ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------
PHAN VĂN KHA
NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG ĐẤT NẠO VÉT TỪ DỰ ÁN
LUỒNG TÀU BIỂN NỐI SÔNG TIỀN VÀO SÔNG HẬU
GIA CỐ KẾT HỢP TRO BAY LÀM MÓNG KẾT CẤU
ÁO ĐƯỜNG Ô TÔ TẠI TỈNH TRÀ VINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG
Đà Nẵng - Năm 2019
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------
PHAN VĂN KHA
NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG ĐẤT NẠO VÉT TỪ DỰ ÁN
LUỒNG TÀU BIỂN NỐI SÔNG TIỀN VÀO SÔNG HẬU
GIA CỐ KẾT HỢP TRO BAY LÀM MÓNG KẾT CẤU
ÁO ĐƯỜNG Ô TÔ TẠI TỈNH TRÀ VINH
Chuyên ngành
Mã số
2. Mục tiêu nghiên cứu ..............................................................................................2
3. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................3
4. Phạm vi nghiên cứu ...............................................................................................3
5. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................3
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiển của đề tài.............................................................4
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP GIA CỐ ĐẤT ĐỂ LÀM MÓNG KẾT
CẤU ÁO ĐƯỜNG VÀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÓNG KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
TẠI TRÀ VINH .............................................................................................................5
1.1. Tổng quan về gia cố đất bằng chất kết dính vô cơ làm kết cấu áo đường ô
tô, tại Trà Vinh...........................................................................................................5
1.2.1. Gia cố bằng vôi...............................................................................................6
1.2.2. Gia cố bằng xi măng ......................................................................................8
1.2.3. Gia cố bằng tro bay ......................................................................................10
1.2.4. Gia cố bằng tro bay với xi măng hoặc vôi...................................................11
1.2. Các tiêu chuẩn hiện hành về gia cố đất...........................................................11
1.3. Tham khảo một số tiêu chuẩn trong và ngoài nước ......................................14
1.3.1. Nghiên cứu trong nước ...............................................................................14
1.3.2. Nghiên cứu trên thế giới..............................................................................20
1.4. Tình hình sử dụng vật liệu kết cấu áo đường và làm lớp móng áo đường ô
tô tại Trà Vinh..........................................................................................................22
1.4.1. Thành phần đất gia cố (đất đào nguyên thổ)..............................................24
1.4.2. Thành phần phế phẩm công nghiệp tro bay (Tro, xỉ) ................................25
1.4.3. Chỉ tiêu cơ lý hóa của xi măng....................................................................26
1.4.4. Thành phần cấp phối đá dăm......................................................................27
1.5. Các yêu cầu đối với vật liệu làm tầng móng kết cấu áo đường ôtô - các thí
nghiệm (móng trên, móng dưới) .............................................................................27
1.5.1. Yêu cầu về loại đá ........................................................................................27
1.5.2. Yêu cầu về thành phần hạt của vật liệu CPĐD ..........................................28
1.5.3. Yêu cầu đối với vật liệu nền móng ..............................................................28
2.4.6. Thí nghiệm hệ số thấm (TCVN 4200:2012)................................................51
2.4.7. Tổng hợp các kết quả thí nghiệm ................................................................53
2.5. Đề xuất chọn tỷ lệ phối trộn hợp lý .................................................................53
2.5.1. Đánh giá kết quả các tổ mẫu thực nghiệm của hởn hợp Đ-T-XM (G2, G4,
G6 và G8)................................................................................................................53
2.5.2. Nhận xét kết quả thí nghiệm .......................................................................54
2.5.3. Đánh giá trữ lượng, chất lượng đất tại các bãi chứa.................................55
2.5.4. Đánh giá trữ lượng, chất lượng Tro bay tại các bãi chứa .........................55
2.6. Kết luận chương 2.............................................................................................55
Chương 3: ĐỀ XUẤT KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG Ô TÔ TẠI TRÀ VINH SỬ DỤNG
MÓNG ĐẤT NẠO VÉT GIA CỐ TRO BAY - XI MĂNG .....................................57
3.1. Kết cấu áo đường tuyến đặc trưng..................................................................57
3.2. Đề xuất thay lớp móng cho loại kết cấu áo đường tầng mặt cấp A1............58
3.3. Đế xuất thay lớp móng cho loại kết cấu áo đường tầng mặt cấp A2............62
3.4. Đế xuất thay lớp móng cho loại kết cấu áo đường tầng mặt cấp B1............63
3.5. Đế xuất thay lớp móng cho loại kết cấu áo đường tầng mặt cấp B2............64
3.6. Đề xuất kết cấu áo đường đặc trưng cho từng loại đường có sử dụng lớp vật
liệu gia cố ..................................................................................................................67
3.7 Tính toán lún và đề xuất kết cấu áo đường đặc trưng cho từng loại đường
có sử dụng lớp vật liệu gia cố ..................................................................................68
3.7.1. Tính toán lún đối với kết cấu áo đường cho từng loại đường có sử dụng
vật liệu gia cố..........................................................................................................68
3.7.2. Đề xuất kết cấu áo đường đặc trưng...........................................................76
3.8. Kết luận chương 3.............................................................................................77
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.....................................................................................78
1. Kết luận.................................................................................................................78
2. Kiến nghị...............................................................................................................79
3. Những hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp theo.................................................79
Rn
Rbh
Rec
Rku
: chỉ số kiềm
: Tải trọng khi phá hoại mẫu
: Tiết diện ngang trung bình của mẫu
:Khối lượng riêng của đất
: sức chống cắt
: Áp lực thẳng đứng trên mặt phẳng cắt
: Mô đun đàn hồi yêu cầu
: Mô đun đàn hồi
: Cường độ kháng nén
: Độ bền nén ở trạng thái bảo hòa
: Độ bền ép chẻ
: Cường độ kéo uốn.
NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG ĐẤT NẠO VÉT TỪ DỰ ÁN LUỒNG TÀU BIỂN
NỐI SÔNG TIỀN VÀO SÔNG HẬU GIA CỐ KẾT HỢP TRO BAY
LÀM MÓNG KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG Ô TÔ TẠI TỈNH TRÀ VINH
Học viên
Mã số
: Phan Văn Kha, Chuyên ngành: KTXD công trình giao thông
: 85.80.205, Khóa: K36 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN
Tóm tắt: Với nguồn đất thải nạo vét từ dự án Luồng tàu biển có trọng tải lớn vào sông Hậu
“nối Sông Tiền vào Sông Hậu” được đề tài nghiên cứu thực nghiệm nhằm thay thế cho vật liệu
CBR reaches from 21.7% ÷ 29.5%; elastic modulus of G6 (6% cement) is 250 Mpa and G8 (8%
cement) is 287 Mpa; the reinforced material of subgrade of road pavement has endurance level III
make sure to use the base to subgrade of road pavement instead of the natural gravel layer and
macadam; As for the road base (usually not required or requested reliability level small) to ensure
use templates G2 - 2% cement; G4 - 4% cement. The research results of the study can serve as a
basis for reference, serving the design of buildings, transport works (subgrade of road pavement)
in Tra Vinh province.
Keyword: Project for construction investment of large load vessels in and out Hau river;
subgrade of road pavement; Duyen Hai power plant; soil - fly ash - cement mixture.
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
33
Phân loại tro bay theo ASTM 618
34
Kết quả thí nghiệm tro bay
35
Thành phần hóa học
36
Quy hoạch số lượng mẫu thí nghiệm
40
Các chỉ tiêu dung trọng, độ ẩm mẫu hỗn hợp vật liệu
42
Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu hỗn hợp vật liệu
44
Kết quả thí nghiệm cường độ ép chẻ (Rec) hổn hợp vật liệu
46
Kết quả sức chống cắt hỗn hợp vật liệu
50
Kết quả đo môđun đàn hồi hỗn hợp Đ-T-X
50
Kết quả đo môđun đàn hồi hỗn hợp Đ-T-X
52
Tổng hợp kết quả thí nghiệm hỗn hợp Đ - T – X
53
So sánh chỉ tiêu cơ lý của vật liệu gia cố TCNV 10379-2014
54
Bảng tổng hợp cấp độ bền hổn hợp
54
Tính toán Etb của kết cấu hỗn hợp vật liệu giảm chiều dày
58
Kết quả tính đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tìm Etb’
1.11
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2. 14
3.1
3.2
3.3
Tên bảng
Trang
Tổng quan Dự án Luồng cho tàu trọng tải lớn vào sông Hậu
1
Tổng quan khu Nhiệt điện Duyên Hải
2
Biểu đồ cường độ chịu nén theo thời gian
17
Cường độ nén Rn nhóm mẫu 1 ở các ngày tuổi khác nhau
18
Mô đun đàn hồi Eđh nhóm mẫu 1 ở các ngày tuổi khác nhau
44
G8)
Thí nghiệm cường độ ép chẻ (Rec)
45
Biểu đồ cường độ chịu kéo khi ép chẻ mẫu hỗn hợp vật liệu
46
Thí nghiệm CBR của hổn hợp G2, G4,G6,G8 (28 ngày)
47
Biểu đồ sức chịu tải CBR mẫu hỗn hợp mẫu G2, G4,G6,G8
48
Đồ thị ứng suất cắt - ứng suất pháp
49
Mẫu thí nghiệm sức kháng cắt, nén nhanh là mẫu dao vòng
49
Mẫu thí nghiệm Mô đun đàn hồi
50
Biểu đồ quan hệ môđun đàn hồi hỗn hợp Đ-T-X
51
Biểu đồ thấm theo áp lực nén theo cấp
52
Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu áo đường mềm và kết cấu nền57
áo đường
Kết cấu áo đường tầng mặt A1 tại Trà Vinh
58
Kết cấu ao đường tầng mặt A1 thay thế bằng vật liệu đất gia cố
58
3.4
3.5
Kết cấu ao đường tầng mặt B2 thay thế bằng vật liệu đất gia cố
tro-xi măng
Kết cấu áo đường tuyến đường Nguyễn Đán
Lựa chọn mặt cắt tính toán
Mặt cắt ngang mô phỏng cho trường hợp 1
Mực nước ngầm theo báo cáo địa chất ở độ sâu -1,8m
Độ lún nền đường cho trường hợp 1 – S=30.87mm
Mặt cắt ngang mô phỏng cho trường hợp 2 - 1
Mực nước ngầm theo báo cáo địa chất ở độ sâu -1,8m
Độ lún nền đường cho trường hợp 2 - 1 – S=28.93mm
Mặt cắt ngang mô phỏng cho trường hợp 2-2
Mực nước ngầm theo báo cáo địa chất ở độ sâu -1,8m
Độ lún nền đường cho trường hợp 2-2 – S=28,76mm
Mặt cắt ngang mô phỏng cho trường hợp 3-1
Mực nước ngầm theo báo cáo địa chất ở độ sâu -1,8m
Độ lún nền đường cho trường hợp 1 – S=27.05mm
Mặt cắt ngang mô phỏng cho trường hợp 3-2
Mực nước ngầm theo báo cáo địa chất ở độ sâu -1,8m
Độ lún nền đường cho trường hợp 3-2 – S=26,64mm
62
63
63
63
64
64
67
68
71
72
mạch ổn định lâu dài, giúp hàng hóa xuất nhập khẩu của tỉnh Trà Vinh và khu vực
ĐBSCL được vận chuyển thẳng bằng tàu có trọng tải lớn từ sông Hậu đi các nơi mà
không phải trung chuyển lên các cảng khu vực Thành phố Hồ Chí Minh.Từ đó,
giúp nâng cao sự thu hút đầu tư vào các khu công nghiệp, khu kinh tế của tỉnh; giảm
chi phí vận chuyển, tăng sức cạnh tranh hàng hóa của khu vực, giảm áp lực, vận tải
đường bộ, giảm tai nạn, ùn tắc, áp lực lên hệ thống ngành Giao thông vận tải (GTVT)
đường bộ trong khu vực. Được Bộ GTVT phê duyệt tại Quyết định số 3744/QĐBGTVT ngày 30/11/2007 và điều chỉnh tại Quyết định số 2368/QĐ-BGTVT ngày
09/8/2013 với mục tiêu xây dựng luồng cho tàu biển có trọng tải 10.000 DWT đầy tải
và tàu 20.000 DWT giảm tải vào các cảng trên sông Hậu. Dự án đi qua địa bàn 02
huyện là huyện Duyên Hải và huyện Trà Cú, tỉnh Trà Vinh, bao gồm Huyện Duyên
Hải có 05 xã: xã Dân Thành, Long Vĩnh, Long Khánh, Long Toàn và Ngũ Lạc; huyện
Trà Cú gồm 04 xã: Định An, Đại An, Đôn Xuân và Đôn Châu.
Hình 1. Tổng quan Dự án Luồng cho tàu trọng tải lớn vào sông Hậu
“nối Sông Tiền vào Sông Hậu”
2
Thứ hai: Dự án Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải nhằm nâng cao chất lượng phục
vụ sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và đời sống sinh hoạt. Được Chính phủ đã ban
hành kèm theo Quyết định số 1208/QĐ-TTg phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực
Quốc gia giai đoạn 2011- 2020, dự kiến theo kế hoạch dự án sau khi hoàn thành, đưa
vào hoạt động các tổ máy (03 tổ máy), đến năm 2020 với tổng công suất đạt khoảng
36.000 MW, điện sản xuất trên 150 tỷ kWh (chiếm khoảng 50 % sản lượng điện sản
xuất) và đến năm 2030 công suất nâng lên khoảng là 72.000 MW, mức tiêu thụ hàng
trăm triệu tấn than và thải ra môi trường khoảng chục triệu tấn tro xỉ, lượng lớn khí
SOx độc hại. Dự án được triển khai trên địa bàn xã Dân Thành, huyện Duyên Hải (nay
là thị xã Duyên Hải);
Hình 2. Tổng quan khu Nhiệt điện Duyên Hải
dụng vào ngành xây dựng. Nhằm giảm giá thành xây dựng công trình, tiết kiệm được
quỷ đất làm các bãi chứa thải và góp phần làm giảm yếu tố môi trường vì chất thải tro
bay phải được xử lý, chôn lấp.
3. Đối tượng nghiên cứu
- Nguồn thải đất thải nạo vét từ dự án Luồng tàu biển vào sông Hậu “nối Sông
Tiền vào Sông Hậu”; Tro bay từ nhà máy nhiệt điện Duyên Hải và chất kết dính liên
kết xi măng thông dụng tại địa phương;
- Các nguồn cấp phối thiên truyền thống thường được sử dụng làm móng áo
đường tại Trà Vinh (qua tìm hiểu, nghiên cứu thì tỉnh Trà Vinh không có mỏ cấp phối
thiên nhiên mà phải vận chuyển từ các mỏ khác); Nghiên cứu tham khảo về kết quả
các tỷ lệ phối trộn hổn hợp một số vật liệu gia cố (tro bay, đất, ...và vôi, xi măng), một
số các chỉ tiêu cơ lý của hổn hợp;
4. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết cấp phối thiên nhiên khi gia cố ( đất - tro bay – xi măng);
kết hợp với thực nghiệm trong phòng thí nghiệm;
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán về nền, móng kết cấu áo đường và các
nguồn vật liệu làm móng kết cấu áo đường thỏa mãn, tính chất cơ lý theo Tiêu chuẩn
thiết kế TCVN 4054 : 2005; tiêu chuẩn ngành 22TCN 211-06.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập thông tin;
- Thu thập từ các bài báo, báo cáo kết quả về vật liệu cấp phối thiên nhiên gia cố
chất liên kết vô cơ;
- Thu thập tài liệu, số liệu và đặc tính, tính chất liên quan đến đất, tro bay, xi
măng và chất phụ gia tạo liên kết;
- Tài liệu nghiên cứu các công nghệ gia cố móng cấp phối thiên nhiên đất bằng
chất kết dính vô cơ (xi măng, vôi);
- Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của hổn hợp vật liệu đất, tro bay, xi
măng và các chỉ tiêu liên quan;
- Mô phỏng sự làm việc của lớp móng vật liệu truyền thống chưa gia cố và vật
liệu có gia cố trên phần mềm Plaxis.
tại Trà Vinh
Thực tế hiện nay các loại vật liệu được dùng trong xây dựng đường ô tô truyền
thống như đá, cấp phối thiên nhiên, sỏi đỏ, … đạt yêu cầu chất lượng ngày càng trở
nên khan hiếm, khó khai thác. Với xu hướng phát triển sử dụng nguyên vật liệu tại địa
phương, cấp phối thiên nhiên khi gia cố thay thế các vật liệu truyền thống bằng các
chất kết dính vô cơ là việc làm rất có ý nghĩa và quan trọng.
Chất kết dính vô cơ là những vật liệu dạng hạt mịn (bột) khi trộn với nước hoặc
dung môi thích hợp cho hỗn hợp dẻo có thể gắn kết các vật liệu rời lại với nhau (thủy
hóa). Bao gồm một số chất là xi măng, xi măng kết hợp tro bay, . . và vôi (vôi nghiền),
các loại phụ gia (nếu có).
Để quá trình hoạt hóa diễn ra trong vật liệu gia cố khác nhau, còn tùy thuộc vào
tính chất của loại vật liệu gia cố, chất kết dính tạo liên kết, tỷ lệ gia cố, ...và các chất
phụ gia; các quá trình hoạt hóa, thủy hóa như sau:
* Quá trình hóa học
Xảy ra trong quá trình hoạt hóa Hiđrát (xi măng), sự tương tác về thành phần hạt,
sự trùng hợp của chất tổng hợp gây ra sự tương tác hóa học với những chất hoạt hóa,
biến cứng khác nhau.
* Quá trình hóa lý
Xảy ra trong quá trình trao đổi chất thủy hóa giữa các phần tử hạt mịn (xi măng,
tro bay, . . .) phân tán chất hoạt tính cation hoặc anion và xi măng hóa.
* Quá trình lý hóa và cơ học
Sự liên kết các thành phần hổn hợp trộn lẫn tro bay, xi măng hay các chất liên kết
và phụ gia khác. Việc tạo nên độ ẩm, đầm nén tốt lớn nhất của hổn hợp đất khi đã gia
cố, việc bảo dưỡng ở trong một điều kiện về độ ẩm, nhiệt độ, thời gian… thích hợp
cho việc thủy hóa biến cứng.
Các tương tác xảy ra trong quá trình gia cố là rất phức tạp, khác nhau và liên
quan chặt chẽ với nhau trong điều kiện thích hợp. Khi nghiên cứu đất gia cố chúng ta
phải kết hợp các quá trình hoạt hóa tạo điều kiện cho đất gia cố trở thành một vật liệu
xây dựng có tính toàn khối đảm bảo về cường độ cao, ổn định nước, nhiệt.
1
- Đối với mẫu 7 ngày ở độ ẩm bão
hòa không nhỏ hơn
2
1
0,5
1,2
0,8
Không cần thí
nghiệm
2. Độ bền chịu ép chẻ (Mpa)
Đối với mẫu 28 ngày ở độ ẩm bão
hòa không nhỏ hơn
Cấp độ bền của vật liệu gia cố được quy định theo trị số mô đun đàn hồi tính toán
tương ứng 3 cấp độ bền:
+ Độ bền cấp I
+ Độ bền cấp II
+ Độ bền cấp III
khi môđun đàn hồi đạt 400 Mpa
- Các loại đất có giới hạn chảy nhỏ hơn 55% và chỉ số dẻo IP lớn hơn 4 đều có
thể gia cố vôi;
- Các loại đất có tính axít, đất có nhiều mùn gia cố vôi sẽ có hiệu quả cao hơn gia
cố xi măng nếu cùng một tỷ lệ chất liên kết.
b. Yêu cầu đối với vôi
- Vôi dùng để gia cố đất tốt nhất là loại vôi sống hoặc là vôi thủy hóa;
- Vôi bột nghiền: Vôi sống (CaO) là loại vôi sau khi nung không bị ảnh hưởng
của độ ẩm được sản xuất bằng cách nghiền ngay (hoặc được bảo quản không bị ẩm)
đóng thành bao kín. Vôi sống dùng để gia cố đất có hiệu quả nhất vì hoạt tính mạnh;
- Vôi tôi: Vôi sau khi nung được tôi no nước thành hỗn hợp nhão;
- Vôi tả: Vôi thủy hóa Ca(OH)2 là dạng vôi bột (vôi sau khi nung tự hút ẩm), loại
vôi này hoạt tính kém, thời gian hình thành cường độ kéo dài và khó thi công nên ít dùng;
- Ngoài ra có thể dùng loại vôi sống không nghiền (dạng cục) xếp trong thùng
chứa và xối nước để tưới trên nền đất đã chuẩn bị để trộn và gia cố đất;
Vôi được phân loại chất lượng theo 2 chỉ tiêu cơ bản là hàm lượng (CaO + MgO)
và độ mịn theo Bảng 2. Sử dụng loại nào tùy theo điều kiện kinh tế kỹ thuật cụ thể và
do thiết kế quy định (Tiêu chuẩn TCVN 10379:2014 - Gia cố đất bằng chất kết dính vô
cơ, hóa chất hoặc gia cố tổng hợp, sử dụng trong xây dựng đường bộ thi công và
nghiệm thu).
8
Bảng 1.2. Phân loại vôi theo 02 chỉ tiêu cơ bản là hàm lượng CaO+MgO
Loại vôi
Hàm lượng
CaO+MgO
Độ mịn
80%
Qua sàng 2mm: 100%
Loại 2
≥ 50%
Qua sàng 0,1 mm: ≥
80%
Trong trường hợp tận dụng vôi có hàm lượng CaO + MgO tự do dưới 50% thì
phải nghiên cứu thiết kế ở trong phòng thí nghiệm trước và phải được sự chấp thuận
của tư vấn và chủ đầu tư.
- Yêu cầu bảo quản với vôi: Vôi bột nghiền dùng để gia cố đất cần được bảo
quản và chống ẩm tốt (không đặt trực tiếp trên đất và phải có mái che). Thời gian bảo
quản vôi tôi không nên quá 50 ngày.
1.2.2. Gia cố bằng xi măng
Xi măng có các thành phần hóa học tương tự vôi nên sử dụng xi măng để gia cố
đất xây dựng, cát, cấp phối đá dăm, cấp phối thiên nhiên cũng là một giải pháp truyền
thống được áp dụng.
Đất xây dựng gia cố xi măng là hỗn hợp có các quá trình phản ứng lý - hóa phức
tạp với hàm lượng nước tối ưu. Xi măng có thể được sử dụng để gia cố bất kỳ loại đất
nào, trừ các loại đất có hàm lượng hữu cơ >2% hoặc có độ PH
lượng hạt sét quá 30% để gia cố xi măng;
b. Yêu cầu đối với xi măng
- Xi măng thường dùng trong đất gia cố xi măng là các loại xi măng Pooclăng có
các đặc trưng kỹ thuật phù hợp với các quy định tại TCVN 2682:2009 hoặc xi măng
Pooclăng hỗn hợp có các đặc trưng kỹ thuật phù hợp với các quy định tại TCVN
6260:2009.
Yêu cầu xi măng dùng để gia cố đất có mác từ 30 MPa trở lên.
10
- Tùy thuộc vào chức năng của các lớp kết cấu và trên cơ sở số liệu thí nghiệm có
thể sử dụng các loại xi măng có mác nhỏ hơn 30 MPa (xi măng xuống cấp, xi măng
địa phương) để gia cố đất. Xi măng mác thấp chỉ nên dùng để gia cố với đất làm lớp
dưới của móng hoặc làm móng của mặt đường cấp thấp. Để đảm bảo điều kiện thi
công, thời gian bắt đầu ninh kết của xi măng không được nhỏ hơn 2 giờ và thời gian
ninh kết xong không lớn hơn 12 giờ.
1.2.3. Gia cố bằng tro bay
Tro bay là một loại puzơlan nhân tạo có các silic oxít, nhôm oxít, canxi oxit,
manhê oxít và lưu huỳnh oxít. Là loại vật liệu không tự kết dính, nhưng khi ở dạng
mịn và trong điều kiện độ ẩm phù hợp, sẽ phản ứng với Canxi Hydroxit (vôi) ở nhiệt
độ bình thường tạo ra các sản phẩm kết dính như xi măng. Ngoài ra, có thể chứa một
lượng than chưa cháy, yêu cầu không được quá 6% trọng lượng tro bay. Tro bay càng
mịn càng tốt. Đường kính của phần lớn các hạt nằm trong khoảng nhỏ hơn 1 µm tới
100 µm, tỷ diện khoảng 250 đến 600 m2/kg.
Tro bay là loại Puzzolan phổ biến cho bê tông.
- Tính chất hóa học:
+ Thành phần chính: SiO2, Al2O3, Fe2O3.
+ Tính chất: Alkali.
+ Các tính chất khác: Hoạt tính Pozzolan (Phản ứng Pozzolan: Là hiện tượng xảy
ra khi xi măng đông đặc thành bê tông, một phần vôi tự do không được phản ứng còn
vì độ ổn định và tính dính kết của nó.
1.2.4. Gia cố bằng tro bay với xi măng hoặc vôi
Tro bay là một loại puzơlan nhân tạo, Puzơlan chứa nhiều oxit silic vô định hình
có hoạt tính, tức là có tác dụng ở nhiệt độ thường với Ca (OH)2 sinh ra khi xi măng
thủy hoá để tạo thành CaO.SiO2.nH2O bền vững ngay cả khi ẩm ướt và ở trong nước.
Và với tro bay loại F thì không thể sử dụng riêng để gia cố vì nó không tự phản ứng
tạo liên kết mà cần phải có chất hoạt hóa là xi măng hoặc là vôi để tạo ra sản phẩm có
tính chất kết dính. Loại hỗn hợp này được gọi là hỗn hợp gia cố pozzolanic (PSMs).
Là loại vật liệu không tự kết dính, nhưng khi ở dạng mịn và trong điều kiện độ ẩm phù
hợp, sẽ phản ứng với Ca(OH)2 - Canxi Hydroxit (vôi) ở nhiệt độ bình thường tạo ra
các sản phẩm kết dính như xi măng.
1.2. Các tiêu chuẩn hiện hành về gia cố đất
Tiêu chuẩn TCVN 10379 - 2014: Gia cố đất bằng chất kết dính vô cơ, hóa chất
hoặc gia cố tổng hợp, sử dụng trong xây dựng đường – bộ thi công và nghiệm thu [14].
(Soil stablized with inorganic substances, chemical agent or reinforced composite
for road contruction and quality control).
- Quy định chung:
Trước khi lập dự án gia cố đất làm vật liệu xây dựng phải làm các thí nghiệm,
cần làm các chỉ tiêu sau:
+ Tính chất lý hóa của đất: thành phần hạt, chỉ số dẻo, hàm lượng hữu cơ, độ pH,
các muối hòa tan, thành phần khoáng;
+ Tính chất cơ lý, hóa của chất kết dính vô cơ và hóa chất;
+ Tính chất cơ lý của hỗn hợp đất và chất kết dính: độ ẩm tốt nhất, khối lượng
thể tích khô lớn nhất, độ bền nén, độ bền kéo khi uốn, mô đun đàn hồi, độ ổn định đối
với nước và độ hút nước.
- Trên cơ sở của số liệu thí nghiệm có xét tới các nhân tố ảnh hưởng của điều
kiện thiên nhiên ở khu vực xây dựng cần chọn liều lượng chất kết dính hợp lý và
phương pháp gia cố thích hợp để đảm bảo độ bền theo yêu cầu, độ ổn định khi cần
thiết và chọn phương án tổ chức thi công phù hợp với điều kiện thực tế của vật liệu và
thiết bị sẵn có.
rác thải sinh hoạt (AASHTO T267-86);
+ Đất lẫn các thành phần muối dễ hòa tan quá 5% (cách thí nghiệm xác định xem
phụ lục D);
+ Đất sét có độ trương nở cao vượt quá 3,0% (thí nghiệm xác định độ trương nở
theo 22 TCN 332-06);
+ Đất sét nhóm A-7-6 (theo AASHTO M145) có chỉ số nhóm từ 20 trở lên;
Khi không có các loại đất khác, phải có biện pháp cải tạo các loại đất nói trên để
dùng làm vật liệu đắp nền đường như: loại bỏ các thành phần bất lợi, xử lý đất xấu
bằng cách trộn thêm vôi, trộn thêm cát hoặc áp dụng các biện pháp tăng thêm độ chặt
đầm nén, hạn chế nước thấm nhập... Các biện pháp nói trên phải được đánh giá thông
qua thử nghiệm ở trong phòng, ở hiện trường và phải được phê duyệt theo các quy
định về quản lý dự án.
13
+ Loại đất và sức chịu tải của vật liệu đắp nền đường phải thõa mãn các yêu cầu
quy định, phải đạt độ chặt đầm nén theo bảng dưới đây. Bảng 1.5 Độ chặt đầm nén yêu
cầu đối với nền đường (phương pháp đầm nén tiêu chuẩn TCN 333-06);
- Không được dùng đất bụi nhóm A-4 và A-5 (theo phân loại ở AASHTO M145)
để xây dựng các bộ phận nền đường dưới mức nước ngập hoặc mức nước ngầm và
không nên dùng chúng trong phạm vi khu vực tác dụng của nền đường;
- Vật liệu đắp nền phải có sức chịu tải CBR nhỏ nhất như qui định tại Bảng 3 sức
chịu tải (CBR) tối thiểu (TCVN 9436: 2012 – nền đường ô tô thi công và nghiệm thu);
- Kích cỡ hạt lớn nhất của các hạt sỏi cuội, đá lẫn trong đất áp dụng cho trường
hợp đắp đất lẫn đá là 100 mm khi đắp trong phạm vi khu vực tác dụng của nền đường
và là 150 mm khi đắp phạm vi dưới khu vực tác dụng. Khi đắp trong phạm vi dưới khu
vực tác dụng bằng đá loại cứng vừa và cứng (cường độ chịu nén trên 20 MPa) thì cỡ
hạt lớn nhất còn có thể cho phép bằng 2/3 bề dày đầm nén lớp đất lẫn đá lúc thi công.
Nếu là đá loại mềm hoặc có nguồn gốc từ đá phong hóa mạnh (cường độ chịu nén từ
20 MPa trở xuống) thì kích cỡ hạt lớn nhất có thể bằng với bề dày đầm nén nhưng trị
còn gọi là đường kính có hiệu;
- W1 - Giới hạn chảy (%);
- Wp - giới hạn dẻo (%);
- I p - chỉ số dẻo (%) Ip= wi-wp
- Tiêu chuẩn TCVN 4054: 2005: Đường ô tô – yêu cầu thiết (Higdway –
Specifications for design).Bảng 26. Chọn tầng mặt
- Tiêu chuẩn TCVN - 10380: 2014: Đường Giao thông nông thôn - Yêu cầu thiết
kế (Rural roads - Specificcations for design)
Kết cấu mặt đường
-Đường GTNT thuộc loại đường ít xe (lưu lượng xe quy đổi trong một ngày
đêm £ 200) nên kết cấu mặt đường cho phép lấy theo định hình. Kết cấu mặt đường
GTNT điển hình xây dựng mới và cải tạo tùy theo cấp hạng kỹ thuật của đường tham
khảo ở Phụ lục B.
- Đối với đường GTNT loại A được lấy tương đương đường cấp VI TCVN
4054:05, kết cấu mặt đường được lựa chọn và tính toán thiết kế theo “Yêu cầu và chỉ
dẫn thiết kế mặt đường mềm”
- Đối với đường GTNT loại A, loại B khi có trên 15% tổng lưu lượng xe là xe tải
nặng (tải trọng trục lớn hơn 6000kg) thì kết cấu mặt đường có thể được lựa chọn và
tính toán thiết kế theo “Yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế mặt đường mềm”.
1.3. Tham khảo một số tiêu chuẩn trong và ngoài nước
1.3.1. Nghiên cứu trong nước
Trong nước (Phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu trong nước thuộc lĩnh vực
nghiên cứu của đề tài, đặc biệt phải nêu cụ thể được những kết quả KH&CN liên quan
đến đề tài mà các cán bộ tham gia đề tài đã thực hiện. Nếu có các đề tài cùng bản chất
đã và đang được thực hiện ở cấp khác, nơi khác thì phải giải trình rõ các nội dung kỹ
thuật liên quan đến đề tài này; Nếu phát hiện có đề tài đang tiến hành mà đề tài này có
thể phối hợp nghiên cứu được thì cần ghi rõ Tên đề tài, Tên Chủ nhiệm đề tài và cơ
quan chủ trì đề tài đó)
- Tình hình nghiên cứu sử dụng lớp đất gia cố tro bay và xi măng hoặc chất hoạt
hoát tương tự để làm lớp vật liệu san nền, đắp nền đường và lớp móng kết cấu áo
Copyright: Tài liệu đại học ©