Tiêu chuẩn ngành 14TCN 185:2006 về đá xây dựng công trình thủy lợi – phương pháp xác định khối lượng riêng của đá do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành

TIÊU CHUẨNrnNGÀNH

rnrn

14TCN 185:2006

rnrn

ĐÁrnXÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI – PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA ĐÁ
rnRock – Methods of determination of the specific weight

rnrn

1. QUY ĐỊNH CHUNG

rnrn

1.1. Tiêu chuẩn này quy định các phương pháp xácrnđịnh khối lượng riêng của đá trong phòng thí nghiệm.

rnrn

1.2. Khối lượng riêng của đá là khối lượng một đơnrnvị thể tích các hạt khoáng vật tạo đá (không kể lỗ rỗng), đồng nghĩa với khốirnlượng một đơn vị thể tích pha cứng. Ký hiệu là r_s; đơn vị tính g/cm³.

rnrn

2. PHƯƠNG PHÁP XÁCrnĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA ĐÁ

rnrn

2.1. Phương pháp đunrnsôi

rnrn

2.1.1. Phạm vi áp dụng: cho các loại đá khôngrnbị hòa tan và biến đổi khi tác dụng với nước.

rnrn

2.1.2. Thiết bị, dụng cụ, vật tư

rnrn

– Bình tỷ trọng có dung tích 100cm³,rnloại cổ ngắn có nút đậy khít (nút có lỗ nhỏ đường kính 0,3mm ở chính tâm vàrnthông suốt chiều dọc nút gọi là ống mao quản), loại cổ dài có vạch khắc sẵn;

rnrn

– Các cân kỹ thuật có độ chính xác đến 0,01g;

rnrn

– Tủ sấy có bộ phận điều chỉnh và duy trìrnnhiệt độ sấy ở các mức khác nhau từ 50-200⁰C;

rnrn

– Nhiệt kế có số đo đến 50 ⁰C, sốrnđọc chính xác đến 0,5⁰C;

rnrn

– Bình hút ẩm có chất hút ẩm Silicagel khan;

rnrn

– Thiết bị nghiền đá: Cối và chày mã não,rnhoặc cối và chày sứ, máy nghiền đá, búa địa chất 1kg;

rnrn

– Rây cỡ 0,25mm;

rnrn

– Cốc sứ hoặc cốc thủy tinh có dung tích 50^cc;

rnrn

– Bếp cách cát;

rnrn

– Nước cất;

rnrn

– Các dụng cụ khác: khay men đựng bình tỷrntrọng, phễu, ống nhỏ giọt, chổi lông bé, thìa để xúc bột đá. v.v…

rnrn

2.1.3. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm

rnrn

– Lấy 1000 – 2000g trong mẫu đá, dùng búa đậprnthành hòn nhỏ 1-2cm rồi bằng phương pháp chia tư, lấy 100-200g cho vào máyrnnghiền, nghiền thành bột, hoặc dùng cối sứ hoặc cối mã não giã thành bột.

rnrn

– Đối với mẫu đá không có từ tính, sau khirnnghiền thành bột cần phải dùng nam châm để khử các vụn sắt do nghiền bằng máy.rnVới mẫu đá có từ tính thì phải dùng cối sứ hoặc cối mã não để giã.

rnrn

– Đem bột đá đã giã, sàng qua rây 0,25mm,rnnhững hạt còn trên rây tiếp tục giã cho đến khi tất cả đều lọt qua rây.

rnrn

2.1.4. Các bước tiến hành

rnrn

1. Lấy bột đá đã được chuẩn bị ở Điều 2.1.3rnđựng trong cốc sứ cho vào tủ sấy, sấy ở nhiệt độ 105 ⁰C ± 5 ⁰Crnđến khối lượng không đổi, thời gian sấy từ 10-12 giờ, sấy xong cho vào bình hútrnẩm để nguội bằng nhiệt độ trong phòng.

rnrn

2. Lấy bột đá ở trong bình hút ẩm ra, trộnrncân hai mẫu thử, mỗi mẫu xấp xỉ 15g ký hiệu (m₁) có độ chính xác đếnrn0,01g; Dùng phễu để cho mẫu đá đã cân vào bình tỷ trọng đã biết trước khốirnlượng, súc sạch và sấy khô, dùng chổi lông quét sạch các hạt bột đá bám trênrnmặt phễu cho hết vào bình không làm rơi vãi ra ngoài.

rnrn

3. Chế khoảng 50cm³ nước cất chornvào bình tỷ trọng đã có bột đá (đến khoảng một phần hai bình), giữ bình và lắcrnđều rồi đặt lên bếp cát đun sôi để khử khí trong dung dịch đá. Thời gian đun kểrntừ khi bắt đầu sôi 1-2 giờ, sau đó nhắc bình ra để nguội đến nhiệt độ trongrnphòng.

rnrn

Chú ý: Trong thời gian đun sôi dung dịch đárntrong bình tỷ trọng, cần thường xuyên theo dõi không cho sôi mạnh để tránh bịrntrào hoặc bắn bột đá ra ngoài bình, nếu khi sôi tạo ra nhiều bọt trong bình thìrnphải giảm bớt nhiệt độ bếp cát (nên dùng bếp cát có bộ phận điều chỉnh nhiệtrnđộ).

rnrn

4. Khi dung dịch trong bình tỷ trọng đã nguộirnđến nhiệt độ trong phòng, cho thêm nước cất đã đun sôi để nguội vào bình: Nếurnlà bình tỷ trọng cổ dài thì đổ nước đến vạch khắc sẵn; Nếu là bình cổ ngắn thìrnđổ nước đến gần ngang miệng bình; Để yên cho bột đá lắng xuống.

rnrn

5. Chờ cho đến khi bột đá lắng xuống phầnrnnước ở trên trong, nếu là bình tỷ trọng cổ cao thì dùng ống nhỏ giọt điều chỉnhrncho mực nước đến đúng vạch khắc sẵn; Nếu là bình tỷ trọng cổ ngắn thì cẩn thậnrnđậy nút lại cho nước thừa theo ống mao quản tràn ra ngoài.

rnrn

Chú ý: Cần kiểm tra để không còn bọt khírntrong ống mao quản và trong bình (đối với bình cổ ngắn): Bằng cách nghiêng bìnhrnmột góc nhỏ, nếu thấy có bọt khí thì tháo nút ra, thêm nước cất vào bình vàrncẩn thận đậy nút lại cho nước thừa theo ống mao quản tràn ra ngoài.

rnrn

6. Dùng khăn khô và sạch, lau khô mặt ngoàirnbình tỷ trọng, rồi cân khối lượng của bình với đá và nước cất (m₃)rnchính xác đến 0,01g.

rnrn

7. Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước trongrnbình tỷ trọng, chính xác đến 0,5⁰C.

rnrn

8. Đổ nước và bột đá ra, súc, rửa sạch bìnhrntỷ trọng, sau đó đổ nước cất đã đun sôi để nguội vào bình (nhiệt độ của nướcrncất đổ vào bình bằng nhiệt độ của nước đã đo trong bước 7; dùng ống nhỏ giọt đểrnđiều chỉnh mực nước trong bình (đối với bình tỷ trọng cổ cao), hoặc đậy nút lạirncho nước theo ống mao quản tràn ra ngoài, không có bọt khí trong bình và ốngrnmao quản (đối với bình cổ ngắn).

rnrn

9. Dùng khăn khô và sạch, lau khô ngoài bìnhrntỷ trọng, sau đó cân khối lượng của bình với nước cất (m₂), chínhrnxác đến 0,01g.

rnrn

2.1.5. Tính kết quả

rnrn

Khối lượng riêng của đá tính theo công thức:

rnrn

  (g/cm³)             rn(2.1)

rnrn

Trong đó:

rnrn

r_x – khối lượng riêng của đá tính bằng g/cm³;

rnrn

m₁ – khối lượng bột đá sấy khô (g)

rnrn

m₂ – khối lượng bình với nước cấtrn(g)

rnrn

m₃ – khối lượng bình với đá vàrnnước cất (g)

rnrn

r_n – khối lượng riêng của nước cất ở nhiệt độ thí nghiệm,rnlấy chính xác tới 0,01 (g/cm³);

rnrn

Mỗi mẫu đá làm thí nghiệm 2 mẫu thử songrnsong, khối lượng riêng của đá lấy bằng giá trị trung bình số học kết quả hairnmẫu thử, chính xác đến 0,01g/cm³. Độ chênh lệch cho phép giữa kếtrnquả 2 mẫu thử song song không quá 0,02 g/cm³. Nếu độ chênh lệch giữarnhai kết quả đó vượt quá giá trị trên thì phải thí nghiệm lại.

rnrn

Ghi chú: Khi tiến hành thí nghiệm xác địnhrnkhối lượng riêng của hàng loạt mẫu, thì nên hiệu chỉnh bình tỷ trọng trước, đểrnthuận tiện và bớt được các công đoạn ở bước 8 và 9, khi đó chỉ cần đổ bột đá rarnsúc rửa sạch bình là xong. Các bước hiệu chỉnh bình tỷ trọng nêu ở phụ lục B.

rnrn

2.2. Phương pháp chânrnkhông

rnrn

2.2.1. Phạm vi áp dụng: cho các loại đá dễrnhòa tan trong nước hoặc chứa hữu cơ, khi đó thay nước cất bằng dầu hỏa đã lọcrnsạch và khử nước và thay việc đun sôi bằng việc tạo chân không.

rnrn

2.2.2. Thiết bị, dụng cụ, vật tư

rnrn

– Bình tỷ trọng có dung tích 100cm³,rnloại cổ ngắn có nút đậy khít (nút có lỗ nhỏ đường kính 0,3mm ở chính tâm vàrnthông suốt chiều dọc nút gọi là ống mao quản), loại cổ dài có vạch khắc sẵn;

rnrn

– Các cân kỹ thuật có độ chính xác đến 0,01g;

rnrn

– Tủ sấy có bộ phận điều chỉnh và duy trìrnnhiệt độ sấy ở các mức khác nhau từ 50-200⁰C;

rnrn

– Bình hút ẩm có chất hút ẩm Silicagel khan;

rnrn

– Thiết bị nghiền đá: Cối và chày mã não, máyrnnghiền đá, búa địa chất 1kg;

rnrn

– Rây cỡ 0,25mm;

rnrn

– Cốc sứ hoặc cốc thủy tinh có dung tích 50^cc;

rnrn

– Thiết bị bơm hút chân không, và buồng hútrnchân không;

rnrn

– Dầu hỏa đã được lọc sạch và khử nước;

rnrn

Ghi chú: Có thể khử nước trong dầu hỏa đã lọcrnsạch bằng cách ngâm silicagel đã được nung trước (nung trong lò nung cách lửa ởrnnhiệt độ 500⁰C trong thời gianrn4 giờ) vào dầu hỏa với tỷ lệ khoảng 250g cho một lít dầu hỏa rồi khuấy đều.

rnrn

­- Các dụng cụ khác: khay men đựng bình tỷrntrọng, phễu, ống nhỏ giọt, chổi lông bé, thìa để xúc bột đá. v.v…

rnrn

2.2.3. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm

rnrn

– Lấy 1000-2000g trong mẫu đá dùng búa đậprnthành hòn nhỏ 1-2cm rồi bằng phương pháp chia tư, lấy 100-200g cho vào máyrnnghiền, nghiền thành bột, hoặc dùng cối sứ hoặc cối mã não giã thành bột.

rnrn

– Đối với mẫu đá không có từ tính, sau khirnnghiền thành bột cần phải dùng nam châm để khử các vụn sắt do nghiền bằng máy.rnVới mẫu đá có từ tính thì phải dùng cối sứ hoặc cối mã não để giã.

rnrn

– Đem bột đá đã giã, sàng qua rây 0,25mm,rnnhững hạt còn trên rây tiếp tục giã cho đến khi tất cả đều lọt qua rây.

rnrn

2.2.4. Các bước tiến hành

rnrn

1. Lấy bột đá đã được chuẩn bị ở Điều 2.2.3,rnđựng trong cốc sứ cho vào tủ sấy, sấy ở nhiệt độ 105⁰C ± 5 ⁰Crnđến khối lượng không đổi, thời gian sấy từ 10-12 giờ, sấy xong cho vào bình hútrnẩm để nguội bằng nhiệt độ trong phòng.

rnrn

2. Lấy bột đá ở trong bình hút ẩm ra, trộnrnđều cân hai mẫu thử, mỗi mẫu xấp xỉ 15g (m₁), có độ chính xác đếnrn0,01g; Dùng phễu để cho mẫu đá đã cân vào bình tỷ trọng đã biết trước khốirnlượng, súc sạch và sấy khô, dùng chổi lông quét sạch các hạt bột đá bám trênrnmặt phễu cho hết vào bình không làm rơi vãi ra ngoài.

rnrn

3. Chế khoảng 50cm³ dầu hỏa đã lọcrnsạch và khử nước, cho vào bình tỷ trọng đã có bột đá (đến khoảng một phần hairnbình), giữ bình và lắc đều rồi đặt vào buồng hút chân không.

rnrn

4. Mở máy hút chân không (bật công tắc điệnrntừ từ mở van hút, kim chạy ngược chiều kim đồng hồ), để tạo áp suất chân khôngrntrong buồng đạt đến (-1kg/cm²), để khí của dung dịch đá trong bìnhrntỷ trọng thoát ra (sự thoát khí khi hút chân không được kể từ lúc trong bìnhrnbắt đầu xuất hiện bọt khí); tiếp tục cho máy chạy giữ áp suất đó cho đến khirntrong bình tỷ trọng ngừng nổi bọt, thời gian duy trì áp suất chân không, khôngrnít hơn 1 giờ.

rnrn

5. Khi trong bình tỷ trọng đã hết bọt khí,rnđóng chặt van hút và tắt máy, giữ thêm thời gian 30 phút, sau đó mở van xả chornkhông khí từ từ vào buồng hút chân không đến khi áp suất về không (kim đồng hồrnchỉ số 0) thì đóng chặt van xả; Lấy bình tỷ trọng ra, cho thêm dầu hỏa đã lọcrnsạch, khử nước và khử khí vào bình. Nếu là bình tỷ trọng cổ dài thì đổ dầu hỏarnđến vạch khắc sẵn; Nếu là bình cổ ngắn thì đổ dầu hỏa đến gần ngang miệng bình;rnĐể yên cho bột đá lắng xuống.

rnrn

Chú ý: Để đảm bảo việc đuổi hết khí ra khỏirndung dịch bột đá thường tiến hành hai lần hút chân không. Ở bước 5, hút xongrnlần 1, khi áp suất trong bình bằng không, đóng chặt van xả, lấy bình tỷ trọngrnra lắc đều, rồi xếp lại vào buồng hút chân không (nên xếp bình theo hàng so lernnhau) và tiến hành theo bước 4 và 5.

rnrn

6. Chờ cho đến khi bột đá lắng xuống, nếu làrnbình tỷ trọng cổ cao thì dùng ống nhỏ giọt điều chỉnh cho mực dầu hỏa đến đúngrnvạch khắc sẵn; Nếu là bình tỷ trọng cổ ngắn thì cẩn thận đậy nút lại cho dầurnhỏa thừa theo ống mao quản tràn ra ngoài.

rnrn

Chú ý: Cần kiểm tra để không còn bọt khírntrong ống mao quản và trong bình (đối với bình cổ ngắn): Bằng cách nghiêng bìnhrnmột góc nhỏ, nếu thấy có bọt khí thì tháo nút ra, thêm dầu hỏa vào bình và cẩnrnthận đậy nút lại cho dầu hỏa thừa theo ống mao quản tràn ra ngoài.

rnrn

7. Dùng khăn khô và sạch, lau khô mặt ngoàirnbình tỷ trọng, rồi cân khối lượng của bình với đá và dầu hỏa (m₃),rnchính xác đến 0,01g;

rnrn

8. Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước trongrnbình tỷ trọng, chính xác đến 0,5⁰C.

rnrn

9. Đem súc, rửa sạch bột đá trong bình tỷrntrọng, đổ dầu hỏa đã lọc sạch và khử nước, khử khí vào bình (nhiệt độ của dầurnhỏa vào bình bằng nhiệt độ của dầu hỏa đã đo trong bước 8; dùng ống nhỏ giọt đểrnđiều chỉnh mực dầu hỏa trong bình (đối với bình tỷ trọng cổ cao), hoặc đậy nútrnlại cho dầu hỏa theo ống mao quản tràn ra ngoài, chú ý: không còn bọt khí trongrnbình và ống mao quản (đối với bình cổ ngắn).

rnrn

Ghi chú: Đối với mẫu dùng dầu hỏa để xác địnhrnkhối lượng riêng, thì phải dùng dầu hỏa hoặc nước xà phòng để súc, rửa bình.rnNếu dùng nước xà phòng và rửa sạch bình bằng nước thì phải sấy khô và để nguộirnbình đến nhiệt độ trong phòng, rồi mới cho dầu hỏa vào để cân.

rnrn

10. Dùng khăn khô và sạch, lau khô ngoài bìnhrntỷ trọng, rồi cân khối lượng của bình với dầu hỏa (m₂), chính xácrnđến 0,01g.

rnrn

Chú ý: Khi lau khô bình tỷ trọng, không nênrndùng tay cầm chặt bầu bình, vì như thế sẽ làm tăng nhiệt độ huyền phù và dầurnhỏa sẽ trào ra.

rnrn

2.2.5. Tính kết quả

rnrn

Nếu mẫu đá dùng nước cất để thí nghiệm thìrnkhối lượng riêng của đá tính theo công thức (2.1), còn nếu dùng dầu hỏa để thírnnghiệm thì được tính theo công thức (2.2)

rnrn

  (g/cm³)             rn(2.2)

rnrn

Trong đó:

rnrn

r_s – khối lượng riêng của đá tính bằng g/cm³;

rnrn

m₁ – khối lượng bột đá sấy khô (g)

rnrn

m₂ – khối lượng bình + dầu hỏa (g)

rnrn

m₃ – khối lượng bình + đá + dầurnhỏa (g)

rnrn

r_d – khối lượng riêng của dầu hỏa ở nhiệt độ thí nghiệm,rnlấy chính xác tới 0,01 (g/cm³);

rnrn

Mỗi mẫu đá làm thí nghiệm 2 mẫu thử songrnsong, khối lượng riêng của đá lấy bằng giá trị trung bình số học kết quả hairnmẫu thử, chính xác đến 0,01g/cm³. Độ chênh lệch cho phép giữa kếtrnquả 2 mẫu thử song song không quá 0,02 g/cm³. Nếu độ chênh lệch giữarnhai kết quả đó vượt quá giá trị trên thì phải thí nghiệm lại.

rnrn

2.3. Báo cáo thírnnghiệm

rnrn

Kết quả thí nghiệm cần nêu rõ các thông tinrnchủ yếu sau:

rnrn

– Tên công trình, hạng mục công trình, vị trírnlấy mẫu, độ sâu lấy mẫu;

rnrn

– Số hiệu mẫu đá;

rnrn

– Số hiệu mẫu trong phòng thí nghiệm;

rnrn

– Mô tả sơ bộ đặc điểm của đá, màu sắc, đặcrnđiểm nứt nẻ, phân lớp, phân phiến;

rnrn

– Phương pháp thí nghiệm áp dụng;

rnrn

– Khối lượng riêng của đá.

rnrn

rnrn

PHỤrnLỤC A

rnrn

BảngrnA.1. Bảng ghi chép thí nghiệm xác định khối lượng riêng của đá

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rnrn

rnrn

PHỤrnLỤC B

rnrn

HIỆUrnCHỈNH BÌNH TỶ TRỌNG

rnrn

Nên hiệu chỉnh bình tỷ trọng để thuận tiệnrntrong thí nghiệm. Việc hiệu chỉnh bình tỷ trọng được tiến hành theo các bướcrnsau: Đánh số hiệu bình (nếu bình chưa đánh số); súc sạch bình; sấy khô bình vàrnđể nguội, rồi cân khối lượng của bình, đổ nước cất vào bình, điều chỉnh nhiệtrnđộ thay đổi, rồi cân khối lượng của bình chứa đầy nước ở các nhiệt độ khác nhaurnchính xác đến 0,01g, nếu bình tỷ trọng cổ cao thì dùng ống nhỏ giọt để điềurnchỉnh nước đến vạch khắc sẵn, với bình cổ ngắn thì đậy nút lại để nước thừarntràn ra theo ống mao quản ra ngoài, ghi kết quả vào bảng B.1 để tra cứu, sẽ bớtrnđược công đoạn ở bước 7; 8 (chỉ cần súc, rửa sạch bình là được) của thí nghiệmrnxác định khối lượng riêng.

rnrn

Bảng B.1. Ghi chéprnhiệu chỉnh bình tỷ trọng

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rnrn

rnrn

PHỤrnLỤC C

rnrn

BẢNGrnTRA CỨU KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA NƯỚC CẤT Ở CÁC NHIỆT ĐỘ KHÁC NHAU

rnrn

rnrn

rnrn

MỤC LỤC

rnrn

14TCN 183 : 2006 – Đá xây dựng công trìnhrnthủy lợi – Phương pháp lấy mẫu, vận chuyển, lựa chọn mẫu thí nghiệm.

rnrn

14TCN 184 : 2006 – Đá xây dựng công trìnhrnthủy lợi – Phương pháp phân tích thạch học bằng soi kính lát mỏng để xác địnhrntên đá.

rnrn

14TCN 185 : 2006 – Đá xây dựng công trìnhrnthủy lợi – Phương pháp xác định khối lượng riêng của đá.

rnrn

rnrn

rnrn