Các giới hạn Atterberg

Nếu một mẫu đất có chứa một lượng hạt sét và bụi và ở một độ ẩm cụ thể thì mẫu đất sẽ thể hiện tính dẻo. Khi độ ẩm của đất thay đổi thì tính dẻo của mẫu đất cũng sẽ thay đổi. Mối quan hệ giữa độ ẩm của đất với tính dẻo của đất được ông Albert Mauritz Atterberg thể hiện qua biểu đồ sau:

Các giới hạn Atterberg (Nguồn: C. Venkatramaiah, Geotechnical Engineering

Các giới hạn Atterberg (Nguồn: C. Venkatramaiah, Geotechnical Engineering

Giới hạn chảy LL là độ ẩm mà ở đó, đất chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái chảy. Khi đất ở trạng thái dẻo, thể tích đất sẽ giảm tương ứng với việc giảm độ ẩm và tuân theo quan hệ tuyến tính.Từ đó, Atterberg đưa ra khái niệm của 3 trạng thái giới hạn của đất (thường gọi là các giới hạn Atterberg): giới hạn chảy, giới hạn dẻo và giới hạn co.

  • Giới hạn dẻo PL là độ ẩm mà ở đó, đất chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái “nửa rắn”. Khi đất ở trạng thái “nửa rắn”, thể tích đất vẫn giảm tương ứng với việc giảm độ ẩm nhưng không còn tuân theo quan hệ tuyến tính nữa.
  • Giới hạn co SL là độ ẩm mà ở đó đất chuyển từ trạng thái “nửa rắn” sang trạng thái rắn. Khi đất ở trạng thái rắn, đất không thể co lại được nữa nên thể tích đất không thay đổi dù độ ẩm giảm.

Độ sệt của đất

Độ sệt của đất (ký hiệu là LI) phản ánh độ kết dính của đất ở điều kiện độ ẩm tự nhiên. Độ sệt của đất được xác định bằng cách so sánh độ ẩm tự nhiên w với giới hạn chảy LL và giới hạn dẻo PL của mẫu đất theo công thức sau:

Tuy nhiên, việc so sánh như vậy sẽ không hợp lý vì:

  • Độ ẩm của đất được thí nghiệm cho toàn bộ mẫu đất, bao gồm cả phần hạt thô (phần đất không có tính dẻo) và phần hạt mịn (phần đất có tính dẻo).
  • Giới hạn chảy và giới hạn dẻo chỉ được thí nghiệm cho phần đất hạt mịn (phần đất có tính dẻo). Ranh giới của phần đất hạt mịn dùng cho thí nghiệm giới hạn chảy và giới hạn dẻo sẽ thay đổi tùy theo tiêu chuẩn thí nghiệm đất. Ví dụ, ranh giới phần hạt mịn là 1.0 mm đối với tiêu chuẩn Việt Nam hay 0.425 mm đối với tiêu chuẩn ASTM và BS.

Hiệu chỉnh độ sệt

Để đánh giá độ sệt của mẫu đất được hợp lý hơn, các nhà nghiên cứu đề nghị cần phải hiệu chỉnh độ ẩm và giới hạn chảy/dẻo về cùng một điều kiện: hoặc là hiệu chỉnh độ ẩm của toàn bộ mẫu đất về giá trị độ ẩm của phần hạt mịn hoặc hiệu chỉnh giới hạn chảy/dẻo về giá trị tương đương của toàn bộ mẫu đất. Dưới đây là 2 phương pháp hiệu chỉnh độ sệt của đất đang được các phòng thí nghiệm vật liệu xây dựng áp dụng

Phương pháp hiệu chỉnh độ sệt của đất

Phương pháp hiệu chỉnh độ sệt của đất

Trong khi tiêu chuẩn BS 1377 yêu cầu hiệu chỉnh cho tất cả các mẫu đất, không phân biệt mẫu đất có hàm lượng hạt thô (> 0.425 mm) nhiều hay ít thì tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4197 lại yêu cầu chỉ hiệu chỉnh đối với những mẫu đất có hàm lượng hạt thô (> 1.0 mm) trong khoảng giới hạn từ 10 % đến 50 %.

Cho đến nay, câu hỏi “Dựa trên cơ sở nào TCVN 4197 quy định hai giá trị giới hạn dùng để xác định phạm vi cần hiệu chỉnh là 10 % và 50 %  ?” vẫn chưa có lời giải đáp thỏa đáng