2.5.1. Khái niệm:
Thành phần hạt của đất là hàm lợng các nhóm hạt. Phân tích thành phần hạt là phân chia thành các nhóm hạt và xác định khối lợng của từng nhóm hạt.
2.5.2. Các phơng pháp.
a. Phơng pháp cơ học (dùng sàng). áp dụng cho các hạt có kích cỡ lớn hơn 0,1mm. Nội dung của phơng pháp này nh sau:
* Sấy khô mẫu đất cần phân tích. Cân xác định khối lợng mẫu thử. Dùng cối chày bọc cao su làm tơi vụn các hạt đất ( nhng không đợc làm vỡ các hạt ) .
* Sàng qua các cỡ sàng theo thứ tự từ lớn đến nhỏ. Xác định khối lợng các hạt nằm lại từng sàng, tính ra phần trăm của từng nhóm hạt. Từ đó tính đợc phần trăm tích lại trên các sàng và phần trăm lọc qua sàng.
Cần chú ý:
Dùng mắt sàng nào là phụ thuộc vào mục đích và yêu cầu của việc phân loại. Khối lợng mẫu thí nghiệm phụ thuộc vào kích cỡ hạt. Hạt càng lớn, hàm lợng càng nhiều thì khối lợng càng lớn.
b. Phơng pháp chìm lắng trong nớc. áp dụng cho cỡ hạt có kích thớc nhỏ hơn 0,1mm
Phơng pháp này dựa trên nguyên lý sau:
Mẫu đất khi bỏ vào trong nớc sẽ phân tán ra tạo thành một dạng huyền phù.
Do trọng lợng bản thân, các hạt đất sẽ bị chìm lắng xuống. Hạt to chìm lắng trớc, hạt nhỏ chìm lắng sau: Tốc độ chìm lắng của các hạt đất đợc tính theo công thức Stock:
∆ - ∆n
V = --- .g.D2 1800η
V: Tốc độ chìm lắng (cm/gy). ∆: Khối lợng riêng của đất (g/cm3). ∆n: Khối lợng riêng của nớc (g/cm3). g: Gia tốc rơi tự do ( cm/gy2 ).
η: Độ nhớt của dung dịch huyền phù phụ thuộc vào nhiệt độ. D: Đờng kính tơng đơng của hạt đất (mm).
Theo phơng pháp này, có thể dùng tỷ trọng kế hoặc ống hút pipét để xác định thành phần hạt.
+ Nội dung chủ yếu của phơng pháp tỷ trọng kế:
Lấy một mẫu đất có khối lợng xác định. Cho vào nớc cất làm phân tán các hạt. Dùng tỷ trọng kế xác định tỷ trọng của huyền phù ở các thời điểm khác nhau. Từ đó xác định đợc cự ly chìm lắng. Cùng với việc xác định trị số khối lợng riêng của đất, khối lợng riêng của nớc, nhiệt độ của dung dịch sẽ xác định đợc đờng kính hạt và phần trăm cỡ hạt đó. 1800η .S D= --- (γr - γn).g.t γr (γn-1) C x= --- x --- .R γn (γr-1) b Trong các công thức trên. D: Đờng kính hạt đất (mm).
η: Độ nhớt của dung dịch.
γr: Khối lợng riêng của đất (g/cm3). γn: Khối lợng riêng của nớc (g/cm3). g: Gia tốc rơi tự do ( cm/gy2 )
b: Khối lợng mẫu đất đem phân tích bằng tỷ trọng kế.
C: Phần trăm hàm lợng lọt qua sàng 0.25mm của mẫu đem phân tích bằng tỷ trọng kế.
R: Tỷ trọng của dung dịch ( số đọc ở tỷ trọng kế ) đã đợc hiệu chính. S: Cự ly chìm lắng.
t : Thời gian chìm lắng.
Để đơn giản việc tính toán và nhanh chóng có đợc kết quả trong các tài liệu hớng dẫn ngời ta lập thành đồ giải hoặc các bảng số để tra nhanh chóng giá trị D và x.
+ Nội dung của phơng pháp ống hút pipét.
Theo quy tắc chìm lắng, vào những thời điểm quy định, dùng ống hút pipét để lấy huyền phù ra, đem làm bay hơi nớc, sấy khôi rồi xác định khối lợng. Từ đó, xác định đợc hàm lợng của từng nhóm hạt. Trên cơ sở đó tính đợc hàm lợng của các cỡ hạt.
Từ kết quả thí nghiệm đem biểu thị thành phần các cỡ hạt trên toạ độ của lôgarít (với trục hoành là Logarit đờng kính các hạt ) sẽ có đợc biểu đồ thành phần hạt.
Từ thành phần hạt, giới hạn chảy, chỉ số dẻo mà đặt tên gọi. Theo quy định của các bảng tiêu chuẩn phân loại.
2.5.3. Dụng cụ thí nghiệm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a. Phơng pháp phân tích bằng sàng. - Bộ sàng tiêu chuẩn.
- Cân kỹ thuật có độ chính xác đến 0,01g và 1g. - Cối sứ, chày bọc cao su.
- Tủ sấy có bộ phận khống chế nhiệt. - Bình giữ khô.
- Các dụng cụ thông thờng khác... b. Phơng pháp tỷ trọng kế.
- Tỷ trọng kế.
- Cân kỹ thuật có độ chính xác 0,001g hoặc 0,01g. - ống đong thuỷ tinh dung tích 1000cm3 có khắc vạch. - Nhiệt kế có độ chính xác 0,50C.
- Bình tam giác dung tích 500ữ100cm3.
- Các loại thuốc thử ( amôniắc, bariclorua, axít nitric, nitratbạc, v.v...) - Các loại dụng cụ thông thờng khác...
2.5.4. Cách thực hiện: a. Phơng pháp sàng:
- Hong khô gió mẫu đất. Dùng chày cao su và cối sứ làm tơi vụn các hạt đất. Sấy khô mẫu đất đến khối lợng không đổi. Bằng phơng pháp chia t lấy mẫu đại diện để thí nghiệm. Khối lợng mẫu tuỳ thuộc vào kích cỡ và hàm lợng các hạt nh sau:
Đất không có cỡ hạt lớn hơn 2mm: 100g.
Đất có chứa cỡ hạt trên 2mm hàm lợng dới 10%: 500g. Đất có chứa cỡ hạt trên 2mm hàm lợng từ 10-30%:100g. Đất có chữa có hạt trên 2mm hàm lợng nhiều hơn 30%: 2000g. Trờng hợp là mẫu cấp phối, nhiều sỏi sạn khối lợng mẫu là 500g.
- Cho đất vào bộ sàng tiêu chuẩn, đã lắp sẵn theo thứ tự sàng mắt to ở trên sàng mắt nhỏ ở dới. ( Nếu khối lợng lớn có thể chia thành nhiều mẻ ). Dùng máy để lắc ( hoặc nếu sàng bằng tay thì sàng từng chiếc một ). Những hạt còn lại trên các sàng đợc lấy ra cho vào cốc sứ dùng chày cao su để nghiền, sau đó cho vào chính sàng đó để sàng tiếp cho đến khi không còn hạt lọt sàng nữa thì thôi.
Với các hạt sỏi lớn có thể dùng chổi lông để quét các hạt mịn dính trên đó.
- Cân xác định khối lợng còn lại trên từng sàng. Cộng tất cả các khối lợng trên các sàng và phần lọt sàng. Nếu chênh lệch khối lợng so với ban đầu không quá 1% thì điểu chỉnh lại khối lợng cho chúng. Nếu chênh lệch trên 1% thì phải làm lại thí nghiệm.
Ghi chú:
Cũng có thể dùng nớc để sàng. Trong trờng hợp này cần chú ý không để các hạt đất trôi ra ngoài. Và phần hạt lọt qua sàng cuối cùng đợc xác định bằng hiệu số khối lợng ban đầu và tổng khối lợng còn lại trên các sàng sau khi đã sấy khô.
b. Phơng pháp dùng tỷ trọng kế. Phơng này chỉ áp dụng cho cỡ hạt từ 0,1 đến 0,002 mm
- Hong khô đất: Dùng chày cao su nghiền tơi vụn mẫu đất trong cối sứ. Cho qua sàng 0,5mm. Phần trên sàng 0,5mm đem phân tích bằng phơng pháp sàng.
- Phần lọt sàng 0,5mm đợc sấy khô.
Cân một khối lợng đất để làm thí nghiệm tỷ trọng kế chính xác tới 0,01g, đất sét lấy 20g, á sét lấy 30g, á cát lấy 40g.
- Kiểm tra xem mẫu đất có chứa muối hoà tan hay không. Nếu có chứa muối hoà tan thì phải rửa sạch các muối hoà tan ( xem mục xác định tổng hàm lợng muối ).
- Mẫu đất sau khi đã rửa sạch muối, cho vào bình tam giác đổ nớc cất vào để ngâm trong 1 ngày đêm. Cho vào đó 1cm3 dung dịch amôniắc nồng độ 25%. Đun sôi trong 1 giờ. Để nguội.
- Lọc huyền phù qua sàng 0,25 và 0,1mm.
Lợng hạt còn lại trên sàng 0,25 và 0,1m đem sấy khô và xác định khối lợng.
- Phần huyền phù lọt sàng 0,1mm cho vào ống đong 1000ml. Cho thêm nớc cất để cho đủ 1000cm3.
- Nhắc que khuấy ra để yên. Thả tỷ trọng kế vào ống đong đựng huyền phù ở các thời điểm 30 giây, 1 phút, 2 phút, 5;15; 30; 60; 120 phút. Đọc trị số tỷ trọng của huyền phù ở các thời điểm trên ( sau mỗi lần đọc tỷ trọng kế xong lại lấy tỷ trọng kế ra ).
c. Tính toán. + Khi phân tích bằng sàng. - Tính hàm lợng còn sót lại trên từng sàng ( hàm lợng các nhóm hạt ). Gi Xi = --- x 100 (%) G
Gi: Khối lợng còn lại riêng biệt trên từng sàng (g). G: Khối lợng toàn bộ (g). - Tính hàm lợng tích luỹ trên các sàng. Ai = Σ Xi. Σ Xi: Là tổng hàm lợng các hạt trên các sàng từ sàng lớn nhất đến sàng thứ i. - Tính hàm lợng lọt qua các sàng. Bi = 100 - Ai. + Khi phân tích bằng tỷ trong kế:
- Tính toán hàm lợng muối trong đất ( nếu có ) theo công thức: Gm.V (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Pm = --- x 100 (%). P.v
Gm: Khối lợng muối có trong mẫu thí nghiệm. V: Thể tích toàn bộ của nớc rửa muối.
P: Khối lợng đất đem thí nghiệm. v: Thể tích của mẫu thí nghiệm muối.
- Tính hàm lợng các cỡ hạt trên sàng 0,5 (nếu có).
- Tính hàm lợng các cỡ hạt trên sàng 0,25 và 0,1mm của mẫu thí nghiệm tỷ trọng kế.
- Dùng biểu đồ Casagrande xác định đờng kính và hàm lợng các cỡ hạt.
- Tính phần trăm các cỡ hạt có xét đến cỡ hạt cho toàn bộ có xét đến cỡ hạt > 0,1m của mẫu thí nghiệm.
- Tính phần trăm các cỡ hạt cho toàn bộ có xét đến cỡ hạt > 0,5mm (nếu có). Vẽ biểu đồ.
Dùng biểu đồ nửa logarít biểu thị thành phần hạt của mẫu thí nghiệm.