Phân tích thành phần của đất

1. Bài 1
THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH
THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐẤT

2. Cơ sở lý thuyết
- Để xác định các cỡ hạt của một loại đất, ta có 3 phương pháp :
+ Phương pháp rây sàng - áp dụng cho cỡ hạt đường kính >= 0.074mm.
+ Phương pháp lắng động – áp dụng cho cỡ hạt đường kính < 0.074mm,
áp dụng định luật stocks cho các hạt cầu rơi trong chất lỏng.
+ Phương pháp tổng hợp – dùng cho đất gồm cả hai loại trên.

3. I. PHƯƠNG PHÁP RÂY SÀNG:
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.

4. 2. Dụng cụ thí nghiệm
a/ Thí nghiệm rây sàng
- Dụng cụ đặc biệt: bộ rây
+ Rây có 7 loại :
- Các dụng cụ khác:
+ Lò sấy ( 105 – 110°C)
+ Chày bọc cao su để tách rời các hạt đất
+ Cân ( chính xác 0.1g )
+ Bàn chải chuyên dụng để quét các hạt đất bám vào rây

5. b/ 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

6. 3. Chuẩn bị thí nghiệm
a/ Thí nghiệm rây sàng
- Chuẩn bị mẫu đất đã được phơi khô ngoài trời hay sấy khô bằng máy.
- Dùng bàn chải quét nhẹ các hạt đất còn bám vào rây.
- Chuẩn bị bộ rây theo thứ tự từ trên xuống dưới cỡ rây, số hiệu rây giảm
dần :
nắp rây , 1 inch , 3/4 inch, 1/2 inch, 3/8 inch, No.4 , No.10 , đáy rây.
b/ Thí nghiệm lắng đọng
- Lấy 50g đất đại diện từ đáy rây thí nghiệm rây sàng.

7. 4. Trình tự thí nghiệm
a/ Thí nghiệm rây sàng
- Dùng chày cao su hoặc bóp bằng tay để tách các hạt đất dính với nhau.
- Sàn lọc và giữ lại các hạt đất granit.
- Cho đất đã tách rời vào bộ rây và đóng nắp nhanh.
- Lắc bộ rây theo chiều thuận KĐH 3 vòng, ngược chiều KĐH 3 vòng
khoảng 10 lần.
- Cân đất cộng dồn ở mỗi rây và ghi vào bảng số liệu.
- Kiểm tra tổng khối lượng đất lưu lại trên các rây hao hụt với mẫu đất
ban đầu không quá 1%.

8. b/ Thí nghiệm lắng đọng
- Cho đất đã chuẩn bị vào cốc trộn với nước.
- Hòa tan dung dịch nước + đất + Na4P2O7 bằng máy xoay.
- Cho dung dịch hòa tan vào ống nhựa, thêm nước để được 1000ml dd.
- Dùng gậy xoáy dd trong ống nhựa 1,5 phút.
- Dùng tỷ trọng kế đo số đọc R ở các mốc thời gian và ghi vào bảng.
- Bắt đầu cho nhiệt kế vào ở phút thứ 2, cứ mỗi 30 phút đo một lần ghi số
liệu nhiệt độ vào bảng.

9. 5. Tính toán kết quả
a/ Thí nghiệm rây sàng :
Khối lượng tổng cộng A = 1150 (g)
Cỡ rây
Số hiệu rây
Kích thước mắt rây
(mm)
Khối lượng giữ lại
cộng dồn (g)
% khối lượng
giữ lại
% khối lượng
lọt qua
1 inch 25.4 0 0 100
3/4 inch 19.00 0 0 100
1/2 inch 12.50 6.5 0.57 99.43
3/8 inch 9.51 21 1.26 98.17
No.4 4.76 110.5 7.78 90.39
No.10 2.00 313.5 17.65 72.74
Đáy rây (riêng) 833
Lượng hao hụt = 100% −
833+313.5
1150
= 0.3% < 1%
=> Thỏa điều kiện hao hụt < 1% .

10. 100 100 99.43 98.17
90.36
72.66
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
25.4 19 12.5 9.51 4.76 2
Số%khốilượnghạtlọtqua
Đường kính hạt (mm)
Đường cong phân bố cỡ hạt

11. b/ Thí nghiệm rây rửa
Cỡ rây
Số hiệu rây
Kích thước mắt
rây (mm)
Khối lượng giữ
lại cộng dồn (g)
Khối lượng giữ
lại đ/v B
Khối lượng lọt
qua đ/v B
Khối lượng lọt
qua đ/v toàn
mẫu
No.20 0.841 0.746 1.492 98.508 71.35
No.40 0.420 1.473 1.454 97.054 70.3
No.100 0.149 5.866 8.786 88.268 63.94
No.200 0.074 10.958 10.184 78.084 56.56
Khối lượng đất rây rửa B = 50 (g)

12. c/ Thí nghiệm lắng đọng
P(%)=
Gs
(Gs −1 )
x
Rc
𝑚
x100%
Gs = 2660
m= 50 (g)

13. Thời gian
đọc t
Số đọc R Nhiệt độ
T
(°C)
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 đ/v
toàn mẫu
15’’ 21.1 28.7 0.00198 1.0231 10.194 0.079 75.63 54.79
30’’ 19.5 28.7 0.00198 1.0215 10.610 0.057 70.51 51.07
1’ 17.5 28.7 0.00198 1.0195 11.135 0.041 64.1 46.43
2’ 15.5 28.7 0.00198 1.0175 11.675 0.03 57.69 41.79
4’ 15 28.6 0.00194 1.0170 11.810 0.021 55.92 40.51
8’ 14 28.6 0.00194 1.0160 12.080 0.015 52.72 38.19
15’ 13.4 28.6 0.00194 1.0153 12.269 0.011 50.8 36.79
30’ 12.5 28.6 0.00194 1.0144 12.512 0.008 47.91 34.7
1h 12 28.5 0.00190 1.0139 12.647 0.006 46.15 33.43
2h 9.8 28.5 0.00190 1.0117 13.241 0.004 39.1 28.32
4h 7.6 28.5 0.00190 1.0095 13.83 0.003 32.05 23.21
8h 2 28.5 0.00190 1.0039 15.286 0.002 14.1 10.21
24h 1.2 28.5 0.00190 1.0031 15.494 0.001 11.54 8.357

14. 100 100 100 99.43
98.17
90.39
72.74
71.35 70.3
63.94
56.56
54.79
51.07
46.43
41.79
40.51
38.19
36.79
34.7
33.43
28.32
23.21
10.21
8.357
0 0 0 0.57 1.26
7.78
17.65
1.39 1.05
6.36 7.38
1.77
3.72 4.64 4.64
1.28 2.32 1.4 2.09 1.27
5.11 5.11
13
1.853
100 25.4 19 12.5 9.51 4.76 2 0.841 0.42 0.149 0.074 0.079 0.057 0.041 0.03 0.021 0.015 0.011 0.008 0.006 0.004 0.003 0.002 0.001
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1000
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
#1 #3/4 #1/2 #3/8 No.4 No.10 No.20 No .40 No.100 No.200
%CỠHẠTLỚNHƠN
%CỠHẠTNHỎHƠN
Đường kính hạt (mm)
BIỂU ĐỒ THÀNH PHẦN HẠT
GRADATION CURVE

15. 6. Nhận xét
- Dạng đồ thị: bậc thang
- Các đường kính: + D60= 0.149 (mm)
+ D30= 0.006 (mm)
+ D10= 0.002 (mm)
- Hệ số không đồng nhất:
Cu =
D60
D10
=
0.149
0.006
= 24.83
- Hệ số cấp phối:
Cg=
(D30)2
D60.D10
=
0.0062
0.149 .(0.002)
= 0.12
- Nhận xét về cấp phối đất:
Cu và Cg thỏa nghiệm, Cu >6 cho cát.