TCVN 12790:2020 – Đất, đá dăm dùng trong công trình giao thông – Đầm nén Proctor

1. Mục đích và phạm vi áp dụng

TCVN 12790:2020 quy định phương pháp thí nghiệm nhằm xác định mối quan hệ giữa độ ẩm đầm nén và khối lượng thể tích khô của các loại vật liệu như đất, đá dăm, đất gia cố, cấp phối đá dăm gia cố và cấp phối thiên nhiên. Tiêu chuẩn này đặc biệt áp dụng trong lĩnh vực xây dựng công trình giao thông, nhằm đánh giá khả năng chịu tải và độ chặt của nền móng, từ đó đảm bảo chất lượng và độ bền của công trình. 

2. Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn sử dụng một số thuật ngữ chuyên ngành như:

• Công đầm nén tiêu chuẩn (Standard Effort): Là công đầm nén 600 kN·m/m³ tác dụng lên mẫu vật liệu.

• Công đầm nén cải tiến (Modified Effort): Là công đầm nén 2.700 kN·m/m³ tác dụng lên mẫu vật liệu.

• Đầm nén Proctor tiêu chuẩn (Standard Proctor Compaction): Phương pháp đầm nén sử dụng chày đầm có khối lượng 2,5 kg, chiều cao rơi 305 mm.

• Đầm nén Proctor cải tiến (Modified Proctor Compaction): Phương pháp đầm nén sử dụng chày đầm có khối lượng 4,54 kg, chiều cao rơi 457 mm.

• Độ ẩm tốt nhất (Optimum Water Content – Wop): Là độ ẩm tại đó mẫu vật liệu đạt được khối lượng thể tích khô lớn nhất khi đầm nén theo quy định.

• Khối lượng thể tích khô lớn nhất (Maximum Dry Unit Weight – γmax): Là khối lượng thể tích khô lớn nhất của mẫu vật liệu đạt được tại độ ẩm tốt nhất khi đầm nén theo quy định.

Các bạn có thể tham khảo thêm TCVN 8868:2011 hoặc các tiêu chuẩn khác trên website SangCVE.com

3. Nguyên tắc và phương pháp thí nghiệm

3.1. Nguyên tắc chung

Mẫu vật liệu được lấy từ hiện trường, loại bỏ các hạt quá cỡ (nếu có), sau đó điều chỉnh độ ẩm để tạo ra các mẫu thử với độ ẩm khác nhau. Mỗi mẫu được đầm nén thành ba hoặc năm lớp có chiều dày tương đương nhau, tùy thuộc vào công đầm nén tiêu chuẩn hoặc cải tiến. Sau khi đầm nén, xác định khối lượng thể tích khô của mỗi mẫu và xây dựng biểu đồ quan hệ giữa độ ẩm và khối lượng thể tích khô. Từ biểu đồ này, xác định độ ẩm tốt nhất và khối lượng thể tích khô lớn nhất của vật liệu.

3.2. Phương pháp đầm nén

a) Đầm nén Proctor tiêu chuẩn (Standard Proctor Compaction)

Gồm bốn phương pháp:

• Phương pháp I-A: Sử dụng cối nhỏ đường kính 101,60 mm; vật liệu lọt sàng 4,75 mm.

• Phương pháp I-B: Sử dụng cối lớn đường kính 152,40 mm; vật liệu lọt sàng 4,75 mm.

• Phương pháp I-C: Sử dụng cối nhỏ đường kính 101,60 mm; vật liệu lọt sàng 19,0 mm.

• Phương pháp I-D: Sử dụng cối lớn đường kính 152,40 mm; vật liệu lọt sàng 19,0 mm.

b) Đầm nén Proctor cải tiến (Modified Proctor Compaction)

Gồm bốn phương pháp:

• Phương pháp II-A: Sử dụng cối nhỏ đường kính 101,60 mm; vật liệu lọt sàng 4,75 mm.

• Phương pháp II-B: Sử dụng cối lớn đường kính 152,40 mm; vật liệu lọt sàng 4,75 mm.

• Phương pháp II-C: Sử dụng cối nhỏ đường kính 101,60 mm; vật liệu lọt sàng 19,0 mm.

• Phương pháp II-D: Sử dụng cối lớn đường kính 152,40 mm; vật liệu lọt sàng 19,0 mm.

Việc lựa chọn phương pháp cụ thể phụ thuộc vào kích thước hạt của vật liệu và mục đích sử dụng trong công trình.

4. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm

Các thiết bị chính bao gồm:

• Cối đầm: Có hai loại với đường kính 101,60 mm và 152,40 mm.

• Chày đầm: Có khối lượng 2,5 kg (cho đầm nén tiêu chuẩn) và 4,54 kg (cho đầm nén cải tiến), với chiều cao rơi tương ứng là 305 mm và 457 mm.

• Sàng thí nghiệm: Sử dụng sàng có kích thước lỗ 4,75 mm và 19,0 mm để phân loại vật liệu.

• Thiết bị đo độ ẩm: Để xác định độ ẩm của mẫu vật liệu trước và sau khi đầm nén.

• Cân kỹ thuật: Để đo khối lượng mẫu với độ chính xác cao.

• Thiết bị đo thể tích: Để xác định thể tích của mẫu sau khi đầm nén.

5. Trình tự thí nghiệm

1. Chuẩn bị mẫu:

   • Lấy mẫu vật liệu từ hiện trường, loại bỏ các hạt quá cỡ (nếu có).

   • Chia mẫu thành các phần nhỏ và điều chỉnh độ ẩm khác nhau cho từng phần.

2. Đầm nén mẫu:

   • Chọn phương pháp đầm nén phù hợp (tiêu chuẩn hoặc cải tiến) và cối đầm tương ứng.

   • Đầm nén mỗi mẫu thành ba hoặc năm lớp, mỗi lớp có chiều dày tương đương nhau.

3. Xác định khối lượng thể tích khô:

   • Sau khi đầm nén, xác định khối lượng và thể tích của mẫu để tính khối lượng thể tích khô.

4. Xây dựng biểu đồ:

   • Vẽ biểu đồ quan hệ giữa độ ẩm và khối lượng thể tích khô của các mẫu.

   • Từ biểu đồ, xác định độ ẩm tốt nhất và khối lượng thể tích khô lớn nhất của vật liệu.

6. Ứng dụng thực tiễn

Kết quả thí nghiệm theo TCVN 12790:2020 được sử dụng để:

• Thiết kế và kiểm tra nền móng: Đảm bảo nền móng đạt độ chặt yêu cầu, tăng khả năng chịu tải và độ bền của công trình.

• Kiểm soát chất lượng thi công: Giám sát quá trình thi công, đảm bảo vật liệu được đầm nén đúng kỹ thuật và đạt tiêu chuẩn.

• Phân tích và so sánh vật liệu: Đánh giá và lựa chọn vật liệu phù hợp cho từng loại công trình dựa trên khả năng đầm nén và độ chặt đạt được.

7. Kết luận

TCVN 12790:2020 là tiêu chuẩn quan trọng trong lĩnh vực xây dựng giao thông, cung cấp phương pháp thí nghiệm chuẩn để đánh giá khả năng đầm nén của các loại vật liệu như đất và đá dăm. Việc áp dụng đúng tiêu chuẩn này giúp đảm bảo chất lượng và độ bền của công trình, đồng thời tối ưu hóa quá trình thi công và sử dụng vật liệu.