Bộ giáo dục và đào tạo
Tr ờng đại học giao thông vận tải nguyễn hữu sinh

Nghiên cứu gia cố tổng hợp cấp phối sỏi ong
tỉnh hà tây bằng xi măng và nhũ t ơng nhựa
trong xây dựng đ ờng ô tô

Ngành: xây dựng đ ờng ô tô và đ ờng thành phố
Mã số: 60.58.30 luận án thạc sỹ khoa học - kỹ thuật ng ời h ớng dẫn Khoa học:

III.3.1.2. Vật liệu thí nghiệm 26
III.3.1.3. Chế bị và nén mẫu trong phòng thí nghiệm 27
III.3.2. Nhận xét chung 57
Ch ơng Iv: thực nghiệm hiện tr ờng
IV.1. Công tác chuẩn bị 58
IV.1.1 Định vị và khống chế khuôn đ ờng 58
IV.1.2 Tính toán khối l ợng 58

IV.1.3 Tập kết dụng cụ, thiết bị và nhân lực thi công 58
IV.2. Triển khai thi công 59
IV.2.1 Làm tơi đất và trộn 59
IV.2.2 Rải và lu lèn 59
IV.3. Bảo d ỡng mặt đ ờng 60
IV.4. Đánh giá kết quả 62
Ch ơng v: h ớng dẫn công nghệ thi công mặt đ ờng CPSO gia cố
tổng hợp xi măng và nhũ t ơng nhựa trong xây dựng đ ờng ô tô
V.1. Chuẩn bị công tr ờng 63
V.2. Chuẩn bị vật liệu 63
V.2.1 Chuẩn bị CPSO 63
V.2.2 Chuẩn bị xi măng . 64
V.2.3 Chuẩn bị nhũ t ơng 64
V.3. Chuẩn bị thiết bị thi công 64
V.4. Trình tự thi công 64
V.5. Kiểm tra nghiệm thu 65
V.6. Bảo d ỡng 65
V.7. Những vấn đề cần chú ý trong quá trình thi công 65
Ch ơng vi: kết luận và kiến nghị
VI.1. Kết luận chung .67
VI.2. Kiến nghị và định h ớng nghiên cứu tiếp.68
Tài liệu tham khảo

từ diện tỉnh, thành phố đến các huyện thị đều còn thiếu và còn yếu các công
trình giao thông đ ờng bộ nhằm đáp ứng nhu cầu đi lại an toàn cho nhân dân.
Thống kê các tuyến đ ờng đ ợc đầu t xây dựng bằng các loại vật liệu hiện
đại và truyền thống trên thế giới nh bằng bê tông nhựa, bê tông xi măng, đá
dăm, đá dăm thấm nhập nhựa vv thì tỉ lệ chiều dài các tuyến đ ờng này chỉ
chiếm phần nhỏ trong tổng số chiều dài các tuyến đ ờng đang sử dụng trên cả
n ớc, mà phần lớn các tuyến đ ờng còn ở dạng đ ờng cấp phối đất, đ ờng
mòn, đ ờng trên cơ sở nền đất nguyên sinh ban đầu, điều này thấy rõ trên các
địa bàn ở các vùng nông thôn, miền núi, vùng sâu vùng xa trong cả n ớc. Vì
vậy vấn đề để cải tạo, nâng cấp, xây dựng hệ thống đ ờng ô tô trên cả n ớc
còn đặt ra rất nhiều nhiệm vụ nhằm đạt đ ợc một hệ thống đ ờng có hiệu quả
kinh tế, phù hợp với bối cảnh hiện tại của đất n ớc.
Việc xây dựng, cải tạo hệ thống đ ờng ô tô ở các vùng nông thôn, miền
núi trên cả n ớc nh trên cần đến l ợng vật liệu khổng lồ là đất đá để xây
dựng nền đ ờng, mặt đ ờng. Trực quan nhận thấy rõ là nếu tận dụng đ ợc vật
liệu sẵn có tại địa ph ơng sẽ giảm bớt kinh phí đáng kể trong công tác xây
dựng đ ờng, một trong những loại vật liệu sẵn có tại các địa ph ơng vùng núi
trên cả n ớc, đặc biệt tại tỉnh Hà Tây đó là loại vật liệu cấp phối sỏi ong (tiếng
La tinh là Laterite). Đây là nguồn vật liệu sẵn có với đặc điểm là phân bố trên
diện rộng, với trữ l ợng khổng lồ trên cả n ớc, đặc biệt tại tỉnh Hà Tây nó còn
có tên là "Đất đồi" hay "Cấp phối đồi", trong bảng giá vật liệu tới chân công
trình của tỉnh nó còn đ ợc phân loại là đất cấp 3 (là loại đất có hàm l ợng đá
- 4 -
và dung trọng giới hạn, có thể dùng để đắp nền đ ờng với những chỉ dẫn kỹ
thuật cụ thể).
Trên địa bàn tỉnh Hà Tây có thể nói là ở đâu có núi đồi là ở đó có cấp
phối sỏi ong (CPSO), là nguồn vật liệu lộ thiên, dễ khai thác, thành phần cấp
phối chủ yếu là sét, hạt đá, ôxít sắt, nên rất phù hợp cho việc làm nền, móng,
mặt đ ờng. Việc tận dụng loại vật liệu thiên nhiên này và kết hợp cải biến
chúng cho hiệu quả hơn trong công tác xây dựng đ ờng ô tô là một nhiệm vụ

trong khoá đào tạo cao học K10, tôi đã đ ợc thày giáo PGS. TS Trần Tuấn
Hiệp tận tình h ớng dẫn để thực hiện hoàn thành đề tài luận án thạc sĩ
"Nghiên cứu gia cố tổng hợp cấp phối sỏi ong tỉnh Hà Tây bằng xi măng và
nhũ t ơng nhựa trong xây dựng đ ờng ô tô".

I.2. tổ chức nghiên cứu
Các nghiên cứu từ tr ớc nhằm vào chủ thể là loại vật liệu đất thông
dụng và gia cố một chất phụ gia chủ yếu nh các loại: Đất gia cố vôi, đất gia
cố xi măng, đất gia cố nhũ t ơng, nhựa lỏng, chất conét vv và đ ợc lập thành
quy trình cho các tiêu chuẩn xây dựng của ngành Giao thông hoặc ngành xây
dựng. Trong luận án này tôi đề cập nghiên cứu giải pháp gia cố tổng hợp loại
vật liệu có tính chất điển hình là cấp phối sỏi ong của tỉnh Hà Tây, với hai loại
chất phụ gia tổng hợp để gia cố là xi măng và nhũ t ơng nhựa. Trên thực tế tại
tỉnh Hà Tây thì vật liệu CPSO có trữ l ợng lớn, với các tính chất cơ lý phù hợp
cho việc xây dựng nền, móng, mặt đ ờng với c ờng độ khá cao, thể hiện ở
việc hầu hết các công trình giao thông trong tỉnh đều có sử dụng chủng loại
vật liệu này, và sử dụng với một khối l ợng rất lớn, còn loại chất phụ gia gia
cố là xi măng và nhũ t ơng nhựa đ ờng thì có thể nói đây là các ngành công
nghiệp sản xuất vật liệu đã và đang phát triển không ngừng từ hàng vài thập
kỷ nay, có thể cung cấp với mức độ đáp ứng thoả mãn nhu cầu sử dụng cho
ngành xây dựng công trình nói chung, các nhà máy xi măng mọc lên không
ngừng, các trung tâm, các x ởng sản xuất hay các trạm sản xuất nhũ t ơng
nhựa cũng mọc lên ở hầu hết các khu vực mà nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng
giao thông nóng bỏng.
Việc nghiên cứu gia cố tổng hợp CPSO tỉnh Hà Tây bằng xi măng và
nhũ t ơng nhựa ứng dụng cho xây dựng đ ờng ô tô trong luận văn này đ ợc
tiến hành từ việc nghiên cứu lý thuyết tính chất u việt của các loại vật liệu kết
dính là nhũ t ơng nhựa và xi măng, nhằm tổng hợp tính năng để cải biến vật
liệu CPSO tại tỉnh Hà Tây cho xây dựng đ ờng ô tô, đ a loại vật liệu này lên
tầm cao hơn trong xây dựng đ ờng. Tiếp theo việc thực hiện nghiên cứu là thí

bằng xi măng và nhũ t ơng nhựa
- 7 -
III. Thí nghiệm trong phòng gia cố tổng hợp CPSO tỉnh Hà Tây bằng
xi măng và nhũ t ơng nhựa
Ch ơng 4: Thực nghiệm hiện tr ờng
I. Công tác chuẩn bị
II. Bố trí hiện tr ờng thử nghiệm
III. Thi công thử nghiệm
IV. Kiểm tra kết quả thí nghiệm
V. Nhận xét
Ch ơng 5: H ớng dẫn công nghệ thi công mặt đ ờng CPSO gia cố
tổng hợp xi măng và nhũ t ơng nhựa trong xây dựng đ ờng ô tô
I. Chuẩn bị mặt bằng thi công
II. Chuẩn bị vật liệu
III. Thiết bị thi công
IV. Quá trình công nghệ thi công
V. Kiểm tra và nghiệm thu
VI. Bảo d ỡng
Ch ơng 6: Kết luận và kiến nghị
Phần II
Các phụ lục số liệu về điều tra CPSO và thí nghiệm
Phụ lục 1:
Các hình ảnh thí nghiệm trong phòng và thực nghiệm hiện tr ờng
Phụ lục 2:
Bảng tổng hợp các số liệu thực nghiệm trong phòng về gia cố
CPSO tỉnh Hà Tây
Phụ lục 3: Hồ sơ thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của CPSO
tỉnh Hà Tây và giá trị dự toán một số loại mặt đ ờng.
- 8 -
Ch9ơng II

thể nh bảng d ới đây (mắt sàng tính bằng mm):
Loại
cấp
phối

Thành phần lọt qua mắt sàng (%)
50-75 25 20 10 5 2 1 0.5 0.074
1 100 60-90 - 45-75 40-65

20-50

- 15-30

7-12
2 100 90-100

- 65-80 50-70

35-55

- 20-40

8-15

Thành phần hoá học CPSO tỉnh Hà Tây có thành phần chung t ơng đối
giống nh CPSO quy định theo tiêu chuẩn 22TCN 11 - 77, đó là 3 loại ôxít
chủ yếu là SiO
2
, Fe
2

giới hoá đồng bộ. Giá thành 1m
3
CPSO dao động từ 15000 - 25000đ/m
3
tuỳ
thuộc cự li vận chuyển. Mặt khác các mỏ nằm rải rác trên các địa bàn trong
tỉnh nên phù hợp với nhu cầu vận chuyển đến chân công trình cho các đơn vị
thi công.

- 11 -
II.3 tình hình sử dụng cpso trong xây dựng đ[ờng ô tô ở tỉnh
hà tây
ở tỉnh Hà Tây CPSO có thể nói là đ ợc sử dụng trên hầu hết các tuyến
đ ờng tỉnh, đ ờng Quốc lộ để làm móng, nền đ ờng cho các đ ờng cấp cao,
mặt đ ờng cho các đ ờng cấp thấp nh đ ờng ở nông thôn, đ ờng liên huyện,
liên xã.
Hệ thống đ ờng bộ tỉnh Hà Tây theo thống kê của Sở GTVT (báo cáo
công tác quản lý số liệu cầu đ ờng địa ph ơng theo định kỳ hàng năm), tính
đến ngày 12/1/2005 thể hiện nh bảng sau: Tên đ ờng

Chiều dài
(km)

Cấp
đ ờng
Kết cấu mặt đ ờng
BTN, BTXM,

Đá Chông - Chẹ 15.5 15.5
Yên Kỳ Suối Hai
Đ87A
11 2 9
Cẩm Lĩnh - Ba Trại

3.4 3.4
Phú Mỹ - Tân An 8.6 8.6
Tiền Phong - Thuỵ
An
5.6 3.6
Đ ờng 87A - Ao
Vua
4 4
Đ ờng Yên Bài
(84 cũ)
10 8
Các tuyến liên xã 97 15 82

- 13 -
2- H. Phúc Thọ 33.9 9.2 11.33
Phụng Th ợng -
Long Xuyên
5.4 4
Hát Môn - Tam
Thuấn
8.55 1.2
Hát Môn - Th ợng
Cốc
2.53 0.33


Đan Ph ợng - Hạ
Mỗ
6.1 4.1 2
Đan Ph ợng - Trung
Châu
4.7 4.7
Trại Mầu - Ph ơng
Độ
1.2 1.2
Thọ Xuân - Trung
Châu
2.1 2.1
Thọ An - Hát Môn 0.8 0.8
Hạ Mỗ - Trung
Châu
1.2 1.2
Đan Ph ợng - Liên
Hồng
5.8 5.8
Tân Lập - Liên
Trung
3.2 3.2
Phùng - Đình Trung
Châu
3 2.8

5- Hoài Đức 35 18.5 16.5
Sơn Đồng - Song
Ph ơng

8 5.2
Trung tâm huyện 2 2
Đ ờng chùa Trầm 8.5 5.7 2.8

8- H. Thanh Oai 46.9 11.7 35.2
Dân Hoà - Thanh
Văn
8.6 8.6
Đìa Muỗi 4 4
Bích Hoà - Cự Khê

3.9 3.9
Hồng D ơng - Tân
Ước
8.6 0.6 8
- 16 -
Tam H ng - Mỹ
H ng
3.8 2.5 1.3
Đê tả đáy 18 18

9- H. Th ờng Tín 36.1 24 7.65
Duyên Thái Ninh Sở

4.1 4.1
Nhị Khê - Hoà Bình

5.7 3 2.7
Dũng Tiến -
Nghiêm Xuyên

Túc
8 3 5
Tri Thuỷ - Minh
Tân
6 0.8 5.2
Chợ Tròng - Hồng
Minh
2.4 2.4

11- ứng Hoà
47.9 11.6 36.3
Cần Thơ - Xuân
Quang
8 3 5
Minh Đức - Ngăm 7.2 5.6 1.6
Kim Bồng - Mạnh
Tân
3.8 0.5 3.3
Chợ Tròng - Đại
Hùng
4.9 0.5 4.4
Các tuyến liên xã 24 2 22

12- Mỹ Đức 98 17 48.6
Tế Tiêu - Ba Thá 17 12
Tế Tiêu - H ơng
Sơn
12 12
An Mỹ - Đồng Tâm


Hồng Hà 0.73 0.73
Trạng Trình 0.45 0.45
Quang Trung - Cầu
Trì
1.35 1.35
Lê Lợi 0.7 0.7
Hữu Nghị 1.2 1.2
Sen Chiểu - Tr ng
V ơng
0.68 0.68
- 19 -
Phó Đức Chính 0.4 0.4
Phùng H ng 0.3 0.3
Ngô Quyền 0.51 0.51
Các Tuyến liên xã 40 40

14- TX. Hà Đông 32.3 18.58 13.72
Ngô Quyền 2 2
Ngô Thì Nhậm 0.45 0.45
Tô Hiệu 2 2
Lê Hồng Phong 2.7 0.8 1.9
19 tháng 5 2.8 1.8 1
Nguyễn khuyến 0.3 0.3
Lê Trọng Tấn 1.5 1.5
Nguyễn Trãi 0.38 0.38
Bà Triệu 0.48 0.48
Lê Lợi 1.1 0.8 0.3
Hoàng Văn Thụ 0.3 0.3
Trần H ng Đạo 0.3 0.3
Nguyễn Thái Học 0.4 0.4


212.29 567.71

Nh vậy tính trong phạm vi đ ờng Tỉnh thì tỷ lệ đ ờng bê tông và các
loại đá nhựa chiếm 70.1%, đ ờng cấp phối và đ ờng đất chiếm 29.9%; tính
riêng trong phạm vi đ ờng huyện, đ ờng liên xã thì tỉ lệ đ ờng bê tông và các
loại đá nhựa chiếm 27.22%, đ ờng cấp phối và đ ờng đất chiếm 72.78%. Có
thể nói hầu hết các địa bàn các xã, huyện thì khối l ợng đ ờng cấp phối còn
chiếm đa số, trong tổng số thì hệ thống đ ờng có sử dụng móng và mặt đ ờng
CPSO chiếm tới 80%.
- 21 -
Ch9ơng III
Thực nghiệm trong phòng về gia cố tổng hợp cpso
tỉnh hà tây bằng xi măng và nhũ t9ơng nhựa

III.1 các giải pháp kỹ thuật để gia cố CPSO
Cấp phối sỏi ong có hàm l ợng sét từ 5 - 15%, thành phần đất dính
trong CPSO là một hệ đa khoáng rất phức tạp, bản chất hoá keo của các hạt
mịn phân tán trong cấp phối khác nhau là rất khác nhau. Các hạt sét - keo liên
kết các hạt cốt liệu lớn trong đất lại với nhau nh dạng hệ thống nhiều pha,
dạng liên kết này có thể gọi là Sol hoặc Gen, hệ thống nhiều pha đạt đ ợc
bằng cách phân tán một chất đ ợc gọi là pha phân tán, pha phân tán này đ ợc
phân tán trong một chất khác đ ợc gọi là môi tr ờng phân tán. Kích th ớc các
hạt của pha phân tán nằm trong khoảng 10
-7
- 10
-5
cm. Hệ thống keo có các
chất rắn phân tán trong một chất lỏng gọi là Sol, có chất lỏng phân tán trong
một chất rắn gọi là Gel, hệ thống keo của CPSO là rất gần với Gel và nói

học với các chất hoạt tính khác nhau nh nhũ t ơng nhựa với các thành phần
hạt trong đất tạo nên các liên kết bề mặt mới.
- Quá trình hoá lý: Sự hấp thụ hay sự trao đổi các sản phẩm của sự thuỷ
phân và hydrat hoá xi măng của các hạt mịn phân tán trong đất hay của các
ion với nhau, hoặc giữa các phân tử và các ion, tất cả các hiện t ợng trên tạo
nên liên kết hay tạo nên cơ chế của các hệ thống keo. Sự hút và sự đẩy kết
hợp, sự hấp thụ, chuyển động Brown (chuyển động hỗn độn), các lực đẩy, lực
Van déc van (giữa các phân tử trung tính), lực Culông vv Là diễn biến của
quá trình hoá lý trong đất gia cố.
- Quá trình lý hoá và cơ học: Việc làm nhỏ, tơi và trộn lẫn các kết thể
đất với các loại chất liên kết hay phụ gia gia cố chẳng hạn nh vôi, xi măng,
nhựa lỏng, nhũ t ơng nhựa, chất cô nét, compacto vv cùng với công tác t ới
đủ độ ẩm cho đất, đầm lèn đất, bảo d ỡng đất trong điều kiện thích hợp (về độ
ẩm và nhiệt độ), làm cho đất đạt độ chặt, độ ổn định liên kết, bền vững c ờng
độ, đó là các diễn biến của quá trình lý hoá và cơ học của đất gia cố.
Các quá trình kể trên có liên quan chặt chẽ với nhau, chúng th ờng xảy
ra xen kẽ hoặc nối tiếp nhau. Hiểu rõ các quá trình và phát huy mặt có lợi của
các quá trình đó, phối hợp tốt chúng lại với nhau sẽ tạo điều kiện cho đất gia
cố trở thành loại vật liệu có tính toàn khối, có c ờng độ cao và độ ổn định với
các tác động của môi tr ờng.
- 23 -
III.2 cơ sở lý luận thực tiễn của giải pháp gia cố CPSO bằng xi
măng và nhũ t[ơng nhựa trong xây dựng đ[ờng ô tô
III.2.1 Cơ sở lý luận:
Trực quan có thể đánh giá việc gia cố CPSO bằng xi măng và nhũ t ơng
nhựa có thể đem lại các mặt tích cực nh sau: Xi măng làm tăng thêm c ờng
độ, độ ổn định, chống lại lực xung kích, va chạm, mài mòn vv Nhũ t ơng
nhựa làm tăng thêm độ bền dẻo, chống bụi, có thiên h ớng về loại vật liệu liên
kết bằng chất hữu cơ, áo đ ờng mềm đó là các loại mặt đ ờng đá nhựa, bê
tông nhựa, thấm nhập nhựa, láng nhũ t ơng nhựa vv Kết hợp xi măng và nhũ