BÀI TIỂU LUẬN-THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CỠ HẠT

TÓM TẮT LÝ THUYẾT Có 2 phương pháp để xác định thành phần cỡ hạt : - Phương pháp cơ học hay phương pháp rây sàng: Dùng cho hạt có D > 0,074 mm, cho các hạt lọt qua các sàng với mắt lưới

1 TÓM TẮT LÝ THUYẾT

2 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

 2.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

 2.2 DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

 2.3 TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM

 2.4 TÍNH TOÁN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

 2.5 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT

• Kích thước các cỡ hạt trong đất được phân ra làm 2 cỡ hạt chính: Hạt thô và hạt mịn

1 TÓM TẮT LÝ THUYẾT

Một số hệ thống phân loại đất được sử dụng rộng rãi :

 Hệ thống phân loại đất thống nhất (USCS)

 Hệ thống phân loại của hiệp hội Đường bộ liên bang và giao thông vận tải Mỹ (AASHTO)

 TCVN 4198-1995

• Tên đất, ký hiệu và phạm vi kích thước hạt theo USCS

• Phân loại đất và các hỗn hợp nhóm hạt đất của Hiệp hội Đường bộ quốc gia Mỹ M-145 (AASHTO)

1 TÓM TẮT LÝ THUYẾT

Có 2 phương pháp để xác định thành phần cỡ hạt :

- Phương pháp cơ học hay phương pháp rây sàng: Dùng cho hạt có D > 0,074 mm, cho các hạt lọt qua các sàng với mắt lưới đã được xác định trước kích thước (thí nghiệm rây sàng) Tính % trọng lượng nhỏ hơn (khối lượng đất lọt qua rây có đường kính D / khối lượng tổng cộng của mẫu đất)

- Phương pháp lắng đọng: D < 0,074 mm, dựa vào định luật Stockes cho vật thể hình cầu rơi trong một chất lỏng phụ thuộc vào đường kính D, tỉ trọng hạt, tỉ trọng dung dịch và độ nhớt dung dịch (thí nghiệm lắng đọng)

Định luật Stokes: “ Một hạt hình cầu rơi tự do trong bán không gian chất lỏng sẽ nhanh chóng

đạt đến vận tốc giới hạn.”

v D2

v : vận tốc rơi của hạt (cm/s)

γs : dung trọng (trọng lượng riêng) của hạt (g/cm3)

γw : dung trọng (trọng lượng riêng) của chất lỏng (g/cm3) ≡ γw (dung trọng của nước)

η : độ nhớt dung dịch (g.s/cm2) = μ/g,

D : đường kính hạt (cm)

•  

• Định luật Stokes

 Trong 1cm3 hỗn hợp đất nước tại độ sâu Z lưu ý cỡ hạt D1 với vận tốc v1

 Tại thời điểm t1 trong 1 cm3 hỗn hợp khảo sát D1 là Dmax (D>D1 => v>v1 => rơi nhanh hơn, D<D1=> v<v1=> rơi chậm hơn)

 Ban đầu một đơn vị thể tích hỗn hợp có trọng lượng:

 Vào thời điểm t1 ở độ sâu Z, 1 đơn vị thể tích hỗn hợp có tỉ trọng :

M - Trọng lượng hạt đem làm thí nghiệm

V - Thể tích hỗn hợp

•  

1 TÓM TẮT LÝ THUYẾT

 Tỉ trọng của dung dịch tại tâm bầu:

m- Khối lượng mẫu đất khô

M- Trọng lượng nhóm hạt < D1 trong 1000 cm3 dung dịch

N- % tích lũy của nhóm hạt có đường kính bé hơn D1

•  

2 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

-Thí nghiệm phân tích thành phần cỡ hạt (cỡ hạt): xác định tỉ lệ tương đối tính theo phần 

trăm các nhóm hạt khác nhau trong đất

        -Dựa vào thành phần hạt và đường cấp phối hạt để đánh giá mức độ đồng đều và cấp phối;  tính thấm nước; chọn vật liệu xây dựng; dự đoán sự biến đổi tính chất cơ lý xác định độ lớn nhóm  các cỡ hạt; sự phân bố và phân loại đất

 2.2.1 THÍ NGHIỆM RÂY SÀNG

-Bộ rây: nắp rây, rây, đáy rây.

-Cân (độ chính xác 1g đối với cân lớn, 0,1g đối với cân tiểu).

-Dụng cụ chia đất, muỗng xúc đất, chày cao su, lò sấy (105oC), máy rây…

Rây khô

Cỡ rây / Số hiệu Đường kính d (mm)

Rây rửa

2 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

 2.2.2 THÍ NGHIỆM LẮNG ĐỌNG

-Tỷ trọng kế (Hydrometer): dùng để đo tỷ trọng dung dịch

-Hai bình hình trụ

+Bình 1 đựng mẫu + nước (huyền phù): 1 lít

+Bình 2 đựng nước dùng để rửa tỷ trọng kế

-Máy khuấy, que khuấy

-Nhiệt kế: dùng để đo nhiệt độ thay đổi để hiệu chỉnh kết quả thí nghiệm khi nhiệt độ thay đổi  độ nhớt hỗn hợp thay đổi  vận tốc rơi thay đổi  phải hiệu chỉnh

-Đồng hồ bấm giây, chén đựng mẫu đất, bình cao su hút nước, hóa chất Na4P2O7 để làm phân tán đám hạt, rây N10

 2.3 TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM

 2 3.1 THÍ NGHIỆM RÂY SÀNG

- Lấy M(g) đất sau khi đã sấy khô và tách hạt bằng chày cao su, cho vào bộ rây sắp theo thứ tự mắc

rây nhỏ dần từ trên xuống dưới, tiến hành rây cho đến khi khối lượng dất trên từng rây không đổi Cân khối lượng đất trên từng rây( hoặc cân cộng dồn)

- Sau khi kết thúc rây khô, lấy m(g) đất tại đáy rây tiến hành rửa qua rây No.200 đến khi nào nước qua rây No.200 không còn hạt đất Phần đất nằm trên rây No.200 ( No.20, No.40, No.80, No.100, No.140, No.200) Phần đất rửa lọt qua rây No.200 trong nước sẽ được cô đặc còn 1000ml để thực hiện thí nghiệm lắng đọng

2 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

- Phần đất và nước qua rây No.200 sẽ được cô đặc còn 1000ml và cho vào ống đong để thực

hiện thí nghiệm lắng đọng Dùng que khuất đều dung dịch huyền phù ( đất+ nước) trong ống đong, sau đó thả tỷ trọng kế vào và đọc số đọc trên tỷ trọng kế tại các thời điểm

30”,45”,1’,2’,4’,8’,15’,30’, 1h, 2h, 4h

 2.4.TÍNH TOÁN SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM

 2.4.1 THÍ NGHIỆM RÂY SÀNG

Phần trăm khối lượng đất tích lũy trên rây thứ i :

        x100%

Smi- Khối lượng đát cộng dồn từ rây thứ I trở lên

M- khối lượng đất khô được mang đi rây

•  

Cỡ rây

Số hiệu rây

Kích thước rây (mm)

Trọng lượn giữ lại cộng dồn (g)

% trọng lượng giữ lại

% trọng lượng lọt

qua

2 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

 2.4.2 THÍ NGHIỆM RÂY RỬA

x100%

Smi- Khối lượng đát cộng dồn từ rây thứ I trở lên

m- khối lượng đất khô được mang đi rây rửa

- Phần trăm khối lượng đát lọt qua rây rửa thứ i đối với m(g) đất lấy tại đáy rây:

bi(m)(%) = 100% - ai(m)

- Phần trăm khối lượng đát lọt qua rây rửa thứ i đối với toàn mẫu đất M(g) ban đầu :

bi(%) = bi(m)(%) x ap(%)

ap(%)= - phần trăm khối lượng đất nằm tại đáy rây

Mp- khối lượng đất tại đáy rây trong thí nghiệm khô

•  

Số hiệu rây Kích thước

rây (mm)

Trọng lượng giữ lại cộng dồn (g)

% trọng lượng giữ lại đ/v B

% trọng lượng lọt qua đ/v B

% trọng lượng lọt qua đối với toàn mẫu

 2.4.3 THÍ NGHIỆM LẮNG ĐỌNG

d

       P

Rc=R+ct+cm

•  

Thời gian đọc t

Số đọc R

Nhiệt

độ T ( o C)

Số hiệu chỉnh c

Số đọc

đã hiệu chỉnh

R c

Cự ly chìm lắng

H r

Đường kính d (mm)

% Khối lượng mịn hơn (P)

% Khối lượng mịn hơn đối với toàn mẫu

2 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

 2.5 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT

 Từ kết quả tính toán của thí nghiệm rây sàng và lắng đọng, đường cong cấp phối hạt là đường nối các điểm (d, b%) được thể hiện trên đồ thị có trục hoành là log(D) và trục tung là phần trăm khối lượng hạt lọt qua b%

 Có 3 dạng cấp phối chính:

o Dạng dốc đứng: cấp phối xấu

o Dạng thoai thoải: cấp phối tốt

o Dạng bậc thang: cấp phối trung bình

2 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

 Xác định các hệ số:

o Hệ số đồng nhất:

CU<4 - đất sỏi sạn

CU>6 – đất cát

o Hệ số cấp phối :

D60, D30, D10 – đường kính cỡ hạt mà các hạt có đường kính nhỏ hơn hoặc bằng nó lần lượt chiếm 60%, 30%, 10%

•