Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6651:2021 ISO 11274:2019 Chất lượng đất - Xác định đặc tính giữ nước - Phương pháp phòng thử nghiệm

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 6651:2201

ISO 11274:2019

CHẤT LƯỢNG ĐẤT - XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH GIỮ NƯỚC PHƯƠNG PHÁP PHÒNG THỬ NGHIỆM

Soil quality - Determination of the water - retention characteristic Laboratory methods

Lời nói đầu

TCVN 6651:2021 thay thế cho TCVN 6651:2000.

TCVN 6651:2021 hoàn toàn tương đương với ISO 11274:2019.

TCVN 6651:2021 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 190 Chất lượng đất biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

Hàm lượng nước trong đất và áp suất mao quản có liên quan với nhau và xác định các đặc tính giữ nước của đất. Nước trong đất cân bằng với nước tự do ở áp suất hút bằng không) và đất bão hòa. Khi đất khô đi, áp suất mao quản giảm (tức là trở nên âm hơn), và các lỗ rỗng lớn nhất sẽ không chứa nước. Áp suất mao quản giảm dần sẽ tiếp tục làm rỗng các lỗ nhỏ hơn cho đến khi cuối cùng nước chỉ được giữ lại trong các lỗ nhỏ nhất. Nước không chỉ bị loại bỏ khỏi các mao quản của đất mà các màng nước được giữ xung quanh các hạt đất cũng bị giảm độ dày. Do đó, áp suất mao quản giảm đi có liên quan đến hàm lượng nước trong đất giảm^{[9] [10]}. Có thể thực hiện các phép đo trong phòng thử nghiệm hoặc hiện trường của hai thông số này và mối quan hệ được vẽ dưới dạng đường cong, được gọi là đặc tính giữ nước của đất. Mối quan hệ kéo dài từ đất bão hòa (khoảng 0 kPa] đến đất khô trong lò [khoảng -10⁶ kPa].

Đặc tính giữ nước của đất ở mỗi loại đất là khác nhau. Hình dạng và vị trí của đường cong so với các trục phụ thuộc vào các đặc tính của đất như thành phần cấp hạt, mật độ và độ trễ liên quan đến lịch sử thấm ướt và làm khô. Các điểm riêng biệt trên đặc tính giữ nước có thể được xác định cho các mục đích cụ thể.

Các kết quả thu được bằng các phương pháp này có thể được sử dụng, ví dụ:

- Để cung cấp đánh giá về sự phân bố kích thước lỗ tương đương (ví dụ xác định mao quản lớn và mao quản nhỏ);

- Để xác định các chỉ số về nước có sẵn của thực vật trong đất và phân loại đất cho phù hợp (ví dụ: mục đích tưới tiêu);

- Để xác định không gian lỗ rỗng có thể thoát nước (ví dụ như thiết kế thoát nước, đánh giá rủi ro ô nhiễm);

- Để theo dõi những thay đổi trong cấu trúc của đất (do xới đất, nén chặt hoặc bổ sung chất hữu cơ hoặc chất điều hòa đất tổng hợp);

- Để xác định mối quan hệ giữa áp suất nền âm và các đặc tính vật lý khác của đất (ví dụ: độ dẫn thủy lực, độ dẫn nhiệt);

- Để xác định hàm lượng nước ở áp suất trưởng thành âm cụ thể (ví dụ đối với sự suy thoái vi sinh nghiên cứu);

- Để ước tính các đặc tính vật lý khác của đất (ví dụ độ dẫn thủy lực).

CHẤT LƯỢNG ĐẤT - XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH GIỮ NƯỚC PHƯƠNG PHÁP PHÒNG THỬ NGHIỆM

Soil quality - Determination of the water - retention characteristic Laboratory methods

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các phương pháp trong phòng thử nghiệm để xác định đặc tính giữ nước của đất.

Tiêu chuẩn này chỉ áp dụng để đo các quá trình có dạng đường cong khô hoặc đường cong giải hấp.

Bốn phương pháp trình bày ở đây dùng cho từng dải đối với áp suất nước của đất, đó là:

a) Phương pháp dùng tấm hút bằng cát, kao lanh hoặc sứ để xác định áp suất mao quản từ 0 kPa đến - 50 kPa;

b) Phương pháp dùng tấm xốp cùng với bộ buret để xác định áp suất mao quản từ 0 kPa đến - 20 kPa;

c) Phương pháp sử dụng khí nén cùng với thiết bị chiết áp suất bằng bản mỏng để xác định áp suất mao quản từ -5 kPa đến -1500 kPa;

d) Phương pháp sử dụng khí nén cùng với các buồng màng áp suất để xác định áp suất mao quản từ -33 kPa đến -1500 kPa.

Các hướng dẫn được đưa ra để lựa chọn phương pháp phù hợp nhất cho từng trường hợp cụ thể.

2  Tài liệu viện dẫn

Trong tiêu chuẩn này không sử dụng tài liệu viện dẫn.

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1

Đặc tính giữ nước của đất (soil water-retention characteristic)

Mối liên hệ giữa hàm lượng nước trong đất với sức giữ nước của đất đã cho (mẫu nghiên cứu).

3.2

Áp suất (pressure)

Áp suất tương đương với thế năng nước trong đất

3.3

Áp suất mao quản (matric pressure)

Tổng lượng công cần thiết để thực hiện sự vận chuyển, thuận nghịch và đẳng nhiệt một lượng nước vô cùng nhỏ, có thành phần như nước trong đất từ điểm xem xét thấp đến điểm xem xét cao, trong điều kiện áp suất khí quyển, chia cho tổng thể tích nước đã được vận chuyển.

3.4

Tỷ số khối lượng hàm lượng nước (water content mass ratio)

m_w

Khối lượng nước bay hơi từ đất khi đất được sấy khô đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 105 °C chia cho khối lượng khô của đất (nghĩa là tỷ số giữa lượng nước và lượng chất rắn có trong mẫu đất).

3.5

Phần thể tích chứa nước (water content volume fraction)

φ_w

Phần thể tích nước bay hơi khi sấy khô mẫu đất đến khối lượng không đổi ở 105 °C chia cho thể tích mẫu đất ban đầu (nghĩa là tỷ số giữa phần thể tích nước trong mẫu đất với tổng thể tích mẫu đất ban đầu bao gồm cả phần rỗng của mẫu).

CHÚ THÍCH 1: Đặc tính giữ nước của đất trong các tài liệu khoa học được chỉ ra bằng nhiều thuật ngữ như: đường cong tách nước của đất, đường giữ nước của đất, đường pF, đường bão hoà áp suất mao quản. Việc sử dụng các thuật ngữ này đã không được chấp nhận.

CHÚ THÍCH 2: Pascal là đơn vị đo lường tiêu chuẩn của áp suất, nhưng vẫn còn nhiều loại đơn vị đo lường khác còn được sử dụng. Bảng A.1 cho phép chuyển đổi các đơn vị với nhau.

CHÚ THÍCH 3: Đôi khi thuật ngữ hút (Suction) được dùng thay cho thuật ngữ áp suất (Pressure) để tránh sử dụng dấu âm (xem phần giới thiệu). Tuy nhiên, thuật ngữ này có thể gây nhầm lẫn và không được dùng để biểu thị áp suất nền mẫu.

CHÚ THÍCH 4: Đối với đất bị trương nở và co ngót cần theo chỉ dẫn của chuyên gia trong phòng thử nghiệm vì việc diễn giải đánh giá dữ liệu về khả năng giữ nước chịu ảnh hưởng bởi các đặc tính này.

4  Hướng dẫn lựa chọn phương pháp

4.1  Yêu cầu chung

Các hướng dẫn để chọn phương pháp phù hợp với từng trường hợp cụ thể được đưa ra dưới đây.

4.2  Phương pháp dùng tấm hút bằng cát, kao lanh hoặc sứ để xác định áp suất từ 0 kPa đến - 50 kPa

Phương pháp sử dụng các tấm hút bằng cát, kao lanh hoặc sứ phù hợp để xác định số lượng mẫu lớn ở áp suất khá cao cho các loại mẫu đất hoặc các đoàn lạp có hình dạng hoặc kích cỡ khác nhau. Có thể tiến hành đồng thời việc phân tích các mẫu có hàm lượng chất hữu cơ và cấp hạt đất trong một phạm vi rộng vì trạng thái cân bằng được xác định riêng cho từng mẫu. Phương pháp tấm hút này phù hợp cho các phòng thử nghiệm phân tích thường xuyên và có quy định bảo hành, hiệu chỉnh thiết bị thường xuyên.

4.3  Phương pháp sử dụng tấm xốp và buret để xác định áp suất từ 0 kPa đến -20 kPa

Phương pháp này chỉ cho phép xác định từng mẫu riêng biệt, như vậy cần có nhiều bộ dụng cụ để thực hiện phép xác định lặp lại hoặc xác định đồng thời. Các vị trí tiếp nối mao quản không thể bị phá vỡ trong quá trình xử lý, tất cả các mẫu đặc biệt là đất giàu hữu cơ hoặc có thành phần cấp hạt cát sẽ nhanh chóng đạt tới cân bằng hơn nếu sử dụng kỹ thuật này. Đây là kỹ thuật đơn giản phù hợp với các phòng thử nghiệm nhỏ.

4.4  Phương pháp sử dụng thiết bị bằng bản mỏng chiết áp suất để xác định áp suất từ -5 kPa đến -1500 kPa

Phương pháp sử dụng thiết bị chiết áp suất bằng bản mỏng có thể dùng để xác định tất cả các áp suất đến -1500 kPa. Tuy nhiên, cần có thiết bị chuyên dùng là bể áp lực và bản mỏng bằng sứ chịu được khoảng áp suất từ 0 kPa đến -20 kPa; từ -20 kPa đến -100 kPa và từ -100 kPa đến -1500 kPa. Phương pháp này phù hợp tốt nhất ở mức áp suất -33 kPa hoặc nhỏ hơn bởi vì không khí thoát ra khi áp suất âm cao có thể xảy ra. Tốt nhất là với các loại đất có cùng một khả năng thoát nước, mặt khác bảo đảm khả năng cân bằng tương đối đồng nhất khi tiến hành. Trong thực tế điều này không phải dễ dàng thực hiện được. Thông thường thì cỡ mẫu phân tích nhỏ hơn cỡ mẫu dùng cho hai phương pháp đã nêu trên do đó kỹ thuật này ít phù hợp khi áp dụng cho các tầng đất không đồng nhất hoặc khi phân tích các mẫu đất có thành phần cấu trúc chặt. Thường người ta dùng phương pháp này để phân tích mẫu đất đã bị xáo trộn.

4.5  Phương pháp sử dụng các tế bào màng áp suất để xác định áp suất từ -33 kPa đến -1500 kPa

Phương pháp này chỉ áp dụng được khi áp suất nước ở đất nhỏ hơn -33 kPa. Tại áp suất cao hơn sự tiếp xúc mao quản là không phù hợp. Phương pháp này phù hợp với các loại đất nhưng khi đất có thành phần cấp hạt thô (nhiều cát) thì nên sử dụng màng kép. Kích cỡ mẫu cần chọn có tính đến cấu trúc các loại đất (tùy theo kích thước của tế bào màng áp suất). Đất có thành phần cấp hạt khác nhau có thể được làm cho tương đương nhau bằng cách sử dụng các tế bào liên kết phù hợp với một nguồn áp suất.

5  Lấy mẫu

5.1  Yêu cầu chung

Cần lưu ý rằng, để xác định áp suất mao quản từ 0 kPa đến -100 kPa cần phải dùng mẫu còn giữ nguyên cấu trúc đất vì nó ảnh hưởng rất lớn đến khả năng giữ nước. Sử dụng những mẫu đất không bị xáo trộn bằng khuôn hoặc dụng cụ lấy đất chuyên dụng đối với phương pháp cho áp suất mao quản thấp (<-100 kPa).

Các ống lấy mẫu đất thường được làm bằng kim loại hoặc chất dẻo có kích thước và đường kính sao cho có thể mẫu lấy đại diện được cấu trúc và thành phần cấp hạt. Kích thước mẫu cần lấy còn phụ thuộc vào kết cấu và thành phần cấp hạt của đất cũng như phương pháp phân tích sẽ sử dụng. Bảng 1 chỉ ra các kích cỡ mẫu lấy phù hợp tùy theo cấu trúc đất và các phương pháp khác nhau.

Lấy các khuôn mẫu đất thật cẩn thận tránh va chạm làm ảnh hưởng đến sự thay đổi cấu trúc đất, sử dụng việc nén bằng tay với vật liệu phù hợp hoặc sử dụng ống lấy mẫu phù hợp. Lấy ít nhất 3 mẫu điển hình ở mỗi tầng đất hoặc mỗi lớp đất mới đào, với loại đất lẫn nhiều đá thì cần lấy nhiều hơn. Ghi ngày tháng, vị trí tầng lấy mẫu, độ sâu lấy mẫu. Lấy ống chứa mẫu đất ra khỏi mặt đất bằng một cái bay, gọt phẳng 2 mặt ống bằng dao, nếu cần thiết phải điều chỉnh đất trong khuôn mẫu đó để cuối cùng có thể đậy nắp vừa sát mặt ống. Đánh số mẫu và ghi chi tiết các thông số về lý lịch mẫu: hướng lấy mẫu (mặt ngang hoặc thẳng đứng), tầng đất, độ sâu lấy mẫu v.v...

Đóng gói mẫu (có thể trong túi chất dẻo) để tránh mất nước. Gói các đoàn lạp đất bằng giấy nhôm hoặc chất dẻo để giữ cấu trúc và không bị làm khô. Mặt khác, lấy thêm một khối đất nguyên vẹn mỗi cạnh khoảng 30 cm gói bằng giấy nhôm, đưa về phòng thử nghiệm để dự phòng. Bảo quản mẫu trong buồng lạnh từ 1 °C đến 2 °C để giảm sự thoát nước và loại bỏ hoạt động sinh học cho đến khi phân tích mẫu xong. Một số mẫu đất có thể có hoạt động sinh học thì phải xử lý trước khi bảo quản bằng chất khử trùng ví dụ dung dịch đồng sunphat 0,05 %.

Thông tin có liên quan khác cần được lưu ý, ví dụ: tình trạng nước của đất, điều kiện lớp đất/bề mặt, v.v... (xem 5.2)

Bảng 1 - Kích cỡ mẫu khuyến nghị (chiều cao x đường kính) đối với các phương pháp thử khác nhau

Kích thước tính theo milimét

CHÚ THÍCH 1: Các điểm chỉ ra ở trên áp dụng cho việc xác định khả năng giữ nước. Các hướng dẫn chung về lấy mẫu và các vấn đề liên quan cần tham khảo ISO 18400-101.

CHÚ THÍCH 2: Trong điều kiện ẩm, lấy mẫu đất dễ dàng hơn và trong đất co ngót/ trương nở, dung trọng tại điều kiện tự nhiên là thấp nhất. Do đó nên lấy mẫu vào mùa mưa khi áp suất mao quản có giá trị xấp xỉ -5 kPa. Tránh lấy mẫu đất khi khô, nhất là đất chứa sét vì loại đất này sẽ trương nở hoặc co ngót khi hàm lượng nước thay đổi. Đất trương nở và đất dễ bị co ngót khi khô, chỉ được phép lấy mẫu khi đất đã hoàn toàn bão hòa nước tức là dưới mực nước ngầm và trong vùng mao quản dày. Trong các điều kiện khác có thể lấy các đoàn lạp với cấu trúc không bị phá vỡ.

5.2  Chuẩn bị mẫu

Chuẩn bị mẫu để xác định khả năng giữ nước tại áp suất lớn hơn -50 kPa (xem Điều 3), xếp ngay ngắn các ống lấy mẫu có chứa đất vào đáy hộp, nắp đậy ống mẫu được thay bằng vật liệu dệt, bằng giấy hoặc bằng lưới plastic nếu đã biết trước được đặc trưng giữ nước. Buộc lại bằng băng dính. Miếng lưới chất dẻo sẽ giúp giữ đất trong ống nhưng cho phép đất tiếp xúc được với mặt tấm xốp. Tránh làm bẩn mặt mẫu đất, có thể loại bỏ các viên sỏi, đá nhỏ để tăng tiếp xúc, điều chỉnh thể tích khuôn đất nếu thấy cần. Đầu khuôn đất còn lại phải đậy nắp để tránh bay hơi nước. Chuẩn bị các mẫu đất để phân tích áp suất mao quản lớn cần phải làm một mặt bằng phẳng còn mặt kia phải gói lại bằng giấy nhôm để tránh bay hơi nước. Những mẫu đất không còn nguyên vẹn, cần phải bịt đáy bằng một miếng lưới chất dẻo, thêm đất vào, vỗ nhẹ cho chặt đất để xác định dung trọng.

Cân các mẫu đất đã được chuẩn bị. Đảm bảo rằng các mẫu đất đã được đặt ở áp suất thấp hơn điểm cân bằng đầu tiên nhờ có việc làm ướt chúng. Nếu thấy cần, phải tăng cường mao dẫn, giảm bề mặt cách biệt nhờ việc phủ cao su xốp đã được bão hoà nước không có các loại khí hoà tan hoặc bằng dung dịch canxi sulfat 0,005 mol/l. Cân mẫu ướt khi thấy xuất hiện một màng mỏng trên bề mặt. Đây là lượng nước tối đa mà đất có khả năng giữ được, tính theo công thức ở 6.5.

Đặc tính giữ nước của đất trương nở và co rút phải được xác định theo tải trọng tương tự như tải trọng xảy ra tại hiện trường. Nếu không, dữ liệu phòng thử nghiệm có thể sai lệch với đặc tính giữ nước của đất trong điều kiện hiện trường tự nhiên.

Thời gian cần thiết để làm ướt thay đổi theo hàm lượng nước và thành phần cấp hạt ban đầu của đất, từ một hoặc hai ngày cho cát và từ hai tuần trở lên đối với đất pha sét. Ngoại trừ cát, cần làm ướt chậm đề ngăn không khí trong các mẫu thử. Cần chú ý không để đất cát bị ướt quá lâu vì cấu trúc có thể bị phá vỡ. Cát dưới đất dung trọng thấp mà không có ảnh hưởng ổn định của chất hữu cơ hoặc rễ là dễ bị ảnh hưởng nhất. Phương pháp buret thích hợp nhất cho loại đất này và các mẫu có thể được làm ướt bằng cách sử dụng quy trình trong 6.3. Đất, lý tưởng nhất là để ẩm đồng ruộng và bắt đầu thấm hút; đất khô có thể gây ra sự khác biệt về đặc tính giữ nước do kỵ nước hoặc trì trệ (hysteresis).

Hướng dẫn chung về thời gian làm ướt đất là:

- Đất cát   1 ngày - 5 ngày

- Đất thịt   5 ngày -10 ngày

- Đất sét   5 ngày - 14 ngày

- Đất than bùn   5 ngày - 20 ngày

Nhiệt độ tăng làm giảm hàm lượng nước ở một áp suất nhất định. Khuyến khích rằng tất cả các phép đo lưu giữ nước được thực hiện ở nhiệt độ không đổi (20 ± 2) °C. Báo cáo nhiệt độ khi thực hiện các phép đo đặc tính giữ nước.

CHÚ THÍCH 1: Có thể cần loại bỏ các mẫu có đá nhô ra lớn.

CHÚ THÍCH 2: Các lỗ rỗng rát thô không chứa đầy nước khi mẫu đất bão hòa do hiện tượng tăng mao dẫn.

6  Xác định đặc tính giữ nước của đất theo phương pháp tấm hút bằng cát, kao lanh hoặc sứ

6.1  Nguyên tắc

Việc xác định áp suất mao quản âm với đất thịt thô hoặc đất cát mịn chứa trong chậu kín nước, cứng chắc, vật liệu không rò rỉ (chậu sứ là loại thích hợp nhất). Mẫu đất được đặt tiếp xúc với bề mặt tấm hút, nước bị hút vào mao quản cho đến khi có sự cân bằng áp suất mao quản của mẫu với áp suất của tấm hút. Trạng thái cân bằng, và lượng nước hút được xác định bằng cân mẫu đất chưa sấy và đã sấy theo cùng một điều kiện, quy trình như nhau. Áp suất âm cực đại của mẫu mà có thể đã được dùng trước khi không khí lọt vào có liên quan tới sự phân bố kích thước lỗ hở của loại cát mịn hoặc phù sa thô (được xác định bởi sự phân bố kích thước hạt, hình dạng của hạt và độ chặt của mẫu đất.

6.2  Thiết bị, dụng cụ

6.2.1  Chậu sứ rộng hoặc loại chậu khép kín, có nắp đậy, có lỗ tháo nước ở đáy, kích thước 50 cm x 70 cm x 25 cm.

6.2.2  Ống và phụ kiện nối để lắp đặt hệ thống thoát nước từ tấm hút.

6.2.3  Cát, kao lanh hoặc limon làm vật liệu cho tấm hút. Cát sạch công nghiệp cỡ hạt thường bán ở thị trường là phù hợp. Kích thước phù hợp được nêu ra ở Bảng 2. Có thể dùng một số loại bột khác như bột thủy tinh, bột, nhôm oxit nếu đạt yêu cầu về ít khí lọt vào trước.

6.2.4  Bình định mức, bình phân phối 5 L, vòi có khoá.

6.2.5  Hệ thống đo áp suất, (tùy chọn).

6.2.6  Tủ sấy duy trì được nhiệt độ (105 ± 2) °C.

6.2.7  Cân có thể cân chính xác 0,1 % giá trị cần cân.

CHÚ THÍCH - Ví dụ về một hệ thống thoát nước dùng tấm hút bằng kao lanh, cát được mô tả ở Phụ lục A.

Bảng 2 - Ví dụ về kích thước hạt bột silic, cát phù hợp cho tấm hút

6.3  Chuẩn bị tấm hút

Sử dụng các vật liệu thích hợp để chuẩn bị tấm hút không khí theo yêu cầu (xem Bảng 2). Phụ lục A đưa ra một ví dụ về quy trình của một tấm hút.

6.4  Cách tiến hành

Chuẩn bị các ống khuôn đất như 5.2. Cân các khuôn đất đó và đặt vào tấm hút ở áp suất mao quản cần có. Để yên 7 ngày. Tiếp theo cân thường xuyên các mẫu theo yêu cầu nhằm xác định sự thay đổi khối lượng đến khi sự thay đổi đó nhỏ hơn 0,02 % là cân bằng đã được thiết lập. Tiếp tục đặt mẫu ở tấm hút với áp suất thấp hơn, hoặc đem sấy khô. Những mẫu không đạt được trạng thái cân bằng phải được thay thế, phải đậy tấm hút để giảm tối thiểu sự bay hơi nước.

Theo hướng dẫn, thời gian cần thiết để đạt đến cân bằng tỷ lệ với bình phương chiều cao của ống khuôn mẫu tối thiểu là 7 ngày để cân bằng tại từng thế năng, có trường hợp phải đến 20 ngày và lâu hơn. Khuyến nghị sử dụng tối thiểu 7 ngày để các mẫu thiết lập kết nối mao quản tốt, cho phép trạng thái cân bằng nhanh chóng đạt được hơn.

6.5  Biểu thị kết quả

6.5.1  Cách tiến hành đối với mẫu đất chứa ít hơn 20 % đá (đường kính đá lớn hơn 2 mm).

6.5.1.1  Tính tỷ lệ hàm lượng nước ở áp suất mao quản p_m theo Công thức (1):

Trong đó

m_w(p_m) là tỷ số khối lượng của hàm lượng nước ở áp suất mao quản, tính bằng gam;

m(p_m) là khối lượng của mẫu đất ở áp suất mao quản p_m, tính bằng gam;

m_d là khối lượng của mẫu đất đã sấy khô, tính bằng gam.

6.5.1.2  Tính thể tích nước chứa trong mẫu tại áp suất mao quản p_m theo Công thức:

Trong đó

φ_w(p_m)  là thể tích nước chứa trong mẫu tại áp suất mao quản tính theo cm³nước/cm³đất;

m(p_m)  là khối lượng mẫu đất tại áp suất mao quản p_m, tính bằng gam;

m_d  là khối lượng của mẫu đất đã sấy khô, tính bằng gam;

V  là thể tích của mẫu đất, tính bằng cm³;

ρ_w  là tỷ khối của nước, tính theo gam/cm³ (= 1g/cm³).

Nếu mẫu đựng trong ống lấy mẫu, có cả lưới chất dẻo, băng dính..., phải cân lại rồi trừ đi phần khối lượng này mới có giá trị khối lượng mẫu đất m(p_m).

CHÚ THÍCH  Phần thể tích chứa nước có thể được thay thế bằng tỷ số khối lượng của nước bằng Công thức sau:

Trong đó

m_w(p_m) là tỷ số khối lượng tại áp suất mao quản p_m, tính bằng gam nước/gam đất;

b_ρs là dung trọng của đất đá sấy khô tính bằng g/cm³.

6.5.2  Chuyển đổi kết quả theo cơ sở đất mịn

Vì lượng đá của mẫu phân tích trong phòng thử nghiệm còn có thể được biểu hiện chưa đúng với thực tế ngoài đồng ruộng nên cần chuyển kết quả đó từ phòng thử nghiệm ra đất mịn để tiện so sánh hoặc điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện đồng ruộng. Nếu việc chuyển đổi tương ứng lấy cơ sở đất mịn (f) dùng cho phương pháp hút hoặc phương pháp chân không, có thể dùng Công thức (3) đối với mẫu đất có đá:

Trong đó

φ_f  là lượng nước của đất mịn, tính theo một phần thể tích;

φ_s  là thể tích đá, tính theo phần của tổng thể tích ống đất;

φ_t  là lượng nước trong đất, tính theo phần tổng thể tích ống đất.

Như vậy, nếu đất chứa lượng đá là 0,05 tổng thể tích thì Công thức (4):

Những viên đá có lỗ xốp cũng giữ nước nên càng cần phải hiệu chỉnh. Xác định lượng nước của phần đá xốp đó, các áp suất mao quản và hiệu chỉnh lượng nước của đất theo cách sau đây. Nếu số lượng đá trong mẫu chiếm 0,05 tổng thể tích mẫu thì:

Trong đó

φ_s  là lượng nước chứa trong đá có lỗ xốp được tính như là tổng thể tích loại đá có lỗ xốp có trong mẫu đất.

Nếu trong đất chứa nhiều, đá xốp và có thể xem những viên đá đó như là một phần đất và không cần phân biệt φ_f và φ_t.

CHÚ THÍCH  Với một hỗn hợp các loại đá cố lỗ xốp và không xốp như trong đất chứa sét có chứa hai loại mảnh đá và mảnh đá vôi thì cần hiệu chỉnh cho cả hai loại đá này.

7  Xác định đặc tính giữ nước của đất bằng cách sử dụng tấm xốp và buret

7.1  Nguyên tắc

Một áp suất mao quản âm được áp dụng cho phễu lọc Buchner bằng thủy tinh có tấm sứ với các lỗ xốp bằng một cột nước treo. Mức áp suất tối thiểu được áp dụng sẽ phụ thuộc vào áp suất khí đi vào tấm xốp đó. Trong thực tế, mức áp suất tối thiểu, được sử dụng sẽ bị hạn chế bởi vị trí của buret, vị trí này có thể thấp hơn phễu Buchner, điển hình là nhỏ hơn 2 m. Mỗi lần chỉ xử lý một mẫu trên phễu Buchner. Thể tích nước trong buret tăng lên đúng bằng lượng nước đã chảy ra từ mẫu đất. Trạng thái cân bằng được xác lập nhờ việc quan sát buret mà không cần cân mẫu. Cân mẫu đất, sấy khô để xác định lượng nước tại áp suất mao quản cuối cùng.

CHÚ THÍCH  Có thể xác định đường cong hấp thụ với mẫu được làm ướt.

Phễu Buchner phải có đường kính, chiều cao đủ lớn về để đặt khuôn mẫu đất vào. Tấm sứ xốp phải vừa khít với đáy phễu. Khuyến nghị áp dụng mức áp suất 100 kPa khi đo bằng phương pháp này, tuy vậy phụ thuộc vào yêu cầu, mức áp suất thấp hơn vẫn có thể sử dụng theo thiết bị và phương pháp nói trên.

7.2  Thiết bị, dụng cụ

7.2.1  Phễu Buchner

7.2.2  Tấm sứ xốp

7.2.3  Ống mềm kín nước

7.2.4  Buret chia độ

Thể tích và độ chia của buret tùy thuộc vào kích thước, cấp hạt và tỷ khối của mẫu và ngay cả mức áp suất mao quản âm được áp dụng. Loại buret dung tích 50 ml, có thang chia độ đến 0,1 ml phù hợp với mẫu đất có thể tích 300 cm³.

7.2.5  Tủ sấy duy trì được nhiệt độ (105 ± 2) °C.

7.2.6  Cân chính xác đến 0,01 g,

7.2.7  Ống nối cao su, có nút đậy.

7.3  Lắp ráp tấm xốp và buret

Nối đuôi buret vào đáy phễu Buchner. Nối nắp buret với nút của phễu Buchner bằng ống nhựa mềm để chống bay hơi như Hình 1. Đổ đầy nước đã được loại không khí vào ống và phễu Buchner. Điều chỉnh buret cho đến khi mực nước trong buret thăng bằng với tấm sứ xốp. Đuổi hết bọt khí bằng cách sau: vỗ nhẹ vào buret hoặc thổi một luồng khí có áp suất đủ vào đuôi buret. Dùng bơm hút chân không hút nước xuống theo hướng đuôi buret có khoá cho đến khi hết bọt. Loại bỏ bóng khí ở đáy tấm sứ xốp bằng cách nâng mực nước đến nắp của phễu Buchner rồi đậy và cài lại.

7.4  Cách tiến hành

Đặt khuôn mẫu đất còn nguyên dạng đã được thấm ẩm lên bề mặt tấm xốp, tấm sứ xốp đã được bão hoà nước. Duy trì mực nước trong buret bằng mức nước của tấm sứ xốp cho đến khi mẫu đất bão hoà nước, ghi lại thể tích nước trong buret. Điều chỉnh buret sao cho mực nước trong đó có chiều cao h cm thấp hơn vị trí điểm giữa của mẫu. Mức áp suất mao quản âm (p_m tính theo kPa) tương ứng với -(p_m/10). Điều chỉnh buret mỗi lần làm việc tùy theo mức áp suất cần sử dụng. Cân bằng được thiết lập khi thể tích nước trong buret tăng lên một lượng nhỏ hơn 0,05 thể tích mẫu đất tính theo thể tích nước hút trong 1 ngày. Đọc trị số thể tích nước trong buret, lặp lại toàn bộ quá trình tại mức áp suất cần làm theo thứ tự áp suất giảm dần. Thể tích nước bị hút ra khỏi mẫu đất chính bằng sự thay đổi thể tích nước trong buret. Cân mẫu đất tại áp suất mao quản cuối cùng khi đã đạt cân bằng, sấy khô và cân lại mẫu.

7.5  Biểu thị kết quả

7.5.1  Các tiến hành đối với các loại đất có chứa 20 % đá (với đường kính đá lớn hơn 2 mm).

7.5.2  Tính phần thể tích nước trong đất ở áp suất mao quản cuối cùng theo Công thức (6) :

Trong đó

φ_e  là hàm lượng nước trong đất - biểu thị phần thể tích ở áp suất cuối cùng đã sử dụng;

m_e  là khối lượng mẫu đất ở áp suất mao quản cuối cùng đã sử dụng, tính bằng gam;

m_d  là khối lượng mẫu đất khô kiệt, tính bằng gam;

ρ_w  là khối lượng riêng của nước (=1,00g.cm^-3);

V  là thể tích của mẫu đất, tính bằng cm³.

Nếu mẫu đất đựng trong ống lấy mẫu có cả lưới chất dẻo, băng dính ... thì phải cân lại chúng rồi trừ đi phần khối lượng đó mới có được giá trị của m_e.

7.5.3  Tính phần thể tích nước ở áp suất p_m dùng Công thức (7):

Trong đó

φ(p_m)  là hàm lượng nước trong đất tại áp suất p_m biểu thị theo thể tích;

V_e  là thể tích nước trong buret tại áp suất cuối cùng, tính bằng centimet khối;

V(p_m)  là thể tích nước trong buret tại áp suất p_m, tính bằng centimet khối;

V  là thể tích mẫu đất, tính bằng centimet khối

Chuyển đổi kết quả theo đất mịn, xem 6.5.2.

CHÚ DẪN

Hình 1 - Thiết bị tấm xốp và buret

Xem Điều 10

8  Xác định đặc tính nước của đất bằng máy chiết có tấm xốp áp suất

8.1  Nguyên tắc

Tấm chiết áp suất thích hợp để đo hàm lượng nước tại áp suất mao quản từ - 5 kPa -1500 kPa. Các khuôn mẫu đất nhỏ được đặt tiếp xúc với tấm sứ xốp trong bể áp suất. Một áp lực khí được tác động lên khoảng không gian trên bề mặt mẫu và nước trong mẫu đất chuyển dịch qua tấm sứ xốp. Lượng nước này được thu vào một buret hoặc ống đong hoặc dụng cụ tương tự nào đó kèm theo (xem Hình 2). Khi đạt được cân bằng, cân mẫu đất, sấy mẫu khô rồi cân lại để xác định hàm lượng nước trong đất tại áp suất đã biết trước.

Cần bảo đảm rằng thiết bị đạt tiêu chuẩn an toàn và không ảnh hưởng đến sức khoẻ. Đặc biệt chú ý đề phòng khi sử dụng thiết bị áp suất cao.

CHÚ THÍCH  Tốt nhất là các tấm sử xốp phải có trị số đi vào của khí nhỏ hơn áp suất cần áp dụng. Chỉ số áp suất các tấm sứ thương mại thường là 10kPa, 30kPa, 50 kPa, 1500 kPa.

8.2  Thiết bị, dụng cụ

8.2.1  Bể áp lực có tấm sứ xốp.

8.2.2  Các ống lấy mẫu/khuôn mẫu đất có đĩa chất dẻo và nắp.

8.2.3  Buret chia độ.

8.2.4  Máy nén khí (1700 kPa), ống khí nitơ hoặc khí khác thích hợp.

8.2.5  Thiết bị điều chỉnh áp suất và đồng hồ kiểm tra.

8.2.6  Tủ sấy duy trì được nhiệt độ (105 ± 2,0) °C.

8.2.7  Cân, có độ chính xác ± 0,01 g.

CHÚ DẪN

Hình 2 - Hệ thống chiết áp suất bằng tấm xốp

8.3  Lắp đặt thiết bị

Lắp đặt thiết bị theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

8.4  Cách tiến hành

Lấy những khuôn đất nhỏ, đường kính xấp xỉ 5 cm có chiều cao trong khoảng 5 mm và 10 mm hoặc có thể lấy mẫu đất nguyên to hơn ngoài thực địa. Đặt ít nhất 3 mẫu giống hệt nhau lên tấm sứ xốp đã được bão hoà nước tại áp suất phù hợp theo yêu cầu. Nhúng tấm sứ xốp có mẫu đất để nước chớm trên đáy khuôn mẫu đất, để cho nước ngấm vào đất đến khi xuất hiện một màng mỏng trên bề mặt mẫu đất. Làm kín mặt đáy của tấm hút nước bằng cách cho ngập nước để tạo ra môi trường bão hoà. Đậy nhẹ bề mặt mỗi mẫu bằng một miếng chất dẻo để làm giảm sự bay hơi nước.

Dùng một áp suất dự kiến thải nước thừa ra khỏi tấm xốp và nối ống thải với buret bằng ống nối ở thành buồng áp lực. Áp suất được đặt vào nhờ bình khí nén nitơ hoặc máy nén khí qua hệ thống van và có điều chỉnh. Luồng khí nén đó phải có áp suất cao hơn chút ít so với áp suất mao quản thấp nhất cần có trong quy trình. Sử dụng áp suất khí định trước p, kiểm tra sự rò rỉ hơi ra ngoài, để mẫu đạt tới cân bằng được thiết lập, hàng ngày ghi lại phần thể tích nước tăng lên trong buret. Mẫu đạt được cân bằng khi lượng nước không tăng lên nữa. Áp suất mao quản p_m của mẫu bằng -p.

Khi lấy mẫu ra, phải kẹp ống thải nước để tránh dòng nước chảy ngược trở lại đồng thời cho giảm áp suất. Cân ngay cả mẫu và ống lấy mẫu. Tiến hành tạo ra cân bằng mẫu nghiên cứu theo trình tự ở các mức áp suất khác nhau bằng cách nhấc mẫu ra, cân khối lượng mẫu khi đã đạt cân bằng tại các mức áp suất. Dùng bình tia nước làm ướt các tấm sứ xốp. Khi đã đạt cân bằng ở giai đoạn cuối cùng thì sấy mẫu ở 105 °C và xác định khối lượng đất khô kiệt và khuôn mẫu.

CHÚ THÍCH  Không nên dùng khuôn đất cao quá 5 cm. ở mức áp suất thấp hơn, cần sử dụng mẫu nhỏ hơn để thời gian đạt đến cân bằng không quá lâu. Tại áp suất -1500 kPa, độ cao của mẫu từ 1 cm đến 2 cm là phù hợp bởi vì nước trong các mẫu đã đạt đến cân bằng tại áp suất thấp chỉ được lưu giữ trong các lỗ hổng nhỏ và ít chịu ảnh hưởng của cấu trúc và các loại đất. Tại mức áp suất thấp hơn -100 kPa có thể sử dụng các mẫu đất không còn nguyên vẹn nhờ việc chuẩn bị mẫu từ phần các mẫu nhỏ vỡ ra nhưng không được nén ép hoặc không được đúc lại mẫu đất.

8.5  Tính toán và biểu thị kết quả

8.5.1  Cách tiến hành cho các loại đất không có đá

Tính toán phần thể tích nước theo Công thức (8):

Trong đó

φ(pm)  là thể tích nước tại áp suất mao quản p_m;

m(p_m)  là khối lượng đất ướt, tính bằng gam;

m_d  là khối lượng đất khô kiệt, tính bằng gam;

p_w  là khối lượng riêng của nước, tính bằng g.cm^-3;

V  là thể tích của khuôn đất, tính bằng cm³.

Nếu đất đựng trong ống khuôn lấy mẫu thì phải cân để trừ đi phần khối lượng ống cùng với lưới chất dẻo, băng dính, v.v... mới được giá trị của m(p_m)

8.5.2  Cách tiến hành đối với đất chứa đá

Các mẫu chứa những hạt đá (có kích thước > 2 mm) thì không nên dùng làm mẫu xác định theo phương pháp dùng buồng hay màng áp suất vì thể tích của mẫu là tương đối nhỏ. Sau khi sấy khô, xác định phần thể tích của đá có trong ống mẫu ban đầu hoặc từ một phép đo ngoài hiện trường rồi tiến hành thực hiện một sự tương quan từ giá trị φ_f sang giá trị φ_t của đất tổng số:

Trong đó

φ_f  là lượng nước của đất mịn tại điểm cân bằng trong bình thu hồi áp lực và biểu thị theo thể tích;

φ_t = φ_f(1 - φ_s)  là thể tích đá, được biểu thị như là một phần trong tổng thể tích của ống;

φ_t  là lượng nước chứa từ tổng lượng đất, biểu thị theo thể tích;

Như vậy, trong đất có chứa phần thể tích đá không xốp là 0,05 thì có thể tính theo Công thức (10):

Nếu trong đất là các loại đá xốp có lỗ thì tiến hành xác định đặc tính giữ nước riêng của nó rồi hiệu chính sang đất mịn theo đặc tính giữ nước và thể tích của mẫu.

Xem Điều 10.

9  Xác định đặc tính nước của đất bằng phương pháp các buồng màng áp suất

9.1  Nguyên tắc

Đất được đặt trên màng xenlulo axetat xốp, có lỗ. Các mẫu đất này được đạt đến trạng thái cân bằng tại áp suất mao quản p_m cho trước bằng cách áp dụng áp suất khí dương p; áp suất mao quản của các mẫu cân bằng là -p. Duy trì áp suất, màng và mẫu đất trong buồng áp lực, trong khi đó mặt dưới của các lỗ hổng được giữ như áp suất khí quyển. Trạng thái cân bằng sẽ đạt được khi nào nước ngừng chảy ra từ tế bào áp suất. Lượng nước chứa trong mẫu đất được xác định bằng cách cân, sấy khô rồi cân lại mẫu. Đa phần các loại bể áp suất đều có thể tiến hành với các loại đất rất khác nhau về trạng thái vật lý. Tuy nhiên, thời gian tạo đến cân bằng của chúng khác nhau do kích cỡ của từng loại bể và do áp dụng khoảng áp suất khác nhau. Phương pháp áp suất khí chỉ áp dụng phù hợp với áp suất mao quản nhỏ hơn -33 kPa.

Cần đảm bảo tiêu chuẩn an toàn cao. Khi sử dụng áp suất cao cần có các biện pháp phòng ngừa đặc biệt.

9.2  Thiết bị, dụng cụ

9.2.1  Buồng màng áp suất có tấm xốp, xem thêm tài liệu tham khảo [6].

9.2.2  Máy nén khí (1700 kPa), bình khí nitơ hoặc nguồn khí khác phù hợp.

9.2.3  Tủ sấy duy trì nhiệt độ ổn định (105 ± 2,0) °C.

9.2.4  Cân có độ chính xác ± 0,01 g.

9.2.5  Màng xenlulo axetat, loại màng bán thủy phân có đường kính lỗ xốp trong bình 240 nm hoặc 24 nm là phù hợp

9.2.6  Bình có đường thoát, có ống lắp khít với lỗ thoát của buồng màng áp suất.

9.2.7  Parafin lỏng.

9.3  Lắp đặt thiết bị

Dùng màng áp suất cắt ra thành một miếng tròn có thể đặt vừa vào buồng áp suất, ngâm nước miếng cắt 5 min, đặt miếng cắt vào buồng áp suất. Dùng một con dao mỏng thấm nước cắt ngang mẫu đất một khoanh dày chừng 1 cm, đặt đều vào giữa màng. Phần mặt phẳng của mẫu đất phải được nằm ở bề mặt màng với các loại đất cát không dính kết có thể dùng một cái thìa để chuyển mẫu bị xáo trộn vào hệ thống màng.

CHÚ THÍCH 1  Hình 3 thể hiện mặt cắt thẳng đứng một màng áp suất.

CHÚ THÍCH 2  Đối với loại đất có khả năng làm thủng màng (ví dụ: đất cát sạn) hoặc khi dùng áp suất mao quản nhỏ hơn -200 kPa thi nên dùng 2 đĩa màng.

Kích thước tính bằng milimét

CHÚ DẪN

Hình 3 - Buồng áp suất màng

9.4  Cách tiến hành

Lắp buồng màng áp suất với mẫu đất, tăng áp suất đến giá trị cần thiết đồng thời kiểm tra sự rò rỉ khí ra ngoài bằng nước xà phòng, áp suất từ bình khí nén nitơ hoặc từ máy nén được điều chỉnh bằng van để có áp lực cao hơn chút ít so với áp suất mao quản cần thiết. Các mẫu đất riêng biệt đòi hỏi phải đạt cân bằng tại một trị số áp suất khác nhau với mỗi một khuôn mẫu. Hàng ngày cân lượng nước chảy ra ngoài với độ chính xác đến 0,01 g. Để tránh bay hơi nước, cho vào bình đựng nước thoát ra một vài giọt parafin lỏng. Mẫu được xác định là đạt cân bằng sau 2 ngày liên tiếp, lượng nước trong bình thoát ra không đổi. Lấy mẫu ra, cân khối lượng mẫu ướt m_w(p_m), sấy khô, cân khối lượng của mẫu khô m_d.

CHÚ THÍCH  Không nên dùng khuôn mẫu đất cao hơn 5 cm. Với các mức áp suất thấp nên sử dụng các mẫu nhỏ để tránh thời gian đạt đến cân bằng kéo dài. ở mức áp suất -1500 kPa, độ cao của khuôn mẫu thường từ 1 cm đến 2 cm là vừa vì nước trong các mẫu đạt đến cân bằng tại áp suất tháp chỉ được lưu giữ trong các lỗ hổng nhỏ và ít chịu ảnh hưởng của loại đất và cấu trúc đất. Tại mức áp suất nhỏ hơn -100 kPa có thể sử dụng các mẫu đất không còn nguyên vẹn nhờ được chuẩn bị mẫu từ những phần mẫu nhỏ, mẫu vỡ ra nhưng không được nén và cũng không được đúc lại.

9.5  Biểu thị kết quả

Ghi lại mọi kết quả của khối lượng đất sấy khô trong tủ sấy và chuyển đổi thành thể tích dựa trên giá trị dung trọng đối với toàn bộ lõi đất theo 6.5.2.

9.6  Báo cáo kết quả

Xem Điều 10.

10  Báo cáo kết quả

Báo cáo kết quả phải bao gồm các thông tin sau:

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này, nghĩa là TCVN 6651:2021 (ISO 11274:2019);

b) Phương pháp đã sử dụng;

c) Thông tin nhận diện đầy đủ mẫu thử:

- Tham chiếu lưới của vị trí lấy mẫu;

- Ngày lấy mẫu đồng ruộng;

- Điều kiện độ ẩm đất;

- Độ sâu lấy mẫu;

- Số lượng mẫu mỗi lần xác định;

- Cỡ mẫu;

- Điều kiện của mẫu - lõi đất nguyên dạng/tổng hợp, xáo trộn, sàng, đá xốp, v.v...

- Chất lỏng thấm ướt đã sử dụng;

- Nhiệt độ và khoảng nhiệt độ thực hiện các phép xác định.

d) Kết quả các phép xác định:

- Hàm lượng nước ở mỗi áp suất được xác định là tổng phần đất hoặc phần đất mịn và được biểu thị rõ ràng như sau:

1) Phần thể tích;

2) Tỷ số khối lượng, hoặc nếu hàm lượng nước tại một vài áp suất sử dụng mẫu đất tương tự đã được xác định

3) Đồ thị kết quả đặc tính giữ nước;

- Thông tin về tất cả việc điều chỉnh sai khác so với phương pháp;

e) Mọi thông tin không quy định trong tiêu chuẩn này hoặc được coi là tùy chọn, hoặc mọi yếu tố có thể ảnh hưởng đến kết quả.

11  Độ chụm

Độ chụm của kết quả ở mọi phương pháp đều phụ thuộc các yếu tố sau:

a) Điều kiện mẫu đất so với hiện trạng thực tế bên ngoài và tính chất đại diện của tầng đất.

b) Tính chất biến động về nhiệt độ, độ nhớt của nước và ngay cả các đặc tính giữ nước. Những thay đổi nhiệt độ cũng có thể gây ra sự ngưng kết và sự khử hấp phụ, điều đó làm cho việc xác định trạng thái cân bằng thực sự rất khó nhận biết được;

c) Áp suất thẩm thấu thường không được xem xét riêng biệt, khi xác định đặc tính giữ nước của đất. Các loại đất biểu hiện mặn hoặc có chứa lượng axit tự do thì có thể có áp suất nước trong đất thấp hơn nhiều so với bản thân đất đó chứa nước tinh khiết hơn. Trong trường hợp này hàm lượng muối của chất làm ướt cần phải cân nhắc;

d) Cần phải luôn luôn duy trì sự tiếp xúc mao quản tốt trong toàn bộ thời gian tiếp xúc với tấm hút nước, hoặc tấm sứ xốp, hoặc màng hút. Sự tiếp xúc kém làm cho hàm lượng nước sẽ cao hơn thực tế tại một giá trị áp suất mao quản cho trước;

e) Không khí có thể bị cuốn vào khi làm ướt mẫu dẫn đến lượng nước thấp hơn tại áp suất đã cho, nhưng ở phương pháp làm ướt mẫu chân không hoặc phương pháp làm bão hoà không được khuyến khích để tránh vấn đề này vì mẫu có thể bị hư hỏng. Hiện tượng khí bị cuốn vào cũng có thể xuất hiện ở thực địa.

Độ chụm của kết quả là vấn đề rất khó định lượng bởi vì đặc tính tự nhiên của đất thay đổi lớn. Tính năng hiệu chính của thiết bị có thể kiểm tra bằng cách dùng vật liệu đối chứng, ví dụ: limon đã rửa sạch, liên tục.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Cấu trúc tấm hút

A.1  Tấm hút bằng cát

Thiết kế một hệ thống thoát nước ngang bằng những ống bán cứng giống như Hình A.1 vừa kích thước đáy bình có trừ 2cm biên. Gắn chặt những điểm nối bằng băng keo chống thấm, cắt các vạch dài 1cm phía dưới ống, cách nhau từ 1cm đến 2 cm. Bọc các ống lại bằng 3 lớp voan nilon. Lắp ống PVC qua nút cao su nối với hệ thống thoát, và gắn chặt nút cao su với chậu thải. Bảo đảm hệ thống thoát đầu vào cao hơn đầu ra. Lắp đặt các dụng cụ thủy tinh và các ống bên ngoài như Hình A.2.

Đóng vòi A. Đặt ngang hệ thống thải để đẩy khí đẩy ra. Cho nước vào các ống và cho đến một nửa bình chứa. Nối bình hút 5 lít và bơm chân không tại điểm B. Cho ít cát thô sạch phủ trên hệ thống ống dẫn dày khoảng 1 cm, đảm bảo sao cho độ dốc về phía cửa ra được giữ lại trong cát. Thêm vào khoảng 3 cm cát mịn bão hoà. Mở vòi A, mở van chân không để hút nước, nhưng vẫn duy trì mực nước cao hơn bề mặt cát. Khi không còn thấy bọt khí, khóa vòi lại, cho tiếp lớp cát mịn bão hoà thứ 2 vào. Cứ như vậy, vừa đổ cát mịn vừa trộn để đẩy khí ra cho đến khi có được lớp cát chỉ cách mặt chậu 7 cm, phải bảo đảm lúc nào cát dưới mặt nước. Cứ vài ngày phải đẩy khí ra một lần đến lúc chắc chắn không còn khí trong hệ thống nữa. Cuối cùng tháo bơm chân không khỏi điểm D. Đặt mức áp suất yêu cầu bằng cách chỉnh độ cao (h) của lỗ thoát của bình định mức, mở vòi A tháo nước thừa ra. áp suất yêu cầu là -  cm H₂O. Sử dụng Bảng A.1 để chuyển đổi sang các đơn vị áp suất khác. Đặt một tấm voan nilon lên mặt cát khi còn ướt.

CHÚ DẪN

1  Tấm voan nylon

2  Rãnh ở mặt trước

3  Nút cao su

Hình A.1 - Ví dụ về hệ thống tiêu nước dùng cho tấm hút bằng cát hoặc bằng kao lanh

Kích thước theo milimét

CHÚ DẪN

Hình A.2 - Ví dụ tấm hút bằng cát

Kiểm tra xem cát có còn lượng khí vào vượt trên mức áp suất yêu cầu, đặt bình định mức ở độ cao h trong 2 ngày, 10 min nâng mực nước lên 1 lần, mỗi lần 20 cm đến khi toàn bộ mặt cát ngập nước. Nối bình chân không, kiểm tra không khí có thoát ở ống thoát không khí. Trong giai đoạn cuối cho nước vào bình, có thể các chất mịn nằm trên mặt cát hoặc ở dạng huyền phù, cần để qua đêm cho lắng xuống và nạo ra trước khi tiếp tục cho nước vào chậu. Khí có thể vào bất cứ lúc nào. Làm ngập tấm cát bằng nước đó được đuổi khí rồi thoát nước cho đến mức áp suất đó đặt. Trong trường hợp bị nghẹt khí, phải dựng bình hút chân không nối vào điểm B (Hình A.2.) nhưng vẫn phải để nước đầy trên mặt xô vỡ nếu không, khí lại tràn vào hệ thống.

Bảng A.1 - Giá trị tương đương về áp suất

A.2  Tấm hút bằng kao lanh

Tấm hút bằng kao lanh (Hình A.3.) được thiết kế gần giống tấm hút bằng cát. Thành trong của chậu sứ là kao lanh trộn đều với nước, sau đó thêm cát thô vào rồi thêm limon thô (20 µm đến 60 µm, bột silic là phù hợp) cho đến khi cách mặt chậu 10 cm. Từ đây, thực hiện quy trình loại khí vào giống như đối với tấm bằng cát cho đến khi không còn khí trong limon. Phủ hỗn hợp kao lanh ướt và limon dày khoảng 1 cm lên toàn bộ bề mặt, tiếp đó một lớp kao lanh nhão nguyên chất dày 2 cm để làm cứng bề mặt lại. Hạ thấp mức nước khi lớp sét đó đông chặt, dùng bay để làm phẳng bề mặt. Làm ngập nước, tiến hành thoát khí từng giờ, tiến hành trong vài ngày. Khi không còn khí nữa, tháo nước bằng cách sử dụng áp suất cần thiết nhờ bơm chân không, bình hút và thiết bị điều chỉnh áp suất và sử dụng Công thức (A.1):

Có thể sử dụng một hệ thống đo độ căng được đưa vào lõi đổ đầy limon (20 µm đến 63 µm) để kiểm tra thường xuyên áp suất mao quản đối với các khuôn đất trong chậu cát cũng như trong chậu kao lanh.

Kích thước theo milimét

CHÚ DẪN:

1  Kao lanh

2  Ống mẫu đất

3  50/50 kao lanh/phù sa

4  Chậu sứ

5  Hệ thống thoát nước

6  Cát thô

7  Không khí

8  Bình hút

9  Bơm chân không

10  Limon thô

Hình A.3 - Ví dụ tấm hút bằng kao lanh

Thư mục tài liệu tham khảo

[1 ] ISO 18400-101, Soil quality - Sampling - Part 101: Framework for the preparation and application of a sampling plan

[2] ISO 11272:2017, Soil quality - Determination of dry bulk density

[3] TCVN 6861: 2001 (ISO 11276: 1995) Chất lượng đất - Xác định áp suất lỗ nước - Phương pháp dùng căng kế

[4] ISO 11461:2001, Soil quality - Determination of soil water content as a volume fraction using coring sleeves - Gravimetric method

[5] Burke W., Gabriels D., Bouma J., Soil Structure Assessment, A.A. Balkema, Rotterdam, 1986

[6] Avery B.W., Bascomb C.L., Soil Survey Laboratory Methods. Tech. Monogr. No.6, Harpenden, 1982

[7] Haarst G.G., van der and Stakman, W.P., Soil moisture retention curves. II. Directions for the use of the sand box apparatus, range pF 0 to 2.7. Inst. Land and Water Management Research, Wageningen, 1965

[8] Richards L.A., Pressure-membrane apparatus - Construction and use. Agric. Eng., 28, 1947, pp 451-454

[9] Klute A., Methods of soil analysis, Part 1: Physical and mineralogical methods. Agronomy Monograph No.9 (2nd edition), Amer. Soc. Agr., Wisconsin, U.S.A., 1986

[10] Reeve M.J., Carter A.D., Water release characteristic. In: Soil Analysis: Physical Methods. (Eds. Smith K., Mullins C., Marcel Dekker, New York, (1991)

[11] Water Retention, Laboratory Methods (by A. Klute) In Methods of Soil Analysis (SSSA Book Series: 5) Part I Physical and Mineralogical Methods, 1986, Published by: Soil Science Society of America, American Society of Agronomy