Tiêu chuẩn ngành 22TCN 67:1984 về quy trình thí nghiệm xác định nhanh độ ẩm của đất bằng phương pháp thể tích

TIÊU CHUẨN NGÀNH

22TCN 67:1984

QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH NHANH ĐỘ ẨM CỦA ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỂ TÍCH

(Ban hành theo quyết định số 2916/QĐ ngày 21-12-1984)

I. QUY ĐỊNH CHUNG

1.1. Nội dung phương pháp thí nghiệm

Độ ẩm của đất là hàm lượng nước chứa trong đất. Độ ẩm thường được biểu thị bằng phần trăm tỷ số giữa khối lượng nước chứa trong đất và khối lượng đất cát khô.

Căn cứ vào định nghĩa, bằng suy diễn vật lý và toán học, có thể biểu thị mối liên quan giữa độ ẩm của đất (W) với khối lượng đất ẩm (P_W), thể tích mẫu đất (V) (chỉ kể thể tích phần hạt đất và nước trong đất) và khối lượng riêng (D) theo công thức sau đây:

(Cách diễn giải công thức này xem phụ lục 1).

Từ công thức trên cho thấy để xác định được độ ẩm của đất thì nội dung chủ yếu của công việc thí nghiệm là phải biết được khối lượng mẫu đất ẩm, thể tích phần hạt đất và nước của mẫu đất đó và khối lượng riêng của đất (khối lượng riêng của đất D có thể lấy theo kinh nghiệm bằng 2,65g/cm³).

1.2. Phạm vi ứng dụng

Từ công thức tính ở trên cho thấy mức độ chính xác của thí nghiệm phụ thuộc vào việc xác định các chỉ tiêu thể tích V, khối lượng P_W và khối lượng riêng. D Thể tích V ở công thức trên chỉ gồm phần hạt đất và nước trong đất không kể đến phần khí. Vì thế trong việc thí nghiệm phải tách được phần khí ra khỏi mẫu đất. Phương pháp này thích hợp với các loại đất rời ít dính (đất á cát, á sét, pha cát, cát, đất bụi) dễ phân tán trong nước. Đối với các loại đất có tính dính dẻo cao, khó phân tán trong nước, thí nghiệm phải cẩn thận mới đạt mức độ chính xác mong muốn. Với mức độ chính xác vừa đủ, phương pháp này thích hợp với điều kiện hiện trường để kiểm tra độ ẩm của đất đắp. Phương pháp này cũng có thể áp dụng ở phòng thí nghiệm khi cần xác định nhanh độ ẩm và khi yêu cầu nghiên cứu không đòi hỏi chính xác cao.

1.3. Các dụng cụ cần thiết

- Ống đo có thể tích khoảng 500 cm³ bằng thủy tinh hoặc bằng chất dẻo có nút đậy, đường kính trong của ống không lớn quá 40 mm.

Cân kỹ thuật cân được 800 - 1000g với mức độ chính xác 0,5g.

1.4. Các dụng cụ thông thường khác

- Bát sứ hoặc cốc thủy tinh đựng đất.

- Phễu thủy tinh để cho đất vào ống đo.

- Đồng hồ bấm giây.

II. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

2.1. Xác định thể tích của ống đo

Đem cân ống đo và nút ta có khối lượng P₁

Đổ nước cất vào ống đo đến vạch chuẩn. Đậy nút đem cân ta có khối lượng P₂

Với quy ước khối lượng riêng của nước là 1g/cm³ thì chênh lệch khối lượng P₂ và P₁ sẽ là thể tích của ống đo.

Công việc này đối với từng ống đo chỉ làm 2 lần để lấy trị số bình quân trước lúc tiến hành thí nghiệm.

2.2. Xác định khối lượng của mẫu đất

Cho khoảng 100 cm³ hoặc khoảng 150g đất ẩm vào trong ống đo (mẫu đất cần phải xác định độ ẩm). Đậy nút và đem cân ta có khối lượng ống đo và đất ẩm P₃ (hiệu số giữa P₃ và P₁ là khối lượng của mẫu đất ẩm.

2.3. Xác định khối lượng của ống đo, mẫu đất và nước

Cho nước vào ống đo (khoảng 1/2 - 2/3 ống đo). Dùng que khuấy hoặc lắc trong 1-2 phút làm cho các hạt đất thực sự rời nhau ra, để đuổi hết bọt khí ra ngoài. Để yên trong khoảng vài phút cho tan hết các bọt khí. Sau đó đổ thêm nước ngang đến vạch chuẩn. Đậy nút, đem cân, ta có P₄ là khối lượng ống đo, đất ẩm và nước đổ vào.

Để thuận tiện cho việc tính toán cần ghi chép các kết quả thí nghiệm vào bảng (phụ lục 2).

Ghi chú: Các phép cân đều phải thực hiện với độ chính xác của câu (tức là bằng 0,5g).

2.4. Tính thể tích của ống đo (trong giới hạn của vạch chuẩn)

Xét về trị số thì thể tích của ống đo trong giới hạn của vạch chuẩn V_o, cũng bằng khối lượng của phần nước đổ vào ống đo đến vạch chuẩn. (Quy ước lấy khối lượng riêng của nước là 1g/cm³). Tính V_o theo công thức:

V_o = P_o = P₂ - P₁ (cm³)

Ký hiệu của công thức theo quy ước nêu ở điều 2.1.

2.5. Tính khối lượng của đất ẩm P_W cho vào ống đo

P_W có giá trị bằng hiệu số giữa P₂ và P₁

P_W = P₂ - P₁ (g)

2.6. Tính thể tích lượng nước đổ thêm vào ống đo sau khi đã có mẫu đất P_w (như đã thực hiện ở điều 2.3)

Vì lấy khối lượng riêng của nước bằng 1 g/cm³ trị số của V_n tính theo công thức:

V_n = P_n = P₄ – P₃  (cm³)

2.7. Tính toán thể tích của mẫu đất ẩm V

Thể tích mẫu đất ẩm V bao gồm thể tích phần hạt đất và phần nước chứa trong đất được xác định từ công thức:

V = V_o - V_n

2.8. Xác định độ ẩm của đất W

Độ ẩm của đất W được xác định theo công thức nêu ở điều 1.1. sau khi đã thay thế các giá trị P_w, V vừa tìm được, riêng đối với trị số khối lượng riêng của đất D nếu không có khả năng xác định được thì dựa vào kinh nghiệm, có thể lấy bằng 2,65 g/cm³. Độ ẩm biểu thị bằng phần trăm và lấy đến một số lẻ.

Ghi chú: Mỗi thí nghiện làm 2 mẫu song song. Nếu kết quả không chênh lệch quá 2 - 3% thì lấy trị số bình quân của 2 thí nghiệm. Nếu chênh lệch quá lớn thì phải làm lại lần thứ 3 để so sánh.

PHỤ LỤC 1

DIỂN GIẢI CÔNG THỨC TÍNH ĐỘ ẨM W

CÁC KÝ HIỆU:

P_W: Khối lượng mẫu đất ẩm

P_đ: Khối lượng đất khô

P_n: Khối lượng nước chứa trong đất ẩm

W: Độ ẩm của đất

D: Khối lượng riêng của đất

D_n: Khối lượng riêng của nước (»1g/cm³)

V_đ: Thể tích phần hạt đất rắn

V_n: Thể tích phần nước chứa trong đất

V: Thể tích phần hạt đất và thể tích phần nước.

Theo định nghĩa ta có:

                       (1)

Ta biết: P_W = P_n + P_đ; V = V_đ + V_n

Trong đó:

Do đó:

Biến đổi ta có:                      (2)

Ta biết: P_đ = P_W - P_n

 Cho nên:                    (3)

Thay (2). (3) vào 1 có:

Lấy D_n = 1 rút gọn ta có:

PHỤ LỤC 2

BIỂU GHI CHÉP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM CỦA ĐẤT THEO PHƯƠNG PHÁP THỂ TÍCH