2.6.1. Khái niệm và định nghĩa.
Đối với loại đất sét, ( đất có tính dính ) khi độ ẩm của đất thay đổi thì trạng thái của đất sẽ thay đổi. Chẳng hạn khi độ ẩm tăng dần thì trạng thái của đất sẽ chuyển dần từ trạng thái cứng sang dẻo rồi chảy. Khi tăng độ ẩm đến mức đất chuyển từ trạng thái cứng sang trạng thái dẻo thì giá trị độ ẩm đó gọi là độ ẩm giới hạn dẻo (Wp). ( thờng gọi tắt là giới hạn dẻo )
Khi tăng độ ẩm đến mức đất chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái chảy thì giá trị độ ẩm gọi là độ ẩm giới hạn chảy ( WL )(thờng gọi tắt là giới hạn chảy).
Wp WL Độ ẩm o
Cứng --- --- Dẻo ---> <--- Chảy
Giới hạn dẻo, giới hạn chảy đợc gọi là các giới hạn Atterberg.
Từ khái niệm trên, ngời ta có quy ớc lấy độ ẩm của đất khi lăn đợc thành que có đ- ờng kính 3mm thì que đất bắt đầu rạn nứt và tự đứt thành những đoạn ngắn có chiều dài khoảng từ 3 đến 10mm là độ ẩm giới hạn dẻo (có lẽ vì thế nên ở nớc ta còn gọi là giới hạn lăn). Và độ ẩm ứng với điều kiện một quả dọi hình nón tiêu chuẩn sau 10 giây có thể xuyên sâu đợc 10mm do trọng lợng bản thân là độ ẩm giới hạn chảy. ( theo phơng pháp dùng quả dọi Vaxiliép). Hoặc độ ẩm ứng với điều kiện 2 mép rãnh đất ở trong bát thí nghiệm sau 25 cú va đập từ độ cao 1cm sẽ khép kín lại trên một chiều dài gần 13mm thì đó là độ ẩm giới hạn chảy (phơng pháp Casagrande).
Giới hạn dẻo và giới hạn chảy là chỉ tiêu dùng làm căn cứ để phân loại đất và đánh giá trạng thái của đất.
2.6.2. Dụng cụ thí nghiệm bao gồm: - Tấm kính mài mờ, để lăn mẫu.
- Bộ dụng cụ quả dọi Vaxiliép ( khuôn, bộ quả dọi thăng bằng hình nón có khối l- ợng 76 ± 0,2g, góc đỉnh hình nón 300 và cao 25mm) hoặc bộ dụng cụ Casagrande ( bát đựng mẫu, cái vạch tạo rãnh...).
- Cân kỹ thuật có độ chính xác đến 0,01g. - Tủ sấy điều chỉnh đợc nhiệt độ.
2.6.3. Phơng pháp tiến hành.
Đất dùng để thí nghiệm giới hạn chảy và giới hạn dẻo chỉ dùng loại lọt qua sàng 0,5mm (0,425) và không đợc sấy.
Cách tiến hành nh sau:
a. Xác định giới hạn dẻo.
Đất hong khô gió đợc làm tơi vụn bằng chày cao su ( không nghiền vỡ các hạt ) cho qua sàng 1mm. Loại bỏ phần trên sàng.
Lấy một lợng đất lọt qua sàng vừa đủ làm thí nghiệm ( khoảng 300g ) cho vào bát. Nhào trộn với nớc cất thật đều bằng dao thép lỡi mỏng, đàn hồi tốt. Đêm ủ mẫu trong một ngày đêm.
Lấy đất đã ủ từng một ít, lăn nhẹ trên tấm kính mờ. Khi lăn tới đờng kính 3mm mà thấy que đất bị rạn nứt ngang và đứt thành đoạn ngắn từ 3 đến 10mm chứng tỏ que đất có độ ẩm vừa bằng giới hạn dẻo. Nhặt các que đất cho vào hộp. Cứ làm nh vậy cho tới khi có đợc khoảng 10g đất thì tiến hành xác định độ ẩm của đất ở trong hộp (phần này thực hiện tơng tự nh thí nghiệm độ ẩm). Kết quả tìm đợc đó là độ ẩm giới hạn dẻo.
b. Xác định giới hạn chảy. - Phơng pháp quả dọi Vaxiliép.
Lấy đất qua sàng 1mm cho vào bát, trộn với nớc cất thật đều ( lợng nớc cho vào để trộn nhiều hơn thí nghiệm giới hạn dẻo). Trộn xong ủ mẫu 1 ngày đêm rồi mới đem thí nghiệm.Sau khi ủ mẫu, lấy đất đã trộn nớc cho vào khuôn Vaxiliép gạt bằng thành khuôn. Dùng quả dọi hình nón thử. Nếu sau 10 giây quả dọi ngập sâu đợc đúng 10mm thì độ ẩm của đất đạt đến độ ẩm giới hạn chảy. Nếu cha sâu tới 10mm có nghĩa là đất còn khô, phải cho thêm nớc vào trộn lại và thử lại quả dọi, nếu sâu qua 10mm có nghĩa là quá ẩm, phải dùng quạt làm khô bớt nớc hoặc
dùng vải sợi bông để hút nớc rồi cho thử lại. Hình 3: Xác định giới hạn chảy bằng quả dọi Vaxiliép
Khi quả dọi cắm đúng độ sâu quy định, lấy mẫu đất để xác định độ ẩm. Kết quả tìm đợc đó là độ ẩm giới hạn chảy.
- Phơng pháp dùng dụng cụ Casagrande:
Dùng đất lọt qua sàng 1mm, sau khi trộn mẫu với nớc cất và ủ mẫu xong nếu thí nghiệm bằng dụng cụ Casagrande thì thực hiện nh sau:
- Cho đất vào bát đến một chiều dầy khoảng 10-12mm. Dùng dụng cụ tạo rãnh, vạch một rãnh hình thang. Lắp bát vào bộ phận đập. Quay tay quay để nâng bát lên và để rơi tự do. Tốc độ quay 2vòng/giây. Nếu sau 25 lần va đập mà đất ở đáy mép rãnh khép kín lại trên 1 khoảng dài 13mm thì đất có độ ẩm phù hợp với yêu cầu. Lấy mẫu để xác định độ ẩm. Đó là độ ẩm giới hạn chảy.
Hình 4. Dụng cụ Casagrande xác định giới hạn chảy
Trờng hợp số lần ít hơn mà đất ở đáy rãnh đã khép kín nghĩa là đất quá ẩm phải làm khô bớt rồi thí nghiệm lại. Trờng hợp phải đập với số lần nhiều hơn, có nghĩa là đất còn khô, phải thêm nớc để trộn lại và tiếp tục cho tới khi đạt yêu cầu. Công việc phải làm mò mất nhiều thời gian. Vì thế có thể thực hiện bằng cách: Sau mỗi lần đập, ghi lấy số lần và lấy mẫu để xác định độ ẩm ứng với số lần đó. Với độ ẩm khác nhau, số lần khác nhau sẽ vẽ đợc biểu đồ quan hệ giữa số lần và độ ẩm. Từ đó xác định đợc độ ẩm giới hạn chảy ứng
với số lần va đập là 25 lần. Hình 5 : Tạo rãnh thí nghiệm giới hạn chảy ( dụng cụ Casagrande )