TIÊU CHUẨN THÍ NGHIỆM ĐỘ CHẶT K ĐẠT K95, K98

Tiêu chuẩn thí nghiệm độ chặt K áp dụng hiện nay

Các tiêu chuẩn thí nghiệm độ chặt K thường được áp dụng

Tại Việt Nam, phòng Las-XD hiện nay căn cứ chủ yếu vào hệ thống tiêu chuẩn quốc gia sau:

TCVN 4201:2012: Phương pháp xác định khối lượng thể tích trong phòng thí nghiệm (Thí nghiệm đầm nén Proctor tiêu chuẩn và Proctor cải tiến để tìm γₖᵐᵃˣ).
TCVN 8729:2012: Phương pháp xác định khối lượng thể tích khô của đất tại hiện trường bằng phương pháp rót cát.
TCVN 8728:2012: Phương pháp xác định khối lượng thể tích của đất bằng phương pháp dao vòng (áp dụng cho đất dính, không lẫn sỏi sạn).

Khi nào cần thực hiện thí nghiệm độ chặt K

Quy trình chuẩn là phải thí nghiệm theo từng lớp đắp. Khi nhà thầu san gạt và lu lèn xong một lớp vật liệu (độ dày thường từ 15cm đến 25cm tùy loại máy lu), giám sát hiện trường kiểm tra, lấy mẫu thí nghiệm đạt K của lớp đó thì mới cho phép đổ vật liệu đắp tiếp lớp tiếp theo.

Công trình nào bắt buộc phải kiểm tra độ chặt

Hầu hết các công trình có hạng mục san lấp nền hạ bằng đất, cát, hoặc tôn tạo mặt bằng đều cần kiểm tra độ chặt K. Đặc biệt, các công trình sử dụng vốn ngân sách nhà nước, công trình công nghiệp (nhà xưởng sản xuất, kho bãi), công trình hạ tầng giao thông (đường xá, cầu cống, đê điều) là phải có biên bản nghiệm thu độ chặt K trong hồ sơ hoàn công thì mới được giải ngân.

VLXD Nam Thành

Tiêu chuẩn lấy mẫu thí nghiệm độ chặt K theo từng loại công trình

Hệ thống tiêu chuẩn lấy mẫu thí nghiệm độ chặt k quy định rất rõ về tần suất và mật độ để đảm bảo tính đại diện cho toàn bộ mặt bằng.

Loại công trình	Diện tích / Thể tích quy định	Số lượng điểm mẫu tối thiểu	Vị trí phân bổ mẫu
Nền nhà dân dụng / Nhà xưởng	Mỗi 100 m2- 200 m2trên một lớp đắp	Ít nhất 1 điểm (Tối thiểu 3 điểm cho 1 sàn)	Phân bố đều tại trung tâm và các góc cạnh gần cột
Nền đường giao thông	Mỗi 100m – 200m chiều dài đơn tuyến đường	3 điểm trên một mặt cắt ngang	Trục tim đường, vệt bánh xe trái và vệt bánh xe phải
Khu vực đắp bờ bao / Đê đập	Mỗi 200 $m^3$ – 500 $m^3$ vật liệu đắp vào	Tùy quy định thiết kế, tối thiểu 3 mẫu	Các cao độ khác nhau và vùng lõi chịu lực chịu nước

Tiêu chuẩn lấy mẫu thí nghiệm độ chặt K đối với nền nhà

Đối với nền nhà xưởng hoặc nhà dân dụng, khu vực góc tường, cạnh cột là những nơi xe lu lớn không thể tiếp cận được, thường phải dầm bằng máy đầm cóc cầm tay. Giám sát viên nên yêu cầu lấy mẫu tại chính các vùng chết này để kiểm tra xem đội thợ có đầm ẩu hay không, bên cạnh việc lấy các mẫu ở khu vực trung tâm rộng rãi.

Tiêu chuẩn lấy mẫu thí nghiệm độ chặt K đối với nền đường

Đối với công trình giao thông, tần suất lấy mẫu thường dày hơn rất nhiều. Theo tiêu chuẩn thi công đường ô tô, ngoài việc tuân thủ khoảng cách theo chiều dài tuyến, tại các vị trí chuyển tiếp như đoạn tiếp giáp giữa nền đường và mố cầu, hoặc vị trí đặt cống dọc, cống ngang, việc tăng cường lấy mẫu kiểm tra độ chặt K là bắt buộc.

VLXD Nam Thành

Các phương pháp thí nghiệm độ chặt K phổ biến ngoài thực tế

Phương pháp rót cát

Đây là phương pháp phổ biến nhất.

Nguyên lý là đào một cái hố nhỏ tại vị trí cần kiểm tra trên lớp đất đã lu lèn, thu gom toàn bộ lượng đất đào ra để cân khối lượng và đo độ ẩm. Sau đó, họ dùng một thiết bị phễu rót loại cát tiêu chuẩn đầy vào hố đào. Dựa vào lượng cát tiêu chuẩn hao hụt rơi vào hố, ta tính được chính xác thể tích của cái hố đó.

Phương pháp dao vòng

Phương pháp này nhanh, gọn, rẻ tiền nhưng dải áp dụng rất hẹp. Vì chỉ dùng được cho đất dính (đất sét, đất thịt, đất pha sét) không lẫn sỏi sạn và có độ ẩm vừa phải.

Dùng một vòng dao bằng thép có kích thước tiêu chuẩn, đóng trực tiếp xuống nền đất để ấn chặt một khối đất vào trong lòng dao. Sau đó gọt phẳng hai đầu và đem cân để tính toán khối lượng thể tích tự nhiên. Nếu áp dụng dao vòng cho cát san lấp hoặc đất đồi nhiều đá sỏi, cấu trúc đất sẽ bị vỡ vụn ngay khi đóng dao, kết quả hoàn toàn sai lệch.

Phương pháp thiết bị phóng xạ

Đây là phương pháp hiện đại, sử dụng máy đo độ chặt bằng tia gamma và nơ-trôn. Máy chỉ cần đặt lên mặt nền, bấm nút là vài phút sau có ngay kết quả độ ẩm và độ chặt khô của đất mà không cần đào bới.

Mặc dù cực kỳ nhanh và tiện lợi cho các công trình cần tiến độ thần tốc, nhưng phương pháp này ít được sử dụng đại trà do thiết bị đắt tiền, yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn phóng xạ và kết quả đôi khi bị nhiễu do từ trường hoặc thành phần hóa học đặc biệt của đất nền.

Nên lựa chọn phương pháp nào trong từng trường hợp

Nếu thầu thi công san lấp nền bằng cát hoặc cấp phối đá dăm: Hãy chọn Phương pháp rót cát. Đây là lựa chọn an toàn nhất, được mọi tư vấn giám sát chấp thuận.
Nếu thầu đắp nền bằng đất sét, đất đồi mịn không sỏi sạn: Sử dụng Phương pháp dao vòng để tiết kiệm chi phí và thời gian có kết quả.

VLXD Nam Thành

Quy trình thí nghiệm độ chặt K tại hiện trường

Chuẩn bị trước khi thí nghiệm

Dọn dẹp bề mặt vị trí thí nghiệm phẳng phiu, loại bỏ lớp bụi đất rời rạc phía trên do bánh xe lu quẹt qua. Chuẩn bị bộ phễu rót cát, bình chứa cát tiêu chuẩn (đã được cân sấy và xác định dung trọng trước trong phòng thí nghiệm). Cân điện tử chính xác đến góc gam, khay đựng mẫu, đục, búa, túi nilon kín để bảo quản mẫu độ ẩm.

Các bước thực hiện ngoài công trường

Đặt tấm nền: Đặt tấm định vị của phễu rót cát lên mặt đất đã làm phẳng.
Đào hố: Tiến hành đục và đào một cái hố hình trụ qua lỗ trung tâm của tấm nền. Độ sâu hố đào phải tương đương với chiều dày của lớp đất được lu lèn (thường từ 15cm – 20cm). Toàn bộ đất đào lên phải được gom sạch sẽ vào khay, không được làm rơi rớt dù chỉ một hạt nhỏ.
Cân khối lượng đất đào: Cân khối lượng tổng của lượng đất vừa đào được ( $G_{w}$ ).
Rót cát: Úp bình chứa cát tiêu chuẩn có gắn phễu lên tấm nền, mở van cho cát chảy tự do xuống hố. Khi cát dừng chảy, khóa van lại, đem bình cát còn dư đi cân để tính lượng cát đã nằm lại trong hố ( $G_{c}$ ).

Cách tính hệ số độ chặt K

Từ lượng cát tiêu chuẩn rơi vào hố ( $G_{c}$ ) và khối lượng thể tích của cát tiêu chuẩn, tính được thể tích hố đào:

V_{ho} = \frac{G_{c}}{\gamma_{c}}

Khối lượng thể tích tự nhiên của đất ngoài hiện trường:

\gamma_{w} = \frac{G_{w}}{V_{ho}}

Lấy một phần mẫu đất đào được đi sấy khô (hoặc đốt bằng cồn ngay tại hiện trường nếu cần gấp) để tìm độ ẩm của đất ( $W$ , tính theo %). Từ đó suy ra khối lượng thể tích khô thực tế của nền đất:

\gamma_{k}^{tt} = \frac{\gamma_{w}}{1 + \frac{W}{100}}

VLXD Nam Thành

Những yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm độ chặt K

Độ ẩm của đất – Yếu tố cốt tử

Đất quá khô hay quá ướt đều không thể lu chặt được. Khi đất đạt đúng độ ẩm này, nước đóng vai trò như một chất bôi trơn giúp các hạt đất dễ dàng trượt lên nhau, xếp chặt vào nhau dưới lực nén của bánh lu.

Đất quá khô: Các hạt đất ma sát lớn, đẩy nhau, lu cỡ nào cũng không chặt.
Đất quá ướt: Nước chiếm hết chỗ của các lỗ rỗng, khi xe lu đi qua sẽ xảy ra hiện tượng đất nhún

Loại vật liệu san lấp

Vật liệu có thành phần cấp phối hạt tốt (đầy đủ các kích cỡ hạt từ lớn đến nhỏ để hạt nhỏ chèn vào kẽ hở của hạt lớn) thì cực kỳ dễ đạt độ chặt K cao. Ngược lại, nếu dùng loại cát quá mịn, cát hạt đều (đồng kích cỡ) hoặc đất đồi có lẫn quá nhiều tảng đá mồ côi lớn, việc lu lèn đạt K95, K98 là một cực hình kỹ thuật.

Thiết bị lu lèn và số lượt lu

Không thể dùng một con lu dắt tay 1 tấn để lu đạt K95 cho lớp đất dày 30cm. Phải chọn đúng loại lu:

Lu chân cừu: Cực tốt cho đất dính (đất sét), giúp đầm chặt từ dưới sâu đầm lên.
Lu rung tải trọng lớn (14 tấn – 25 tấn): Vua của các loại cát san lấp và cấp phối đá dăm.
Số lượt lu: Thông thường, một lớp đất đắp cần từ 6 đến 10 lượt lu trên một vệt bánh tùy theo loại đất thì mới đạt độ chặt bão hòa. Lu ít quá thì chưa chặt, nhưng lu nhiều quá vượt ngưỡng chịu tải của đất có thể gây ra hiện tượng phá vỡ cấu trúc liên kết, làm đất rời rạc trở lại.

Độ dày từng lớp đắp

Thi công ẩu là đổ ào một lớp đất dày 50cm – 60cm rồi cho xe lu chạy bên trên bề mặt. Lực nén của xe lu chỉ có tác dụng trong khoảng 15cm – 20cm phía trên, phần đáy của lớp đắp hoàn toàn xốp rỗng. Quy chuẩn thi công luôn yêu cầu độ dày mỗi lớp đất đắp sau khi lu lèn không được vượt quá 20cm (hoặc tối đa 25cm đối với thiết bị lu siêu nặng).

VLXD Nam Thành

Những lỗi thường gặp khi kiểm tra độ chặt K

Lấy mẫu sai vị trí

Lựa lấy mẫu đúng các góc khuất, vị trí mép đường (nơi xe lu lớn không vào được và chưa được đầm cóc kỹ) để đóng dao vòng hoặc rót cát. Hoặc ngược lại, lấy mẫu ngay tại vệt bánh xe lu vừa đi qua trên một mặt bằng chưa được san gạt phẳng đồng đều. Vị trí lấy mẫu phải ngẫu nhiên và mang tính đại diện theo đúng sơ đồ lưới ô vuông của tiêu chuẩn lấy mẫu thí nghiệm độ chặt K.

Kiểm tra khi đất quá khô hoặc quá ướt

Nếu đào hố rót cát xong, để mẫu đất trong khay phơi nắng cả tiếng đồng hồ rồi mới đem cân khối lượng tự nhiên, lượng nước trong đất bị bay hơi đáng kể sẽ làm sai lệch hoàn toàn kết quả tính toán dung trọng khô. Mẫu đất sau khi đào phải được bỏ ngay vào hộp nhôm hoặc túi nilon kín để giữ nguyên trạng độ ẩm hiện trường.

Không kiểm tra theo đúng tiêu chuẩn

Lỗi phổ biến là sử dụng sai loại cát tiêu chuẩn để rót (cát bị ẩm, bị lẫn bụi bẩn làm thay đổi khối lượng thể tích chuẩn $\gamma_{c}$ ), hoặc khi đào hố rót cát làm sạt lở thành hố, để đất đá từ miệng hố rơi xuống đáy hố. Làm thể tích hố đo được nhỏ hơn thực tế, dẫn đến kết quả K bị kéo sụt xuống một cách oan uổng.

VLXD Nam Thành