Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8487:2010 quy định phương pháp xác định độ thấm xuyên của vải địa kỹ thuật và các sản phẩm liên quan. Đây là một trong những tiêu chuẩn kỹ thuật quan trọng giúp đánh giá khả năng thoát nước và lọc của vật liệu địa kỹ thuật trong các công trình xây dựng, giao thông và thủy lợi. Dưới đây là tóm tắt chi tiết nội dung phần mở đầu và các điều khoản đầu (từ Điều 1 đến Điều 4) của tiêu chuẩn này.
Phạm vi áp dụng (Điều 1)
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định đặc tính thấm nước của vải địa kỹ thuật theo hướng vuông góc với bề mặt vải (độ thấm xuyên) dưới một cột nước không đổi mà không chịu tải trọng nén ép bên ngoài. Phạm vi áp dụng cụ thể bao gồm:
- Áp dụng cho tất cả các loại vải địa kỹ thuật dệt, không dệt và các sản phẩm liên quan có cấu trúc tương tự.
- Áp dụng cho các loại vật liệu địa kỹ thuật có khả năng cho nước đi qua theo hướng vuông góc với bề mặt dưới tác động của áp lực thủy tĩnh.
- Không áp dụng cho các loại màng chống thấm hoặc các vật liệu hoàn toàn không thấm nước.
Tài liệu viện dẫn (Điều 2)
Để áp dụng tiêu chuẩn này một cách chính xác, cần phối hợp sử dụng các tiêu chuẩn quốc gia liên quan sau đây. Khi các tài liệu viện dẫn có sự thay đổi hoặc sửa đổi, bổ sung thì áp dụng phiên bản mới nhất:
- TCVN 8220: Vải địa kỹ thuật - Phương pháp xác định độ dày danh định, giúp xác định độ dày của mẫu thử trước khi tiến hành đo độ thấm.
- TCVN 8221: Vải địa kỹ thuật - Phương pháp xác định khối lượng trên đơn vị diện tích, hỗ trợ đánh giá tính đồng nhất của mẫu thử.
- TCVN 8222: Vải địa kỹ thuật - Quy định chung về lấy mẫu, điều hòa mẫu và biểu thị kết quả thử nghiệm, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của số liệu đo đạc.
Thuật ngữ và định nghĩa (Điều 3)
Tiêu chuẩn thống nhất các khái niệm kỹ thuật cơ bản phục vụ cho quá trình thử nghiệm và đọc kết quả:
- Độ thấm xuyên (Permittivity): Là lưu lượng nước chảy qua một đơn vị diện tích bề mặt của vải địa kỹ thuật dưới một cột nước chênh lệch không đổi bằng một đơn vị chiều cao, tính bằng giây lũy thừa âm một (1/s).
- Cột nước chênh lệch (Head loss): Sự chênh lệch về áp suất thủy tĩnh giữa mặt trước và mặt sau của mẫu vải địa kỹ thuật khi có dòng nước chảy qua.
- Hệ số thấm vuông góc (Cross-plane permeability coefficient): Tốc độ dòng chảy của nước qua vải địa kỹ thuật dưới tác động của gradient thủy lực bằng 1, tính bằng mét trên giây (m/s).
Nguyên lý thử nghiệm (Điều 4)
Phương pháp thử nghiệm dựa trên nguyên lý đo lưu lượng dòng chảy của nước đi qua một hoặc nhiều lớp vải địa kỹ thuật đặt vuông góc với hướng dòng chảy:
- Mẫu thử được kẹp chặt trong thiết bị đo thấm chuyên dụng sao cho dòng nước chỉ có thể đi qua phần diện tích thử nghiệm định sẵn mà không bị rò rỉ ra xung quanh.
- Dòng nước được duy trì ở một cột nước không đổi (thường là 50 mm hoặc theo quy định cụ thể của từng loại vật liệu) để tạo ra áp lực thủy tĩnh ổn định lên bề mặt mẫu.
- Lượng nước đi qua mẫu thử trong một khoảng thời gian xác định được đo lường chính xác để tính toán tốc độ dòng chảy và độ thấm xuyên của vật liệu.
- Quá trình thử nghiệm yêu cầu sử dụng nước đã được khử khí hoặc nước sạch được kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt để tránh ảnh hưởng của bọt khí đến kết quả đo.
VẢI ĐỊA KỸ THUẬT – PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ THẤM XUYÊN
Geotextile - Determination of permittivity
Lời nói đầu
TCVN 8487 : 2010 được chuyển đổi từ 14 TCN 97 - 1996 theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 7 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.
TCVN 8487 : 2010 do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
VẢI ĐỊA KỸ THUẬT – PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ THẤM XUYÊN
Geotextile - Determination of permittivity
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định độ thấm xuyên cho tất cả các loại vải địa kỹ thuật dưới tác dụng của cột nước không đổi.
TCVN 8220 : 2009, Vải địa kỹ thuật - Phương pháp xác định độ dày danh định.
TCVN 8222 : 2009, Vải địa kỹ thuật - Qui định chung về lấy mẫu, thử mẫu và xử lý thống kê.
Trong tiêu chuẩn sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:
3.1 Vải địa kỹ thuật (Geotextile)
Vải địa kỹ thuật là các loại vải được sản xuất từ polyme tổng hợp, khổ rộng, dạng dệt, dạng không dệt, dạng phức hợp, có các chức năng: gia cố, phân cách, bảo vệ, lọc, tiêu thoát nước. Chúng được sử dụng với các vật liệu khác như: đất, đá, bê tong,… trong xây dựng công trình.
3.2 Thấm xuyên (Permittivity)
Thấm xuyên là dòng thấm xuyên qua và vuông góc với bề mặt mẫu thử.
Độ thấm xuyên được xác định bởi lưu lượng dòng chảy thường dưới cột nước không đổi, vuông góc với bề mặt của một lớp vải địa kỹ thuật không chịu tải trọng.
5 Thiết bị, dụng cụ và thuốc thử
5.1 Tiêu chuẩn của nước dùng cho việc thử
- Nước dùng cho việc thử phải được loại bỏ hoàn toàn các chất cặn cơ học và khử bọt khí trong chân không, hàm lượng ôxy hòa tan không vượt quá 10 mg / lít và hàm lượng này được xác định tại điểm trước khi vào thiết bị đo.
- Nhiệt độ của nước dùng cho việc thử được khống chế từ 180C đến 220C. Khi tính toán kết quả thử nhiệt độ nước được hiệu chỉnh về 200C.
5.2 Thiết bị, dụng cụ
Thiết bị đo độ thấm xuyên của vải địa kỹ thuật có dạng ống tròn hình chữ U. Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo độ thấm xuyên dưới cột nước không đổi mô tả ở Hình 1
Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị:
5.2.1 Đường kính trong của ống chứa mẫu phải bằng hoặc lớn hơn 50mm.
5.2.2 Thiết bị phải có bộ phận cung cấp, khống chế và ổn định lưu lượng nước, đồng thời có thể điều chỉnh vận tốc dòng chảy từ 0,00 m/s đến 0,035 m/s. Bộ phận này có thể là van điều chỉnh vận tốc dòng chảy hoặc các phương tiện thay đổi chiều cao cột nước.
5.2.3 Các ống đo áp pizomet bố trí trước và sau mẫu thử để đo sự hao tổn chiều cao cột nước có phạm vi đo từ 0,0 mm đến 75 mm với độ chính xác đến 0,2 mm. Trong trường hợp hao tổn chiều cao cột nước nhỏ có thể sử dụng áp kế rượu cồn.
5.2.4 Lưới đỡ mẫu có đường kính sợi 1 mm và cỡ mắt lưới 10 mm ± 1 mm có tác dụng giữ cho mẫu thử luôn ở trạng thái ổn định, không bị phình hoặc vặn do áp lực dòng chảy trong quá trình thử.
5.2.5 Thiết bị đo hàm lượng ôxy hòa tan trong nước có độ chính xác đến 0,1 mg / lít
5.2.6 Đồng hồ bấm giây có độ chính xác đến 0,1 s
5.2.7 Nhiệt kế có độ chính xác đến 0,20C
5.2.8 Ống lường xác định thể tích nước có độ chính xác đến 10 cm3
Trường hợp đo trực tiếp vận tốc dòng chảy, đồng hồ đo có độ chính xác đến 5% khi đọc
CHÚ DẪN:
n là số lớp vải địa kỹ thuật
∆x là độ dày của một lớp vải kỹ thuật
L là độ dài kẹp mẫu của thiết bị
d là đường kính trong của thiết bị
Q là thể tích nước thấm qua mẫu thử trong thời gian t
h1, h2 là chiều cao cột nước trước và sau mẫu thử
Hình 1 - Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo độ thấm dưới cột nước không đổi
6.1 Kích thước mẫu
+ Mẫu thử hình tròn; đường kính (D) phụ thuộc vào đường kính trong (d) của ống chứa mẫu và độ dài kẹp mẫu (L) của thiết bị theo đẳng thức sau:
D = d + 2L
Nếu: d = 50 mm thì D = (50 + 2L) mm ± 0,5 mm
+ Mẫu thử lấy bằng khuôn lấy mẫu, nếu không có khuôn lấy mẫu có thể dùng compa và kéo sắc chế tạo mẫu. Chú ý không để mẫu bị giãn hoặc nhăn khi chế tạo mẫu.
6.2 Số lượng mẫu thử
+ Số lượng mẫu thử trong từng trường hợp cụ thể được quy định theo TCVN 8222 : 2009, mục 6
+ Số lượng mẫu thử ít nhất trong mọi trường hợp là 5 mẫu.
6.3 Điều hòa mẫu
Điều hòa mẫu kiểu ướt theo quy định của TCVN 8222 : 2009
Phép thử thực hiện trong điều kiện tiêu chuẩn theo quy định của TCVN 8222 : 2009, cách tiến hành như sau:
7.1 Xác định nhiệt độ của nước dùng vào việc thử chính xác đến 0,20C
7.2 a) Xác định sự hao tổn cột nước ∆htb vốn có của thiết bị khi chưa có mẫu thử nhưng có lưới đỡ mẫu ứng với một số tốc độ V, trong khoảng 0,00 m/s đến 0,035 m/s:
Thường chọn các vận tốc: 0,005 m/s; 0,0075 m/s; 0,010 m/s; 0,015 m/s và 0,020 m/s. Với 5 vận tốc đã chọn ta có 5 giá trị tương ứng của ∆htb. Giá trị ∆htb = h1 - h2 , trong đó: h1, h2 là chiều cao cột nước trên pizomet trước và sau lưới đỡ mẫu. (Xem Hình H.1)
b) vẽ đồ thị quan hệ giữa Vt và ∆htb của thiết bị, (đường Đ1 - Thiết bị, xem Hình H2).
Hình 2 - Quan hệ giữa lưu lượng, vận tốc, tổn thất cột nước của thiết bị và mẫu thử
7.3 Lấy mẫu thử ra khỏi bể điều hòa ướt và lắp ngay vào thiết bị đo độ thấm xuyên.
7.4 Tiến hành cấp nước, chú ý tăng dần cột nước từ từ để bão hòa mẫu trở lại và loại bỏ được bọt khí đọng lại trên mẫu.
7.5 Thiết lập dòng chảy ổn định ứng với từng mức lưu lượng khác nhau.
7.6 Đo lưu lượng nước chảy qua mẫu đơn (chỉ có 1 lớp vải) và tính vận tốc theo công thức sau:
v = Q x αt / A x t (7.7)
Trong đó:
v là vận tốc tính bằng mét trên giây (m/s)
Q là thể tích nước chảy qua mẫu tính bằng mét khổi (m3) trong thời gian t tính bằng giây (s), Q xác định bằng ống lường.
A là diện tích mẫu chịu dòng nước chảy qua tính bằng mét vuông (m2)
αt là hệ số hiệu chỉnh độ nhớt của nước theo nhiệt độ, tra trong Bảng 8.1
7.7 a) Xác định sự hao tổn cột nước ∆hv trên mẫu thử: Đối với mỗi mẫu thử phải tiến hành đo ít nhất 5 lần sự hao tổn cột nước ∆hv trên mẫu thử ứng với 5 vận tốc Vt khác nhau, trong đó tối thiểu có 2 vận tốc chọn dưới 0,01 m/s và 1 vận tốc nằm trong khoảng từ 0,01 m/s đến 0,035 m/s.
Thường chọn các vận tốc: 0,005 m/s; 0,0075 m/s; 0,01 m/s; 0,015 m/s và 0,020 m/s. Với 5 vận tốc đã chọn ta có 5 giá trị tương ứng với ∆hv. Giá trị ∆hv = h1 - h2, trong đó: h1, h2 là chiều cao cột nước đọc trên pizomet trước và sau mẫu thử. Xem Hình H.1
b) Vẽ đồ thị quan hệ giữa Vt và ∆hv của mẫu thử (đường Đ2 - Mẫu thử, xem Hình H2).
7.8 Lặp lại từ bước 7.3 đến 7.7 đối với các mẫu thử còn lại.
8.1 Loại bỏ các kết quả dị thường theo quy định của TCVN 8222 : 2009 và thử lại các mẫu lấy từ một cuộn
8.2 Tính độ thấm xuyên
8.2.1 Độ thấm xuyên của mỗi mẫu thử tính theo công thức:
ψ = Q x αt / A x t x ∆ht (8.2.1)
Trong đó:
ψ là độ thấm xuyên tính bằng 1 trên giây (s-1)
Q là thể tích nước chảy qua mẫu tính bằng mét khối (m3) trong thời gian t tính bằng giây (s), Q xác định bằng ống lường.
A là diện tích mẫu thử chịu dòng nước chảy qua tính bằng mét vuông (m2)
αt là hệ số hiệu chỉnh độ nhớt của nước theo nhiệt độ, tra trong Bảng 8.1
∆ht là hao tổn cột nước thực tế tính bằng mét (m): ∆ht tính bằng đẳng thức sau:
∆ht = ∆hv - ∆htb (8.2.2)
Trong đó:
∆hv là giá trị hao tổn cột nước khi thử mẫu tại vận tốc v tính bằng mét (m)
∆htb là giá trị hao tổn cột nước vốn có của thiết bị khi không có mẫu thử nhưng có lưới đỡ mẫu tại cùng vận tốc v tính bằng mét (m)
Bảng 8.1 - Hệ số hiệu chỉnh độ nhớt của nước theo nhiệt độ
| t0C | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| αt | 1,23 | 1,197 | 1,165 | 1,135 | 1,106 | 1,077 | 1,05 | 1,025 | 1 | 0,976 | 0,954 | 0,931 | 0,91 |
8.2.2 Tính độ thấm xuyên của vải
Độ thấm xuyên của vải là giá trị trung bình của độ thấm xuyên các mẫu thử:
ψ = (ψ1 + ψ2 +…+ ψn) / N (8.2.3)
Trong đó:
ψ Độ thấm xuyên tính bằng 1 trên giây (s-1) của từng mẫu thử
N Số mẫu thử
8.3 Các giá trị tiêu biểu
Các giá trị tiêu biểu của độ thấm xuyên và hệ số thấm được tính theo TCVN 8222 : 2009 như sau:
8.3.1 Độ thấm xuyên được tính trung bình của các giá trị đo trên mỗi mẫu thử, chính xác tới 0,01 s
8.3.3 Độ lệch chuẩn độ thấm xuyên chính xác tới 0,001 s-1.
8.3.4 Hệ số biến thiên chính xác tới 0,1%
CHÚ THÍCH:
Các kết quả loại bỏ theo quy định tại mục 8.1. Không đưa vào tính toán, nhưng phải ghi chép các kết quả này và báo cáo riêng.
8.4 Những yêu cầu đối với việc thử tiếp theo
8.4.1 Khả năng lặp lại kết quả
Khi hệ số biến thiên tính theo quy định tại mục 8.3.4 vượt quá 20% cần tăng thêm số lượng mẫu thử để thu được kết quả nằm trong phạm vi sai lệch cho phép theo quy định của TCVN 8222 : 2009 và số lượng mẫu thử tính theo TCVN 8222 : 2009, mục 6.
8.4.2 Các giới hạn sai lệch
Kiểm tra các kết quả thu được theo quy định tại mục 8.3 để đảm bảo các giới hạn sai số thực tế không vượt quá giới hạn quy định. Sai số được coi là thỏa mãn nếu số lần thử tính theo TCVN 8222 : 2009 không vượt quá thực tế. Nghĩa là các kết quả thử là thỏa mãn khi thử đủ số lần và đáp ứng yêu cầu của các điều 8.4.1 và 8.4.2.
Báo cáo thử nghiệm bao gồm các nội dung sau:
- Viện dẫn tiêu chuẩn này;
- Số, ký hiệu thiết bị dùng để thử;
- Thứ nguyên dùng tính toán kết quả;
- Các giá trị tiêu biểu của phép thử;
- Các giá trị riêng lẻ như: kết quả của từng mẫu;
- Thông tin chi tiết về các kết quả coi là dị thường;
- Các thay đổi về điều kiện, qui trình thử so với tiêu chuẩn nếu có;
- Thông tin chi tiết về các kết quả bị loại bỏ, kể cả nguyên nhân không dùng các kết quả đó để đánh giá các trị số tiêu biểu.
- Các thông tin về mẻ mẫu, mẫu thử, điều kiện thử như:
+ Tên đơn vị, cá nhân gửi mẫu.
+ Tên mẫu, ký hiệu mẫu.
+ Tên công trình, hạng mục, vị trí lấy mẫu, ngày tháng năm lấy mẫu, gửi mẫu,… nếu mẫu lấy ngoài công trường lắp đặt, thi công và phải có chữ ký xác nhận của tư vấn giám sát.
+ Khối lượng mẫu
- Ngày tháng năm thử mẫu
- Kiểu điều hòa mẫu
- Nhiệt độ, độ ẩm khi điều hòa mẫu và khi thử mẫu.
- 1 Tiêu chuẩn ngành 22TCN 248:1998 về vải địa kỹ thuật trong xây dựng nền đắp trên đất yếu
- 2 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8221:2009 về vải địa kỹ thuật − Phương pháp xác định khối lượng trên đơn vị diện tích
- 3 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8871-6:2011 về Vải địa kỹ thuật - Phương pháp thử - Phần 6: Xác định kích thước lỗ biểu kiến bằng phép thử sàng khô
- 4 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8871-5:2011 về Vải địa kỹ thuật - Phương pháp thử - Phần 5: Xác định áp lực kháng bục
- 5 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8871-4:2011 về Vải địa kỹ thuật - Phương pháp thử - Phần 4: Xác định lực kháng xuyên thủng thanh
- 6 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8871-3:2011 về Vải địa kỹ thuật - Phương pháp thử - Phần 3: Xác định lực xuyên thủng CBR
- 7 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8871-2:2011 về Vải địa kỹ thuật - Phương pháp thử - Phần 2: Xác định lực xé rách hình thang
- 8 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8871-1:2011 về Vải địa kỹ thuật - Phương pháp thử - Phần 1: Xác định lực kéo giật và độ giãn dài kéo giật
- 1 Luật Tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật 2006
- 2 Nghị định 127/2007/NĐ-CP Hướng dẫn Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật
- 3 Quyết định 2915/QĐ-BKHCN năm 2010 công bố Tiêu chuẩn quốc gia do Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành
- 4 Tiêu chuẩn ngành 22TCN 248:1998 về vải địa kỹ thuật trong xây dựng nền đắp trên đất yếu
- 5 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8220:2009 về vải địa kỹ thuật − phương pháp xác định độ dày danh định
- 6 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8221:2009 về vải địa kỹ thuật − Phương pháp xác định khối lượng trên đơn vị diện tích
- 7 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8222:2009 về vải địa kỹ thuật − Quy định chung về lấy mẫu, thử mẫu và xử lý thống kê
- 8 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8871-6:2011 về Vải địa kỹ thuật - Phương pháp thử - Phần 6: Xác định kích thước lỗ biểu kiến bằng phép thử sàng khô
- 9 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8871-5:2011 về Vải địa kỹ thuật - Phương pháp thử - Phần 5: Xác định áp lực kháng bục
- 10 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8871-4:2011 về Vải địa kỹ thuật - Phương pháp thử - Phần 4: Xác định lực kháng xuyên thủng thanh
- 11 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8871-3:2011 về Vải địa kỹ thuật - Phương pháp thử - Phần 3: Xác định lực xuyên thủng CBR
- 12 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8871-2:2011 về Vải địa kỹ thuật - Phương pháp thử - Phần 2: Xác định lực xé rách hình thang
- 13 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8871-1:2011 về Vải địa kỹ thuật - Phương pháp thử - Phần 1: Xác định lực kéo giật và độ giãn dài kéo giật
- 14 Tiêu chuẩn ngành 14TCN 97:1996 về Vải địa kỹ thuật phương pháp xác định độ thấm xuyên