Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4195:1995 là văn bản kỹ thuật quy định về phương pháp xác định khối lượng riêng của đất xây dựng trong phòng thí nghiệm. Đây là một trong những chỉ tiêu vật lý cơ bản phục vụ cho công tác khảo sát địa chất công trình, thiết kế và thi công nền móng. 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.
Điều 1: Phạm vi áp dụng
Điều khoản này xác định rõ giới hạn và đối tượng áp dụng của tiêu chuẩn kỹ thuật:
- Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định khối lượng riêng của các loại đất xây dựng trong phòng thí nghiệm.
- Phạm vi áp dụng bao gồm các loại đất dùng cho xây dựng công trình thủy lợi, giao thông, công nghiệp và dân dụng.
- Tiêu chuẩn này chủ yếu áp dụng cho các loại đất có hàm lượng hữu cơ thấp. Đối với các loại đất chứa nhiều hơn 10% hàm lượng hữu cơ (như đất than bùn, đất mùn), việc xác định khối lượng riêng cần tuân theo các quy định riêng biệt khác.
Điều 2: Tiêu chuẩn trích dẫn
Để đảm bảo tính đồng bộ và chính xác trong quá trình thực hiện, TCVN 4195:1995 yêu cầu áp dụng kết hợp với tiêu chuẩn sau:
- TCVN 2683:1991 về Đất xây dựng - Phương pháp lấy mẫu, bao gói, vận chuyển và bảo quản mẫu đất. Việc tuân thủ tiêu chuẩn này giúp đảm bảo mẫu đất đưa vào thí nghiệm giữ nguyên được các tính chất tự nhiên, không bị lẫn tạp chất hoặc biến dạng cơ học.
Điều 3: Quy định chung
Điều khoản này đưa ra các khái niệm nền tảng và nguyên lý cốt lõi của phương pháp thí nghiệm:
- Khối lượng riêng của đất (ký hiệu là ρs) được định nghĩa là khối lượng của một đơn vị thể tích phần hạt cứng (pha rắn) của đất.
- Đơn vị đo khối lượng riêng của đất được tính bằng gam trên xentimét khối (g/cm³) hoặc tấn trên mét khối (t/m³).
- Nguyên lý của phương pháp: Xác định khối lượng riêng bằng phương pháp bình tỷ trọng. Phương pháp này dựa trên việc đo thể tích nước cất bị chiếm chỗ bởi một khối lượng đất khô kiệt đã biết trước trong bình tỷ trọng ở nhiệt độ tiêu chuẩn.
- Yêu cầu về nước dùng trong thí nghiệm: Phải sử dụng nước cất hoàn toàn tinh khiết để tránh làm sai lệch kết quả đo do các tạp chất hóa học hoặc khoáng chất hòa tan.
Điều 4: Thiết bị, dụng cụ và hóa chất
Để tiến hành thí nghiệm xác định khối lượng riêng của đất một cách chính xác, phòng thí nghiệm bắt buộc phải trang bị đầy đủ các thiết bị và dụng cụ đạt chuẩn sau:
- Bình tỷ trọng: Sử dụng loại bình có dung tích từ 100 ml đến 200 ml, có nút mài bằng thủy tinh kèm ống mao dẫn hoặc vạch chia độ rõ ràng để kiểm soát thể tích chất lỏng bên trong.
- Cân phòng thí nghiệm: Cần sử dụng cân phân tích có độ chính xác cao, sai số không quá 0,01g đối với các phép cân thông thường và 0,001g đối với các phép cân yêu cầu độ chính xác cao.
- Tủ sấy điện: Có khả năng duy trì và điều chỉnh nhiệt độ tự động ổn định ở mức từ 105 độ C đến 110 độ C để sấy khô mẫu đất đến khối lượng không đổi.
- Bình hút ẩm: Chứa canxi clorua khan (CaCl2) hoặc hạt silicagel để làm nguội mẫu đất sau khi sấy, ngăn ngừa mẫu đất hấp thụ hơi ẩm từ không khí.
- Rây tiêu chuẩn: Có kích thước lỗ rây 2mm để loại bỏ các hạt sỏi sạn có kích thước lớn hơn quy chuẩn trước khi tiến hành nghiền mẫu.
- Cối và chày sứ: Dùng để nghiền nhỏ các hạt đất liên kết mà không làm phá hủy cấu trúc của các hạt khoáng vật nguyên thủy.
- Nguồn nhiệt: Bếp cát, bếp điện hoặc nồi cách thủy dùng để đun sôi bình tỷ trọng nhằm loại bỏ hoàn toàn bọt khí bám quanh các hạt đất trong quá trình thí nghiệm.
- Nhiệt kế: Có thang đo từ 0 độ C đến 50 độ C với vạch chia độ 0,5 độ C để đo nhiệt độ của nước trong bình tỷ trọng.
TIÊU CHUẨN VIỆT NAM
TCVN 4195 : 1995
ĐẤT XÂY DỰNG - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
Soil - Method of laboratoly determination of specifc weight
Tiêu chuẩn này quy định các phương pháp xác định khối lượng riêng của đất loại cát và đất loại sét trong phòng thí nghiệm dùng cho xây dựng.
1. Quy định chung
1.1. Khối lượng riêng của đất (r) là khối lượng của một đơn vị thể tích phần hạt cứng, khô tuyệt đối xếp chặt sít không lỗ rỗng.
Về mặt trị số, khối lượng nêng bằng tỉ sồ giữa khối lượng phần hạt cứng của mẫu đất sấy khô đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ từ 100 đến 1050C với thể tích của chính phần hạt cứng đó, được xác định theo công thức (1):
Trong đó:
mh - khối lượng phần hạt cứng của mẫu, tính bằng gam;
Vh - thể tích phần hạt cứng của mẫu, tính bằng centimét khối.
Chú thích: Khối lượng riêng phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng vật của đất. Giá trị này tăng lên trong đất chứa nhiều khoáng vật nặng. Để phỏng tính, có thể dùng khối lượng riêng của đất cát bằng 2,66; đất cát pha: 2,70, đất sét pha: 2,71 và đất sét: 2,74.
1.2. Để xác định khối lượng riêng của đất không chứa muối, phải dùng nước cất; để xác định khối lượng riêng của đất có chứa muối phải dùng dầu hỏa.
Chú thích: Dầu hỏa dùng để thử phải được lọc sạch và khử nước. Để khử nước trong dầu hỏa, tiến hành khuấy lắc nó với chất hút ẩm silicagen đã được nung trước trong lò nung cách lửa ở nhiệt độ 500C trong thời gian 4 giờ; cứ một lít dầu hỏa gần 250g silicagen. Khối lượng riêng của dầu hoả phải được xác định trước bằng tỉ trọng kế.
1.3. Phép cân để xác định khối lượng riêng phải được tiến hành trên cân kĩ thuật với độ chính xác đến 0,01g.
1.4. Đối với mỗi mẫu đất cần tiến hành hai lần thử song song. Chênh lệch kết quả giữa hai lần thử song song không được lớn hơn 0,02 g/cm3.
Lấy trị số trung bình của hai lần thí nghiệm song song làm khối lượng riêng của mẫu đất
2. Vật liệu và thiết bị thí nghiệm
Để xác định khối lượng nêng của đất cần dùng những thiết bị và vật ltệu chính sau đây:
- Nước cất;
- Dầu hỏa đã được chuẩn bị theo chú thích ở Điều 1.2;
- Cân kĩ thuật có độ chính xác đến 0,01 g;
- Bình tỉ trọng có dung tích không nhỏ hơn 100cm3;
- Cối sứ và chày sứ hoặc cối đồng và chày đồng;
- Rây có lưới N02 (kích thước lỗ rây 2mm);
- Bếp cát;
- Tủ sấy điều chỉnh được nhiệt độ;
- Bơm chân không có cả bình hút chân không;
- Tỉ trọng kế;
- Phễu nhỏ;
- Thiết bị ổn nhiệt;
- Cốc nhỏ hoặc hộp nhôm có nắp.
3. Các phương pháp thí nghiệm
3.1. Xác định khối lượng riêng của đất không chứa muối
3.1.1. Chuẩn bị mẫu đất thí nghiệm
a) Đất để thí nghiệm được hong khô gió rồi đem nghiền sơ bộ cho tơi vụn. Bằng phương pháp chia tư, lấy khoảng 100 đến 200g đất cho vào cối sứ hoặc cối đồng và dùng chày sứ hoặc chày đồng (đối với đất chứa dăm sạn), nghiền nhỏ.
Đem đất đã nghiền cho qua rây N02; phần còn lại trên rây tiếp tục làm như trên.
b) Sau khi tất cả đất đã lọt qua rây N02, lấy khoảng 15g, dùng phễu nhỏ cho vào bình tỉ trọng có dung tích 100cm3, đã biết trước khối lượng và đã được sấy khô, để xác định khối lượng riêng.
Đồng thời, cũng lấy đất dưới rây cho vào hai cốc nhỏ để xác định độ hút ẩm của đất.
Chú thích:
1. Phương pháp chia tư được thực hiện bằng cách rải đất thành lớp mỏng trên tờ giấy dày hoặc trên tấm gỗ mỏng, rồi dùng dao con rạch hai đường vuông góc với nhau, chia bề mặt lớp đất ra thành bón phần tương đương; lấy hai phần đối xứng nhau gộp lại. Tiếp tục thực hiện phương pháp chia tư đối với phần đất thu được cho tới khi lượng đất giữ lại chỉ còn khoảng từ 100 đến 200g.
2. Đối với đất cát, cho phép dùng đất sấy khô tuyệt đối sau khi đã lọt qua rây N02 và được để nguội trong bình hút ẩm để xác định khối lượng riêng. Trong trường hợp này không còn phải tiển hành xác định độ hút ẩm của mẫu thử.
3.1.2. Tiến hành thí nghiệm
a) Cân để xác định khối lượng của bình tỉ trọng đang đựng đất, đem trừ đi khối lượng của bình, được khối lượng của đất ở trạng thái khô gió (ml).
Khối lượng của đất khô tuyệt đối (m0) trongbình được tính bằng gam theo công thức (2):
Trong đó:
m1- khối lượng của mẫu đất thử ở trạng thái khô gió, tính bằng gam;
wh - lượng hút ẩm của đất, tính bằng phần trăm.
b) Để không khí thoát ra khỏi đất, phải đổ nước cất vào khoảng một nửa thể tích bình tỉ trọng, giữ bình trong tay, lắc đều, rồi đặt bình trên bếp cát, đun sôi. Thời gian đun sôi (kể từ lúc bắt đầu sôi) là 30 phút đối với đất cát và cát pha; 1 giờ đối với đất sét và sét pha.
Chú thích: Không được để sôi trào đất ra ngoài miệng bình. Nếu khi sôi tạo ra nhiều bọt quá thì hạ nhiệt độ bếp cát xuống.
c) Sau khi đun xong, tiếp tục đổ nước cát (đã được đun sôi kỹ) vào bình tỷ trọng cho đến vạch và làm nguội huyền phù (nước và đất) trong bình đến nhiệt độ trong phòng (có thể đặt bình đựng huyền phù vào trong chậu nước hoặc thiết bị ổn nhiệt).
d) Đo nhiệt độ của huyền phù trong bình tỉ trọng với độ chính xác đến 0,50C. Hiệu chỉnh vị trí mặt cong bằng cách dùng ống nhỏ giọt thêm nước cất (đã đun sôi và có cùng nhiệt độ với huyền phù) vào trong bình cho đến vạch chuẩn. Trường hợp dùng bình tỉ trọng có ống mao dẫn trong nút đậy thì đổ thêm nước cất có cùng nhiệt độ với huyền phù đến nửa cổ bình, rồi đậy nút lại, nước sẽ theo ống mao dẫn trào ra ngoài và mặt cong chuẩn sẽ nằm trên đỉnh của ống mao dẫn. Kiểm tra xem có bọt khí dưới nút hay không, bằng cách nghiêng bình một góc nhỏ, nếu có bọt khí thì tháo nút ra, thêm nước vào bình và đậy lại.
Dùng khăn bông khô (hoặc giấy thấm) lau thật khô bình và mép trên của cổ bình, rồi cân để xác định khối lượng của bình chứa đầy huyền phù (m2) bằng cân kĩ thuật có độ chính xác đến 0,01g.
e) Đổ huyền phù ra và rửa sạch bình, sau đó cho nước cất đã đun sôi vào bình và làm nguội trong chậu nước hoặc thiết bị ổn nhiệt đến nhiệt độ của huyền phù.
Tiếp tục thực hiện các bước như ở điểm d, rồi cân để xác định khối lượng của bình chứa đầy nước (m3) trên cân kĩ thuật.
Chú thích: Khi tiến hành xác định khối lượng riêng hàng loạt mẫu dất thì nên lập trước các bảng, ghi sẵn khối lượng của từng bình, của bình với nước ở các nhiệt độ khác nhau. Có thể lập bảng ấy với nước ở nhiệt độ 200C. Trong trường hợp này, khi thực hiện các bước ở điểm c, d và e, nhiệt độ huyền phù và nước cũng phải ở 200C.
3.1.3. Tính toán kết qủa.
Khối lượng riêng của đất (U), tính bằng gam trên centimét khối, được tính toán theo công thức (3):
Trong đó:
m0 - khối lượng của đất khô tuyệt đối trong bình, tính bằng gam;
m2- khối lượng bình tỉ trọng chứa đầy nước và đất, tính bằng gam;
m3 - khối lượng bình tỉ trọng chứa đầy nước, tính bằng gam;
rn - khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ tiến hành thí nghiệm, tính bằng gam trên centimét khối.
Kết quả được tính toán đến độ chính xác 0,01 g/cm3
3.2. Xác định khối lượng riêng của đất có chứa muối.
3.2.1. Chuẩn bị mẫu đất thí nghiệm
a) Bằng phương pháp chia tư, lấy khoảng 100 đến 200g đất ở trạng thái khô gió cho vào cối sứ và dùng chày sứ nghiền nhỏ. Đem đất đã nghiền cho lọt qua rây N02, phần đất còn lại được tiếp tục nghiền nhỏ trong cối sứ và lại sàng qua rây N02 cho đến khi không còn hạt thô nằm trên rây nữa.
b) Đem đất đã lọt qua rây N02, sấy khô ở nhiệt độ từ 100 đến l050C đến khối lượng không đổi. Sau đó lấy khoảng 15g bột đất này, rồi dùng phễu cho đất vào bình
tỉ trọng đã biết trước khối lượng và đã được sấy khô.
3.2.2. Tiến hành thí nghiệm .
a) Cân để xác định khối lượng của bình tỉ trọng với đất khô, sau đó trừ đi khối lượng của bình, được khối lượng của đất khô.
b) Đổ dầu hỏa vào khoảng nửa thể tích bình tỉ trọng, giữ bình trong tay, lắc đều rồi đặt vào buồng hút chân không để làm thoát hết không khí ra khỏi chất lỏng đã được chuẩn bị.
c) Mở máy bơm để tạo chân không trong bình tỉ trọng có chứa đất và dầu hoả. Sự thoát khí khi hút chân không được kể từ lúc trong bình bắt đầu xuất hiện bọt khí. Tiếp tục tạo chân không cho đến khi trong bình tỷ trọng ngừng nổi bọt nhưng thời gian bơm (kể từ khi trong bình bắt đầu xuất hiện bọt không khí không ít hơn l giờ.
d) Đổ thêrn dầu hỏa vào bình tỷ trọng đã được hút chân không cho đến vạch ngấn của bình và đo nhiệt độ của huyền phù trong bình tỉ trọng với độ chính xác tới 0,50C.
e) Tiến hành hiệu chỉnh vị trí mặt cong bằng cách thêm từng giọt dầu hoả đã được hút chân không vào bình tỉ trọng cho đến vạch chuẩn. Trường hợp dùng bình tỉ trọng có ống mao dẫn trong nút đậy, thì thêm dầu hỏa đến nửa cổ bình rồi đậy nút lại, dầu hỏa sẽ theo ống mao dẫn trào ra ngoài và mặt cong đó nằm tại đỉnh của ống mao dẫn.
g) Dùng khăn bông khô lau thật sạch dầu hỏa dính ở ngoài bình và mép trên của cổ bình. Sau đó đem cân để xác định khối lượng của bình tí trọng chứa đầy huyền phù (m2).
Chú thích: Khi lau và đem cân, không nên dùng tay cầm chặt bầu bình, vì như vậy sẽ làm tăng nhiệt độ huyền phù và dầu hỏa sẽ trào ra.
h) Đổ huyền phù ra và rửa sạch bình bằng dầu hỏa hoặc bằng nước xà phòng. Nếu rửa sạch bình bằng nước thì phải sấy khô và để nguội bình đến nhiệt độ trong phòng. Sau đó cho dầu hỏa đã hút chân không và có cùng nhiệt độ với huyền phù vào trong bình tỉ trọng.
Tiếp tục thực hiện các bước như ở điều e và g, rồi đem cân kĩ thuật để xác định khối lượng của bình tỉ trọng chứa đầy dầu hỏa (m3)
3.2.3. Tính toán kết quả
Khối lượng riêng (r) của đất có chứa muối, được tính bằng gam trên centimét khối, theo công thức (4):
Trong đó:
m0 - khối lượng của bột đát khô tuyệt đối (sấy ở 100 đến 1050C đến khối lượng không đổi), tính bằng gam;
m2 - khối lượng của bình tỉ trọng chứa đầy huyền phù (dầu hỏa và đất), tính bằng gam;
m3 - khối lượng của bình tỉ trọng chứa đầy dầu hỏa, tính bằng gam;
r1 - khối lượng riêng của dầu hỏa ở nhiệt độ thí nghiệm, tính bằng gam trên centimét khối.
Kết quả được tính toán đến độ chính xác 0,01 g/cm3 và ghi kèm theo hàm lượng muối chứa trong đất.
- 1 Tiêu chuẩn ngành 14TCN 185:2006 về đá xây dựng công trình thủy lợi – phương pháp xác định khối lượng riêng của đá do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành
- 2 Tiêu chuẩn ngành 14TCN 150:2006 về đất xây dựng công trình thủy lợi - phương pháp xác định độ ẩm của đất tại hiện trường do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành
- 3 Tiêu chuẩn ngành 14TCN 152:2006 về đất xây dựng công trình thủy lợi - phương pháp xác định độ chặt của đất đắp sau đầm nén tại hiện trường do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành
- 4 Tiêu chuẩn ngành 14TCN 153:2006 về đất xây dựng công trình thủy lợi - phương pháp xác định độ thấm nước của đất bằng cách đổ nước thí nghiệm trong hố đào và trong hố khoan
- 5 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4196:1995 về đất xây dựng - phương pháp xác định độ ẩm và độ hút ẩm trong phòng thí nghiệm
- 6 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4197:1995 về đất xây dựng - phương pháp xác định giới hạn dẻo và giới hạn chảy trong phòng thí nghiệm
- 7 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4198:1995 về đất xây dựng - các phương pháp xác định thành phần hạt trong phòng thí nghiệm
- 8 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4199:1995 về đất xây dựng - phương pháp xác định sức chống cắt trong phòng thí nghiệm ở máy cắt phẳng
- 9 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4200:1995 về đất xây dựng - phương pháp xác định tính nén lún trong phòng thí nghiệm
- 10 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4201:1995 về đất xây - phương pháp xác định độ chặt tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm
- 11 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4202:1995 về đất xây dựng - các phương pháp xác định khối lượng thể tích trong phòng thí nghiệm
- 1 Tiêu chuẩn ngành 14TCN 185:2006 về đá xây dựng công trình thủy lợi – phương pháp xác định khối lượng riêng của đá do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành
- 2 Tiêu chuẩn ngành 14TCN 150:2006 về đất xây dựng công trình thủy lợi - phương pháp xác định độ ẩm của đất tại hiện trường do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành
- 3 Tiêu chuẩn ngành 14TCN 152:2006 về đất xây dựng công trình thủy lợi - phương pháp xác định độ chặt của đất đắp sau đầm nén tại hiện trường do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành
- 4 Tiêu chuẩn ngành 14TCN 153:2006 về đất xây dựng công trình thủy lợi - phương pháp xác định độ thấm nước của đất bằng cách đổ nước thí nghiệm trong hố đào và trong hố khoan
- 5 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4196:1995 về đất xây dựng - phương pháp xác định độ ẩm và độ hút ẩm trong phòng thí nghiệm
- 6 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4197:1995 về đất xây dựng - phương pháp xác định giới hạn dẻo và giới hạn chảy trong phòng thí nghiệm
- 7 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4198:1995 về đất xây dựng - các phương pháp xác định thành phần hạt trong phòng thí nghiệm
- 8 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4199:1995 về đất xây dựng - phương pháp xác định sức chống cắt trong phòng thí nghiệm ở máy cắt phẳng
- 9 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4200:1995 về đất xây dựng - phương pháp xác định tính nén lún trong phòng thí nghiệm
- 10 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4201:1995 về đất xây - phương pháp xác định độ chặt tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm
- 11 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4202:1995 về đất xây dựng - các phương pháp xác định khối lượng thể tích trong phòng thí nghiệm
- 12 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 4195:2012 về Đất xây dựng - Phương pháp xác định - Khối lượng riêng trong phòng thí nghiệm