana ruskeata. Viimemainitussa osassa, joka on pohjaveden alla, on kerrallisuus epäselvä. Ruskean saven alla olevassa harmaassa savessa vaihtelevaihiekka- ja savikerrokset. Taulukko 7. Xaven pystyleikkaus Juurikorven tiilitehtuan luona. Vaalennut kerros ruokamullan alla...... Vahvasti okranvarinen savi.......... Murentunut harmaa savi (anoylus).... Pohjavesikostea harmaa savi (glasialinen: r>» Q * * r> D d h ruskea )) )) (< harmaa savi, hiekkainer Tarkastellessamme täman leikkauksen konsistenssi- ja hygroskooppisuuslukuja, niiemme selvemmin kuin aikaisemmista leikkauksista solumhorisontin sekä hienousasteen että konsistenssiominaisuuksien eroavan paljon ei ainoastaan pohjavetisestä vaan myöskin kuivuneesta pohjamaasta. Edelleen ovat hienorakeisimmat (isoimmat hygroskooppisuusluvut) pohjavetiset osat voimakkaimmin vettä absorboivia ja vahvemmin vettä, sitovia kuin kuivuneen horisontin osat, joilla on sama hygroskooppisuusluku. Edelleen naemme profiilista hygroskooppisuuden ja konsistenssiominaisuuksien olevan täysin yhdenmukaisia keskenään. Erikoisen selväst,i näemme täman

grafillisten käyrien (kuva 1) havainnollistuttamasta hygroskooppisuusja juoksurajalukujen vertailusta. Kaikista nyt esitetyistä glasialisen saven leikkauksista näemme saven k~nsistenssiominaisuuksien olevan huomatkavan erilaisia kerrostumain kuivaneissa ja pohj avetisissii osissa. Plastillisuus, lausuttuna juoksu- ja kiristysrajalukujen erona, on suurempi pohjavesikuin kuivuneessa kerroksessa. Mutta jos hygroskooppisuus on samaei kummassakaan osassa ole huomattavampia vaihteluita. Esiinty- 0 10 90 JO r<o 30 60 70 4 6 8 90 Kuva 1. Icieritysraian (pisteviiva), juoksurajan (taysi- - - - viiva), ja hygroskooppisuudcn pafillinen &itys, Juurikorven tiilitehtaan leikkauksesta. vat eroavaisuudet voidaan siis useimmissa tapauksissa sanoa olevan kausalifeettisuhteessa materialin hienousasteen vaihteluihin. Suurimmaksi osaksi aiheutuvat nimittäin nämä vaihtelut glasialisaven kerrallisuudesta, koska savi- ja hietakerrosten paksuudet lähellä toisiaan vaihtelevat. Kun märässä horisontissa ei yleensä voi tarkasti nähdä eri kerroksia, on melkein mahdotonta saada leikkauksesta sellaisia näytteit5 että niiden kerrokset olisivat tasalaatuisia. Tutkimusmateriali tulee tiiten jossain määrin epätasaista. Kerroksettomat postglasialiset savet sitävastoin ovat samankaltaisempia eri kerroksissaan. Teorian mukaan pitäisi siis näissä saada parempi

selvä eri horisonttien vaihteluista. Tämän vahvistamiseksi on tutkittu edellämainitulla tavalla muutamia litorinakerrostumain leikkauksia, joissa savi on syvemmällä vetistä. F I Taulukossa 8 on joukko mäiiräyksiä, jotka on tehty suuresta savikerrostumasta Paimion aseman lähellä, Paimion pitäjässä. Saven paksuus on porauksen mukaan hiukan yli 12 m. 4 m syvyyteen on tästä homogenista harmaan sinistä litorinasavea, jossa on vahva sol~mhorisontti.~) Savi on 2 m syvyydessä vahvasti pohjaveden sekaista ja alempana se on vie15 vetisempää. Tässä tarkoituksessa tehtiin määräyksiä litorinakerroksen yläosasta, jolloin myöskin pohjavetiset kerrokset tutkittiin. Taulukko 8. Litorinasaven pystyleikkaus Paimionjoen varrella, Paimion aseman lähellld, Paimion @tajässa. / Hiekansekainen harmaa savi (litorina). 28 33; 19.6 Hyvin okmnvarinen >) *.. 40 44 9 19.3 Ruskeanharmaa r.. 1 50 Harmaa r.. 80 o h j e e n h a i n i sai o. 200 1 36.1 16.3 47.2 19.7 63.8 34.9 1 l 40.2 13.8 3.84 / 48.9 25.6 1 7.48 / 1-19.8 - ' 53.4 27.5 8.801-29.8 8.25 Taulukon hygroskooppisuusluvuista näemme saven olevan tavattoman tasarakeista, lukuunottamatta ylintä kovin kuivunutta osaa. Tällaista on varsinkin pohjamaa, sekä pohjaveden pinnan yläettä, alapuolella, jonka eri kerroksien hygroskooppisuusluvut poikkeavat toisistaan vain muutamilla desimaleilla. Homogenisuudesta huolimatta poikkeavat saman konsistenssirajan luvut saven eri kerroksissa, ja siis saman saven plastillisuus vaihtelee. Kuivuneessa solumhorisontissa ja pohjaveden yläpuolella olevassa pohjamaassa on plastillisuus alempi kuin marässä horisontissa. Saman havainnon olemme tehneet kerrallisen saven leikkauksissa. Verratessamme kahta marässä horisontissa tehtyä määräystä l) Frosterma, Benj.: Beitrag zur Kenntnis der Bodenbildung in Tonen der hurniden Gegenden. Internat. Mitteil. f. Bodenkunde Bd. 3. s. 99-130. 1913.

~ keskenään, näemme kuitenkin vielä juoksuraj alukujen lisääntyvän siten, että plastillisuus lisääntyy. 1 Aminne, Halikko. ] Saulukossa 9 (Halikon litorinasavi) on sama asia. Taulukossa 9 a naemme hyvän homogenisuuden pohjavesihorisontin savessa, ja vain hygroskooppisuusluvut poikkeavat toisistaan hyvin vähän. Taulukko 9. Litorinasaven pystyleikkuus. dminne, Halikko. II) Leikkaus t(17ostn E. (ir:o 5) l 1 Kynnetty pelto (savi)... Harmaa savi... 25 47.7 HalkeiUut harmaa savi.... 401 5.7 1. i Poh~avetinen, okrapilkkiiinen har- l o i 51.8 28.1 24.2 27.5 maa savi..... 55 1 61.7, 28.1 maa savi... l Pohjavetinen, okrapilkkiiinen har-i / 100 1 Pohjavesimarka, harniaansininen 1. 1 1 b) Letkhus talosta X. (11:o II). I 10 36.6 20.3 1 16.3-1 Kynnotty pelt,o... I 61.9 l 26-4 savi....i 220 63.4 23.6 1 Harmaa jäylla savi..... 35 i 36., 20.1 1 ( Harmaa okrapilkkoinen savi... 55 ' 49.5 25.1 1 Pohja- Wum 1 liori- i sontti. maa I ) 1 ' Pohjavesim. harmaansininen savi 170 68.9 28.3 40.6 maa I 1-1 lääräykset taulukossa 10 ovat litorinasaven leikkauksesta Kokemäenjoen laaksossa. Muutamia kymmeniä metrejä paksu kerrostuma on tyypillistä keveatä savea, joka jo 75 sm syvyydessa on aivan vetelää. Tässäkin leikkauksessa juoksuraja siirtyy syvemmlillä, ja plastillisuus suurenee. Vaihtelut ovat kuitenkin pienempiä, mikä todennäköisesti johtuu tämän saven pienemmiista h ygroskooppisuudesta.

Taulukko 10. Keveiln suven (litorinakerrostuman) pystyleikkaus. Harjavalta, Kokemken joen laaho. Keilanharmaa helposti miireiieva savi..' Harmaa okrajiiovainen savi... i Harmaa okrajuovainen savi pohjavesi- 1 kostea... Harmal okrajiiovainen savi pohjavesi-! kostea...... 1 Harmaa okrajuovainen savi pohjavesi-l kostea... Harmaa okrajuovaton savi pohjavesikostea... Harmaa okrajuovaton savi pohjavesikostea... Harmaansininen okrajuovaton savi pohjavesikostea.... Harmaansininen okrajuovaton savi pohjavesikostea.... Harmaansininen okrajuovaton savi pohjavesimiirkä... ~armaanshinen okrajuovaton savi pohja- vesimarkia... Harmaansininen okrajuovaton savi pohjavesimarkä... I I Solum horisontti Pohja- Inna! [Od.Ls.J Taulukoissa 11 ja 12 a ovat kahden etelä-suomen rannikon keveän saven leikkauksen konsistenssiluvut. Tälle litorinakerrostumiin kuuluvalle savelle ovat luonteenomaisia, kuivien osien suurimorakenne ja poh j avetisen horisontin yläosan suuret halkeamat. F( Taulukossa 12 b ovat Störsvikin litorinasaven leikkauksen konsistenssiluvut. Tyyppi on hiukan toinen kuin taulukossa 12 a, koska savi kuivana ei murene vaan kovettuu.

Taulukko 11. )>Suurimosaven~ (litorinakerrostuma) pystyleikkaus. Odnäsin sotilasvirkatalo, Poh janpitaja. Harmaanruskeata savea rnakamuiian alla 15 Okranvkhist'a savea... 20 Heikommin okranvaristti savea... 40 Viihin pohjavesikosteaa, okmjuovaista, haatn, savea... 50 Vian pohjavesikosteaa, okrajuovaista, harmaata savca... 60 Van pohjavesikosteaa, harvaan okrapilkkuista harmaata savea..... 1 80 Pohjavetistä harmaata savea.....l 100 Taulukko 12 a.»suurimosavelz~~ (Eitcwinakerrostum) pystyleikkaus. Störsvik, Siuntio (leikkaus IX. 5). [Hyvin rnosteenväristi, teräväsar- 1 m%isesti murenevaa savea.... 45 1 72.9 Hyvin ruosteenväristi, teräväsär-' 1 / maisesti murenevaa savea.... 1 50 1 - Harmaata savea, täynnä ruoste- 1 pilkkuja..... ;~lrmmta savea, V P ~ mte- 1 piikkuj~... Ruosteetonta harmaatasavea, poh- 1 55 87.3 ( javesimärkii....[ 120 95.52 - g.3g 9.26 8.0s I 1 Yolum sontti

Taulukko 12 b. Harmaan litorinasaven pyst~leikkaus ' Störsvik, Siuntio (leikkaus V. i 0).. Laihaa savea. vähiin ruostepilkkuja Plastillista savea, hyvinruosteista Harmaata savea, ruostejuovia.. I >r r pohjavesikosteaa 20 54.8 44.5 29.8 30 1 65.1 56.1 29.7 50 77.4 1 58.6 1 27.5 80 85.8 1 73.4 / 33.7 Kaikissa tutkituissa tapauksissa näemme juoksurajan suuruudessa olevan ison eron solumhorisontin ja pohjavesikerrosten välillä. Samaten tarttumisrajan, mutta kieritysrajan vaihtelut ovat pienempiä. Huomattltva on plastillisuusluvun nouseniinen rapautuneesta pohjavetiseen kerrokseen, ja aivan erikoisesti juoksurajan iso luku vetelässä pohjavesihorisontissa. Solum- ja poh javesihorisontin välills on hygroskooppisuusluvuissa isoja eroja, mutta kunkin eri kerrokset ovat yhdenmukaisia. Näemme siis, etta miissa tapauksissa jonkun hienousasteeltaan tasaisen savikerrostuman vedentayttamien ja kuivien. osien konsistenssit eroavat toisistaan. Koska konsistenssiasteet ilmaistaan niitä vastaavana vesipitoisuutena, ovat eroavaisuudet siinä, että savikerrostuman eri tasot samassa konsistenssissa imevät saman määrän vettä. Tämä näkyy muutoinkin materialin luonteesta. Niinpä ovat Störsvikin saven (taulukko 12 a) eri kerrosten volymipainot huomattavasti toisistaaii erillään, samaten kuin muidenkin ominaisuuksien poikkeukset siinä ovat suurimpia. 1 1O:ssa kuivatusta aineesta laskettu volymipaino on tasossa 30-50 sm = 1.4 >) 60-80 )> -1.4 1) 100-120 1) = 1.6 14:i 1 4-32 1) s;i 1 264 8.81 '( sontti : 31.1 8.88 ),. olija- 37.5 1 9.18 IJ maa Kostean saven kutistuminen kuivuessaan poikkeaa myöskin eri tasoissa. Störsvikin saven (.t;aulukko 12) prosenttinen volyrninvähennys, muovailtavaa (n. s. k%inlyötyä 1) savea kuivattaessa 1 10 :seen, on 1) Saviteknikot këyttëvët yleisesti tëtë termi& liihtökohtanaan, laskiessaan saven kuivurniskutisturnista, ja mä.ä.rëävët sen siitë, ettë savi silloin helposti irtoaa käsistä eikg tartu muotteihin. Fysikallisena rajana on se sangen konstantti, koska, saman saven eri nëytteistii saamme jotakuinkin yhdenmukaisia arvoja.

... >> 60-80 >>...--= 41.58 )) )) 100-120 e... -46.72 )) tasossa 30-40 sm - 40.93 vol. % Niinhyvin volymipainoastu kuin volyminvähennyksestäkin näemme savimassan tiheyden kuivana olevan suuremman syvälla pohjavetisissa a kuin pinnallisissa, rapautuneisw osissa. Kemiallinen ko- Koska saman savikerrostuman eri tasoissa on tavattu koomns. tällaisia eroja kaikissa tutkituissa leikkauksissa, eivät ne todenngköisesti voi johtua kemiallisesta kokoomuksesta. Kuvan saamiseksi eri horisonttien kemiallisista eroavaisuuksista, verrattiin Störsvikin leikkauksen suolahappoon liukenevia ainemääriä keskenään. Taulukossa 13 olevat analysit on tehty suolahapolla (om. paino 1.2) kahden tunnin aikana digeroidusta liuoksesta. Analysit n5yt;tävät eri horisonttien liukenevaisuuden, ylintä uuttunutta lukuunottamatta, olevan suunnilleen saman kaikkiin muihin paitsi SiO, ja Fe, 0, nghden. Piihappoa on tullut enemmgn kerrostuman pohjavetisistä kuin kuivuneista osista. Missä okrasaostumia on enemmän, sinne rauta on lisääntynyt. Tästä näemme olevan jonkunlaisen fysikallis-kemiallisen tilan eron ylempien ja Taulukko 13. Störsvilr IX 5 (vrt. tari- lukkoa 12 a). / 5"otnliaaolysi... 1 56.10 Analysoij a B. Aarnio. 1 l l 45--50 8m syvyyteen.. 1 17.50 0.66 1.83 1.41 0.17 0.11 0.05 58-63 I) ).. 17.38 0.66 1.82 1.41 0.13 0.18 0.19 1 78-83 o r.. 11.27 0.66 1.98 1.34 0.25 0.19 0.73 120 P )) Totuliaiinlysi... 1 Sttiisvit V 10 (vrt. tau-' I i 18-22 sm syvyyteen.. 13.11 23-33» 1).. 15.36 45-53 o n.. 18.36 lukkoa 12 b). 1 1 I 1 70-80,)..! 17.18 5.05 6.32 0.46 0.91 0.79 0.26 0.11 0..27 1 7.70 9.19 0.65 1.34 1.14 0.21 0.38 0.11 7.90 4.701 0.72 1.93 1.33 0.25 0.09 0.07 i 7.38 5.31 0.93 1.56 1.39 0.19 0.07 0.14 14.96156.7 3.20 2.191 3.90 1.6gI 0.34 11.11 1

alempien kerrosten välillä. Aluminium ei tässä paljoa merkinne, mutta piihappo on todennäköisesti alempana toisessa tilassa kuin kuivassa kerroksessa. Nykyään vallitsevan käsityksen mukaan saven fysikallis-kemiallisesta luonteesta johtuvat sen erikoisominaisuudet (plastillisuus, kutistuminen j. n. e.) kausalisesti kolloidisesta luonteesta. Voisimme siis ajatella saven eri kerrosten kolloidipitoisuuden vaihtelevan. Palaan seuraavassa asiaan. Savien konsistenssiominaisuudet eri tempperatureissa. Jos otaksumme saman leikkauksen eri paikoista otetun savimaterialin konsistenssivaihteluiden olevan yhteydessä saven kolloidiluonteen kanssa, pitäisi konsistenssiii vaihdella myöskin tempperaturin mukaan, koska kolloidisystemi sen tekee. Tämän selvittämiseksi määrättiin muutamien edellä kuvattujen savien konsistenssiominaisuudet eri tem~oeratureissa. II 1 TutkimusmateriaIi.\ Kokeihin valittiin kaksi näytettä Störsvikin leikkauksesta IX. 5. (taulukko 12), jossa eri kerrosten juoksu- ja kieritysrajat jyrkästi erosivat. Näytteeksi otettiin savea heti pelto- mullan alta ja pohjaveden täyttämästä kerroksesta 100-120 sm syvyydestä, missä juoksurajaluku oli suurin luonnollisessa kerrostilassa. Kolmas tutkimussarja oli hyvin plastillista, luonnon kerrostiistilassa vetistä jäämeren savea Juurikorven tiilitehtaalta (vrt. tau- b sittely. valmistavaka- Kaikkien määräysten tutkimusmaterialia käsiteltiin valmistavasti samalla tapaa. Yleisnäyte iimakuivattiin ja jauhettiin porslinikuulamyllyssä. Sitten se seulottiin 4 900 silmää neliösenttimetrillä sisältavällä seulalla. Tästä otettiin näytteet eri tutkimuksiin. 1 1) Hygrwkooppisuus määrättiin Mitscherlichin metodin mukaan samasta näytteestä, ilmakuivana, 110" ja 200 :ssa ja sen jälkeen joka 50, aina 95Oo:seen saakka. 550 :seen saakka kuumennettiin kaasulla lämmitettav~sa muffeliuunissa. Määräystempperaturissa kuumennettiin näytettä neljä tuntia. Tempperatureissa 550 :n yläpuolella käytettiin sähköuunia (Heraeuksen konstrnktiota). 2). Juol%su- ja Xiz'eritysrajat maärättiin hygroskooppisuusmääräyksiä varten kuumennetusta materialista, joka tarkemmin porslinimaljassa hienontamatta kuumentamisen jälkeen homogenisoitiin. 3). Volymipaino. Metallimuotissa valmistettiin pieniä suorakaiteen muotoisia sauvoja ja kuumennettiin niitä samalla tavoin kuin edellisissä mä,äräyksissä. Näytekappaleiden volymi määrättiin

sitten erikoisesti konstruoidussa pykn~metrissä,~) jonka täytenesteenä käytettiin elohopeaa. Laskuissa käytettiin seuraavaa kaavaa: a = näytteen paino ilmassa ennen koetts. b = syrjäytetty elohopea määrä. q = elohopean ominaispaino. 4). Kutistuminen lausutaan %:eissa näytteen ilmakuivasta pituudesta. Kuivaan näytteeseen kaiverrettiin tarkoitusta varten tehdyi18, mitalla kaksi poikkiviivaa. Kuumentamisen ja j äähtymisen jälkeen mitattiin viivojen väli millimetreissa. 5). Kosteus lausutaan %.eissa näytteen painosta. Se määrättiin Penfieldin metodin 2, mukaan kuumentamalla näytettä sulatetusea lasiputkessa. 6). Humus määrättiin elementarianalytisesti. Taulukko 14. Suurimosavi (litorina). Xtörsvik, Xiuntio. Leikkaus IX. 5. 30-50 sm syvälta. 1 I Vari 0.716 -- Vihan kellahtavanhaim. 0.476 Kellanharmaa l - >) - * l )) -- Harmaankeltainen )) - >> -,) - >> - Punertavan keltainen 1 - )> - Tiilenpunainen * l l) B'rostems, Benj.: Agrogeol. karttoja n:o 2. Kertomus s. 22. Helsinki 1916. 2, Hillebraind, W. F.: Analyse der Silikat- u. Icarbonatgesteine. Saksal. painos, s. 67. Berlini 1910.

, Taulukko 15. Litorinasavi. Störsvik, Siuntio. Leikkaus IX. 5. 100-120 sm syvyyteen. Ilmakuiva... 110 OC..... 200 o... 250 ))... 300 ))... 350 z... 400 r... 450 *... 500 fi........................... Taulukko 16. Glasialisavi. Juurikorven tiilitehdas 305-365 0 0 )> sm syvyyteen. i -- Teinpperaturi I I ' I I 32.2 1-1 7.081-1 600 ))... 550,)... 32.91 30.1 2.81 1.81 600 ))... 33.3' 30.8' 2.5 1.82 650 ))... 32.31 30.1 2.2 1.81 700 i... 32.2 30.41 1.8 1.82 750 r... 31.4 29.6 1.8 1.81 1800 r... 32.3 31.8 0.51 1.82 1850,)... I - 1.84... 1-1 1.96 1 :... 1 -- - 2.29 4.62 3.57 4.14 2.67 0.56 - - Ilmakuiva..... 47.71 155 110 OC.... 41.9 16.7 25.2 1.86 7.20 - Harmaa 200 s... 40.8 19.4 21.4 1.85 7.15 250 0... 40.1 20.3 19.8 1.86 6.72 300 *... 37.6 23.2 14.2 1.85 5.39 350 a... 37.8 23.8 14.0 1.87 3.13 0.131 )) 400.>.../ 35.4 26.11 9.7 1.87 2.84 0.131 s 450 r... 33.0 23.01 6.0 1.83 2.79 0.13 ), 34.2 30.7 3.5 1.81 5.38 0.13 5.17 0.13 I :: 5.50 5.25 Ta11 - Vahan kellahtavan harma: - o )) >) 0.13 Kellanharmaa 0.13 Harmaankeltainen 0.131 D 0.13 >) 0.41 0.40 0.68 Nahkankeltaineii 2.5s Lihanpi~nainen 6.79 Tiilenpunainen

I I ' Määräysten tulokset ovat taulukoissa 14-16. Kaikissa kolmessa näytteessä näemme juoksurajan huomattavasti muuttuneen jo 1 OO:seen kuumennettaessa, ja ylemmä kuumennettaessa on se yhä enemmän muuttunut. Kieritysraja muuttuu sitävastoin 110 :ssa vain vähän, mutta siirtyy paljon enemmän tempperaturin enemmän kohotessa. Jos nämä muutokset lausutaan plastillisuuslukuna, sanomme materklin plastiltisuuden z;arsin tusaisesti a1enez;a~z tempperaturin noustessa. Ihva 9. Juoksurajakiiyria eri temppera.tureissct. Tarkastellessamme lähemmin juoksurajalukuja eri tempperatureissa näemme merkittävän seikan. Störsvikin leikkauksessa laskee näet juoksuraja äkkiä määrätyssä temperaturissa, noustakseen jälleen entiselleen tempperaturin yhä noustessa. Selvimmin tämä näkyy grafillisista juoksurajakiiyristä (kuva 2). Molemmissa Störsvikin litorinasavileikkauksissa ovat nämä täysin toistensa kaltaisia, kun sitävastoin Juurikorven glasialisaven luonne on aivan toinen. Viimeksi mainitun juoksurajaluku laskee tasaisesti tempperaturin noustessa. Störsvikin käyrissä sen sijaan, varsinkin pohjaveden täyttämässä savessa, on 400 :n kohdalla jyrkkä mutka. On vaikeata ilman muuta selvittää mistä tämä johtuu. Olemme kuitenkin selvitystä etsiessämme oikealla tiellä, jos vertaamme keskenään juoksurajalukua ja aineen muita ominaisuuksia samassa tempperaturissa.

Kosteusmääräysten sarekkeesta näemme vain osan vesi. vedestä poistuvan lloo:ssa, ja loppu poistuu vahitellen tempperaturin noustessa. Jos lausumme eri tempperatureissa poistuneen veden prosenteissa savinäytteen kokonaisvesimaar&tä 110 :ssa, poistuu Vasta 450 :ssa poistuu siis veden pääosa, ja loppu poistuu taydellisesti vasta yli 700 :n. Tempperaturi 460" nayttää siis olevan tärkeiu raja. Jos vertaamme kosteuslukuja hygroskooppisuuslukuihi~~, jotka Mitscherlichin mititräystavan mukaan lausuvat hygroskooppisesti sidotun kosteuden, on korkein hygroskooppisuus 400450 :ssa. Siis tässitkin yhtyviit rajat. Myös kutistumisprosentti niiytekappaleen pituudesta 1 10 :ssa käy yhteen. 100" ja 500 :n välillä on kutistuminen pienempi kuin 0,ol %. 500 :ssa ja ylempänä se on liihimain 0.1 %, aina kypsäksipalamistempperatwliin, (900 :seen) missä se vahvasti lisääntyy. Kaikki näma maärtiykset viittaavat siihen, että materialin luonnollinen vesipitoisuus vaikuttaa konsistenssimuotoon. Kun alim- man juoksurajaluvun tempperaturi yhtyy ylimmän hygroskooppisuuden ja alimman vesipitoisuuden tem~peratu~n, on hyvin todennäköistä otaksua, että yli 100 :n säilyvä vesi on materialiin eri tavoin sidottu ja että pääosa siitä poistuu alemmissa tempperat-ureissa mutta että osa poistuu vasta yli 500 :n. Edellisen ominaisuudet ovat selvästikin toiset kuin j älkimäisen. Toisin sanoen materialin strukturi 500 :n alapuolella on toinen kuin sen yliipuolella. Ero on luultavasti siinä, ettit savi vähemmän kuumennettaessa (alle 500 :n) kykenee seka absorboimaan poistuneen veden että sitomaan sen niin lujasti ettei se poistu 1lO0:ssa, ja siten niin sanoakseni salaamaan sen juoksuraja-asteessa. Jos tämä otaksuma on oikea, ei alemassa tempperat;urissa absorboitu vesi vaikuta juoksurajaan, vaan ainoastaan siihen lisäksi tuleca, riippumatla siitä onko saven kapillaritila vedellä täytetty vai ei.

Siis oikeastaan pitäisi savesta kuumennettaessa poistunut vesi lisätä juoksurajaan, jotta juoksuraja tulisi oikein ilmaistuksi. Käsillä olevassa tapauksessa olisivat siis Störsvikin saven (100-120 sm syvyyteen) juoksurajaluvut eri tempperatureissa: &Iäaratty juoksuraja 1 10 :ssa 53.1 200")) 51.4.. 300" )) 49.a.. 400" )) 48.2.. 450" )) 47.4.. Lakettu juoksuraja Tämiin laskun mukaan ovat siis korjatut juoksurajaluvut lähella l1o0:ssa saatuja, ja kun juoksurajaluvut 200" ja 450 :n välillä ovat* melkein samat, osoittaa tämä plastillisuuden olevan melkein saman vähemmän kuumennettaessa, s. o. savi muuttuu humttuvammin vasta kuumennettaessa 4 5 oo-5 o o0 :seen. Viimemainitussa tempperaturissa tapahtuu kuitenkin jyrkkä muutos. Sen yläpuolella ei materiali näytä enää voivan pidättää kapillarisesti sidottua vettä. Samalla vähenee sen plastillisuus huomattavasti, jota todistaa kieritysrajan gkillinen muutos. Mahdollisesti voisi ajatella vähenevän plastillisuuden johtuvan alkavasta sulamisesta, koska tässä tempperaturissa savi kutistuu. Asia ei kuitenkaan liene niin. Volymipainolukujen sarekkeesta näemme nimittäin niiden jatkuvasti vähenevan ja suurempia voiymipainolukuja näemme vasta kuumennettaessa 900" ja 950 :seen. Tempperaturin kohoamisen mukainen volymipainon väheneminen on ilmeisesti yhteydessä kapillarisesti sidotun veden kanssa, koska materialin volymipaino on pienin kun se ei enäii sisällä yhtään vettä. On vaikeata sanoa johtuvatko volymipainon erot alemmissa ja ylemmissä tempperatureissa saven erilaisesta huokoisuudesta. Tämä näyttää kuitenkin luultavalta. Tämän tapaisen saven muutokset kuumennettaessa ovat varsin erilaisia. Kypsäksipalamistempperaturin alapuolella muuttuu sisärakenne ja kapillaritila, yiapuolella taase% taphtuu massassa kemiallisia muwtoksh. Tutkiessamme saven konsistenssiominaisuuksia ovat meille tärkeitä vain edelliset. Näemme jyrkkien rajojen eroittavat toisistaan mäiirättyjä fysikallisia alueita. Eräällä näistä on saven rakenne primärinen, erotukseksi toisesta, sekundärisesta, jossa alkuperäinen kapillarisuus on osaksi en-

nallaan, osaksi hävinnyt. Jälkimäisen rajalla on taasen se alue, jossa luonnollinen kapillarisuus häviää, ja missä, ainakin käytännöllisesti asian ottaen, saven plastillisuus lakkaa. Siis neljä eri aluetta, joita väliaikaisesti voimme kutsua: 1) täyden plastillisuuden alue. 2) vähentyneen plastillisuuden alue. 3) hyvin pienen plastillisuuden alue. 4) plastillisuudeton alue. Näiden alueiden rajat ovat tässä tapauksessa 110" = alueiden 1 ja 2 välinen raja. 450'-500" = >) 2 )) 3 )) >) 900 = )> 3 ))4 )) )) 1 Saven kolloidiluonne. \ Tämän mukaan on saven plastillisuus ilmaus sen yleisestä sisäisestii fysikallisesta tilasta. Jos se muuttuu, muuttuu myös plastillisuus.- Mainitussa esimerkissä tapahtuvat muutokset määrätyissä tempperatueissa. Fysiko-kemiallisen ajatustavan mukaan on savi mineraliaineen ja sekä epäorganisten että organisten kolloidien seos. Viimemainittuj a, joita yleensä sanotaan ))humukseksi)), on kompleksissa hyvin vähän. Jos käytämme kolloidikemiallista terminologiaa, on savessa, kootun luonteensa mukaan, eri dispersiteettejä, sekä dispersoideja että dispersioita,') joista viimeksimainittujen joukossa on sekä kolloiddisperssejä että pikkukiteisiä systemejä. Taman kaltaisista muodostuksista puheen ollen voimme jättää mainitsematta maksimalidisperssit systemit (oikeat liuokset). Disperssioväline ja disperssi fasi voivat myöskin vaihtaa tehtävää, siten että disperssissä systemissä neste on dispergoituneena kiinteään fasiin, josta siis tulee disperssioväline, ja nesteestä disperssi fasi. Tällainen systemi on siis päinvastoin kuin edellinen kiinteg disperssi systemi. Savet kuuluvat tähän luokkaan, koska niissä disperssioväline (saviaine) on kiinteä ja disperssi fasi on juokseva (vesi). Taman katsantokannan mukaan voimme määritellä saven kolloidikemiallisesti kiinteiden disperssien systemien kompleksina. l) Disperssoidi =,ultra mikronib s. o. osaston suuruus 100-1,u/r (pp = O,ooo,ooi mm). Disperssio =,>mikronib s. o. osaset suurempia kuin 100 pp.

Juoksevan ja kiinteän systemin välillä muuttuu disperssioaste, s. o. disperssiovälineen ja disperssin fasin välinen määräsuhde, jatkuvasti. Atterbergin konsistenssirajat ovat tämän katsantotavan mukaan saman disperssin systemin eri disperssioasteita. Juoksuraja on yksi disperssioaste, kieritysraja toinen, tarttumisraja kolmas j. n. e. Mutta samalla tavalla kuin disperssiovaihtelut juoksevassa systemissä muuttavat, joko dispergoituneiden osien yhtymisen (koagulatio) tai hajaantumisen (dispergat'io) kautta, itse systemin l) luonnetta, samalla tavalla muuttuu myöskin kiinteä systemi. Näitä muutoksia kiinteässä systemissä aiheuttavat tempperaturivaihtelut (kylmä, lämmin), elektr~l~yttien vaikutus tai systemin primäristen osien n. k. vanheneminen ())hepteresisv). Aina muuttuu primärinen sisäinen rakenne joko karkeammaksi tai hienommaksi. Saven muruja j auhorakenne ovat esimerkkejä kiinteän disperssin systemin strukturivaihteluista. Palaamme erikoistapaukseemme. Störsvikin keveä savi, 100-120 sm syvyydeltä on ilman tempperaturissa sellaisten kiinteiden disperssien systemien kompleksi, joille on luonteenomaista juoksuraja 77 ja kieritysraja 30 (plastillisuus = 47) s. o. nämä disperssioasteet (rajat) ovat ilmakuivalla savella konstantteja. Jos savea kuumennetaan 1lO0:seen muuttuu kuitenkin disperssioaste siten, että koko systemi tulee kiinteämmäksi, s. o. samassa disperssioasteessa on vähemmän disperssiki fasia kuin alkuasteella. Sama disperssioaste säilyy suurin piirtein savella kuumennettaessa aina 450 :seen saakka, jonka nkmme siitä, että juoksu- ja kieritysrajat tämän sarjan jiisenissä ovat melkein samat, jos käytämme korjattuja kosteuslukuja (vrt. s. 28). Akillinen muutos lloo:ssa johtuu selvästikin sisäisen rakenteen muutoksesta, s. o. kuumennettaessa muuttuu savigeli karkeamman disperssion asteelle. Voimme myöskin sanoa suven kolloidisuuden iioo:ssa huomattavasti vähenevän. Saven muuttunut kolloidi luonne säilyy kuitenkin kuumennettaessa 450 :seen saakka. Tällöin tapahtuu taas samansuuntainen jyrkkä muutos, s. o. kolloidi systemi tulee yhä kiinteämmäksi, strukturi karkeammaksi, kolloidisuus pienemmäksi. Tämän näemme m. m. siita, että disperssioasteluait, juoksu- ja kieritysraja, lähenevät yhä toisiaan. Kuitenkin tuntuu silta kuin tamä aste ei yksinomaan johtuisi pienerzneesta kolloidisuudesta, vaan etta myöskin puhtaasti kemialliset l) Wiegmr, Georg: Boden und Bodenbildung in kolloidchemisoher Betrachtung. Verl. Theodor Steinkopff. Dresden 1918.