TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8486:2010 VỀ VẢI ĐỊA KỸ THUẬT – PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC LỖ LỌC BẰNG PHÉP THỬ SÀNG ƯỚT

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 8486 : 2010

VẢI ĐỊA KỸ THUẬT – PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KÍCH

THƯỚC LỖ LỌC BẰNG THÉP THỬ SÀNG ƯỚT

Geotextile – Test method for determination of

Pore size distribution by wet sieving test

Lời nói đầu

TCVN 8486 : 2010 được chuyển đổi từ 14 TCN 94 – 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 8486 : 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 KÍCH THƯỚC LỖ LỌC BẰNG PHÉP THỬ SÀNG ƯỚT

Geotextile – Test method for determination of Pore size distribution by wet sieving test

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp xác định kích thước lỗ lọc của tất cả các loại vải địa kỹ thuật bằng phép thử sàng ướt.

2. Tài liệu viện dẫn

TCVN 8220 : 2009. Vải địa kỹ thuật – Phương pháp xác định độ dày danh định.

TCVN 8221 : 2009, Vải địa kỹ thuật – Phương pháp xác định khối lượng trên đơn vị diện tích.

TCVN 8222 : 2009, Vải địa kỹ thuật – Qui định chung về lấy mẫu, thử mẫu và xử lý thống kê

3. Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1. Vải địa kỹ thuật (geotextile)

Loại vải được sản xuất từ polyme tổng hợp, khổ rộng, dạng dệt, dạng không dệt hoặc dạng phức hợp có các chức năng gia cố, phân cách, bảo vệ, tiêu thoát nước. Vải địa kỹ thuật được sử dụng cùng với các vật liệu khác như: đất, đá, bêtông,… trong xây dựng công trình.

3.2. Kích thước lỗ lọc O₉₀ (opening size O₉₀)

Kích thước lỗ lọc O₉₀ của vải địa kỹ thuật được qui ước lấy bằng d₉₀ trên đường phân bố thành phần hạt.

3.3. Hệ số đồng nhất C_u của vật liệu hạt (coefficient of uniformity)

Hệ số đồng nhất của vật liệu hạt, ký hiệu C_u là tỷ số giữa d₆₀ và d₁₀

C_u = d₆₀ / d₁₀

Trong đó:

d₆₀ là kích thước tính bằng mm hoặc  của lỗ rây mà 60% khối lượng hạt của mẫu đất được rây lọt qua

d₁₀ là kích thước tính bằng mm hoặc  của lỗ rây mà 10% khối lượng hạt của mẫu đất được rây lọt qua

4. Nguyên tắc

Kích thước lỗ lọc của vải địa kỹ thuật được xác định thông qua khối lượng vật liệu hạt (thường là đất hoặc cát đã biết trước cỡ hạt) lọt qua một lớp vải địa kỹ thuật bằng phép thử sàng ướt trong điều kiện không tải trọng.

5. Thiết bị thử và vật liệu hạt dùng cho việc thử

5.1. Thiết bị thử

Thiết bị sử dụng để xác định kích thước lỗ lọc của vải địa kỹ thuật theo phương pháp sàng ướt được mô tả trên Hình 1.

Bộ phận chính của thiết bị thử là hệ sàng ướt hình trụ có thể lắp được mẫu thử hình tròn có đường kính nhỏ nhất là 130 mm.

CHÚ DẪN:

1 là ống cấp nước

2 là vòi phun

3 là vật liệu hại

4 là mẫu thử

5 là lưới đỡ mẫu

6 là khay thu hỗn hợp nước và vật liệu hạt lọt qua mẫu thử

7 là phễu lọc vật liệu hạt.

Hình 1 – Sàng ướt

5.1.1. Các thông số kỹ thuật của sàng

– Sàng sử dụng dòng điện có tần số từ 50 Hz đến 60 Hz

– Biên độ dao động ngang của sàng là 3,0 mm (dao động sang phải 1.5 mm và sang trái 1.5 mm so với trục thẳng đứng)

– Hệ thống cung cấp nước ổn định trong suốt quá trình thử.

– Vòi phun nước có công suất phun 0,5 lít / min, áp lực làm việc 300 kPa.

– Lưới đỡ mẫu có đường kính sợi 1 mm và kích thước mắt lưới 10 mm ± 1 mm,

Lưới đỡ mẫu có tác dụng giữ cho mẫu không bị biến dạng dưới áp lực phun của tia nước và trọng lượng vật liệu hạt dùng cho việc thử.

– Khay thu hỗn hợp nước và vật liệu hạt lọt qua mẫu thử được nối với ống dẫn tới phễu lọc phải bảo đảm độ kín, tránh tuyệt đối vật liệu hạt thất thoát ra ngoài.

– Phễu lọc sử dụng loại giấy lọc có kích thước lỗ lớn nhất 10 .

5.1.2. Các thiết bị phụ trợ khác

– Tủ sấy duy trì nhiệt độ từ 50^oC đến 110 ^oC.

– Cân để xác định khối lượng vật liệu hạt có độ chính xác đến ± 0,01 g

– Đồng hồ bấm giây có độ chính xác đến ± 1 s

– Bộ sàng để phân tích thành phần vật liệu hạt có kích thước lỗ cho ở Bảng 1

Bảng 1 – Kích thước mắt lưới bộ sàng để phân tích thành phần vật liệu hạt

5.2. Vật liệu hạt dùng để thử

Yêu cầu vật liệu hạt dùng để thử;

a) Không tan trong nước;

b) Hình dạng, kích thước hạt tương đối đồng đều, chủ yếu là dạng hình tròn, nhẵn, hạn chế các hạt dạng vảy hoặc có vấu, cạnh sắc, nhọn.

c) Hệ số đồng đều C_u nằm trong giới hạn : 3 ≤ C_u ≤ 20.

Để đạt được độ chính xác trong quá trình xác định kích thước lỗ lọc của vải địa kỹ thuật, vật liệu hạt sử dụng để thử phải thỏa mãn: d₂₀ ≤ O₉₀ ≤ d₈₀ và miền phân bố kích thước tính theo tỷ lệ phần trăm (%) của vật liệu nằm trong giới hạn cho ở Hình 2.

6. Mẫu thử

6.1. Kích thước mẫu

– Mẫu thử hình tròn đường kính tương thích với đường kính sàng trong thiết bị thử, nhưng không nhỏ hơn 130 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, nhăn hoặc ảnh hưởng tới cấu trúc nguyên thủy của vật liệu khi chế tạo mẫu, bảo quản mẫu trong điều kiện: sạch, phẳng, không tải trọng

6.2. Số lượng mẫu thử

– Số lượng mẫu thử trong từng trường hợp cụ thể được qui định theo TCVN 8222: 2009, mục 6.

– Số lượng mẫu thử ít nhất trong mọi trường hợp là 5 mẫu.

7 Cách tiến hành

Phép thử thực hiện trong điều kiện tiêu chuẩn theo qui định của TCVN 8222 : 2009. Các bước tiến hành như sau:

7.1. Sấy mẫu ở nhiệt độ 70^oC đến khối lượng không đổi sau đó xác định khối lượng khô của mẫu thử chính xác đến 0,1 g

7.2. Ngâm mẫu thử trong nước tại nhiệt độ phòng thí nghiệm trong vòng 12 giờ. Để mẫu bão hòa hoàn toàn cho vào nước dung dịch Aryalkylsulfonate 0,1% theo tỷ lệ thể tích.

7.3. Lắp mẫu vào sàng sao cho mẫu phẳng hoàn toàn nhưng không bị kéo giãn nhằm giữ nguyên cấu trúc nguyên thủy của mẫu thử và tránh vật liệu dồn cục thành từng đống trên mặt mẫu trong quá trình thử.

7.4 Xác định khối lượng khô của vật liệu hạt dùng vào việc thử chính xác đến 0,1g.

Để vật liệu hạt phủ kín bề mặt mẫu thử thì khối lượng khô của nó lấy theo tỷ lệ 7kg ± 0,1 kg cho một m² diện tích mẫu.

7.5 Đổ đều vật liệu hạt lên bề mặt mẫu thử.

7.6. Mở vòi phun để nước tưới ướt đều bề mặt mẫu đồng thời điều chỉnh lượng nước vừa đủ sao cho mức nước không ngập vật liệu hạt và không đọng lại trên mặt mẫu thử.

7.7. Bật công tác cho sàng hoạt động và điều chỉnh biên độ lắc của sàng là 1,5 mm.

7.8. Tiến hành thu nước và lượng vật liệu lọt qua mẫu thử bằng phễu lọc

7.9. Sau 600 giây dùng máy và khóa vòi phun nước.

7.10. Tháo mẫu thử giữ nguyên lượng vật liệu hạt còn dính trên mẫu thử.

7.11. Sấy khô khối lượng vật liệu lọt qua mẫu và mẫu thử cùng với lượng vật liệu hạt còn dính trên mẫu thử.

7.12. a) Xác định khối lượng khô của vật liệu hạt dính trên mẫu thử bằng cách lấy khối lượng khô của mẫu thử dính vật liệu hạt trừ đi khối lượng khô của mẫu thử ban đầu, chính xác đến 0,1g. Ký hiệu giá trị này là M_d

b) Cân khối lượng khô của vật liệu hạt lọt qua mẫu thử thu được tại phễu lọc chính xác đến 0,1g. Ký hiệu giá trị này là M_L.

c) Tính tỷ lệ thất thoát

Tỷ lệ thất thoát của vật liệu hạt trong quá trình thử được tính như sau:

A = [100 x (M’ – M_d – M_L) / M]

Trong đó:

A là tỷ lệ thất thoát của vật liệu hạt trong quá trình thử, tính bằng %

M là khối lượng khô của vật liệu thử ban đầu, tính bằng gam

M_d và M_l tương ứng là khối lượng khô của vật liệu dính trên mẫu và lọt qua mẫu, tính bằng gam

Nếu A > 1% thì kết quả thử phải loại bỏ.

7.13. Lặp lại phép thử theo thứ tự từ 7.1 đến 7.12 đối với các mẫu tiếp theo

Bảng 2 – Bảng kết quả thử 3 mẫu

Tính các giá trị tuyệt đối của (|P_tb – P|/|P_tb|) x 100

a) Nếu giá trị lớn nhất tính theo : (|P_tb – P|/|P_tb|) x 100 < 25% thì kết quả thử của 3 mẫu được chấp nhận và không cần thử thêm nữa.

b) Nếu giá trị lớn nhất tính theo:  (|P_tb – P|/|P_tb|) x 100 ≥ 25 % thì phải thử đủ 5 mẫu và kết quả thử ghi vào Bảng 3

Bảng 3 – Bảng kết quả thử 5 mẫu

Từ khối lượng vật liệu hạt lọt qua từng mẫu riêng lẻ tính ở Bảng 2 hoặc Bảng 3 tiến hành phân tích thành phần vật liệu hạt lọt qua mẫu thử và vẽ đồ thị phân bố kích thước hạt tính bằng % và kích thước sàng sử dụng để phân tích thành phần vật liệu hạt tính bằng .

Kích thước lỗ lọc O₉₀ của vải địa kỹ thuật được xác định bằng phương pháp đồ thị (xem Phụ lục).

8. Tính toán kết quả

8.1. Loại bỏ các kết quả thử theo qui định ở mục 7.12 và thử các mẫu khác lấy từ cùng một cuộn.

8.2. Loại bỏ các kết quả dị thường theo qui định của TCVN 8222: 2009 và thử các mẫu khác lấy từ cùng một cuộn.

8.3. Vẽ đồ thị quan hệ giữa thành phần vật liệu hạt lọt qua mẫu thử tính bằng % và kích thước sàng dùng để phân tích thành phần vật liệu hạt tính bằng  trên trục hệ tọa độ bán logarit. Xác định kích thước lỗ lọc O₉₀ của vải địa kỹ thuật bằng đồ thị.

8.4. Kích thước lỗ lọc O₉₀ của vải kỹ thuật được qui ước bằng d₉₀ trên đường phân bố hạt.

Nghĩa là O₉₀ = d₉₀

9. Báo cáo thử nghiệm

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 thử 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.

10. Lưu mẫu

Mẫu lưu có diện tích nhỏ nhất 1 m²

Lưu mẫu trong điều kiện tiêu chuẩn theo qui định của TCVN 8222 : 2009

Thời gian lưu mẫu tối thiểu là 28 ngày.

Phụ lục

(tham khảo)

Hướng dẫn cách xác định kích thước lỗ lọc O₉₀ của vải địa kỹ thuật

Yêu cầu: Xác định kích thước lỗ lọc O₉₀ của mẫu vải địa kỹ thuật theo phương pháp sàng ướt

Biết:

a) Đường kính phân bố kích thước vật liệu hạt dùng để thử cho ở Hình 1

Hình 1 – Đường cong phân bố kích thước hạt dùng để thử

b) Vật liệu hạt dùng để thử có kết quả phân tích thành phần hạt cho ở Bảng P1

Bảng P1 – Bảng phân tích thành phần hạt của vật liệu hạt dùng để thử

c) Tổng khối lượng vật liệu hạt lọt qua mẫu thử dùng để phân tích thành phần hạt là 113,00 g . Kết quả thử 3 mẫu cho ở Bảng P2

Bảng P2 – Kết quả thử 3 mẫu

d) Mối quan hệ giữa khối lượng vật liệu hạt lọt qua mẫu thử tính bằng % (xem Bảng P2) và kích thước lỗ lọc O₉₀ của vải địa kỹ thuật biểu diễn qua Hình 2.

Hình 2 – Mối quan hệ giữa khối lượng vật liệu hạt lọt qua mẫu thử tính bằng % và kích thước lỗ lọc O₉₀ của vải địa kỹ thuật

Trình tự tính toán:

Bước 1 Xác định thang giá trị O₉₀

Vì: d₂₀ ≤ O₉₀ ≤ d₈₀ (theo qui định tại mục 5.2. phần c). Do vậy từ đường cong phân bố kích thước vật liệu hạt dùng để thử cho ở Hình 1 ta xác định được thang giá trị của O₉₀ nằm giữa: d₂₀ = 67  và d₈₀ = 583  (xem Hình 1)

Bước 2 Xác định cỡ sàng phân tích thành phần vật liệu hạt lọt qua mẫu thử

Từ mối quan hệ giữa khối lượng vật liệu hạt lọt qua mẫu thử tính bằng % (giá trị P_tb = 52,7 % xem Bảng P2) và kích thước lỗ lọc O₉₀ của vải địa kỹ thuật biểu diễn ở Hình 2 dự đoán giá trị của O₉₀ vào khoảng 200 (xem Hình 2). Trên cơ sở các số liệu phân tích kích thước vật liệu hạt cho ở Bảng P1 (các số in đậm) tìm được bộ sàng sử dụng để phân tích thành phần vật liệu hạt lọt qua mẫu thử bao gồm các cỡ sau: 140 ;160 ;180 ;200 ;224 và 250 . Nghĩa là bộ sàng được chọn có kích thước mắt lưới nằm từ hai phía giá trị dự đoán của O₉₀ và giới hạn bởi d₂₀ và d₈₀.

Bước 3 Kiểm tra kết quả thử 3 mẫu ghi ở Bảng P2 theo qui định mục 7.14 phần a có thỏa đáng hay không ?

Các giá trị tuyệt đối tính theo (|P_tb – P_I|/|P_tb|) x 100 là : 3,4 %, 1,9 %, 1,5% trong đó 3,4 % là giá trị lớn nhất nhưng nhỏ hơn 25% do vậy kết quả thử 3 mẫu ghi ở Bảng P2 theo qui định mục 7.14, phần a được chấp nhận mà không cần thử thêm nữa.

Bước 4 Tiến hành phân tích thành phần vật liệu hạt lọt qua mẫu thử bằng bộ sàng có các cỡ: 140 ;160 ;180 ;200 ;224 và 250 tìm được từ bước 2.

Kết quả phân tích ghi vào Bảng P3

Bảng P3 – Kết quả phân tích thành phần vật liệu hạt lọt qua mẫu thử

Bước 5: Kiểm tra khối lượng vật liệu hạt bị mất trong quá trình phân tích theo qui định của điều 7.12. Khối lượng vật liệu hạt bị mất trong quá trình phân tích thành phần hạt là:

100 x (113,00 – 112,75 ) / 113,00 = 0,22 %

Giá trị này nhỏ hơn giới hạn cho phép theo qui định của điều 7.12 (giới hạn cho phép là 1%). Do vậy: Kết quả phân tích thành phần vật liệu hạt lọt qua mẫu thử ghi ở Bảng P3 được chấp nhận.

Bước 6: Vẽ đồ thị mối quan hệ giữa thành phần vật liệu hạt lọt qua mẫu thử tính bằng % (các số liệu ghi trong cột 6 Bảng P3) và kích thước sàng tính bằng . Ta có Hình 3.

Khối lượng vật liệu hạt lọt qua mẫu thử (%)

Hình 3 – Đường quan hệ giữa khối lượng vật liệu hạt lọt qua mẫu thử tính bằng % và kích thước sàng tính bằng 

Bước 7: Xác định kích thước lỗ lọc O₉₀ của vải địa kỹ thuật trên đường cong giữa thành phần vật liệu hạt lọt qua mẫu thử tính bằng % và kích thước sàng tính bằng  (Hình 3)

Kết quả : Kích thước lỗ lọc O₉₀ của vải địa kỹ thuật : O₉₀ = d₉₀ = 186 

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] ISO12956 : 1999 – 02 – 15, Geotextiles and geotextile related product – Determination of the characteristic opening size”

[2] ASTM D4751 – 99a, Standard Test Method for Determining Apparent Opening Size of Geotextile