THÍ NGHIỆM ĐỊA KỸ THUẬT – XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT

1. Khái niệm:

Thành phần hạt của đất : Là tỷ suất Phần Trăm ( % ) theo khối lượng của những nhóm cỡ hạt thành phần có trong đất .
Phân tích thành phần hạt là một thí nghiệm thiết yếu của đất, đặc biệt quan trọng là đất hạt thô, hiệu quả nghiên cứu và phân tích biểu lộ tỷ suất tương đối những size hạt khác nhau trong đất. Từ đó hoàn toàn có thể xác lập được thành phần đa phần của đất là cuội sỏi, cát, bụi hay sét. Và ở một số lượng giới hạn nào đó hoàn toàn có thể trấn áp được một số ít đặc tính kỹ thuật của đất. Ví dụ như xác lập thông số thấm của đất, …
Đường cong size hạt có ý nghĩa lớn hơn khi đất được diễn đạt sắc tố và hình dạng hạt, cũng như thực trạng đóng gói vỏ hộp của mẫu nguyên dạng. Tuy nhiên, hành vi kỹ thuật của đất còn phụ thuộc vào vào 1 số ít yếu tố khác như loại khoáng vật, cấu trúc và lịch sử dân tộc địa chất .

2. Các phương pháp thí nghiệm:

– Phương pháp sàng khô;

– Phương pháp sàng ướt ;
– Phương pháp tỉ trọng kế .

3. Thiết bị thí nghiệm:

– Cân kỹ thuật điện tử có độ đúng chuẩn 0.01 g ;
– Tủ sấy ;
– Bộ rây sàng ;
– Ống đong 1000 ml ;
– Nhiệt kế ;
– Bình hút ẩm ;
– Thiết bị nghiền đất : Cối và chày sứ ;
– Bình phun tia, …

4. Tiêu chuẩn áp dụng:

TCVN 4198 : 2014 Đất xây dựng – Phương pháp phân tích thành phần hạt trong phòng thí nghiệm.

ASTM D422 – 63 Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils.

MỘT SỐ LÝ THUYẾT VỀ THÀNH PHẦN HẠT

Một số định nghĩa

Phân tích size hạt ( Particle size analysis ) bộc lộ một cách định lượng tỉ lệ theo khối lượng của những kích cỡ khác nhau của những hạt có trong đất .
Kích thước hạt ( Particle size ) thường được cho theo đường kính tương tự .
Đường kính hiệu suất cao ( Effective size ) ( D10 ) là size hạt trong đó 10 % hạt mịn và 90 % hạt thô. Tức đường kính hạt tại hàm lượng hạt mịn tích góp là 10 % .
Hệ số giống hệt ( Uniformity coefficient ) ( Cu ) là tỉ số D60 và D10

Hệ số đường cong phân bổ thành phần hạt ( Coefficient of curvature ) ( Cc )

Phương pháp tỉ trọng kế:

Định nghĩa: Tỉ trọng kế hay còn gọi là phù kế là một dụng cụ đo lường và thống kê để xác lập khối lượng riêng của một chất lỏng. Thường được làm bằng thủy tinh có hình tròn trụ, một đầu có quả bóng chứa thủy ngân hay sắt kẽm kim loại nặng để giữ nó thẳng đứng trong chất lỏng .

Nguyên lý: Nguyên tắc hoạt động giải trí của tỉ trọng kế dựa vào lực đẩy Archimedes. Phù kế nổi cân đối khi trọng tải của nó cân đối bởi khối lượng của thể tích chất lỏng bị nó chiếm chỗ. Nếu khối lượng riêng chất lỏng càng nhẹ, thể tích chiếm càng lớn và phù kế càng chìm sâu .

Cách đo: Chất lỏng được rót vào một ống đong, và phù kế được thả nhẹ nhàng vào trong bình cho đến khi nó nổi lơ lửng. Vị trí mà mặt phẳng chất lỏng tiếp xúc với phù kế được ghi lại và so sánh trên thang đo bằng dải vạch nằm trong phù kế. Khối lượng riêng của chất lỏng được đọc trực tiếp trên thang đo .

Trong thí nghiệm phân tích thành phần hạt của đất bằng phương pháp tỉ trọng kế:

Theo tiêu chuẩn ASTM D422-63 có hai loại tỉ trọng kế ( 152H ) và ( 151H ) tương ứng với tỉ trọng kế loại ( A ) và tỉ trọng kế loại ( B ) trong TCVN 4198 : năm trước .
Dưới đây là cách đọc tỉ trọng kế 151H .

Trên tỉ trọng kế 151H có khắc vạch từ 0.995 đến 1.038; tương ứng chúng ta có thể đọc từ -5 đến 38 để số liệu được rõ ràng.

ĐỊNH LUẬT STOKE’S

Kích thước hay đường kính hạt được xác định dựa theo định luật Stokes: Tốc độ υ (m/s) của một hạt hình cầu rơi tự do trong một chất lỏng được cho bởi:

Trong đó :
d : đường kính hạt ( m ) ;
ρs : khối lượng riêng hạt ( kg / m3 ) ;
ρL : khối lượng riêng của chất lỏng ( kg / m3 )
η : độ nhớt của chất lỏng ( N.s / mét vuông ) ;
g : tần suất trọng trường m / s2 .
t là thời hạn lắng chìm của hạt đất kể từ khi ngừng khuấy huyền phù đến khi lấy số đọc trên tỉ trọng kế, tính bằng giây ( s ) ;
L là cự ly lắng chìm của những hạt đất kể từ mặt phẳng huyền phù cho đến trọng tâm của bầu tỉ trọng kế tương ứng với thời hạn lắng chìm ( t ) khi lấy số đọc tỉ trọng kế, tính bằng centimet ( cm )

QUY ĐỊNH HIỆU CHỈNH TỈ TRỌNG KẾ

1. Hiệu chỉnh cự ly chìm lắng của hạt đất:

Số đọc tỉ trọng kế bộc lộ khối lượng riêng của huyền phù lơ lửng ; cự ly từ mặt phẳng huyền phù đến trọng tâm của bầu tỉ trọng kế biểu thị độ sâu chìm lắng hiệu suất cao của hạt đất. Khi thí nghiệm, sau khi thả tỉ trọng kế vào huyền phù để đọc số đo, mặt huyền phù vì thế mà dâng lên làm cho cự ly chìm lắng của hạt đất lớn hơn so với trong thực tiễn, vì vậy cần phải hiệu chỉnh để loại trừ sai số đó .

2. Hiệu chỉnh mặt cong huyền phù

Khi đọc số đọc trên cán phao tỉ trọng kế đều lấy đỉnh của mặt cong huyền phù làm chuẩn, nhưng do việc khắc độ trên cán phao tỉ trọng kế lại lấy đáy mặt cong của nước làm chuẩn, vì vậy phải hiệu chỉnh .

3. Hiệu chỉnh chất phân tán

Khi khắc độ trên cán phao tỉ trọng kế, lấy nước cất làm chuẩn, nhưng trong thí nghiệm thành phần hạt của đất hoàn toàn có thể phải cho một lượng chất hóa học vào trong dung dịch để làm phân tán những hạt đất, do đó sẽ làm biến hóa khối lượng riêng, do đó cần phải hiệu chỉnh .

4. Hiệu chỉnh nhiệt độ

Do việc khắc độ của tỉ trọng kế thực thi trong nước cất ở nhiệt độ 200 C, khi triển khai thí nghiệm nhiệt độ của huyền phù không phải 200 C, sẽ có sự đổi khác khối lượng riêng của nước và sự co giãnthể tích phao của tỉ trọng kế, làm ảnh hưởng tác động đến độ đúng chuẩn của tỉ trọng kế, vì vậy cần hiệu chỉnh .

QUY TRÌNH HIỆU CHỈNH TỈ TRỌNG KẾ

1. Cự ly chìm lắng của hạt đất tương ứng với mỗi vạch chia ở thang tỉ trọng kế

1.2.1. Xác định thể tích (V0)

         Đổ 900 cm3 đến 920 cm3 nước cất có nhiệt độ 200C vào trong một ống đong thể tích 1000 cm3. Nhúng chìm tỉ trọng kế đến vạch chia cuối cùng (vạch 1.038) và ghi độ dâng lên của mực nước. Hiệu giữa mực nước trong khi nhúng chìm tỉ trọng kế và khi không có tỉ trọng kế chính là bằng thể tích (V0) của phao tỉ trọng kế.

1.3. Xác định trị số a

         Trị số a là khoảng cách từ trung tâm phao tỉ trọng kế đến vạch khắc thấp nhất trên cán phao (vạch 1.030), tính bằng centimet (cm): Đổ 900 cm3 nước cất ở nhiệt độ 200C vào trong ống đong dung tích 1000 cm3. Dán một miếng giấy kẻ li lên mặt phao tỉ trọng kế. Thả tỉ trọng kế vào ống đong cho đến khi nước trong ống dâng lên một đoạn đúng bằng một nửa thể tích của phao (V0/2). Ghi chỗ tiếp xúc giữa mặt nước dâng lên và phao, đó chính là trung tâm phao. Đo khoảng cách từ vạch khắc thấp nhất trên cán phao tỉ trọng kế (vạch 1.030) đến trung tâm phao được trị số a, tính bằng centimet (cm).

Để đơn thuần hoàn toàn có thể đo khoảng cách từ vạch khắc thấp nhất đến đáy của phao tỉ trọng kế và chia 2 .

2. Hiệu chỉnh mặt cong huyền phù

Thả tỉ trọng kế vào ống đong có nước cất ở 200C, đọc những số đo trên cán phao theo biên dưới và biên trên của mặt cong. Hiệu của hai số đọc là trị số hiệu chỉnh của mặt cong .

3. Hiệu chỉnh chất phân tán

Đổ 950 cm3 nước cất ở nhiệt độ 200C vào ống đong 1000 cm3. Thả tỉ trọng kế vào và đọc số đo theo mép trên của mặt cong, đọc xong lấy tỉ trọng kế ra cho vào ống đong có chứa nước cất ;
Cho thêm một lượng chất phân tán bằng lượng đã dùng khi thí nghiệm ( đúng chủng loại và hàm lượng giống như khi sử dụng để thí nghiệm ) vào ống đong. Sau đó đổ nước vào ống đong cho đến 1000 cm3, dùng que khuấy chuyên được dùng khuấy đều từ trên xuống dưới, rồi từ dưới lên trên, để mặt nước yên, thả tỉ trọng kế vào và đọc số đo theo mép trên của mặt cong. Trị số hiệu chỉnh chất phân tán được tính theo công thức :

C = R’20 – R20

Trong đó :
C là trị số hiệu chỉnh của chất phân tán ;
R ’ 20 là số đọc của tỉ trọng kế trong dung dịch của chất phân tán ;
R20 là số đọc của tỉ trọng kế trong nước cất 200C .

4. Hiệu chỉnh nhiệt độ

Khi thí nghiệm, nếu nhiệt độ của huyền phù khác 200C, thì phải hiệu chỉnh, trị số hiệu chỉnh nhiệt độ được liệt kê trong Bảng 1

Bảng 1: Trị số hiệu chỉnh nhiệt độ

Nhiệt độ huyền phù (0C)	Trị số hiệu chỉnh nhiệt độ		Nhiệt độ huyền phù (0C)	Trị số hiệu chỉnh nhiệt độ
	Tỉ trọng kế loại A	Tỉ trọng kế loại B		Tỉ trọng kế loại A	Tỉ trọng kế loại B
10.0	– 2.0	– 0.0012	20.0	0.0	0.0000
10.5	– 1.9	– 0.0012	20.5	0.1	0.0001
11.0	– 1.9	– 0.0012	21.0	0.3	0.0002
11.5	– 1.8	– 0.0011	21.5	0.5	0.0003
12.0	– 1.8	– 0.0011	22.0	0.6	0.0004
12.5	– 1.7	– 0.0010	22.5	0.8	0.0005
13.0	– 1.6	– 0.0010	23.0	0.9	0.0006
13.5	– 1.5	– 0.0009	23.5	1.1	0.0007
14.0	– 1.4	– 0.0009	24.0	1.3	0.0008
14.5	– 1.3	– 0.0008	24.5	1.5	0.0009
15.0	– 1.2	– 0.0008	25.0	1.7	0.0010
15.5	– 1.1	– 0.0007	25.5	1.9	0.0011
16.0	– 1.0	– 0.0006	26.0	2.1	0.0013
16.5	– 0.9	-0.0006 Xem thêm: 0283 là mạng gì, ở đâu? Cách nhận biết nhà mạng điện thoại bàn cố định – http://139.180.218.5	26.5	2.2	0.0014
17.0	– 0.8	– 0.0005	27.0	2.5	0.0015
17.5	– 0.7	– 0.0004	27.5	2.6	0.0016
18.0	– 0.5	– 0.0003	28.0	2.9	0.0018
18.5	– 0.4	– 0.0003	28.5	3.1	0.0019
19.0	– 0.3	– 0.0002	29.0	3.3	0.0021
19.5	– 0.1	– 0.0001	29.5	3.5	0.0022
20.0	0.0	0.0000	30.0	3.7	0.0023

Bảng 2:  Bảng tra hệ số nhớt của nước

Nhiệt độ (0C)	Hệ số nhớt (poazơ)	Nhiệt độ (0C)	Hệ số nhớt (poazơ)
10	0.01308	26	0.00874
11	0.01272	27	0.00854
12	0.01236	28	0.00836
13	0.01208	29	0.00818
14	0.01171	30	0.00801
15	0.01140	31	0.00784
16	0.01111	32	0.00768
17	0.01086	33	0.00752
18	0.01056	34	0.00737
19	0.01050	35	0.00722
20	0.01005	36	0.00718
21	0.00981	37	0.00695
22	0.00958	38	0.00681
23	0.00936	39	0.00668
24	0.00914	40	0.00656
25	0.00894

VIDEO THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐẤT

0

 
 
 
 
 

có 0 đánh giá

5

0 đánh giá

4

0 đánh giá

3

0 đánh giá

2

0 đánh giá

1

0 đánh giá

Gửi đánh giá của bạn

Thành công
hello

Lỗi
hello

Chọn nhìn nhận của bạn