2.2.1. Định nghĩa
Khối lợng thể tích ( dung trọng ) là khối lợng của một đơn vị thể tích. Thông thờng điều kiện tự nhiên khối lợng của mẫu đất bao gồm khối lợng phần hạt khoáng và khối lợng nớc chứa trong đất ( khối lợng phần khí là không đáng kể, coi nh bằng không). Khi hoàn toàn khô nớc, khối lợng chỉ còn là khối lợng các hạt khoáng.
Thể tích mẫu đất bao gồm cả phần đặc và phần rỗng. 2.2.2. Nội dung công việc
Xuất phát từ định nghĩa, khối lợng thể tích đợc tính toán theo công thức sau : P
γ = --- V
γ : Khối lợng thể tích ( tính bằng g/cm3, kg/dm3, T/m3 ) P : Khối lợng của mẫu ( g, Kg, T )
V: Thể tích mẫu ( cm3, dm3, m3 )
Giữa khối lợng thể tích tự nhiên ( bao gồm cả nớc ) và khối lợng thể tích khô ( không bao gồm nớc ) có mối liên hệ nh sau :
γw γk = --- hoặc γw = γk ( 1 + w ) 1 + w γk : Khối lợng thể tích khô γw : Khối lợng thể tích ớt ( tự nhiên ) w : Độ ẩm ( tính đổi ra thập phân )
Để xác định đợc khối lợng thể tích, cần phải xác định đợc 2 thông số : Khối lợng của mẫu và thể tích của mẫu đó.
2.2.3. Phơng pháp tiến hành.
Có nhiều cách để xác định khối lợng thể tích nh sau: a. Phơng pháp dao vòng, cân.
Theo phơng pháp này khối lợng mẫu đất đợc xác định bằng phơng pháp cân. Có thể tích đợc xác định nhờ dao vòng có kích thớc hình học xác định.
+ Dụng cụ chính bao gồm:
- Dao vòng bằng thép để lấy mẫu. Dao vòng có kích thớc phù hợp ( có thể tích từ 20ữ500cm3).
- Các dụng cụ cắt gọt, đào lấy mẫu. + Cách tiến hành nh sau:
* Đóng dao vòng vào trong đất, gạt bằng hai đầu ngang với thành dao vòng. * Cân mẫu đất để xác định khối lợng.
Khối lợng thể tích ớt của mẫu đợc tính theo công thức: Pw γw = --- (g/cm3). V trong đó : Pw: Khối lợng đất ớt (g). V: Thể tích của dao vòng (cm3).
Trờng hợp muốn xác định khối lợng thể tích khô thì phải xác định độ ẩm của nó và tính theo công thức sau:
γw
γk = --- (g/cm3). 1+w
ở đây độ ẩm phải chuyển đổi thành số thập phân. b. Phơng pháp bọc sáp cân trong nớc.
+ Nếu không lấy đợc mẫu vào dao vòng thì việc xác định thể tích mẫu đợc xác định bằng phơng pháp cân trong nớc. Bọc sáp để nớc không ngấm vào đợc bên trong làm tan rã mẫu đất. Phơng pháp này dựa trên nguyên lý lực đẩy ác-si-mét. Và vì có bọc sáp nên phải trừ đi phần thể tích của sáp.
+/ Dụng cụ thí nghiệm gồm: - Cân kỹ thuật.
- Cân thuỷ tĩnh, cốc đựng. +/ Cách làm thực hiện theo các bớc.
- Cân mẫu đất trong không khí (P1).
- Đun sáp chảy lỏng. Nhúng mẫu đất vào sáp đã đun lỏng, bao kín hết bề mặt. Nếu có các bọt nhỏ thì phải miết kỹ để loại trừ bọt khí.
- Cân mẫu bọc sáp trong không khí (P2). - Cân mẫu bọc sáp trong nớc (P3).
Khối lợng thể tích của mẫu tính theo công thức sau: P1 γ = --- P2-P3 P2-P1 --- - --- γn γs P1, P2, P3: Nh đã giải thích ở trên (g).
γs: Khối lợng riêng của sáp. Có thể lấy bằng 0.90g/cm3. c. Phơng pháp dùng phao thử độ chặt ( phao ka-va-li-ep )
+/ Phao thử độ chặt là dụng cụ chuyên dùng. Dùng phao thử độ chặt xác định đợc chỉ tiêu khối lợng thể tích ớt và khối lợng thể tích khô.
Phao thứ độ chặt có một số đặc điểm cần chú ý sau: - Thể tích của dao vòng lấy mẫu 200cm3.
- Khối lợng cân trong nớc của bình đeo dựng mẫu 117g.
- Khi lắp bình đeo, dao vòng vào vòi phao nổi thì phao cân bằng ở vạch 1.2 của thang γw.
+/ Cách xác định khối lợng thể tích bằng phao thực hiện nh sau. - Lấy mẫu vào dao vòng, gạt phẳng hai đầu ngang với thành dao vòng.
Bớc 1: Xác định khối lợng thể tích ớt γw:
- Tháo mẫu cho vào trong phao nổi. Thả phao nổi trong nớc. Chờ ổn định. Đọc chỉ số khối lợng thể tích ớt trên thang γw.
Bớc 2: Xác định khối lợng thể tích khô γk.
- Đổ mẫu đất trong phao nổi vào bình đeo. Đổ nớc để làm tan rã các hoạt đất.
- Lấp phao nổi với bình đeo đựng đất. - Thả phao vào trong nớc. Tuỳ theo loại đất mà đọc trị số khối lợng thể tích khô ở một trong 3 thang còn lại.
Nếu là cát thì đọc thang có trị số ∆ = 2,6g/cm3
Nếu là đất pha cát thì đọc thang ∆ = 2,65g/cm3
Nếu là đất sét thì đọc thang ∆ = 2,70g/cm3.
Hình 1. Phao thử độ chặt a. Xác định γw b. Xác định γk
d. Phơng pháp dùng phễu rót cát.
+/ Phơng pháp này có thể dùng để xác định khối lợng thể tích cho các loại đất, đá dăm, cát . Phơng pháp này dựa vào đặc điểm của cát đều hạt, nó không thay đổi thể tích ( hoặc khối lợng thể tích không đổi) khi chuyển từ bình đựng này sang bình đựng khác.
Cát đem dùng là loại đều hạt lọt qua sàng 1mm và nằm trên sàng 0,3mm, đợc sấy khô.
Dụng cụ thí nghiệm còn có cân kỹ thuật và các dụng cụ đào lấy mẫu... +/ Cách xác định gồm các bớc sau:
- Đào một hố có đờng kính nhỏ hơn đờng kính miệng phễu và sâu tới 2/3 chiều sâu lớp vật liệu thí nghiệm.
- Lấy toàn bộ mẫu đất từ hố đem cân để xác định khối lợng Pw. - Đổ cát vào phễu: Cân xác định khối lợng P1.
- Đặt phễu lên miệng hố. Mở van cho cát chảy vào trong hố. Sau khi cát ngừng chảy, khoá vặn lại đem cân khối lợng cát còn lại P2. Hiệu số khối lợng cát trong phễu lúc đầu và sau khi thí nghiệm là khối lợng cát đã chảy vào hố và làm đầy phễu.
Biết thể tích của phễu Vp, biết khối lợng thể tích xốp của cát γcx, sẽ xác định đợc thể tích của hố Vh theo công thức:
Vh = --- - Vp γcx
Và khối lợng thể tích γw tính theo công thức: Pw
γw = --- (g/cm3). Vh
Vh: Thể tích hố đào. Vp: Thể tích phễu.
P1: Khối lợng cát ban đầu. γcx: Khối lợng thể tích cát xốp. Pw: Khối lợng đất trong hố đào. γw: Khối lợng thể tích ẩm.
P2: Khối lợng cát còn lại sau khi rót.
Muốn xác định khối lợng thể tích khô, phải xác định độ ẩm, rồi tính theo công thức đã nêu ở phần trên.
e. Phơng pháp dùng dụng cụ màng mỏng. Dụng cụ màng mỏng đợc sử dụng để xác định thể của hố đào trong trờng hợp không dùng dao vòng để lấy mẫu đợc. Đây là một dụng cụ chuyên dùng gồm một bình có khắc vạch và xác định sẵn thể tích, màng mỏng bằng cao su có tính đàn hồi cao, bền, lắp vào bình.
Để xác định thể tích hố phải thực hiện theo các bớc sau:
- Đặt dụng cụ lên vị trí cần xác định khối lợng thể tích. Cho nớc vào bình đã lắp sẵn bao mỏng
Hình 2: Xác định thể tích hố đào bằng dụng cụ màng mỏng
- Bóp quả bóng cao su để tạo một áp lực nhỏ để cho màng mỏng áp chặt với bề mặt. Đọc trên bình vị trí của ngấn nớc V1
- Nhấc phần trên của bình ra. Đào một hố trong phạm vi của dụng cụ. Lấy toàn đất đã đào, đem cân xác định khối lợng Pw. Đặt bình trở lại vị trí cũ. Tạo áp lực để làm căng màng mỏng áp sát thành hố. Đọc trị số ngấn nớc ở thành bình V2 khối lợng thể tích của hố đào tính theo công thức.
Pw
γw = --- (g/cm3) V1- V2
γw: Khối lợng thể tích ớt. P: Khối lợng đất ẩm.
V2: Thể tích sau cùng của nớc trong bình.