TCVN 8871-6:2011: Xác Định Kích Thước Lỗ Biểu Kiến ($O_{95}$) Bằng Phương Pháp Sàng Khô

Trong thiết kế hệ thống thoát nước và tầng lọc hạ tầng năm 2026, kích thước lỗ biểu kiến ($O_{95}$) là chỉ số đo lường khả năng giữ đất của vải địa kỹ thuật. Tiêu chuẩn TCVN 8871-6:2011 quy định phương pháp sàng khô bằng hạt thủy tinh chuẩn để xác định đường kính lỗ hổng mà tại đó $95\%$ các lỗ hổng trên mặt vải nhỏ hơn kích thước này.

1. Định Nghĩa Kích Thước Lỗ Biểu Kiến $O_{95}$

Kích thước lỗ biểu kiến ($O_{95}$) của vải địa kỹ thuật được quy ước là đường kính hạt mà khối lượng của nó có $5\%$ lọt qua mặt vải (tương ứng với $95\%$ bị giữ lại). Giá trị này được xác định thông qua đường cong quan hệ giữa phần trăm lọt sàng và đường kính hạt thủy tinh chuẩn trên hệ tọa độ bán logarit.

2. Nguyên Tắc Thí Nghiệm

Mẫu thử được căng phẳng trên khung rây. Các hạt thủy tinh hình cầu đã định cỡ được đổ lên bề mặt vải. Hệ thống máy lắc sẽ tạo chuyển động ngang và đứng (đập) để hạt lọt qua lỗ vải. Quá trình lặp lại với các cỡ hạt khác nhau cho đến khi xác định được điểm $5\%$ lọt sàng.

3. Thiết Bị Và Vật Liệu Chuẩn

• Thiết bị lắc rây: Có tần số ổn định, tích hợp tay đòn tạo lực đập thẳng đứng.
• Hạt thủy tinh chuẩn: Hình cầu, có dải đường kính hạt theo quy định nhà sản xuất (ít nhất 50g cho mỗi cỡ hạt).
• Khung rây: Đường kính 200 mm, đảm bảo giữ mẫu căng phẳng, không nhăn nhúm.
• Cân điện tử: Độ chính xác $\pm 0,01$ g.
• Chất khử tĩnh điện: Ngăn chặn hiện tượng hạt bám dính vào vải do điện tích.

Hình 1: Cấu tạo máy lắc và sơ đồ lắp đặt hạt thủy tinh chuẩn trên khung rây

4. Quy Trình Tiến Hành

1. Lắp mẫu: Cố định vải địa vào khung rây sao cho căng phẳng, không biến dạng lỗ hổng.
2. Nạp hạt: Đổ $(50 \pm 0,05)$ g hạt thủy tinh cỡ nhỏ nhất vào chính giữa mẫu.
3. Lắc rây: Khởi động máy lắc và đập trong thời gian 10 phút.
4. Cân hạt: Cân khối lượng hạt lọt qua mẫu thử ($P$) và tính tỷ lệ phần trăm lọt sàng ($B$).
5. Lặp lại: Thử nghiệm tiếp tục với các cỡ hạt lớn hơn cho đến khi tỷ lệ lọt sàng $\le 5\%$.

5. Tính Toán Và Xác Định Giá Trị $O_{95}$

5.1. Công thức tính tỷ lệ lọt sàng

$B = \frac{P}{T} \times 100$ (%)

Trong đó:

• $B$: Tỷ lệ phần trăm khối lượng hạt lọt qua mẫu (%).
• $P$: Khối lượng hạt thủy tinh thu được trong khay hứng (g).
• $T$: Tổng khối lượng hạt thủy tinh ban đầu (g).

5.2. Xác định qua đồ thị

Vẽ đường cong quan hệ giữa tỷ lệ lọt sàng và đường kính hạt trên hệ tọa độ bán logarit. Kẻ đường ngang từ trục tung tại giá trị $5\%$ cắt đồ thị tại điểm $B$. Chiếu điểm $B$ xuống trục hoành để tìm giá trị đường kính hạt tương ứng. Đó chính là kích thước $O_{95}$ (mm).

Hình 2: Đường cong quan hệ phần trăm lọt sàng và xác định giá trị O95

6. Báo Cáo Thí Nghiệm & Lưu Mẫu

Báo cáo phải thể hiện đầy đủ biểu đồ quan hệ bán logarit và giá trị $O_{95}$ trung bình của 05 mẫu thử. Kết quả này có thể so sánh tương đương với tiêu chuẩn ASTM D 4751.

• Mẫu lưu: Diện tích tối thiểu $1 m^2$ trong điều kiện tiêu chuẩn (TCVN 8222:2009).
• Thời gian lưu: Ít nhất 28 ngày.