Phương Nam Co LTD
Thi công xây dựng phần thô
© 18/10/2018 - Vietnam12h.com Application
 Trạng thái vật lí của đất hạt mịn thiết kế xây dựng móng nhà ở “phần thô”

Atleberg, nhà khoa học Thuy Điển, là người đầu tiên phân trạng thái vật lí của đất dính dùng trong thiết kế xây dựng phần móng nhà ở “phần thô”) làm 4 trạng thái (đất hạt mịn) tuỳ thuộc độ ẩm của đất: trạng thái chảy (hoặc lỏng - liquid State) , tạng thái dẻo (plastic State), trạng thái nửa cứng (semisolid State) và trạng thái cứng (solid Site).

Độ ẩm của đất chuyển từ trạng thái chảy sang trạng thái dẻo gọi là giới hạn lỏng, kí hiệu W hoặc LL (Liquid Limit). Độ ẩm của đất chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái nửa cứng gọi là giới hạn dẻo, kí hiệu Wp hoặc PL (Plastic Limit). Độ ẩm của đất chuyển từ trạng thái nửa cứng gọi là giới hạn co (ngót), kí hiệu là Ws (Shrinkage Limit). Các giới hạn Atlerberg thay đổi tuỳ thuộc nhiều yếu tố: lượng hạt sét, loại khoáng vật sét và loại ion hấp phụ ở bề mặt hạt sét v.v... Tuy nhiên, đối với các bài toán thiết kế thi công  nền móng nhà ở nhà đẹp (phần thô) thì các ảnh hưởng của các đặc trưng về độ phân tán, khoáng vật, hoá học được phân ánh đầy đủ trong các giới hạn Atlerberg.

Mẫu đất hạt mịn chế bị (đất có kết cấu bị phá hoại), ở trạng thái lỏng quá (độ ẩm lớn giới hạn chảy) được để khô gió, có thể tích giảm dần (hiện tượng co ngót) và trải qua các trạng thái lỏng, dẻo, nửa cứng. Khi độ ẩm của đất giảm đến giới hạn co ngót thì thê tích không đổi và đất ở trạng thái cứng (hình 1.13).

Để định lượng được các trị số Wp và WL cần phải có quy định về các trạng thái quá độ: quá độ từ nửa cứng sang dẻo và quá độ từ dẻo sang lỏng. Thực tế đất chuyển trạng thái từ từ và không có sự thay đổi đột ngột về tính chất vật lí.

Trừ giới hạn co, giới hạn dẻo và giới hạn lỏng được dùng phổ biến để phân loại đất hạt mịn. Giới hạn co không dùng trực tiếp để phân loại đất nhưng lại có giá trị khi xác định kết cấu của đất dính. Đất dính có kết cấu bông co ngót mãnh liệt hơn đất dính có kết cấu phân tán.

Xác định giới hạn dẻo của đất hạt mịn (đất dính)

Đất có độ ẩm bằng giới hạn dẻo, thể hiện tính dẻo. Đất, có độ ẩm nhỏ hơn giới hạn dẻo, không thể hiện tính dẻo nên không thể lăn vê thành những thỏi hoặc nặn thành những hình hài mà không có vết rạn nứt.

Đến nay, các nhà khoa học đã quy ước thống nhất về giới hạn dẻo như sau: đất được coi là ở trạng thái quá độ từ nửa cứng sang dẻo khi đất có thể lăn vê bằng tay (hình 1.14a) thành thỏi có đường kính 3mm thì bị nứt vỡ thành từng đoạn dài từ 3mm đến 10mm (hình l.J4b). Dùng những đoạn đứt vỡ này để làm thí nghiệm xác định độ ẩm. Độ ẩm tính bằng % xác định được chính là giới hạn dẻo. Thoạt nhìn, phương pháp thủ công này thật thô sơ nhưng đến nay vẫn chưa có một phương pháp nào khác đáng tin cậy hơn.

Xác định giới hạn lỏng của đất hạt mịn (đất dính)

Đến nay chưa có phương pháp thống nhất đế xác định trạng thái quá độ từ dẻo sang chảy cư đất hạt mịn. Do vậy, khi sử dụng một hệ thống phân loại đất nào đó, người kĩ sư thiết kế móng nhà ở “phần thô” phải tìm hiểu về phương pháp xác định trạng thái quá độ từ dẻo sang chảy đã được sử dụng sống với hệ thống phân loại đang dùng.

Hiện nay thường dùng hai loại phương pháp: phương pháp dùng xuyên côn và phương pháp dùng thiết bị chuẩn Casagrande.

Phương pháp dùng xuyên côn (cone penetration)

Thiết bị thí nghiệm gồm một mũi côn làm bằng thíp không gỉ và cần côn, góc đính côn là 30° và hối lượng kể cả cần là 76g (côn Vaxiliev) hoặc 80g (côn Anh).

Đất thí nghiệm đựng trong cốc kim loại có đường únh đủ lớn và đủ sâu để thành cốc và đáy cốc không ảnh hưởng đến cơ chế làm việc của đất khi côn ngập vào đất.

Theo phương pháp Vaxiliev (hình 1.15) thì đất ở tang thái quá độ từ lỏng sang dẻo khi đất giữ được côn ở thế cân bằng với độ ngập sâu 10mm sau 15 giây; Phương pháp này dùng phổ biến ở ta, Liên Xô cũ và Trung Quốc.

Theo phương pháp của tiêu chuẩn Anh (hình 1.16) thì đất ở trạng thái quá độ từ trạng thái lỏng sang dẻo khi đất giữ được côn ở thế cân bầng sau 5 giây với độ ngập sâu 20mm. Khó có bị một mẫu đất thoả mãn ngay điều kiện quy định này. Do vậy, cho phép xác định độ ẩm ở trạng thái quá độ từ dẻo sang lỏng bằng phương pháp nội suy tuyến tính (hình 1.17) từ 5 đến 6 lần thí nghiệm với 6 độ ẩm khác nhau.

Vì độ ngập sâu của mũi côn vào đất phụ thuộc ma sát của mặt ngoài của côn và tốc độ rơi ban đầu của côn. Do đó phải quy định mấy điểm sau:

Mặt ngoài của côn phải sạch.

Côn thả rơi tự do, với mũi côn ban đầu chạm mặt đất trong cốc (xem hình 1.16).

Loại các hạt thô trong đất thí nghiệm: nếu dùng côn Vaxiliev thì đất thí nghiệm phải lọt rây 0,lmm, dùng côn Anh thì đất thí nghiệm phải lọt rây 425 µm (0,425mm).

Phương pháp dùng thiết bị chuẩn Casagrande (hình 1.18)

Đất chế bị đựng trong một cái chén bằng kim loại hình chỏm cầu với độ dày đất sâu nhất là 0,5 in (l,27cm).

Dùng dao rạch rãnh có dạng hình học chế tạo sẵn rạch một rãnh có đáy rãnh 2mm, miệng rãnh 11mm, sâu rãnh 8mm (hình 1.18b). Dùng tay quay có lẫy để chén đựng đất đã vạch rãnh đập tự do vào đế của thiết bị. Với mỗi lần đập, đáy rãnh khép lại một ít, nếu sau 25 lần đập, đáy rãnh khép kín lại thì theo quy định, đất thí nghiệm trong chén là ở trạng thái quá độ từ dẻo sang lỏng. Độ ẩm tương ứng của đất là giới hạn lỏng.

Khó có thể tạo được mẫu đất vừa đủ ẩm thoả mãn ngay được yêu cầu để ra. Cho phép dùng nội suy tuyến tính từ đường quan hộ độ ẩn - log (số lần đập) (hình 1.19) của 5 hoặc 0 thí nghiệm với độ ẩm bất kì với số lần đạp bất kì để rãnh khép kín đáy rãnh để xác định độ ẩm ứng với số lần đập 25.

Một lần nữa cần lưu ý là mỗi hệ thống phân loai đất hạt mịn có kèm theo quy trình thí nghiêm xác định giới hạn lỏng cũng như giới hạn dẻo.

Dựa vào giới hạn lỏng, độ dẻo của đất được phân làm 5 mức độ dẻo như sau:

Xác định giới hạn co của đất dính

Khác với giới hạn lỏng, giới hạn dẻo, giới hạn co (WS1 đã được xác định từ định nghĩa về sự co ngót

Mẫu đất thí nghiệm được chế bị như mẫu đấí để xác 3ịnh giới hạn lỏng và biết chắc là độ ẩm bằng hoặc lớn hơn giới hạn lỏng để mẫu đất ở trạng tí ái bão hoà. Đo thể tích ban đầu và khối lưọng cía mẫu đất (có dạng hình trụ có chiều cao gấp ha đường kính. Theo tiêu chuẩn Anh thì đường lính bằng 38mm) rồi để mẫu đất khô gió để tránh rạn nứt bề mật. Cách quãng thời gian, đo thê tích và khối lượng mẫu đất để tính độ ẩm của đấl (lưi ý rằng trong điều kiện khô gió, lượng nươc bốc hơi bề mặt không vượt quá lượng nước chuyển dịch từ trong ra ngoài mặt mẫu nên mầJ đất luôn luôn bão hoà nước). Vẽ đường quan hệ giữa thể tích mẫu và độ ẩm của đấi ứng với từng thời điểm đo thể tích như ở hình 1.13 để xác định giới hạn co.

Trong thí nghiệm này, việc khó là đo thể tích mẫu. Theo tiêu chuẩn Anh, phương pháp đo thể tích bằng cách nhúng mẫu vào thuỷ ngần như ở hình 1.20 được chọn dùng.


Link Đọc file PDF hoặc tải file pdf về máy tính
XDTC