Phương pháp xác Định Độ chặt lớn nhất và Độ Ẩm tốt nhất của Đất và cấp phối Đá dăm trong phòng thí nghiệm

Khái niệm cơ bảnĐịnh nghĩa độ chặt lớn nhất • Độ chặt lớn nhất γ_max là khối lượng riêng của đất hoặc vật liệu γ_max là khối lượng riêng của đất hoặc vật liệu max là khối lượng riêng của

1 Giới thiệu

• Mục đích

Giảm thiểu biến dạng và lún

sụt của nền móng

Tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật

Tăng cường khả năng chống thấm

và độ bền vật liệu

Tiết kiệm chi phí và tối ưu

hóa quá trình thi công

Đảm bảo chất lượng và độ ổn

định của nền móng

• Tầm quan trọng trong

xây dựng

Gia tăng tuổi thọ công trình

Chống chịu tốt trước thời tiết

khắc nghiệt

An toàn giao thông

Giảm thiểu lún sụt và biến

• Ứng dụng thực

tế

+ Xây dựng nền móng

đường giao thông:

* Trong thi công nền

đường, việc kiểm soát

độ chặt và độ ẩm của

đất giúp nền đường chịu

tải tốt hơn, tránh hiện

tượng lún sụt hoặc nứt

gãy Nhờ đó, các tuyến

đường quốc lộ, đường

cao tốc, đường nội bộ…

được ổn định và bền

vững hơn.

2 Khái niệm cơ bản

Định nghĩa độ chặt lớn nhất

• Độ chặt lớn nhất (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu max) là khối lượng riêng của đất (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu hoặc vật liệu xây dựng như cấp phối đá dăm) khi đã được đầm nén đạt mức tối đa trong điều kiện phòng thí nghiệm tiêu chuẩn

• Để xác định độ chặt lớn nhất, mẫu đất được đầm nén ở các mức độ

ẩm khác nhau Độ ẩm nào cho kết quả độ chặt cao nhất được gọi là

độ ẩm tối ưu Khi đạt được độ ẩm này, các hạt đất bám chặt vào nhau nhờ sự bôi trơn của nước, tạo điều kiện lý tưởng cho việc đầm nén và giảm thiểu khoảng trống trong cấu trúc đất

Tầm quan trọng của độ chặt lớn nhất

1.Đảm bảo ổn định và độ bền của nền móng

2.Giảm nguy cơ thấm nước và xói mòn

3.Kiểm soát độ biến dạng và lún nền

4.Tiết kiệm chi phí bảo trì và sửa chữa

1.Đảm bảo độ chặt tối ưu trong quá trình thi công

2.Tăng khả năng chịu tải và độ ổn định của nền móng 3.Kiểm soát hiệu quả trong thi công

4.Giảm nguy cơ co ngót và nứt gãy

5.Điều kiện thi công và môi trường

6.Nhiệt độ và độ ẩm không khí

7.Thời gian và kỹ thuật thi công

Lý do cần xác định độ ẩm tốt

nhất

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chặt, độ ẩm và chất

lượng cấp phối đá dăm bao gồm:

1 Đặc tính của vật liệu

•Kích thước và hình dạng hạt: Hạt vật liệu có kích thước và

hình dạng khác nhau sẽ có độ chặt khác nhau khi đầm

•Thành phần cấp phối hạt: Độ phân bố kích cỡ hạt (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu cấp phối)

của đá dăm hoặc đất quyết định khoảng trống giữa các hạt

•Tính dẻo và độ ẩm tự nhiên: Đất có tính dẻo cao hoặc có

hàm lượng sét lớn thường khó đạt được độ chặt cao vì các

hạt sét có xu hướng giữ nước, làm giảm khả năng đầm nén.

2 Độ ẩm

•Độ ẩm tối ưu: Độ ẩm trong đất hoặc cấp phối đá dăm ảnh

hưởng trực tiếp đến khả năng đầm nén

•Khả năng giữ ẩm của đất: Đất có nhiều sét hoặc đất hạt mịn

giữ nước nhiều hơn, có thể gây khó khăn trong việc kiểm

soát độ ẩm

.3 Loại đất hoặc cấp phốiLoại đất và cấp phối hạt (ví dụ: đất cát, sét, đá dăm): Các loại đất khác nhau có đặc điểm về khả năng chịu tải và khả năng đầm nén khác nhau

· Giới thiệu nguyên lý hoạt động :

· Chuẩn bị mẫu đất: Mẫu đất được lấy đại diện cho lớp đất cần nghiên cứu, sau đó được làm sạch, nghiền nhỏ và trộn đều

· Chia mẫu và điều chỉnh độ ẩm: Mẫu đất được chia thành nhiều phần bằng nhau Mỗi phần được trộn với một lượng nước khác nhau để tạo

ra các mẫu có độ ẩm khác nhau

· Đầm nén: Mỗi phần mẫu được cho vào khuôn có thể tích xác định và được đầm nén bằng chày đầm Proctor theo một quy trình tiêu chuẩn (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu số lớp, số lần đầm mỗi lớp, năng lượng đầm nén)

· Xác định khối lượng và độ ẩm: Sau khi đầm nén, khối lượng và độ

ẩm của mỗi mẫu được xác định

· Vẽ đường cong Proctor: Từ các kết quả thu được, ta vẽ đường cong

biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm và khối lượng thể tích khô Điểm

cao nhất trên đường cong chính là khối lượng thể tích khô lớn nhất

(γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu γdmax) và độ ẩm tương ứng là độ ẩm tối ưu (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu wopt)

3.Phương pháp thí nghiệm proctor tiêu

chuẩn

Các bước thực hiện thí nghiệm

Proctor:

1 Chuẩn bị mẫu đất

Lấy mẫu: Lấy mẫu đất đại diện cho lớp đất cần nghiên cứu.

Làm sạch: Loại bỏ các tạp chất, rễ cây, đá sỏi

Nghiền nhỏ: Nghiền nhỏ mẫu đất đến kích thước hạt phù hợp theo

tiêu chuẩn.

Trộn đều: Trộn đều mẫu đất để đảm bảo tính đồng nhất.

2 Chia mẫu và điều chỉnh độ ẩm

Chia mẫu: Chia mẫu đất thành nhiều phần bằng nhau.

Điều chỉnh độ ẩm: Mỗi phần được trộn với một lượng nước khác nhau

để tạo ra các mẫu có độ ẩm khác nhau Độ ẩm này cần được tính

toán trước để đảm bảo có đủ các mẫu trải đều trong khoảng độ ẩm

dự kiến.

Các bước thực hiện thí nghiệm

Proctor:

3 Đầm nén

• Chọn khuôn: Sử dụng khuôn đầm nén có kích thước tiêu chuẩn.

• Chia lớp: Chia mẫu đất trong khuôn thành các lớp có độ dày bằng nhau.

• Đầm nén: Dùng chày đầm Proctor tiêu chuẩn để đầm nén từng

lớp theo quy định về số lớp, số lần đầm mỗi lớp và năng lượng

đầm nén.

4 Xác định khối lượng và độ ẩm

• Cân mẫu: Cân khối lượng của mẫu đất sau khi đầm nén.

• Xác định độ ẩm: Lấy một phần mẫu đất nhỏ, cân và sấy khô ở

nhiệt độ tiêu chuẩn để xác định hàm lượng nước.

5 Tính toán và vẽ đồ thị

• Tính khối lượng thể tích khô: Sử dụng công thức để tính khối

lượng thể tích khô của mỗi mẫu.

• Vẽ đồ thị: Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm và khối

lượng thể tích khô Điểm cao nhất trên đồ thị chính là khối lượng thể tích khô lớn nhất và độ ẩm tương ứng là độ ẩm tối ưu

Cân điện tử có độ chính xác cao để cân mẫu đất, chày và khuôn

THIẾT BỊ CHÍNH

Cân

• Rây: Để rây mẫu đất,

loại bỏ các hạt quá lớn.

• Bút, giấy: Để ghi chép kết quả thí nghiệm.

• Giấy thấm: Để thấm khô

bề mặt khuôn trước khi đặt mẫu đất.

Các tính toán và đánh giá kết quả :

1.Tính khối lượng thể tích khô (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu γd):

⚬γd = M / V Trong đó:

￭ γd: Khối lượng thể tích khô (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu kg/m³)

￭ M: Khối lượng đất khô (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu kg)

￭ V: Thể tích khuôn (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu m³)2.Vẽ đồ thị:

⚬Trục tung: Khối lượng thể tích khô (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu γd)

⚬Trục hoành: Độ ẩm (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu w%)

⚬Nối các điểm thu được để tạo thành đường cong Proctor

Đánh giá kết quả :

• Điểm tối ưu: Điểm cao nhất trên đường cong Proctor chính là điểm tối ưu Tại điểm này, đất đạt khối lượng thể tích khô lớn nhất (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu γdmax) và độ ẩm tương ứng là độ ẩm tối ưu (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu wopt).

• Khối lượng thể tích khô lớn nhất (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu γdmax): Cho biết độ chặt tối

đa mà đất có thể đạt được Giá trị này càng lớn, đất càng chặt

và khả năng chịu tải càng cao.

• Độ ẩm tối ưu (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu wopt): Là hàm lượng nước lý tưởng để đạt được

độ chặt lớn nhất Nếu độ ẩm quá thấp hoặc quá cao so với wopt, đất sẽ không đạt được độ chặt tối đa.

Ví dụ về bảng kết quả thí nghiệm

Proctor :

Hình ảnh minh họa đồ thị

Proctor:

Phương pháp đầm nén trong phòng ( cho cấp phối đá dăm )

·Quy trình thực hiện :

Các bước chính:

1.Chuẩn bị mẫu:

⚬Lấy mẫu đá dăm đại diện.

⚬Rây, loại bỏ hạt quá cỡ.

⚬Chia mẫu thành nhiều phần, mỗi phần có độ ẩm khác nhau.

2.Đầm nén:

⚬Cho mẫu vào khuôn.

⚬Đầm nén bằng chày đầm theo tiêu chuẩn (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu số lớp, số lần đầm).

⚬Đảm bảo năng lượng đầm nén được cung cấp đều.

⚬Xác định điểm tối ưu trên đồ thị.

⚬Kết luận về độ chặt tối đa và độ ẩm tối ưu của đá dăm.

Kết quả:

• Độ chặt tối đa: Cho biết khả năng chịu tải của lớp nền.

• Độ ẩm tối ưu: Là hàm lượng nước thích hợp để đạt được độ

chặt tối đa.

Thí nghiệm đầm nén đá dăm giúp xác định khả năng chịu tải của vật liệu, từ đó hỗ trợ cho việc thiết kế và thi công công

trình.

Đồ thị tương quan giữa độ ẩm và độ chặt :

- Đồ thị tương quan giữa độ ẩm và độ chặt là

một công cụ quan trọng trong đánh giá kết

quả thí nghiệm đầm nén đá dăm Nó giúp

chúng ta trực quan hóa mối quan hệ giữa hai

yếu tố này và từ đó xác định được độ ẩm tối

ưu để đạt được độ chặt lớn nhất của mẫu đá

dăm.

-Hình dạng đồ thị : Đồ thị thường có hình chữ

S, với trục hoành biểu diễn độ ẩm và trục

tung biểu diễn khối lượng thể tích khô.

· Giai đoạn 1: Khi độ ẩm tăng từ giá trị thấp, khối lượng thể tích khô cũng tăng Điều này là do nước lấp đầy các khoảng trống giữa các hạt đá, làm tăng độ chặt

· Giai đoạn 2: Đạt đến một điểm uốn, khối lượng thể tích khô đạt giá trị cực đại Đây chính là điểm tối ưu, tại đó độ ẩm của mẫu đá dăm giúp các hạt liên kết chặt chẽ nhất

· Giai đoạn 3: Nếu tiếp tục tăng độ ẩm, khối lượng thể tích khô giảm Nguyên nhân là do lượng nước quá nhiều sẽ làm giảm lực liên kết giữa các hạt, khiến mẫu đá dăm trở nên xốp hơn

Ý nghĩa của đồ thị

• Xác định độ ẩm tối ưu: Điểm cao nhất

trên đồ thị chính là độ ẩm tối ưu để đạt được độ chặt lớn nhất của mẫu đá dăm

• Đánh giá chất lượng đá dăm: Dựa vào

hình dạng và vị trí của đồ thị, chúng ta

có thể đánh giá chất lượng của mẫu đá dăm Một mẫu đá dăm tốt sẽ có đường cong đồ thị rõ ràng và điểm cực đại cao

• Điều chỉnh quá trình đầm nén: Dựa vào kết quả của đồ thị, chúng ta có thể điều chỉnh độ ẩm của mẫu đá dăm trước khi đầm nén để đạt được độ chặt mong

muốn

4 Quy trình và tiêu chuẩn kỹ

thuật

1 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm:

• Lấy mẫu: Chọn mẫu từ hiện trường với khối lượng đủ để đại diện cho khu vực cần kiểm tra.

• Chuẩn bị mẫu: Loại bỏ các vật liệu lớn không đạt kích thước yêu cầu, lọc để đạt chuẩn (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu dưới 19 mm).

2 Phương pháp nén tiêu chuẩn (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu Standard Proctor Test):

• Bước 1: Trộn đất và nước: Trộn mẫu đất với lượng nước xác định Lượng nước sẽ tăng dần để tìm ra độ ẩm tối ưu.

• Bước 2: Đầm chặt mẫu: Sử dụng khuôn nén tiêu chuẩn để đầm chặt mẫu theo

từng lớp và dùng búa đầm để đạt được độ chặt nhất định.

• Bước 3: Cân mẫu: Sau khi đầm, cân toàn bộ khuôn chứa mẫu để xác định khối

lượng mẫu.

• Bước 4: Xác định độ ẩm: Lấy một phần mẫu để đo độ ẩm bằng cách sấy khô.

• Bước 5: Lặp lại thí nghiệm: Thực hiện với các mức độ ẩm khác nhau (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu khoảng 4-5 mẫu) để xác định độ ẩm tối ưu.

2 Xử lý kết quả và xác định độ chặt lớn nhất và độ ẩm tối ưu:

• Xây dựng đường cong đầm nén: Dựa trên kết quả đo khối lượng và độ ẩm, vẽ đồ thị để xác định mối quan hệ giữa độ chặt và độ ẩm.

• Xác định điểm cực đại: Điểm cực đại trên đồ thị là độ chặt lớn nhất và độ ẩm tối ưu.

3 Tiêu chuẩn áp dụng:

• Tiêu chuẩn quốc tế: ASTM D698 và AASHTO T99.

• Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 4201:2012 hoặc TCVN 8858:2011.

.

5 Kết quả và phân

tích

Để trình bày kết quả thí nghiệm xác định độ bền chặt lớn nhất và

độ ẩm tốt nhất của đất và cấp phối đá dăm, ta cần phân tích từng phần một cách rõ ràng.

1 Xác định độ bền chặt lớn nhất

Phương pháp thí nghiệm:

• Sử dụng máy nén để đo sức chịu tải của mẫu đất.

• Chuẩn bị mẫu đất với kích thước tiêu chuẩn (thường là hình trụ

hoặc hình lập phương).

• Tiến hành nén mẫu với tốc độ và điều kiện nhất định cho đến khi

mẫu bị phá hủy.

Kết quả:

• Độ bền chặt lớn nhất (σ_max) được ghi nhận ở mức áp lực tối đa max) được ghi nhận ở mức áp lực tối đa

mà mẫu có thể chịu đựng trước khi xảy ra hiện tượng phá hoại.

• Kết quả có thể được biểu diễn dưới dạng:

⚬Giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của nhiều lần thí nghiệm.

2 Xác định độ ẩm tốt nhất

Phương pháp thí nghiệm:

• Sử dụng phương pháp Proctor để xác định độ ẩm tối ưu.

• Chuẩn bị mẫu đất với nhiều độ ẩm khác nhau và nén mẫu với lực

các loại đất và cấp phối đá dăm sẽ giúp xác định được tính chất

cơ học của từng loại vật liệu, từ đó đưa ra những ứng dụng phù hợp trong xây dựng và công trình.

Về mặt phân tích và đánh giá:

1 Thí nghiệm nén (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu Proctor Test)

Mục đích

• Xác định độ bền chặt lớn nhất của đất và cấp phối đá dăm.

• Xác định độ ẩm tối ưu để đạt được độ bền chặt cao nhất.

Phương pháp

Đánh giá

• Ưu điểm:

⚬Cung cấp thông tin rõ ràng về mối quan hệ giữa độ ẩm và khối lượng thể tích.

⚬Giúp tối ưu hóa quy trình thi công và thiết kế nền móng.

• Nhược điểm:

⚬Kết quả có thể bị ảnh hưởng bởi đặc tính của từng loại đất và đá dăm.

⚬Cần thiết bị chuyên dụng và yêu cầu kỹ thuật cao trong việc thực hiện thí nghiệm.

2 Thí nghiệm xác định độ ẩm (γ_max) là khối lượng riêng của đất (hoặc vật liệu Moisture Content Test)

⚬Phương pháp đơn giản, dễ thực hiện và không yêu cầu thiết bị phức tạp.

⚬Cung cấp thông tin quan trọng về độ ẩm hiện tại của mẫu.

• Nhược điểm:

⚬Chỉ cung cấp thông tin độ ẩm mà không liên quan trực tiếp đến độ bền chặt.

⚬Có thể không phản ánh chính xác điều kiện thực tế khi thi công.

Kết luận :

Việc xác định độ bền chặt lớn nhất và độ ẩm tốt nhất của đất và cấp phối đá dăm là rất quan trọng trong xây dựng và

kỹ thuật nền móng Thí nghiệm nén (Proctor Test) là phương pháp chính để đạt được độ bền chặt tối ưu, trong khi thí nghiệm xác định độ ẩm cung cấp thông tin bổ sung

cần thiết cho quá trình thi công Sự kết hợp giữa hai phương pháp này giúp đảm bảo chất lượng và hiệu suất của

vật liệu trong các công trình xây dựng.

6 Kết luận

1 Đảm bảo chất lượng và độ bền cho công trình: Phương pháp này giúp xác

định được độ chặt và độ ẩm tối ưu của đất và cấp phối đá dăm, từ đó đảm bảo nền móng đạt được độ ổn định, tránh hiện tượng lún hoặc biến dạng trong quá trình sử dụng

2 Xác định các thông số kỹ thuật quan trọng: Thí nghiệm cho phép xác định khối lượng thể tích khô lớn nhất và độ ẩm tương ứng, hai thông số này là cơ sở

để quyết định các phương án thi công và kiểm soát chất lượng công trình xây dựng

3 Tuân thủ tiêu chuẩn và quy trình kỹ thuật: Thí nghiệm được thực hiện theo các tiêu chuẩn quốc tế như ASTM D698, AASHTO T99 và các tiêu chuẩn Việt

Nam như TCVN 4201:2012, TCVN 8858:2011 Việc tuân thủ quy trình tiêu

chuẩn giúp đảm bảo kết quả chính xác, đáng tin cậy và phù hợp với yêu cầu

kỹ thuật của công trình

4 Hỗ trợ thiết kế và kiểm soát thi công: Kết quả thí nghiệm này là cơ sở cho việc thiết kế và lựa chọn phương pháp thi công, cũng như kiểm tra chất lượng đầm nén tại công trường Các kỹ sư có thể dựa trên các thông số này để tối ưu hóa quá trình thi công, đảm bảo chất lượng nền móng và tính bền vững của

công trình

Tóm lại, phương pháp xác định độ chặt lớn nhất và độ ẩm tối ưu trong phòng

thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng và hiệu quả của các công trình hạ tầng, giúp đưa ra các thông số kỹ thuật cần thiết để

thiết kế và kiểm soát chất lượng thi công nền móng

Thank You For

WATCHING