I. Thí nghiệm đầm chặt đất (SCT – Soil compaction test)
Thí nghiệm đầm chặt đất (SCT – Soil Compaction Test) đợc sử dụng để xác định dung trọng khô cực đại của đất dới một năng lợng đầm nhất
định và độ ẩm tơng ứng năng lợng đó. Thí nghiệm cung cấp một dung trọng chuẩn làm cơ sở đánh giá dung trọng đạt đợc và độ ẩm tối u trong khi thi công lu đầm tại hiện trờng.
Chi tiết và các bớc tiến hành thí nghiệm đầm chặt đất có thể tham khảo “Tiêu chuẩn ASTM D 698”.
1. Thiết bị thí nghiệm
Một cối đầm tiêu chuẩn gồm các thành phần chính sau:
- Cối, đế có khoá hãm và trọng lợng đợc xác định trớc.
- Chày đầm có kính thớc, trọng lợng và hành trình đầm tuỳ theo tiêu chuẩn qui định.
- Đi kèm theo còn có vòng bao là thành phần lắp phụ thêm sử dụng khi
®Çm.
Hình (2-24a) là thiết bị đầm chặt thủ công. Chi tiết về kích thứơc và năng lợng đầm sử dụng theo các tiêu chuẩn khác nhau đợc thể hiện trong bảng 2-5.
a) Sơ đồ thiết bị đầm thủ công b) Biểu đồ thí nghiệm đầm chặt Hình 2-24 : Thiết bị và biểu đồ kết quả thí nghiệm đầm chặt
Bảng 2-5: Kích thớc và trọng lợng các cối đầm theo các tiêu chuẩn
Tiêu chuẩn thí nghiệm Đặc trng cối Đặc trng chày
Sè líp
đất
Sè lÇn
®Çm cho 1 líp ThÓ
tÝch V (cm3)
§êng kÝnh
d (mm)
ChiÒu cao H (mm)
Trọng lợng (kg)
Hành tr×nh
f (mm)
BS Test 12 1.000 105 115.5 2.5 300 3 27
1377 Test 12 (hiệu
chỉnh) 2.320 152 127.0 2.5 300 3 62
Test 13 1.000 105 115.5 4.5 450 5 27
1975 Test 13 (hiệu
chỉnh) 2.320 152 127.0 4.5 450 5 62
AASTHO T 145 940 101.5 116.4 2.50 304.8 3 25
T 180 940 101.5 116.4 4.54 457.2 5 25
T 180 (hiệu chỉnh) 2.320 152 127.0 4.54 457.2 5 56
TCVN 4201 - 1995
A 1.000 100 127 2.5 300 3
Xem ghi chó 55
B 1.000 100 127 2.5 300 3
Cải tiến 2.243 125 127 4.5 450 3
Ghi chó:
* Số lần đầm theo TCVN (cho cối loại A, B) nh sau:
- Cát, cát pha: n=25
- SÐt, sÐt pha víi IP < 30 n=40
- §Êt sÐt víi IP > 30 n=50
* Đờng kính của đế đầm của cối A: 100m, cối B: 50mm ; cối cải tiến: 50mm.
2. Phơng thức thí nghiệm
- Mẫu đất, sau khi đợc hong khô gió, sàng qua cỡ rây 20mm (0.75”) rồi trộn đều với một lợng nớc nhất định. Lợng nớc cần thiết trộn với đất
đợc ớc lợng dựa theo kinh nghiệm.
- Đất chế bị đó đợc cho vào cối đầm với số lớp và số búa đầm trong một lớp tuân theo tiêu chuẩn ấn định trớc. Sử dụng một chày đầm tiêu chuẩn và phơng thức đầm có thể dùng thủ công, có thể cơ giới.
- Về kính thớc cối đầm, chày đầm và số búa đầm cho một lớp phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn.
- Lợng đất sử dụng để đầm chặt cần phải đủ để đầy cối và cao lên không quá 6mm khi tháo thành cối phụ ra. Sau khi đầm xong, bỏ thành chắn ra, dùng dao sắc cạo phẳng bề mặt, đem cân cả cối và
đất. Sau đó, lấy đất trong cối ra, lấy một phần làm mẫu đất để thí nghiệm độ ẩm.
- Cứ nh thế tiến hành ít nhất 5 lần riêng biệt để xác định giá trị độ ẩm. Biết đợc trọng lợng đất trong từng lần đầm và độ ẩm tơng ứng cho phép ta xác định đợc dung trọng khô.
- Hình (2-24b) thể hiện mối quan hệ giữa dung trọng khô và độ ẩm của 5 lần đầm, có thể xác định đợc giá trị dung trọng khô cực đại (Maximum Dry Density – MDD) và độ ẩm tối u (Optimum Moisture Content – OMC).
3. Mét sè lu ý
- Mô tả về phơng thức thí nghiệm trên đây chủ yếu thích hợp cho
đất loại sét, với hàm lợng nhỏ vật liệu có kích cỡ lớn hơn 20mm. Việc lựa chọn thích hợp cối đầm còn phụ thuộc vào mức độ thô của các hạt đất.
- Với đất rời (cát – sạn) khi đầm thờng làm các hạt đổi chỗ thay vì có thể làm chặt chúng lại và kết quả là dung trọng thu đợc lại nhỏ hơn so với lúc ở hiện trờng. Để khắc phục tình trạng này ngời ta sử dụng phơng pháp đầm rung thay cho đầm tiêu chuẩn. Đầm rung đợc tiến hành trong vòng 60 giây cho một lớp đất với lực đầm 30 ~ 40kg.
- Đối với đất sạn sỏi thì ta không có thể làm phẳng đất ở mặt cối
đầm. Thay vào đó là xác định giá trị trung bình các chiều cao của
đất trong cối và vành bao.
- Đối với cát thì kết quả để vẽ đờng cong quan hệ dung trọng khô độ ẩm thờng là rất thấp và không thể xác định đợc điểm cực đại hoặc có thể tồn tại hai điểm cực đại. Đôi khi ở điểm độ ẩm bằng 0 giá trị dung trọng khô lại cao hơn. Với tính chất này đôi khi ngời ta đầm chặt cát ở trạng thái khô tại vùng hoang mạc.
- Với đất dễ mềm tơi (đất tàn tích), có xu hớng tơi ra trong quá trình
đầm, nên các vật liệu sạch thay thế cần đợc sử dụng cho mỗi lần xác
định độ ẩm.
II. Hệ số chặt đất (k)
Độ chặt của nền đất thờng đợc thi công bằng các loại máy lu lèn với số lần
đi lại thích hợp để đạt đợc độ chặt nhất định. Độ lu lèn của máy thi công ở hiện trờng khó lèn chặt bằng kết quả thí nghiệm trong phòng.
Để đánh giá độ đầm chặt của đất ngoài hiện trờng, thờng sử dụng hệ số đầm chặt: