Chương 4 — Đầm chặt¶
4.1 Đầm chặt là gì¶
Đầm chặt là làm đặc đất bằng cách loại bỏ lỗ rỗng khí nhờ nỗ lực cơ học — lu, đầm hoặc rung. Nó tăng dung trọng khô, cùng với đó là tăng cường độ và độ cứng, đồng thời giảm tính thấm và tính nén. Nó không loại bỏ nước, nên đầm chặt và cố kết là hai quá trình khác nhau.
4.2 Quan hệ ẩm–dung trọng¶
Với một nỗ lực đầm chặt cho trước, tồn tại một độ ẩm tối ưu \(w_{opt}\) mà tại đó đất đạt dung trọng khô lớn nhất \(\gamma_{d,max}\):
- Khô hơn tối ưu — đất cứng, khó đầm; hạt chống lại sự sắp xếp lại.
- Ướt hơn tối ưu — nước bôi trơn hạt nhưng chiếm lỗ rỗng; dung trọng lại giảm.
Đường cong đầm chặt (dung trọng khô theo độ ẩm) là cơ sở kiểm soát hiện trường.
Hình. Đường cong đầm chặt: dung trọng khô đạt cực đại tại độ ẩm tối ưu; nỗ lực đầm chặt cao hơn nâng đường cong lên (theo FHWA-NHI-06-088).
4.3 Proctor tiêu chuẩn và cải tiến¶
Hai nỗ lực phòng thí nghiệm chuẩn được dùng:
- Proctor tiêu chuẩn — năng lượng thấp hơn; dùng cho hầu hết nền đắp.
- Proctor cải tiến — năng lượng cao hơn (búa nặng hơn, chiều cao rơi lớn hơn); dùng cho nền đắp chịu tải nặng, sân bay và mặt đường.
Năng lượng cao hơn cho dung trọng khô lớn nhất cao hơn và độ ẩm tối ưu thấp hơn.
4.4 Kiểm soát hiện trường¶
Đầm chặt hiện trường được kiểm soát bằng cách quy định phần trăm dung trọng khô lớn nhất (ví dụ 95% Proctor tiêu chuẩn) và một dải độ ẩm quanh tối ưu. Kiểm chứng dùng:
- Thí nghiệm dung trọng hiện trường — nón cát, bóng bay hoặc thiết bị hạt nhân; và
- Độ ẩm — tủ sấy, speedy hoặc hạt nhân.
4.5 Đầm chặt, cấu trúc và ứng xử¶
Đầm chặt không chỉ là dung trọng:
- Đầm khô hơn tối ưu — cấu trúc tạo bông (flocculated), thấm và độ cứng cao hơn, cường độ ở biến dạng lớn thấp hơn.
- Đầm ướt hơn tối ưu — cấu trúc phân tán, thấm thấp hơn, cường độ cao hơn nhưng tiềm năng co ngót lớn hơn.
- Phương pháp (nhào trộn so với tĩnh) cũng thay đổi cấu trúc.
Điều này quan trọng với sét dùng làm lớp lót hoặc màng chắn, nơi tính thấm chứ không phải dung trọng chi phối thiết kế.
4.6 Các điểm then chốt cần ghi nhớ¶
- Đầm chặt loại bỏ khí, tăng dung trọng khô, cường độ và độ cứng, giảm thấm và nén.
- Tồn tại một độ ẩm tối ưu cho dung trọng khô lớn nhất.
- Proctor tiêu chuẩn và cải tiến khác nhau về năng lượng.
- Kiểm soát hiện trường quy định phần trăm đầm chặt và dải độ ẩm.
- Cấu trúc (khô so với ướt hơn tối ưu) ảnh hưởng thấm và cường độ.