Bài giảng Thí nghiệm đường

1 CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ VIỆC KIỂM TRA CHẤT LƯNG VẬT LIỆU Bài : NGUYÊN TẮC KIỂM TRA CHẤT LƯNG VẬT LIỆU XÂY DỰNG 1.1 Kiểm tra trước thi công: - Nguyên tắc phải tiến hành trùc thi công - Thuộc thẩm quyền phía thi công - Những công việc kiểm tra bao gồm: + Khảo sát thực địa, thăm dò cần thiết: khoan, nổ mìn, xuyên… + Lấy mẫu thử nghiệm với tiêu yêu cầu (theo chất lượng số lượng yêu cầu) 1.2 Kiểm tra thi công – kiểm tra việc cung cấp vật liệu: - Trong qúa trình khai thác vật liệu tự nhiên (Chất lượng tính đồng vật liệu lấy theo mẫu tiêu biểu theo thống kê) - Trong trình gia công đá: Kiểm tra mặt cắt tầng mỏ đá - Thử nghiệm vật liệu bao gồm: + phân tích thành phần hạt + độ đá + độ cát + hình dạng đá + thử nghiệm học: LA, MDE, DE - Kết qủa thử nghiệm phải phân tích thống kê so sánh : + So với qui định qui trình thi công + So với kết qủa phòng thí nghiệm Kết luận: Những kết qủa cho phép đơn vị thi công xử lý kịp thời sữa chữa khai thác vật liệu 1.3 Kiểm tra điều kiện thi công: 1.3.1 Kiểm tra công tác thi công đất: Kiểm tra công tác đào, đắp đất Gồm: + công trình thoát nước mặt + công trình vượt dòng nước: cầu, cống + công trình thoát nước tạm: rãnh dọc, rãnh đỉnh 1.3.1.1 Kiểm tra trước thi công: - Chất lượng vật liệu dùng đắp đất đường, không nên dùng: Đất qúa ẩm, đất yếu, vật liệu đá kích cỡ lớn, mùn hữu cơ… Phải kiểm tra thử nghiệm Proctor 1.3.1.2 Kiểm tra thi công: Chú trọng công tác đầm nén đất đường: - Chiều dày lớp rải phù hợp với công cụ đầm lèn - Tổ chức đầm nén đất: sơ đồ máy đầm nén, tổ đội đầm nén - Kiểm tra độ chặt đầm nén đất đắp dung trọng khô chỗ - Kiểm tra độ đồng việc làm ẩm đất theo qui định - Kết thúc thi công: kiểm tra cao độ, bề rộng, sai lệch so với tim đường, độ lún 1.3.1.3 Kiểm tra sau thi công: - Giữ gìn tốt đất sau thi công - Có thể giảm độ chặt tăng độ chặt theo yêu cầu thiết kế 1.3.2 Kiểm tra mặt đường: 1.3.2.1 Kiểm tra trước thi công – làm thí điểm: Nên tiến hành thử nghiệm đoạn thí điểm 1.3.2.1.1 Đối với công tác rải vật liệu: - kiểm tra đồng vật liệu sau rải (sự phân tầng cấp phối) - kiểm tra độ ẩm lúc đầm nén - kiểm tra nhiệt độ rải 1.3.2.1.2 Khi gia cố trộn chỗ: - tất nội dung - tỉ lệ chất liên kết dùng gia cố 1.3.2.1.3 Công tác đầm nén: - kiểm tra độ chặt đạt với độ chặt chuẩn tương ứng với loại máy đầm nén 1.3.2.2 Kiểm tra thi công lớp mặt đường: Trước thi công lớp tiếp theo, lớp phải kiểm tra toàn về: Cao độ bề dày, đặc tính biến dạng độ chặt Sai số cho phép cao độ sau : + với lớp móng mặt đường mềm: -2 đến +1cm; + với lớp móng mặt đường bê tông: -2 đến + 0,5cm; + với lớp móng mặt đường mềm: -1 đến +0,5cm; + với lớp liên kết :  0,5cm + với lớp mặt đường xe chạy: độ phẳng độ nhám Việc kiểm tra độ ẩm, cách thức đầm lèn, dung trọng khô, dung trọng ẩm nhiều phương pháp khác (sẽ giới thiệu chương sau) 1.3.3 Kiểm tra thi công lớp vật liệu gia cố ximăng, vôi chất liên kết khác: - kiểm tra đặc trưng trạng thái tự nhiên: độ ẩm, tính chất - lý - kiểm tra khâu trộn chỗ, thông thường trộn mẻ thử nghiệm để đánh giá 1.3.4 Kiểm tra thi công lớp vật liệu gia cố chất liên kết hữu cơ: - kiểm tra chất lượng loại vật liệu trộn - kiểm tra thành phần hỗn hợp đặc trưng học mẻ trộn xong - thí điểm đoạn mặt đường chuẩn để định tốc độ lu suất trạm trộn 1.3.5 Kiểm tra thi công lớp láng nhựa: Kiểm tra loại vật liệu đoạn thi công thí điểm; ý : + máy phun nhựa; + nhiệt độ bitum; + độ ẩm độ đá sỏi; + rải đá mạt đá sỏi; + điều chỉnh giao thông thi công Bài 2: TRÌNH TỰ CHUNG XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG 2.1 Thí nghiệm đất: - Phân tích thành phần hạt Giới hạn Attecberg Tỉ lệ chất hữu - Đương lượng cát (ES) Thử nghiệm proctor Xác định độ ẩm Xác định dung trọng khô Thử nghiệm ép Thử nghiệm CBR (sức chịu tải đất nền) 2.2 Thí nghiệm đất gia cố ximăng vôi: - Xác định tỉ lệ Ximăng vôi Thí nghiệm nén trục 2.3 Thí nghiệm đá cát : - Cấp phối hạt Giới hạn Attecberg Đương lượng cát Hình dạng hạt Độ 2.4 Thí nghiệm bê tông xi măng: - Tỉ lệ nước cốt liệu Tỉ trọng cốt liệu Phân tích thành phần bê tông ướt Thí nghiệm tính dễ đỗ bêtông Thí nghiệm nén kéo-uốn mẫu bê tông 2.5 Thí nghiệm chất liên kết bitum: - Thí nghiệm chất liên kết  độ nhớt  Độ dính bám  Nhiệt độ - Thí nghiệm nhũ tương:  tỉ lệ nhựa bitum lại  Độ ổn định, độ nhớt  Độ mịn phân tán - Thí nghiệm đá trộn nhựa bê tông nhựa:  thí nghiệm chiết xuất (tỉ lệ nhựa, thành phần cấp phối hạt, tỉ lệ bột đá)  độ ổn định Marshall  nén ngâm nước Durie  độ chặt trộn mẫu chế tạo mẫu khoan trường  bề dày lớp (đo mẫu khoan) - Thí nghiệm lớp nhựa dính bám lớp rải mặt:  kiểm tra việc rải chất liên kết  kiểm tra việc rải đá mặt Bài : CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC SUẤT VÀ THỐNG KÊ TOÁN HỌC 3.1 Các tượng ngẫu nhiên tính qui luật chúng:    Các tượng ngẫu nhiên xuất tác động đồng thời hàng loạt nguyên nhân Các tượng ngẫu nhiên gắn liền với nhóm điều kiện Các tượng ngẫu nhiên (thực phép thử) xảy không xảy gọi biến cố Biến cố chắn: định xảy Biến cố có: định không xảy Biến cố ngẫu nhiên: xảy xảy 3.2 Cơ sở lý thuyết xác xuất thống kê toán học: - Lý thuyết xác suất: nghiên cứu qui luật ngẫu nhiên tượng số lớn có tính tương tự Thống kê toán học: xây dựng phương pháp thu thập xử lý số liệu nhận quan sát số lớn tượng ngẫu nhiên 3.3 Cơ sở thống kê toán ứng dụng nghiên cứu tính toán công trình : 3.3.1 Khái niệm: Nguyên tắc phương pháp phải đảm bảo dấu hiệu rút từ nghiên cứu mẫu đại diện cho toàn tập hợp độ tin cậy cần thiết 3.3.2 Cơ sở lý thuyết mẫu: 3.3.2.1 Tổng thể nghiên cứu: Định nghóa: Toàn tập hợp phần tử đồng theo dấu hiệu định tính hay định lượng gọi tổng thể 3.3.2.2 Các phương pháp mô tả tổng thể: Dấu hiệu nghiên cứu định tính định lượng X nhận giá trị X1 , X2 , X3 , … Xk Với tần số tương ứng laø N1 , N2, N3 , ……… Nk + Bảng phân phối tần số : Giá trị X Tần soá X1 X2 …………… Xi ……… Xk N1 N2 …………… Ni ……… Nk + Bảng phân phối tần suất: Giá trị X Tần suất Ở đây: Pi  X2 …………… Xi ……… Xk P1 P2 …………… Pi ……… Pk Ni Ni  N  Ni Với : i=1k Và :  pi  Vaø : X1  Pi = 3.3.2.3 Mẫu ngẫu nhiên: Tổng thể bao gồm n phần tử X1, X2, … Xn Xi dấu hiệu đặc trưng tổng thể Chọn số mẫu thống kê: - Mẫu thứ gồm: X1, X 3, X5 Mẫu thứ hai gồm: X2, X4 , X6 X7 Các giá trị trung bình mẫu X1 X2 Là: X1  X1  X  X X  X  X  X7 ; X2  CHƯƠNG 2: ĐẤT XÂY DỰNG Bài 1: PHÂN LOẠI ĐẤT XÂY DỰNG 1.1 Phân loại đất xây dựng: (TCVN 5747- 1993) NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI: Dựa thành phần hạt đất - Dựa thành phần kích thước hạt chiếm ưu đất để chia thành nhóm lớn: hạt thô hạt mịn Dựa hàm lượng hạt để phân chia nhóm đất hạt thô thành phụ nhóm Dựa trị số giới hạn chảy, giới hạn dẻo, số dẻo để phân chia nhóm đất hạt mịn thành phụ nhóm 1.2 Phân loại: 1.2.1 Định nghóa: + Đất xây dựng loại đất đá kể đất trồng….bị biến đổi theo thời gian sử dụng làm vật liệu để xây dựng công trình - Đá tảng: có kích thước d>300mm Cuội đá dăm: d> 300-150mm Sỏi sạn : d> 150-2mm Hạt cát : d> 2-0.06mm Hạt bụi: d> 0.06-0.002mm Hạt sét : d< 0.002mm Hạt mịn: tập hợp hạt bụi hạt sét Hạt thô: có d> d hạt bụi Đất hữu cơ: có lẫn tàn tích động thực vật Đất hạt mịn: gồm 50% trọng lượng hạt có kích thước nhỏ 0.08mm Đất hạt thô: gồm 50% trọng lượng hạt có kích thước lớn 0.08mm - Đất cuội sỏi : đất hạt thô , chủ yếu cuội sỏi - Đất cát: đất hạt thô chủ yếu hạt cát - Đất bụi: đất hạt mịn, hàm lượng sét < 20% trọng lượng thành phần hạt mịn - Đất sét : đất hạt mịn, hàm lượng sét > 20% trọng lượng thành phần hạt mịn - Đất rời : đất, chủ yếu phụ thuộc vào lực ma sát hạt - Đất dính : đất, gồm lực ma sát lực dính hạt + Tính dẻo: + Tính nén + Giới hạn chảy + Giới hạn dẻo 1.2.1.1 Phân loại đất hạt thô: (bảng phân loại đất hạt thô) - Đất sỏi sạn - Đất cát 1.2.1.2 Phân loại đất hạt mịn: (bảng phân loại đất hạt mịn) Dựa kết thí nghiệm xác định giới hạn chảy giới hạn dẻo Bài : CÁC NHÓM THÍ NGHIỆM CƠ BẢN VỀ ĐẤT XÂY DỰNG 2.1 Thành phần hạt: TCVN 4198 - 95  Thành phần hạt đất cát xác định phương pháp rây theo hai cách: + rây khô để phân chia hạt có kích thước d = 10 – 0.5mm + Rây ùt để phân chia hạt có kích thước d = 10 – 0.1mm 2.1.1 Phương pháp rây khô: + Chuẩn bị thí nghiệm: - Bộ rây : 10; 5; 2; 1; 0.5; 0.25 0.1mm - Cân kỹ thuật độ xác 0.01g - Cối sứ chày bọc cao su - Tủ sấy điều chỉnh nhiệt độ - Bình hút ẩm - Bát đựng cát - Dao - Cân độ xác đến 0.1g - Máy sàng (bộ rây) + Chuẩn bị mẫu: - Mẫu trung bình để phân tích lấy theo phương pháp chia tư (theo qui định kích cỡ hạt) - Cân mẫu cân kỹ thuật + Tiến hành thí nghiệm: - rây Cân riêng loại nhóm hạt rây lọt xuống ngăn đáy Lấy tổng khối lượng tất nhóm hạt so sánh với khối lượng mẫu đất trung bình lấy để phân tích, sai lệch qúa 1% phải làm lại Hàm lượng nhóm hạt P, biểu diễn %, theo công thức: P mh  100% m đó: - mh : khối lượng nhóm hạt (gam) - m : khối lượng mẫu trung bình lấy phân tích (gam) Kết qủa lấy xác đến 0.1 % Trình bày kết qủa dạng bảng số lượng chứa % nhóm hạt có kích thước >10; 105; 5-2; 2-1; 1-0.5 < 0.5mm 2.1.2 Phương pháp rây ùt: + Chuẩn bị mẫu tiến hành thí nghiệm: Lấy mẫu trung bình Đổ đất vào bát nhỏ cân trước, Dùng nước làm ẩm đất nghiền đất chày Đổ nước vào đất, khuấy đục huyền phù để lắng 10-15 second Đổ nước hạt không lắng qua rây 0.1mm Cứ tiến hành hạt bên lắng xuống hoàn toàn Dùng lê cao su bơm nước dội hạt lại rây vào bát, gạn đổ nước bát - Sấy đất bát trạng thái khô cân bát với đất xác định khối lượng đất sau dội rửa hạt < 0.1mm qua rây - Xác định khối lượng hạt có d1mm cho đất vào cối sứ nghiền - Rây đất nghiền qua rây 1mm - Đưa đất lọt qua rây vào bát nước cất trộn tạo hồ đặc - Đặt mẫu vào bình thủy tinh, đậy kín để >2h trước đem làm thí nghiệm Kết quả: - - GIỚI HẠN DẺO CỦA ĐẤT ĐƯC ĐẶC TRƯNG BỞI ĐỘ ẨM TÍNH BẰNG % CỦA ĐẤT VỚI ĐỘ CHÍNH XÁC ĐẾN 0.1% SAU KHI ĐÃ NHÀO TRỘN ĐỀU VỚI NƯỚC VÀ LĂN THÀNH QUE CÓ ĐƯỜNG KÍNH 3MM, QUE ĐẤT BẮT ĐẦU RẠN NỨT VÀ ĐỨT THÀNH NHỮNG ĐOẠN NGẮN CÓ CHIỀU DÀI KHOẢNG TỪ 3-10MM XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TỪ CÁC ĐOẠN CỦA GIUN BỊ ĐỨT LẤY GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH CỘNG CỦA CÁC KẾT QỦA SONG SONG Để đánh giá giới hạn dẻo giới hạn chảy đất phải nhân với hệ số hiệu chỉnh K G hàm lượng hạt có đường kính d > 0.1mm không vượt qúa 50% G1 Trong : G - khối lượng toàn mẫu G1- khối lượng phần mẫu lọt qua rây 1mm B- Phương pháp xác định giới hạn chảy đất (bằng dụng cụ Vaxiliep): Chuẩn bị hồ đất giống Lấy đất cho vào khuôn hình trụ cho vào lớp gõ nhẹ Dùng dao gạt mặt mẫu đất với mép khuôn Đặt khuôn mẫu lên giá gỗ đưa dọi thăng hình nón lên vừa chạm mặt mẫu đất Thả qủa dọi để lún sâu vào đất tác dụng trọng lượng thân Nếu sau 10 giây mà dọi lún chưa 10mm độ ẩm đất chưa đạt đến giới hạn chảy ( Trường hợp lấy mẫu đất nhập vào vữa đất cũ nhào lại với nước để làm thí nghiệm - lại) - Khi độ lún mẫu sau 10 giây lớn 10mm( độ ẩm > giới hạn chảy) lấy mẫu đất nhập vào vữa đất cũ để làm khô bớt nước Nếu sau 10 giây mà dọi lún sâu 10mm đất đạt đến giới hạn chảy Lấy đất khuôn vừa làm xong xác định độ ẩm Giới hạn chảy đất xác định theo công thức: Wl  m1  m  100% m2  m : Wl – giới hạn chảy đất (%) m1 - khối lïng đất ẩm hộp nhôm (g) m2 - khối lượng đất khô hộp nhôm (g) m - khối lượng hộp nhôm (g) - Kết qủa tính xác đến 0.1 % Sai số hai lần xác định song song không lớn % Lấy gía trị trung bình cộng kết lần xác định song song C- Phương pháp xác định giới hạn chảy đất dụng cụ Casagrande: 1- Khái niệm: 10 - - Giới hạn chảy đất theo phương pháp Casagrande độ ẩm bột đất nhào trộn với nước xác định dụng cụ quay đập Casagrande rãnh đất khép lại đoạn gần 13mm ( inch) sau 25 nhát đập Giới hạn chảy đất xác định phương pháp Casagrande lớn phương pháp Vaxiliev theo công thức : Wl = a × Wc – b Trong : a b hệ số phụ thuộc loại đất : a = 0.73 b = 6.47% với đất có giới hạn chảy từ 20 đến 100% 2- Dụng cụ thí nghiệm: - Đóa khum đựng mẫu m = 200g, gắn vào trục tay quay nâng hạ đóa khum, chiều cao rơi đóa khum hiệu chỉnh vít - Khống chế chiều cao rơi đóa khum vừa 10mm - Que gạt chuẩn để tạo rãnh 34- Chuẩn bị mẫu giống Thí nghiệm: Dùng dao nhào trộn lại mẫu đất có độ ẩm thấp giới hạn chảy Đặt dụng cụ Casagrande lên vị trí vững cân Cho từ từ đất vào đóa khum đảm bảo độ dày đất không nhỏ 10mm Dùng que gạt để rạch đất thành rãnh dài khoảng 40mm vuông góc với trục quay Quay đập với tốc độ vòng/giây đếm số lần đập cần thiết để phần dùi rãnh đất vừa khép lại đoạn dài 13mm Lấy đất nhào trộn với đất dư bát, lập lại bước lấy kết lần trùng Lấy khoảng 10g đất xung quanh rãnh khép kín cho vào hộp nhôm để xác định độ ẩm ... định dung trọng khô Thử nghiệm ép Thử nghiệm CBR (sức chịu tải đất nền) 2.2 Thí nghiệm đất gia cố ximăng vôi: - Xác định tỉ lệ Ximăng vôi Thí nghiệm nén trục 2.3 Thí nghiệm đá cát : - Cấp phối... hạt Độ 2.4 Thí nghiệm bê tông xi măng: - Tỉ lệ nước cốt liệu Tỉ trọng cốt liệu Phân tích thành phần bê tông ướt Thí nghiệm tính dễ đỗ bêtông Thí nghiệm nén kéo-uốn mẫu bê tông 2.5 Thí nghiệm chất... tiêu chuẩn giá trị lực thí nghiệm mẫu cấp phối đá dăm chuẩn phòng thí nghiệm đường California – Mỹ - Chỉ số CBR sức chịu vật liệu % so với vật liệu tiêu chuẩn phòng thí nghiệm đường California- Mỹ