- Chế tạo hổn hợp
A. Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất bazan chưa gia cố
3.2.1 Thí nghiệm phân tích thành phần hạt trong phòng (TCN 4198:95)
4198:95)
3.2.1.1 Mục tiêu thí nghiệm
Nhằm xác định hàm lượng các nhóm hạt trong đất, làm cơ sở để xác định, phân loại đất xây dựng và lựa chọn các thông số, phương pháp thí nghiệm liên quan. Tiến hành thí nghiệm 3 mẫu cùng một loại đất.
56
3.2.1.2 Vật liệu, tiêu chuẩn và phương pháp áp dụng
Phẫu diện đất bazan thí nghiệm, lấy tại Thị xã Gia Nghĩa, tỉnh Đăk Nông, chiều sâu lấy mẫu 0,5÷2m.
Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng: Phương pháp lấy mẫu, bao gói, vận chuyển và bảo quản mẫu theo TCVN 2683:91; Phân tích thành phần hạt trong phòng: chế bị mẫu, các dụng cụ - thiết bị và độ chính xác của thiết bị, lựa chọn phương pháp thí nghiệm tuân thủ TCVN 4198:95.
- Đất bazan thuộc nhóm đất có nhiều cở hạt chứa sét, để xác định chính xác hàm lượng các nhóm hạt, chúng ta sử dụng hổn hợp các phương pháp sau: + Sàng (rây) khô – để xác định hàm lượng các cở hạt từ 10 đến 0,5mm; + Sàng ướt – để xác định hàm lượng các cở hạt từ 10 đến 0,1mm
+ Tỷ trọng kế - để phân tích chia các hạt có kích thước từ 0,1 đến 0,002mm
3.2.1.3 Tiến hành thí nghiệm
- Chuẩn bị mẫu: Phơi mẫu đất khô gió (hoặc sấy ở 60oC đến khi khối
lượng không đổi); nghiền vỡ các hạt kết trong cối sứ bằng chày có đầu bọc cao su; rút gọn mẫu đến cỡ mẫu thí nghiệm (300g – với đất có chứa đến 10% cỡ hạt 2mm) bằng phương pháp chia tư.
- Sàng khô (xác định cở hạt >0,5mm)
Cân kỹ thuật, độ chính xác 0,01g; bộ rây tiêu chuẩn có kích thước: 10; 5; 2; 1 và 0,5mm.
Cân khối lượng mẫu (đã khô gió) ban đầu, sàng đất qua các cỡ sàng quy định, từng nhóm hạt còn lại trên rây, bắt đầu từ rây trên cùng, được đổ vào cối sứ và nghiền thêm bằng chày có đầu bọc cao su, sau đó lại sàng qua
57
chính rây đó, cho đến khi đạt yêu cầu; cân riêng khối lượng sót trên mỗi sàng và lọt xuống ngăn đáy. Lấy tổng khối lượng của tất cả các nhóm hạt và so sánh với khối luownjgcuar mẫu đất trung bình lấy để phân tích, nếu sai lệch của khối lượng quá 1% thì phải phân tích lại (lượng đất tổn hao khi dùng bộ ray được phân chia cho tất cả các nhóm hạt, theo tỷ lệ tương ứng)
- Thí nghiệm sàng ướt (xác định cở hạt>0,1mm):
Cân kỹ thuật, độ chính xác 0,01g; bộ rây tiêu chuẩn có các kích thướ: 10;5;2;1;0,5;0,25 và 0,1mm.
Cân khối lượng mẫu ban đầu; làm ẩm đất, nghiền đất bằng chày cao su; đổ nước thêm vào đất, khuấy đều, đế lắng khoảng 15 giây; sàng thể vẫn (nước đục) qua rây 0,1mm; tiếp tục đổ nước, khuấy đều, sàng qua rây 0,1mm), cân khối lượng; phân tích phần đất còn lại theo phương pháp rây khô (nêu ở trên)
- Phương pháp phân loại thủy lực:
Được dùng để xác định hàm lượng các cỡ hạt nhỏ hơn 0,1mm(No
200=0,0075mm). Dựa vào định luật stockes, nguyên lý về tốc độ lắng đọng
của hạt rắn lơ lững trong nước, dùng đề tính toán hàm lượng các hạt. Theo định luật Stockes, tốc độ lắng đọng của hạt rắn tỷ lệ với diện tích và đường kính hạt.
Thí nghiệm tỷ trọng kế (hydrometer) xác định trọng lượng riêng của treo lơ lững, chúng được chứa trong một ống đong hình trụ. Khi một lượng lớn hạt đất lắng đọng, trọng lượng riêng của các thành phần lơ lững trong nước (nước cất) giảm và xấp xỉ bằng trọng lượng riêng của nước, từ đó xác định được hàm lượng hạt mịn.
+ Trình tự của phương pháp tỷ trọng kế (đo mật độ huyền phù bằng tỉ
58
hàm lượng hạt trên sàng 0,25mm và 0,1mm; Đổ phần nước đục vào ống đo 1000ml, đổ thêm nước cất để nước trong ống đến đúng vạch 1000ml; Dùng que khuấy huyền phù trong 1 phút (cứ 2 giây kéo lên đẩy xuống 1 lần). ghi thời điểm thôi khuấy; Sau 20 giây thả tỷ trọng kế vào trong huyền phù (để tỷ trọng nổi tự do và không chạm vào thành ống đo); Đọc số đọc tỷ trọng kế (mật độ của huyền phù) ở các thời điểm 30 giây, 1ph, 3ph và 5ph từ khi thôi khuấy và không lấy tỷ trọng kế ra khỏi ống đo và đo nhiệt độ huyền phù mỗi lần đọc số; Lấy tỷ trọng kế ra khỏi ống đo; Khuấy lại đất trong ống đo lần 2; Cho tỷ trọng kế vào huyền phù và tiếp tục đọc số đọc tỷ trọng kế (mật độ của huyền phù) ở các thời điểm: 15ph, 30ph, 1.5ph, 2h, 3h và 4h kể từ khi độ huyền phù (đo sau mỗi lần đọc số và không khuấy lại), mỗi lần đọc nên thả tỷ trọng kế trước 5 đến 10 giây va hơi sâu hơn lần trước một chút.
+ Các lưu ý khi đo bằng tỉ trọng kế:
1) Phần đất thí nghiệm phải đại diện cho mẫu đất và đủ khối lượng theo quy định (căn cứ vào hàm lượng các hạt có kích thước>2mm)
2) Phải sàng cho đến khi không còn hạt lọt qua sàng (sàng vào tở giấy trắng để kiểm tra),
3) Cân kỹ thuật phải bảo đảm độ chính xác (cân kỹ thuật: 0,01g; cân mẫu đất có khối lượng đến >200g: 1g; cân phân tích: 0,001g),
4) Trước khi sử dụng phải hiệu chỉnh tỉ trọng kế: ~ Hệ số hiệu chỉnh vạch khắc,
~ Hệ số hiệu chỉnh mặt cong (mặt khum), ~ Thể tích bầu, cm3,
~ Khoảng cách từ trọng bầu đến vạch chia đầu tiên,
59
5) Phải đo nhiệt độ huyền phù mỗi lần đọc số đọc trên tỷ trọng kế (mật độ huyền phù)
- Xử lý kết quả phân tích:
a) Tính lượng chứa muối hòa tan:
1. (1 0,1 ) . (1 0,1 ) 100(%) . m m m V W P x v m + = Trong đó:
Pm – lượng chức muối hòa tan, %
mm- khối lượng bình quân của muối trong hai mẫu nước lọc lấy ra, g m1- khối lượng mẫu đất trung bình ở trạng thái khô gió, được lấy để phân tích bằng tỉ trong kế,
v- thể tích bình quân của hai mẫu nước lọc lấy ra, cm3
V- tổng thể tích nước lọc, cm3
W- độ ẩm của mẫu đất ở trạng thái khô gió, %
b) Tính lượng chứa phần trăm (P,%) của các nhóm hạt có kích thước >10 10÷5;5÷2;2÷1;1÷0,5 và 0,5mm: x100% m m P= h Trong đó: mh-khối lượng nhóm hạt, g
m- khối lượng của mẫu đất trung bình lấy để phân tích, (g)
c) Tính khối lượng phần hạt của mẫu đất trung bình lấy để phân tích bằng tỷ trọng kế (mo,g): (1 0,01 ) 01 , 0 1 1 0 Pm W m m − + =
Trong đó: m1- khối lượng mẫu đất trung bình ở trạng thái khô gió, được lấy để phân tích bằng tỉ trọng kế, g;
60
W- độ ẩm tự nhiện ở trạng thái khô gió của mẫu đất trung bình, % Pm- lượng chứa muối hòa tan, % (theo mục a).
d) Tính lượng chứa phần trăm (P,%) của các nhóm hạt có kích thước <0,5mm và lớn hơn 0,25mm; 0,25÷0,1mm so với tổng khối lượng đất đem phân tích thành phần hạt: Trong đó: (100 ) 0 K m m
P= h − mh- khối lượng của nhóm hạt trên rây
0,25 ( hoặc 0,1mm) đã sấy khô đến giá trị không đổi (ở 60oC), g; mo- (tính theo mục c),g; k- lượng chứa tổng cộng của các nhóm hạt có kích thước lớn hơn 0,5mm,%
Hình 3-1 Biều đồ Casagrande dùng để xác định đường kính hạt trong phân
tích hạt bằng phương pháp tỉ trọng kế
e) Tính đường kính của các hạt (d,mm):
+) Xác định theo toán đồ casagrande (theo công thức Stockes):
* Quy tắc tra toán đồ:
1. Ứng với một thời điểm đọc số đọc tỷ trọng kế (mật độ của huyền phù) T, ta xác định được HR (cự ly chìm lắng của các hạt đất) trên hai trục N7
61
và N6, kẻ đường thẳng nối dài cắt trục N5 tại vị trí ứng với giá trị V (tốc độ chìm lắng của hạt),
2. Tương tự từ ρ (khối lượng riêng của đất) và to (nhiệt độ huyền phù lúc đọc TTK) ta xác định được giá trị A103 trên trục N1, đường thẳng nối hai điểm ứng với A103 và V sẽ cắt trục N4 tại vị trí ứng với giá trị d (đường kính cỡ hạt) cần xác định./. +) Áp dụng công thức: d g HT n R ) ( . . 1800 ρ ρ η − = Trong đó: HR- Cự ly chìm lắng của các hạt đất, cm (tính theo Phụ lục A- TCVN 4198:95);
η – hệ số nhớt của nước, tính bằng Poazơ (bảng tra); g - gia tốc trọng trường, g =981cm/S2;
ρ - khối lượng riêng của hạt đất, g/cm3 (có thể lấy theo sổ tay tính chất cơ lý của đất tương ứng);
ρn – khối lượng riêng của nước, ρn =1g/cm3;
T – thời gian chìm lắng kể từ khi bắt đầu thôi khuấy huyền phù cho đến khi đọc được R, tính bằng giây.
f) Tính lượng chứa phần trăm (P,%) của các hạt có kích thước nhỏ hơn đường kính (d) nào đó đã cho trước (d: xác định theo mục e):
+) Với tỷ trọng kế loại A (đo khối lượng của các hạt trong dịch thể):
)100 100 ( ) 1 ( ' ) 1 ( ' 0 0 R k P A − − − = ρ ρ ρ ρ
62 ) ) 100 ( ) ' ' 0 k m R P n B − − = ρ ρ ρ Trong đó:
ρo– khối lượng riêng dùng để khắc độ, lấy bằng 2,65g/cm3; Các ký hiệu: ρ, ρn,mo và k như đã nêu ở trên;