Tiêu chuẩn ngành 14 TCN 126:2002 về đất xây dựng công trình thủy lợi - Phương pháp xác định khối lượng thể tích của đất trong phòng thí nghiệm

TIÊU CHUẨN NGÀNH

14 TCN 126:2002

ĐẤT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI -

PH­ƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHỐI LƯ­ỢNG THỂ TÍCH CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM

Soils. Laboratory methods of determination of volume weight

1. QUY ĐỊNH CHUNG

1.1. Tiêu chuẩn này quy định các phư­ơng pháp xác định khối lư­ợng thể tích của đất trong phòng thí nghiệm, dùng cho xây dựng công trình thủy lợi.

1.2. Khối l­ượng thể tích của đất là khối l­ượng của một đơn vị thể tích đất cấu trúc tự nhiên hoặc đất đắp, g/cm³ hoặc T/m³, ký hiệu là g_w.

Khối l­ượng thể tích khô của đất là khối l­ượng khô của một đơn vị thể tích đất, g/cm³ hoặc T/m³, ký hiệu g_C .

1.3. Các phư­ơng pháp áp dụng để xác định khối l­ượng thể tích của đất trong phòng thí nghiệm, gồm:

- Ph­ương pháp dao vòng;

- Ph­ương pháp cân thủy tĩnh;

- Ph­ương pháp thế chỗ n­ước.

Ghi chú: Sử dụng một trong ba phư­ơng pháp trên, tùy loại đất, theo quy định ở Điều 2.1, 2.2 và 2.3.

1.4. Mỗi mẫu đất phải tiến hành ít nhất hai mẫu thử song song trong cùng điều kiện, lấy kết quả trung bình. Chênh lệch kết quả giữa các mẫu thử song song không đư­ợc lớn hơn 0,03 g/cm³, nếu v­ượt quá giới hạn đó thì phải thí nghiệm mẫu bổ sung và lấy trung bình kết quả của các mẫu thử nằm trong giới hạn chênh lệch cho phép.

2. QUY TRÌNH

2.1. Ph­ương pháp dao vòng

2.1.1. Ph­ương pháp dao vòng áp dụng để xác định khối l­ượng thể tích của đất hạt mịn, đất cát và những đất khác có thể lấy đ­ược mẫu thử (specimen) vào dao vòng đầy đặn.

2.1.2. Thiết bị, dụng cụ

- Dao gọt đất và dao l­ưỡi thẳng, cứng, dài khoảng 20cm; Các khay đựng đất;

- Cân kỹ thuật có sức cân 5kg, chính xác đến 1g và cân có sức cân 500g, độ chính xác 0,1 g;

- Dụng cụ và thiết bị xác định độ ẩm theo 14 TCN 125 - 2002;

- Dao vòng nhỏ, bằng thép không gỉ, cứng, có đ­ường kính trong 6 đến 8 cm, cao 2 đến 3 cm, thành dày 1,5 đến 2mm, mép dư­ới vát sắc (chiều cao dao vòng bằng khoảng từ 1/3 đến 2/3 đường kính dao vòng);

- Dao vòng lớn, bằng thép không gỉ, cứng, có đư­ờng kính trong khoảng 10cm, cao 4 đến 6cm, thành dày 2 đến 3mm, mép dưới vát sắc;

Ghi chú: Đối với đất hạt nhỏ hơn 2mm thì dùng dao vòng cỡ nhỏ, đối với đất dính có chứa nhiều hạt cỡ 5 đến 20mm thì dùng dao vòng lớn.

2.1.3. Các b­ước thao tác

a) Rửa sạch, sấy khô dao vòng, đo thể tích dao vòng chính xác đến 0,01 cm³, cân khối lượng dao vòng chính xác đến 0,1g - đối với dao vòng nhỏ và 1g - đối với dao vòng lớn;

b) Dùng khăn sạch tẩm mỡ hoặc dầu lau trơn mặt trong của dao vòng;

c) Cắt bỏ ít nhất là 10mm tính từ mặt ngoài của mẫu đất (sample), làm phẳng bề mặt mẫu đất;

d) Đặt dao vòng (mép vát sắc) lên giữa bề mặt mẫu đất, dùng dao hoặc cưa thép gọt dần mẫu đất thành trụ đất lớn hơn dao vòng một ít, rồi ấn từ từ dao vòng ngập sâu vào đất. Giữ cho dao vòng luôn thẳng đứng và ấn đều tay để đư­ợc trụ đất đầy đặn trong dao vòng. Lấy mẫu vào dao vòng đối với đất cứng và đất chứa nhiều hạt thô nên bằng dụng cụ trục vít;

e) Khi mặt đất trong dao vòng trồi cao hơn mặt dao vòng khoảng 3 đến 4mm, cắt cẩn thận và gạt phẳng đất ở hai đầu dao vòng sát với mặt dao (có thể dùng tấm kính rà lên bề mặt đất ở hai đầu dao vòng để kiểm tra độ phẳng);

g) Lau sạch thành ngoài dao vòng rồi dùng cân kỹ thuật phù hợp để cân khối lượng đất và dao vòng, chính xác đến 0,1g - đối với dao vòng nhỏ, chính xác đến 1g - đối với dao vòng lớn;

h) Dỡ đất trong dao vòng ra, bỏ phần đất tiếp xúc với thành dao vòng có dính dầu mỡ, lấy mẫu đại diện để xác định độ ẩm của đất theo 14 TCN 125 - 2002.

2.1.4. Tính toán kết quả

- Khối lượng thể tích của đất ở độ ẩm tự nhiên, tính theo công thức 2.1, chính xác đến phần trăm:

Trong đó: g_w - khối lượng thể tích của đất ở độ ẩm tự nhiên, g/cm³;

m₁ - khối lượng dao vòng và đất, g;

m₀ - khối lượng dao vòng, g;

V - thể tích dao vòng, cm³;

- Khối lượng thể tích khô của đất, tính theo công thức 2.2, chính xác đến phần trăm:

Trong đó: g_c - khối lượng thể tích khô của đất, g/cm³;

W - độ ẩm của đất, % khối lượng;

g_w - như trên.

- Tính trị trung bình khối lượng thể tích của đất (g_w và g_c) từ kết quả hai mẫu thử đồng thời có sai số nằm trong phạm vi cho phép.

2.1.5. Báo cáo thí nghiệm

Phải đảm bảo kết quả thí nghiệm được tiến hành phù hợp với tiêu chuẩn 14 TCN 126 -2002, bao gồm các thông tin chủ yếu sau:

- Tên công trình, số hiệu mẫu đất, vị trí và độ sâu lấy mẫu;

- Phương pháp thí nghệm sử dụng;

- Đặc điểm mẫu đất: Thành phần, cấu trúc, trạng thái, chất lẫn (hữu cơ v.v... nếu có);

- Kích thước và thể tích dao vòng;

- Khối lượng thể tích của đất ở độ ẩm tự nhiên;

- Độ ẩm và khối lượng thể tích khô của đất.

2.2. Phương pháp cân thuỷ tĩnh

2.2.1. Phương pháp này áp dụng thích hợp cho việc xác định khối lượng thể tích của các đất dính có lẫn nhiều hạt sỏi (sạn) cỡ 2 đến 20mm, những đất khó lấy được mẫu vào dao vòng đầy đặn (nhưng có thể cắt gọt được thành cục tương đối tròn cạnh), bằng cách xác định khối lượng mẫu thử trong không khí và khối lượng biểu kiến của nó khi nhúng trong nước.

2.2.2. Dụng cụ, thiết bị, vật liệu

- Cân kỹ thuật có giá đỡ, sức cân 500g, độ chính xác 0,1g và cân có sức cân 1 đến 3kg, chính xác đến 1g;

- Paraphin sạch, chỉ buộc, kim, nước cất;

- Thiết bị và dụng cụ xác định độ ẩm theo 14 TCN 125 - 2002;

- Các dụng cụ khác như dao gọt, khay đựng đất, bếp đun, thùng chứa nước v.v...

2.2.3. Các bước thao tác

a) Cắt gọt lấy mẫu đất thí nghiệm (speciment) có tính đại biểu, có thể tích khoảng 400 đến 600 cm³. Gọt bề mặt mẫu đất cho tương đối nhẵn, không có góc cạnh, buộc sợi chỉ đủ bền sát vào mẫu rồi đem cân khối lượng của nó chính xác đến 0,1g;

b) Đun nóng chảy paraphin ở nhiệt độ 57 đến 60⁰C. Cầm sợi chỉ đã buộc mẫu, nhấc mẫu đất lên, nhúng mẫu đất vào paraphin nóng chảy, để khoảng 2 đến 3 giây thì nhẹ nhàng kéo mẫu ra; Kiểm tra xem màng paraphin bọc xung quanh mẫu có chỗ bọt khí nào không, nếu có thì dùng kim nung nóng châm thủng bọt khí và trám kín nó lại bằng paraphin nóng chảy; Sau đó nhúng mẫu đất vào paraphin nóng chảy thêm hai đến ba lần nữa để mẫu đất được bọc kín hoàn toàn bằng một lớp vỏ sáp dày khoảng 0,5 đến 1mm;

c) Để nguội mẫu rồi cân khối lượng, chính xác tới 0,1g;

d) Đem mẫu đất đã được bọc sáp treo vào quang treo của cân, sao cho mẫu đất nhúng chìm lơ lửng trong cốc chứa nước cất đặt ở dưới quang treo. Cân khối lượng mẫu trong nước, chính xác đến 0,1g;

e) Lấy mẫu ra, thấm khô bề mặt rồi cân lại khối lượng của nó trong không khí. So sánh khối lượng mẫu lần cân này với khối lượng mẫu đã bọc sáp cân trong không khí lần trước để biết mẫu có được bọc kín sáp hay không; Nếu khối lượng của mẫu giữa hai lần cân đó chênh lệch nhau quá 0,2%, thì phải thí nghiệm lại mẫu khác; Nếu đảm bảo yêu cầu thì tiếp tục tiến hành bước g;

g) Tháo lớp vỏ sáp ra, gọt bỏ phần đất dính sáp rồi lấy mẫu đại diện để xác định độ ẩm của đất theo 14 TCN 125 - 2002.

2.2.4. Tính toán kết quả

- Khối lượng thể tích của đất ở độ ẩm tự nhiên, tính theo công thức 2.3, chính xác đến phần trăm:

Trong đó: g_w - khối lượng thể tích của đất ở độ ẩm tự nhiên, g/cm³;

m - khối lượng mẫu đất, g;

V - thể tích mẫu đất, cm³;

m₁ - khối lượng mẫu đất đã bọc sáp, cân trong không khí, g;

m₂ - khối lượng mẫu đất đã bọc sáp, cân trong nước, g;

r_n - khối lượng riêng của nước cất ở nhiệt độ thí nghiệm, g/cm³;

r_p- khối lượng riêng của paraphin sạch, dùng thí nghiệm, g/cm³.

- Khối lượng thể tích khô của đất, tính theo công thức 2.2;

- Tính trị trung bình khối lượng thể tích của đất (g_w và g_c) từ kết quả hai mẫu thử đồng thời có sai số nằm trong phạm vi cho phép.

2.2.5. Báo cáo thí nghiệm

Phải đảm bảo kết quả thí nghiệm được tiến hành phù hợp với tiêu chuẩn 14 TCN 126 -2002, bao gồm các thông tin chủ yếu sau:

- Tên công trình, số hiệu mẫu đất, vị trí và độ sâu lẫy mẫu;

- Phương pháp thí nghiệm sử dụng;

- Đặc điểm mẫu đất: Thành phần, cấu trúc, trạng thái, chất lẫn (nếu có);

- Khối lượng và thể tích mẫu;

- Khối lượng thể tích của đất ở độ ẩm tự nhiên;

- Độ ẩm và khối lượng thể tích của đất.

2.3. Phương pháp thế chỗ nước

2.3.1. Phương pháp thế chỗ nước áp dụng thích hợp cho việc xác định khối lượng thể tích của đất có tính dính và chứa nhiều hạt to, khó lấy được mẫu vào dao vòng và cũng khó cắt gọt đất thành cục có bề mặt tương đối nhẵn (có bề mặt lồi lõm). Phương pháp này có thể dùng bất cứ cục đất nào có thể lấy được với cỡ thích hợp để xác định khối lượng thể tích của đất bằng cách xác định khối lượng của mẫu đất thí nghiệm có thể tích bằng thể tích nước bị mẫu đất choán chỗ.

2.3.2. Dụng cụ, thiết bị, vật liệu

- Cân kỹ thuật có sức cân thích hợp (khoảng 1 đến 2 kg), độ chính xác đến 1g;

- Một thùng chứa nước làm bằng kim loại, có ống xiphông ở phía trên cho nước chảy ra;

- Một thùng để chứa nước từ thùng xiphông chảy ra;

- Dụng cụ, thiết bị để xác định độ ẩm theo 14 TCN 125 - 2002;

- Các dụng cụ và vật liệu khác như dao gọt đất, nước cất, paraphin nguyên chất, bếp đun, kim v.v...

2.3.3. Các bước thao tác

a) Cắt gọt mẫu đất đại biểu cho tới khi được mẫu thử có kích thước mỗi chiều khoảng 10cm. Cân khối lượng mẫu thử, chính xác 1g;

b) Làm nóng chảy paraphin ở nhiệt độ 57⁰C đến 60⁰C; Nhúng nhanh nhiều lần mẫu vào paraphin nóng chảy để paraphin phủ kín toàn bộ bề mặt mẫu đất. Để mẫu đất nguội đi rồi cân khối lượng của nó, chính xác đến 1g;

Ghi chú: Cần xem mẫu đất đã được sáp bọc kín hoàn toàn chưa bằng cách bỏ mẫu chìm trong nước khoảng 30 giây, rồi vớt ra, thấm khô bề mặt và cân lại khối lượng; Nếu khối lượng của mẫu giữa hai lần cân đó chênh lệch nhau quá 0,2%, thì phải thí nghiệm lại mẫu khác; Nếu đảm bảo yêu cầu thì tiếp tục tiến hành bước c;

c) Đặt thùng xiphông lên bàn ngang bằng và rót nước cất vào cho tới khi mực nước cao hơn ống xiphông. Tháo đầu kẹp trên ống xiphông để cho phần nước dư chảy hết ra ngoài rồi kẹp chặt đầu ống xiphông lại;

d) Cân thùng chứa dùng để thu nước từ ống xiphông chảy ra chính xác đến 1g, rồi để thùng chứa vào phía dưới đầu ống nước từ thùng xiphông chảy ra. Bỏ mẫu thử một cách cẩn thận vào thùng xiphông sao cho mẫu thử ngập hoàn toàn trong nước. Tháo đầu kẹp trên ống xiphông để cho phần nước bị mẫu đất chiếm chỗ chảy hết vào thùng chứa. Sau khi tất cả nước bị mẫu thử chiếm chỗ đã chảy hết vào thùng chứa, kẹp đầu ống xiphông lại. Đem cân thùng và nước trong thùng chứa, chính xác tới 1g;

e) Lẫy mẫu thử ra khỏi thùng xiphông, thấm khô bề mặt rồi bẻ nó ra. Bỏ phần đất có dính paraphin, lấy mẫu đại diện để xác định độ ẩm của đất theo 14 TCN125-2002.

2.3.4. Tính toán kết quả

- Khối lượng thể tích của đất ở độ ẩm tự nhiên, tính theo công thức 2.4.

Trong đó: g_w - khối lượng thể tích của đất ở độ ẩm tự nhiên, g/cm³;

m - khối lượng mẫu đất, g;

V - thể tích mẫu đất, cm³;

m₁ - khối lượng mẫu đất đã bọc kín bằng paraphin, g;

m₂- khối lượng của thùng chứa nước, g;

m₃- khối lượng của thùng chứa nước và nước từ thùng xiphông chảy ra, g;

r_n- khối lượng riêng của nước cất ở nhiệt độ thí nghiệm, g/cm³;

r_p - khối lượng riêng của paraphin sạch, dùng thí nghiệm, g/cm³;

- Khối lượng thể tích khô của đất, tính theo công thức 2.2.

2.3.5. Báo cáo thí nghiệm

Phải đảm bảo kết quả thí nghiệm được tiến hành phù hợp với tiêu chuẩn 14 TCN 126 -2002, bao gồm các thông tin chủ yếu sau:

- Tên công trình, số hiệu mẫu đất, vị trí và độ sâu lấy mẫu;

- Phương pháp thí nghiệm sử dụng;

- Khối lượng và thể tích mẫu;

- Đặc điểm mẫu đất: Thành phần, cấu trúc, trạng thái, chất lẫn;

- Khối lượng thể tích của đất ở độ ẩm tự nhiên, độ ẩm và khối lượng thể tích khô của đất.

PHỤ LỤC A

MẪU GHI CHÉP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG

THỂ TÍCH CỦA ĐẤT

- Cơ quan (hoặc đơn vị) khảo sát: .................................................................

- Công trình: ..................................................................................................

- Hạng mục: .................................................................................................

- Số hiệu hố khoan (hố đào): .......................................................................

- Số hiệu mẫu đất: ............ Độ sâu lấy mẫu: .......... Ngày lấy mẫu: ...........

- Mô tả đất (sơ lược): ...................................................................................

A.1. Phương pháp dao vòng

A.2. Phương pháp cân thuỷ tĩnh

A.3. Phương pháp thế chỗ nước

                                                                                    Ngày thí nghiệm: ................

Người thực hiện: .............. Người kiểm tra: ............... Người duyệt: ......................