Thiết bị màng áp lực đất hạt thô

Mô tả sản phẩm

Sự miêu tả

Dòng thiết bị này được thiết kế để kiểm tra đất chưa bão hòa nhằm xác định Đường cong đặc tính đất-nước (SWCC) – tức là mối quan hệ giữa lực hút ma trận và hàm lượng nước trong đất (hàm lượng nước thể tích, hàm lượng nước trọng lượng hoặc mức độ bão hòa). Thiết bị sử dụng kỹ thuật dịch trục để áp dụng lực hút ma trận một cách chính xác lên mẫu thử bằng cách kiểm soát áp suất không khí, từ đó thu được SWCC hoàn chỉnh. Nó được sử dụng rộng rãi trong cơ học đất không bão hòa, phân tích độ ổn định mái dốc, dự đoán độ lún nền móng và các lĩnh vực liên quan.

Hai mô hình có sẵn:

• BTU‑SWCC‑1(thiết bị tấm áp suất tiêu chuẩn)
• BTU‑SWCC‑2(thiết bị màng áp lực đất hạt thô), có buồng bên trong lớn hơn có khả năng chứa nhiều đĩa gốm xếp chồng lên nhau – thích hợp cho thử nghiệm đất hạt thô hoặc công suất cao.

Tiêu chuẩn kiểm tra

Thiết bị này phù hợp với các tiêu chuẩn quốc tế sau, bao gồm các phương pháp kiểm tra tấm áp suất/màng áp suất:

• ASTM D6836(Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để xác định đường cong đặc tính nước trong đất): Phương pháp B (buồng áp suất có đo thể tích) và Phương pháp C (buồng áp suất có đo trọng lượng) bao gồm phạm vi hút từ 0 đến 1500 kPa, chính xác là phạm vi của thiết bị tấm áp suất 15 Bar.
• ISO 11274(Chất lượng đất - Xác định đặc tính giữ nước - Phương pháp trong phòng thí nghiệm): Điều 4.4 mô tả cụ thể việc sử dụng máy chiết tấm áp lực để xác định khả năng giữ nước của đất trong phạm vi áp suất khoảng 5 kPa đến 1500 kPa.
• ASTM D2325(Phương pháp thử tiêu chuẩn về quan hệ độ ẩm mao dẫn đối với đất có kết cấu thô và trung bình bằng thiết bị màng chịu áp – tiêu chuẩn lịch sử, được thay thế bởi D6836)
• GB/T 50123‑2019(Tiêu chuẩn phương pháp thí nghiệm địa kỹ thuật – Phần thí nghiệm đất không bão hòa)

Đặc điểm kỹ thuật

BTU‑SWCC‑1 (Thiết bị tấm áp suất tiêu chuẩn)

BTU‑SWCC‑2 (Thiết bị màng áp lực đất hạt thô)

Chi tiết

• Nguyên tắc cốt lõi (Kỹ thuật dịch trục): Áp suất không khí được cấp vào buồng áp suất thông qua bộ điều khiển áp suất. Áp suất không khí này bằng với lực hút ma trận tác dụng lên mẫu vật. Bởi vì đĩa gốm có giá trị không khí lọt vào cao (15 Bar, cao hơn áp suất không khí áp dụng), nó ngăn không khí thoát ra đồng thời cho phép nước lỗ rỗng đi qua đĩa gốm đến đường thoát nước để đo. Đây là phương pháp tiêu chuẩn để xác định SWCC của đất không bão hòa và được xác nhận rộng rãi.

• Đĩa gốm có khả năng lọt khí cao (15 Bar): Đĩa gốm 15 Bar là thành phần quan trọng của thiết bị. Kích thước lỗ rỗng cực nhỏ của nó ngăn cản không khí đi qua ngay cả khi lực hút ma trận lên tới 1500 kPa, đảm bảo áp suất nước lỗ rỗng duy trì ở áp suất khí quyển trong suốt quá trình thử nghiệm. BTU‑SWCC‑2 cũng bao gồm đĩa gốm 5 Bar để kiểm tra lực hút thấp hơn.

• Hệ thống tải khí nén dọc: Được trang bị xi lanh tải hai chiều (lực 0‑5 kN, độ dịch chuyển 0‑50 mm), nó cho phép tác dụng tải thẳng đứng trong điều kiện K₀ (trạng thái cố kết). Điều này mô phỏng các điều kiện ứng suất tại chỗ để thử nghiệm SWCC phụ thuộc ứng suất (SDSWCC).

• Đồng hồ đo áp suất kép và bộ điều chỉnh: Đồng hồ đo và bộ điều chỉnh áp suất có độ chính xác cao loại 0,25 với áp suất nguồn có thể điều chỉnh 0‑1,5 MPa đảm bảo kiểm soát lực hút chính xác.

• Thiết bị đo khối lượng: Phạm vi 0‑200 ml, độ chính xác ±0,01 ml, đo chính xác độ thoát nước của mẫu, cho phép tính toán sự thay đổi hàm lượng nước theo thể tích. Kênh thu thập chuyên dụng để thu thập dữ liệu tự động.

• Hệ thống hiển thị LCD: Hiển thị thời gian thực lực dọc trục và chuyển vị để dễ dàng theo dõi.

• Phần mềm thu thập và xử lý dữ liệu: Phần mềm chuyên dụng tự động ghi lại lượng nước thoát ra theo thời gian, tính toán sự thay đổi hàm lượng nước, tạo đường cong SWCC và đưa ra các thông số chính (giá trị khí lọt vào, hàm lượng nước dư, v.v.).

• Hệ thống kiểm soát nhiệt độ tùy chọn: 0 – +90oC cho phép nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng giữ nước của đất chưa bão hòa.

• Thiết kế công suất cao (BTU‑SWCC‑2): Buồng bên trong có thể chứa đồng thời tới 48 mẫu vòng cắt, cải thiện đáng kể hiệu quả thử nghiệm hàng loạt.

Ứng dụng

• Xác định đường cong đặc tính đất-nước (SWCC) của đất chưa bão hòa (đường khô và ướt)
• Nghiên cứu mối quan hệ giữa lực hút ma trận và hàm lượng nước trong đất
• Phân tích độ ổn định mái dốc (SWCC là cơ sở để thiết lập lý thuyết cường độ chống cắt của đất không bão hòa)
• Khả năng chịu lực và dự đoán độ lún của móng (thông số cơ bản trong cơ học đất không bão hòa)
• Phân tích đặc tính rò rỉ (xác định độ dẫn thủy lực không bão hòa)
• Đánh giá ảnh hưởng của sự thay đổi mực nước ngầm đến hành vi kỹ thuật đất
• Đánh giá hiệu suất của hệ thống lót bãi chôn lấp
• Ứng xử liên kết thủy cơ của đất chưa bão hòa
• Đánh giá khả năng giữ nước của đất được cải tạo hoặc ổn định bằng bentonite
• Nghiên cứu thích ứng với biến đổi khí hậu cho cơ sở hạ tầng

Thuận lợi

• Phạm vi hút rộng: Lực hút được kiểm soát tối đa 15 Bar (1500 kPa) - hoàn toàn phù hợp với Phương pháp B/C của ASTM D6836, bao trùm phạm vi hút của hầu hết các loại đất chưa bão hòa.
• Kiểm soát lực hút có độ chính xác cao: Đồng hồ đo áp suất loại 0,25 và bộ điều chỉnh chính xác mang lại độ chính xác kiểm soát lực hút hàng đầu trong ngành.
• Khả năng kiểm tra SWCC phụ thuộc vào ứng suất: Hệ thống tải khí nén thẳng đứng độc đáo cho phép ứng dụng tải thẳng đứng (0‑5 kN) trong điều kiện K₀ - cho phép thử nghiệm SWCC phụ thuộc vào ứng suất (SDSWCC) mô phỏng thực sự các điều kiện ứng suất tại chỗ, một tính năng không có trên thiết bị tấm áp suất tiêu chuẩn.
• Phạm vi đo khối lượng lớn: Phạm vi đo thoát nước 0‑200 ml với độ chính xác ±0,01 ml – phù hợp với nhiều loại đất khác nhau.
• Giám sát dữ liệu thời gian thực: Màn hình LCD hiển thị lực dọc trục và chuyển vị để theo dõi kiểm tra dễ dàng.
• Nhiều tùy chọn kích thước mẫu vật: Hỗ trợ Φ61.8mm, Φ70mm, Φ90mm; mô hình hạt thô hỗ trợ mẫu Φ150mm – đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm khác nhau.
• Thông lượng cao (BTU‑SWCC‑2): Xét nghiệm đồng thời lên tới 48 mẫu – cải thiện đáng kể hiệu quả của phòng thí nghiệm.
• Kiểm soát nhiệt độ tùy chọn: 0 – +90°C Hệ thống tùy chọn cho phép nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ lên trạng thái đất chưa bão hòa.
• Thu thập dữ liệu tự động: Phần mềm chuyên dụng tự động tính toán và vẽ đồ thị đường cong SWCC – giảm thiểu lỗi xử lý dữ liệu thủ công.
• Quy trình kiểm tra tiêu chuẩn hóa: Hoàn toàn phù hợp với tiêu chuẩn ASTM D6836 và ISO 11274 – kết quả thử nghiệm được quốc tế công nhận.

Chọn gì

Luồng quy trình

• Chuẩn bị mẫu: Chuẩn bị mẫu đất có kích thước quy định theo quy trình chuẩn; đo hàm lượng nước ban đầu; đặt vào một vòng cắt.
• Đĩa gốm bão hòa: Làm bão hòa hoàn toàn đĩa gốm dẫn khí cao 15 Bar và loại bỏ tất cả bọt khí.
• Lắp đặt mẫu: Đặt đĩa gốm bão hòa vào đáy buồng áp suất; đặt mẫu thử lên trên đĩa gốm, đảm bảo tiếp xúc tốt.
• Đấu nối hệ thống thoát nước: Kết nối đường thoát nước với thiết bị đo thể tích (phạm vi 0‑200 ml, độ chính xác ±0,01 ml).
• Áp dụng áp suất không khí: Áp dụng dần dần áp suất không khí mục tiêu (0‑1,5 MPa, có thể điều chỉnh tự do) bằng bộ điều chỉnh có độ chính xác cao – điều này thể hiện lực hút ma trận mong muốn.
• Đo hệ thống thoát nước và xác định trạng thái cân bằng: Khi độ thoát nước của mẫu đất tại lực hút này đạt trạng thái cân bằng, ghi lại thể tích thoát nước tích lũy bằng thiết bị đo thể tích. Trạng thái cân bằng thường được coi là đạt được khi các kết quả đo liên tiếp (ví dụ: trong 24 giờ) thay đổi ít hơn 0,01 ml.
• Tăng lực hút từng bước: Theo kế hoạch thử nghiệm, tăng dần áp suất không khí (do đó tăng lực hút ma trận) và lặp lại các bước 5‑6 để thu được dữ liệu thoát nước tại nhiều điểm hút.
• Dỡ mẫu và cân mẫu: Sau khi hoàn thành tất cả các điểm hút, xả áp suất không khí, lấy mẫu ra và đo hàm lượng nước cuối cùng.
• Tính toán dữ liệu: Sử dụng thể tích thoát nước ở mỗi bước hút cùng với hàm lượng nước ban đầu và cuối cùng, tính lại hàm lượng nước thể tích (hoặc độ bão hòa) tại mỗi điểm hút.
• Lắp đường cong SWCC: Vẽ đồ thị các giá trị lực hút theo hàm lượng nước thể tích tương ứng trên đồ thị bán logarit; sử dụng phần mềm chuyên nghiệp để thực hiện khớp đường cong và thu được SWCC hoàn chỉnh.
• Trích xuất thông số: Từ đường cong SWCC, trích xuất các thông số chính – giá trị không khí lọt vào (AEV), hàm lượng nước dư, độ dốc của đường cong, v.v.
• Tạo báo cáo: Tạo báo cáo thử nghiệm bao gồm đường cong SWCC và các thông số chính.