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

BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
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
BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
1. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
•
Kích thước các cỡ hạt trong đất được phân ra làm 2 cỡ hạt chính: Hạt thô và hạt mịn.
BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
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

BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
1. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
•
Phân loại đất và các hỗn hợp nhóm hạt đất của Hiệp hội Đường bộ quốc gia Mỹ M-145
(AASHTO)
BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
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)
•

BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
1. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
•
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

•

BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
1. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
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
•

BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT

2. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

2.1 MỤC ĐÍCH 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 DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

2.2.1 THÍ NGHIỆM RÂY SÀNG
-Bộrây:nắprây,rây,đáyrây.
BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
2. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM
-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)
4”(cỡrây) 101,6
2” 50,8
1” 25,4
3/4” 19,1
1/2” 12,7
3/8” 9,51
#4(sốhiệu) 4,76
#6 3,36
#10 2,00
Rây rửa

#20 0,84
#40 0,42
#60 0,25
#100 0,149
#200 0,074
BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
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.

BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
2. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

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).
•

Đất hạt mịn: 100 – 200g
•
Đất cát pha: 300 – 500g
•
Đất hạt lớn nhất 3/8”: 1000g
•
Đất hạt lớn nhất 1/2”: 3kg
•
Đất hạt lớn nhất 3/4”: 5kg
•
Đất hạt lớn nhất 1”: 10kg
- 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.
BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
2. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

2. 3.2 THÍ NGHIỆM LẮNG ĐỌNG
- 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.
BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
2. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

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
3/4’’ 19.00   
1/2’’ 12.50 6 0.63 99.37
3/8’’ 9.51 25.5 2.66 97.34
#4 4.76 180.5 18.83 81.17
#10 2.00 260 27.13 72.87
ĐÁY RÂY 698 72.82 
BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
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
#20 0.841 0.08 0.16 99.84 72.75
#40 0.420 0.27 0.54 99.46 72.48
#100 0.149 1.45 2.90 97.10 70.76
#200 0.074 8.49 16.98 83.02 60.50
BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN

CỠ HẠT
2. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

2.4.3 THÍ NGHIỆM LẮNG ĐỌNG
d
P
Rc=R+ct+cm

•

Thời
gian
đọc t
Số đọc
R
Nhiệt
độ T
(oC)
Số hiệu
chỉnh c
Số đọc
đã hiệu
chỉnh
Rc
Cự ly
chìm
lắng
Hr
Đường
kính d

(mm)
% Khối
lượng
mịn
hơn (P)
% Khối
lượng
mịn
hơn đối
với
toàn
mẫu
30’’ 18 30oC 2.9 20.9
10.72
0.057 67.93 49.50
45’’ 17 30oC 2.9 19.9
10.99
0.047 64.68 47.13
1’ 16 30oC 2.9 18.9
11.25
0.042 61.43 44.76
2’ 14.5 30oC 2.9 17.4
11.65
0.03 56.55 41.21
BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
2. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM
BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
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
BÀI 1 :THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN
CỠ HẠT
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%
•
