Dụng Cụ Gia Công Mẫu Đất Trong Phòng Thí Nghiệm

Dụng cụ gia công mẫu đất đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong phòng thí nghiệm địa kỹ thuật, bởi vì việc chuẩn bị mẫu chính xác là bước nền tảng quyết định độ tin cậy của các kết quả thí nghiệm sau này (như thí nghiệm nén ba trục, nén cắt, thí nghiệm một trục, v.v.).

Quá trình gia công mẫu đất bao gồm việc lấy mẫu nguyên trạng hoặc mẫu đầm nén, sau đó tạo hình và cắt gọt mẫu theo kích thước tiêu chuẩn quy định cho từng loại thí nghiệm.

1. Các Dụng Cụ Chính Dùng Để Gia Công Mẫu Đất

Bộ dụng cụ gia công mẫu đất thường bao gồm các thiết bị và công cụ thủ công chuyên dụng sau:

1.1. Máy Cắt và Gọt Mẫu (Mẫu Nguyên Trạng)

Đây là thiết bị chuyên dụng dùng để tạo hình mẫu đất nguyên trạng (Undisturbed Sample) thành hình trụ tròn hoặc hình khối vuông với kích thước chuẩn xác.

• Bàn xoay cố định mẫu: Giúp mẫu đứng vững và quay đều trong quá trình gọt.

• Dao gọt mẫu (Dao vòng): Được thiết kế với kích thước đường kính trong và chiều cao chuẩn xác, dùng để gọt mẫu đất lấy từ các ống mẫu (sampler) hoặc khối mẫu đất lớn.

  • Ứng dụng: Chủ yếu dùng để chuẩn bị các mẫu đất phục vụ cho thí nghiệm Nén Ba Trục (Triaxial Test), Nén Cắt (Direct Shear Test), hoặc Nén Lún (Consolidation Test).

1.2. Dụng Cụ Lấy và Tạo Mẫu Đất Đầm Nén

Trong nhiều thí nghiệm (như thí nghiệm độ chặt Proctor), mẫu đất cần được gia công bằng cách đầm nén theo một quy trình cụ thể:

• Chày đầm: Dùng để đầm nén mẫu đất trong khuôn (thường là khuôn Proctor) để đạt được khối lượng thể tích khô yêu cầu.

• Khuôn đầm nén (Khuôn Proctor): Dùng để chứa đất và tạo mẫu đầm nén.

• Dao lấy mẫu: Sau khi đầm nén, dao vòng sẽ được dùng để cắt lấy mẫu đất có kích thước nhỏ hơn (ví dụ: lấy mẫu nén cắt) từ khối mẫu lớn đã đầm.

1.3. Công Cụ Đo Lường và Cắt Gọt Thô

Các công cụ này hỗ trợ quá trình chuẩn bị ban đầu và đo lường kích thước mẫu:

• Cưa hoặc Dao cắt mẫu: Dùng để cắt bỏ phần đất thừa hoặc phần đất bị nhiễu động ở hai đầu của mẫu nguyên trạng.

• Thước cặp (Calipers) và Thước đo chiều cao: Dùng để đo đường kính và chiều cao của mẫu đất sau khi gọt, đảm bảo mẫu đạt dung sai cho phép của tiêu chuẩn thí nghiệm.

• Cân điện tử: Dùng để cân trọng lượng chính xác của mẫu đất trước khi tiến hành thí nghiệm.

2. Quy Trình Gia Công Mẫu Đất Cơ Bản (Mẫu Trụ Tròn)

Quy trình gia công mẫu phải được thực hiện tỉ mỉ để giữ mẫu ở trạng thái nguyên vẹn nhất (đối với mẫu nguyên trạng) hoặc đạt độ chặt yêu cầu (đối với mẫu đầm nén).

1. Cắt gọt thô: Loại bỏ lớp đất bên ngoài của mẫu lớn (khối mẫu hoặc mẫu trong ống) bằng dao thông thường.

2. Định vị: Đặt mẫu đất đã gọt thô lên bàn xoay hoặc dụng cụ định vị chuyên dụng.

3. Gọt chính xác: Dùng dao vòng hoặc máy gọt mẫu để từ từ gọt mẫu theo hình dạng trụ tròn chuẩn.

4. Kiểm tra kích thước: Sử dụng thước cặp và thước đo chiều cao để đo lại 3 điểm đường kính và 3 điểm chiều cao của mẫu.

5. Bảo quản: Nếu mẫu chưa được thí nghiệm ngay, cần phải bọc mẫu cẩn thận bằng màng bọc hoặc sáp paraffin để tránh mất ẩm.

3. Tiêu Chuẩn Áp Dụng

Các dụng cụ gia công mẫu đất phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật về kích thước và độ chính xác để mẫu sau khi gia công đạt chuẩn thí nghiệm.

• Tiêu chuẩn Việt Nam: Thường áp dụng các quy định trong các tiêu chuẩn thí nghiệm cụ thể như TCVN 4202:2012 (về xác định các thông số cơ lý của đất trong phòng), v.v.

• Tiêu chuẩn Quốc tế: ASTM D653 (Terminology Relating to Soil, Rock, and Contained Fluids) và các tiêu chuẩn thí nghiệm liên quan (ví dụ: ASTM D4767 cho nén ba trục).