Nghiên cứu đánh giá cường độ của hỗn hợp đất gia cố phụ gia ts kết hợp xi măng trong xây dựng đường ô tô tại tỉnh tây ninh đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên

Nhóm nghiên cứu cũng xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Đăng Hùng người sáng chế ra phụ gia TS polymer Phụ gia kháng trương nở của đất với những phân tích chuyên sâu về phụ TS,

Giáo viên hướng dẫn: Ths Trần Văn Thuận

Sinh viên thực hiện:

2019

1 Lâm Thế Phương CQ.56.CDBO.1 Khoa Công trình

2 Trần Mạnh Cảnh CQ.57.CDSB Khoa Công trình

3 Phạm Văn Quân CQ.57.CDBO.2 Khoa Công trình

4 Phan Hồng Bích Thương CQ.57.QLXD Khoa Công trình

5 Nguyễn Ngọc Thúy Anh CQ.57.QLXD Khoa Công trình

TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ TẠI TỈNH TÂY NINH

Sinh viên thực hiện:

1 Lâm Thế Phương Khoa Công trình Năm thứ 4 Số năm đào tạo: 4.5 năm

2 Trần Mạnh Cảnh Khoa Công trình Năm thứ 3 Số năm đào tạo: 4.5 năm

3 Phạm Văn Quân Khoa Công trình Năm thứ 3 Số năm đào tạo: 4.5 năm

4 Phân Hồng Bích Thương Khoa Công trình Năm thứ 3 Số năm đào tạo: 4.5 năm

5 Nguyễn Ngọc Thúy Anh Khoa Công trình Năm thứ 3 Số năm đào tạo: 4.5 năm

Giáo viên hướng dẫn: Ths Trần Văn Thuận

Năm 2019

đã hỗ trợ nhiệt tình và có những lời góp ý chân thành để nhóm nghiên cứu chúng em có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này.Đề tài nghiên cứu của chúng em là đề tài còn mới, chưa

có nhiều tài liệu nghiên cứu để tham khảo, trong quá trình thực hiện đề tài nhóm chúng em

đã gặp không ít những khó khăn nhưng chúng em đã nhận được sự hướng dẫn trực tiếp từ phía các thầy

Đầu tiên cho nhóm Nghiên cứu gửi lời cám ơn sâu sắc đến Thầy ThS.Trần Văn Thuận là giáo viên trực tiếp hướng dẫn nhóm nghiên cứu với những qui trình, cách làm,

những định hướng, phân tích và hướng dẫn thực hành trực tiếp

Nhóm nghiên cứu cũng xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Đăng Hùng

người sáng chế ra phụ gia TS polymer (Phụ gia kháng trương nở của đất) với những phân tích chuyên sâu về phụ TS, những hướng dẫn cách sử dụng và kết hợp các nguyên vật liệu

để tạo nên một cấp phối hiệu quả nhất Thầy đã cung cấp cho nhóm nghiên cứu những tài liệu của một số công trình, phòng thí nghiệm trên cả nước cũng như trên Thế Giới để nhóm

có nhiều hơn những kiến thức cần thiết Bên cạnh đó thầy còn chỉ ra những mặt hạn chế, những nguyên nhân cho những sự cố mà nhóm gặp phải trong quá trình thực hiện đề tài Thầy còn hướng dẫn kiến nghị và định hướng phát triển đề tài một cách chuyên sâu hơn

Xin gửi lời cám ơn chân thành tới KS Nguyễn Văn Thịnh – Chuyên viên phòng Thí

nghiệm đã hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo các quy trình thực nghiệm như sử dụng máy móc trang thiết bị hiện đại để xác định cường độ nén và ép chẻ mẫu

Bên cạnh đó nhóm không quên sự đóng góp của KS Lê Minh Lâm – Đang công tác

tại công ty cổ phần Hải Đăng, người rất nhiệt tình hổ trợ nhóm nghiêm cứu vận chuyển đất

từ Tây Ninh về đến phòng thí nghiệm Và cung cấp một số dữ liệu quan trọng liên quan từ công trình nghiên cứu của anh, tại cùng một khu vực

Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu đánh giá cường độ của hổn hợp đất gia cố phụ gia

ts kết hợp xi măng trong xây dựng đường ô tô ở tỉnh tây ninh” là một đề tài còn khá

mới, trong quá trình làm nhóm nghiên cứu đã nhiệt tình, trách nhiệm, nghiêm túc thực hiện

dù gặp nhiều khó khăn nhung vẫn cố gắng hoàn thành, dù kết quả của nhóm nghiên cứu có được nghiệm thu hay không nhóm nghiên cứu một lần nữa xin gửi lời cám ơn chân tình nhất đến các thầy, anh, chị đã hỗ trợ nhiệt tình để nhóm có thể hoàn thành đề tài một cách tốt nhất

Xin trân trọng cảm ơn!

MỤC LỤC

Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1 Thực trạng 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Nội dung nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

4.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 3

4.2 Phương pháp chuyên gia 4

5 Kết quả nghiên cứu dự kiến 5

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ HỖN HỢP ĐẤT GIA CỐ PHỤ GIA 6

1 Một số loại phụ gia gia cố đất 6

1.1 Chất kết dính vô cơ 6

1.2 Hóa chất dùng trong gia cố đất 9

1.3 Đất gia cố tổng hợp 9

2 Tổng quan về phụ gia TS 10

2.1 Thành phần 10

2.2 Tính chất 10

2.3 Tác dụng 11

3 Tổng quan về công nghệ gia cố đất bằng phụ gia TS kết hợp với xi măng 12

3.1 Giới thiệu sơ lượt về những dự án đã áp dụng công nghệ gia cố đất bằng phụ gia TS kết hợp với xi măng 12

3.2 Trình tự thi công 14

3.3 Cơ chế 14

3.4 Ưu - Nhược điểm 14

Chương 3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 15

1 Thí nghiệm xác định một số tính chất cơ lý của đất: 15

1.1 Xác định độ ẩm tự nhiên của đất (TCVN 4196-1995): 15

1.2 Xác định trọng lượng thể tích bằng phương pháp giao vòng (TCVN 4202-1995) 16

1.3 Xác định tỷ trọng hạt đất (TCVN 4195 -1995): 17

1.4 Xác định giới hạn dẻo, giới hạn chảy, chỉ số dẻo (TCVN 4197 – 1995): 19

2 Thí nghiệm Proctor xác định độ ẩm tốt nhất và khối lượng thể tích khô lớn nhất: 21

3 Quy trình xác định cường độ nén mẫu: 28

4 Quy trình xác định cường độ ép chẻ của mẫu: 31

5 Quy trình chế bị mẫu 36

Chương 4: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 40

1 Nhận xét kết quả thí nghiệm 40

2 Kết luận 40

3 Kiến nghị 41

4 Những mặt hạn chế của đề tài 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

PHỤ LỤC I - Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của đất chưa gia cố phụ và xi măng 44

PHỤ LỤC II - Bảng kết quả thí nghiệm đầm nén (Proctor) 45

PHỤ LỤC III - Bảng kết quả thí nghiệm xác định cường độ nén mẫu 46

PHỤ LỤC IV - Bảng kết quả thí nghiệm xác định cường độ ép chẻ mẫu 47

PHỤ LỤC V – Bảng tổng hợp kết quả cường độ nén và ép chẻ mẫu 48

PHỤ LỤC VI - Cơ chế tạo sự liên kết giữa các hạt đất của phụ gia TS 49

MỘT SỐ HÌNH ẢNH THAM KHẢO 50

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.2 Thành phần phụ gia TS 10

Bảng 2.3 Định mức sử dụng phụ gia: 11

Bảng 3.1 Kết quả thí nghiệm độ ẩm của đất tự nhiên 16

Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm giới hạn chảy, giới hạn dẻo của đất 20

Bảng 3.3 Kết quả thí nghiệm Proctor xác định KLTT khô lớn nhất và độ ẩm tối ưu 27

Bảng 3.5 Kết quả thí nghiệm xác định cường độ nén mẫu 30

Bảng 3.6 Kết quả thí nghiệm xác định cường độ kéo khi ép chẻ 35

Bảng 3.7 Kết quả thí nghiệm độ ẩm trước khi đúc mẫu 37

Bảng 3.8 Kết quả thí nghiệm độ ẩm trước khi đúc mẫu 38

Bảng 4.1 Bảng tổng hợp kết quả xác định cường độ nén và ép chẻ mẫu 40

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

1 Thông tin chung

Tên đề tài: Nghiên cứu đánh giá cường độ của hỗn hợp đất gia cố phụ gia TS kết

hợp xi măng trong xây dựng đường ô tô ở tỉnh Tây Ninh

Sinh viên thực hiện:

1 Lâm Thế Phương Khoa Công trình Năm thứ 4 Số năm đạo tạo: 4.5 năm

4 Phân Hồng Bích Thương Khoa Công trình Năm thứ 3 Số năm đạo tạo: 4.5 năm

5 Nguyễn Ngọc Thúy Anh Khoa Công trình Năm thứ 3 Số năm đạo tạo: 4.5 năm

Giáo viên hướng dẫn: Ths Trần Văn Thuận

2 Mục tiêu đề tài

Dưạ vào thực trạng nói trên, nhóm nghiên cứu muốn hướng đến việc đánh giá khả năng ứng dụng của phụ gia kháng trương nở đất TS Pplymer và cũng như hiệu quả

về kinh tế để thực hiện những dự án xây dựng đường ô tô tại tỉnh Tây Ninh

Thông định hướng ứng dụng loại phụ gia này trong nhiều công trình khác, tại nhiều thành hệ địa chất, điều kiện khác với một cấp phối vật liệu tốt nhất, đạt chất lượng và cả hiểu quat kinh tế

3 Tính cấp thiết của đề tài

Tuy sở hữu nhiều đặc điểm có thể tạo nên tiềm năng lớn để Tây Ninh phát triển kinh tế, giao thương hàng hóa của vùng kinh tế trọng điểm phía Nam với các nước láng giềng Tuy nhiên, những lợi thế này nhiều năm qua chưa phát huy hết hiệu quả khi tính kết nối của hạ tầng giao thông tại đây còn thiếu và yếu Để Tây Ninh thật sự

“cất cánh" rất cần những sự đột phá, mà trong đó việc sớm khắc phục và thay đổi hệ thống hạ tầng giao thông còn nhiều hạn chế, chất lượng kém như hiện nay là một nhiệm vụ rất quan trọng

Bài toán đặt ra với Tây Ninh trong việc tìm hướng đột phá hạ tầng giao thông hiện nay là tìm nguồn vốn 7.355,36 tỷ đồng còn thiếu trong tổng số 58.393,5 tỷ đồng theo

kế hoạch thực hiện Chủ tịch UBND tỉnh Phạm Văn Tân cho biết: “ Tỉnh đã đề ra nhiều giải pháp huy động nguồn lực thực hiện như: vốn theo kế hoạch đầu tư công của

Tuy cần phải có những giải pháp về kinh tế khác biệt mới có thể vận hành được các

dự án nâng cấp hệ thông cơ sở hạ tầng giao thông tại đây Nhưng nhóm NCKH của chúng tôi muốn thể hiện một góc nhìn khác về Kỹ thuật – tức là sử dụng những công nghệ mới, những giải pháp mới để giảm thiểu tối đa giá thành cũng như nâng cao tối

đa chất lượng của công trình

Đặt ra một bài toán khác là nếu có đủ nguồn lực về tài chính nhưng nguồn vật liệu truyền thống như đá và sỏi đỏ dạt chất lượng phục vụ cho xây dựng lớp móng trong kết cấu áo đường ô tô ngày càng khan hiếm, điều kiện khai thác ngày càng khó khăn.Vì thế, vấn đè cải tạo vật liệu đất tại chỗ làm đường thay thế các vật liệu truyền thống đang được nghiêm cứu như là một phương pháp giải hiệu quả cho bài toán vật liệu, kinh tế, khoa học kỹ thuật

Hiện nay có rất nhiều địa phương đã sử dụng và đã thành công với công nghệ gia cố Vật liệu tại chổ bằng phụ gia chống trương nở đất TS Polymer kết hợp với xi măng để làm nền móng cho đường ô tô Căn cứ theo báo cáo số 304/BC – SGTVT về việc “Báo cáo đánh giá kết quả thi công thí điểm áp dụng công nghệ mới trong sửa chữa và xây dựng mới đường bộ của Sở Giao thông Vận tả tỉnh Lạng Sơn, so sánh tổng giá thành bình quân trên 3 tuyến đường: Giá thành so với vật liệu truyền thống (láng nhựa và cấp phối đá dăm) là 1.308.941.476 đồng/1 Km Đối với công nghệ gia cố vật liệu tại chổ bằng phụ gia TS kết hợp với xi măng là 630.555.550 đồng /1 Km So trên tổng giá thành thì công nghệ phụ gia TS chỉ bằng 48% giá thành khi áp dựng công nghệ gia cố truyền thống

Chính vì bài toán kinh tế khá hiệu quả nên nhóm NCKH muốn nghiên cứu đánh giá ứng dụng công nghệ gia cố đất bằng phụ gia chống trương nở đất TS Polymer kết hợp

xi măng vào việc xây dựng đường ô tô tại tỉnh Tây Ninh

5 Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội và khả năng áp dụng của đề tài

Có thể sử dụng công nghệ phụ gia chống trương nở đất trong lính vữa nâng cấp sữa chữa giúp ổn định nền móng các tuyến đường Hiện nay các đại phương có đủ kinh phí

thay thế vật liệu truyền thống bằng phụ gia chống trương nở đất để liên kết các hạt cốt liệu tạo thành một khối vật liệu ổn định với nước từ đó làm tăng tuổi tho công trình Đây là sản phẩm công nghệ của người Việt Nam, nếu nó được ứng dụng một cách rộng rãi, và có thể vươn tầm thế giới thì chẳng những có lợi về măt kinh tế mà còn có giái trị sâu sắc đối với Xã Hội và cả Giáo Dục

TP Hồ Chí Minh, Ngày tháng năm 2019

Sinh viên chịu trách nhiệm chính

thực hiện đề tài

Lâm Thế Phương

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực

hiện đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi):

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019

Người hướng dẫn

(ký, họ và tên)

Trần Văn Thuận

Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Thực trạng

Nằm ở vị trí cửa ngõ phía tây bắc của TP Hồ Chí Minh, Tây Ninh là một trong những đầu mối giao thông về đường bộ quan trọng vào Cam-pu-chia và các nước ASEAN, có vị trí chiến lược về an ninh - quốc phòng của quốc gia với 240 km đường biên giới

Hình 1.1 Đường giao thông tại cửa khẩu Mộc Bài

Theo Sở Giao thông Vận tải Tây Ninh, bên cạnh mục tiêu đẩy mạnh phát triển hạ tầng để phục vụ cho việc đi lại, sinh hoạt, vận chuyển hàng hóa cho người dân địa phương, các dự án giao thông kể trên còn nhằm mục đích phục vụ tích cực cho việc kết nối mạnh mẽ giữa các tỉnh lân cận như TP Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước, Long An, Bà Rịa - Vũng Tàu và các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long để thu hút khách du lịch đến với các địa danh nổi tiếng của tỉnh, như Khu du lịch quốc gia Núi Bà Đen, Tòa Thánh Cao Đài, Hồ Dầu Tiếng, Trung ương Cục nhằm từng bước biến du lịch trở thành ngành kinh tế mũi nhọn vào năm 2020, tầm nhìn đến 2030

Hình 1.2 Địa danh du lịch Núi Bà Đen – Tây Ninh

Tuy sở hữu nhiều đặc điểm có thể tạo nên tiềm năng lớn để Tây Ninh phát triển kinh

tế, giao thương hàng hóa của vùng kinh tế trọng điểm phía Nam với các nước láng giềng Tuy nhiên, những lợi thế này nhiều năm qua chưa phát huy hết hiệu quả khi tính kết nối của hạ tầng giao thông tại đây còn thiếu và yếu Để Tây Ninh thật sự “cất cánh" rất cần những sự đột phá, mà trong đó việc sớm khắc phục và thay đổi hệ thống hạ tầng giao thông còn nhiều hạn chế, chất lượng kém như hiện nay là một nhiệm vụ rất quan trọng Bài toán đặt ra với Tây Ninh trong việc tìm hướng đột phá hạ tầng giao thông hiện nay là tìm nguồn vốn 7.355,36 tỷ đồng còn thiếu trong tổng số 58.393,5 tỷ đồng theo kế hoạch thực hiện Chủ tịch UBND tỉnh Phạm Văn Tân cho biết: “Tỉnh đã đề ra nhiều giải pháp huy động nguồn lực thực hiện như: vốn theo kế hoạch đầu tư công của T.Ư, vốn vay

từ vốn sản xuất, vốn vay ODA Ngoài ra, tỉnh sẽ kêu gọi nguồn vốn theo các hình thức khác như: Đầu tư theo hình thức đối tác công - tư (PPP), BOT,…”

Tuy cần phải có những giải pháp về kinh tế khác biệt mới có thể vận hành được các dự

án nâng cấp hệ thông cơ sở hạ tầng giao thông tại đây Nhưng nhóm NCKH của chúng tôi muốn thể hiện một góc nhìn khác về Kỹ thuật – tức là sử dụng những công nghệ mới, những giải pháp mới để giảm thiểu tối đa giá thành cũng như nâng cao tối đa chất lượng của công trình

Đặt ra một bài toán khác là nếu có đủ nguồn lực về tài chính nhưng nguồn vật liệu truyền thống như đá và sỏi đỏ dạt chất lượng phục vụ cho xây dựng lớp móng trong kết cấu áo đường ô tô ngày càng khan hiếm, điều kiện khai thác ngày càng khó khăn.Vì thế, vấn đè cải tạo vật liệu đất tại chỗ làm đường thay thế các vật liệu truyền thống đang được

nghiêm cứu như là một phương pháp giải hiệu quả cho bài toán vật liệu, kinh tế, khoa học

kỹ thuật

Hiện nay có rất nhiều địa phương đã sử dụng và đã thành công với công nghệ gia cố Vật liệu tại chổ bằng phụ gia chống trương nở đất TS Polymer kết hợp với xi măng để làm nền móng cho đường ô tô Căn cứ theo báo cáo số 304/BC – SGTVT về việc “Báo cáo đánh giá kết quả thi công thí điểm áp dụng công nghệ mới trong sửa chữa và xây dựng mới đường bộ của Sở Giao thông Vận tả tỉnh Lạng Sơn, so sánh tổng giá thành bình quân trên 3 tuyến đường: Giá thành so với vật liệu truyền thống (láng nhựa và cấp phối đá dăm) là 1.308.941.476 đồng/1 Km Đối với công nghệ gia cố vật liệu tại chổ bằng phụ gia

TS kết hợp với xi măng là 630.555.550 đồng /1 Km So trên tổng giá thành thì công nghệ phụ gia TS chỉ bằng 48% giá thành khi áp dựng công nghệ gia cố truyền thống

Chính vì bài toán kinh tế khá hiệu quả nên nhóm NCKH muốn nghiên cứu đánh giá ứng dụng công nghệ gia cố đất bằng phụ gia chống trương nở đất TS Polymer kết hợp xi măng vào việc xây dựng đường ô tô tại tỉnh Tây Ninh

2 Mục đích nghiên cứu

Dưạ vào thực trạng nói trên, nhóm nghiên cứu muốn hướng đến việc đánh giá khả năng ứng dụng của phụ gia kháng trương nở đất TS Pplymer và cũng như hiệu quả về kinh tế để thực hiện những dự án xây dựng đường ô tô tại tỉnh Tây Ninh

Thông định hướng ứng dụng loại phụ gia này trong nhiều công trình khác, tại nhiều thành hệ địa chất, điều kiện khác với một cấp phối vật liệu tốt nhất, đạt chất lượng và cả hiểu quat kinh tế

3 Nội dung nghiên cứu

Tổng hợp về việc gia cố đất bằng chất kết dính vô cơ, hóa chất hoặc chất gia cố tổng hợp trong xây dựng đường Nhằm tạo ra một sự so sánh sơ bộ giữa các loại phương pháp gia cố Làm tiền đề để đánh giá và lựa chọn phương pháp tối ưu nhất để phục vụ mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu tổng quan về phụ gia TS: thành phần, tính chất và tác dụng…

Thực hiện việc chế bị mẫu và tiến hành thí nghiệm để xác định các chỉ tiêu và tinh chất cơ lý, thí nghiệm xác định cường độ chịu nén (nén khô và nén bão hòa mẫu) và cường độ ép chẻ mẫu

Nghiên cứu tổng quan về thành phần hốn hợp đất gia cố phụ gia TS kết hợp xi măng

và đất nền tại khu vực tình Tây Ninh

Tổng hợp kết quả báo cáo, đánh giá kết quả và so sánh với các phương án khác nhằm tìm ra sự tối ưu nhất cho việc xây dựng đường ô tô tại tỉnh Tây Ninh

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Là phương pháp thu thập các sự kiện trong những điều kiện được tạo ra một cách đặc biệt (tạo ra kinh nghiệm mới, lý thuyết mới để khẳng định những mối liên hệ dự kiến

sẽ có trong những điều kiện mới) đảm bảo cho sự thể hiện tích cực, chủ động của các hiện tượng, sự kiện nghiên cứu

Nói cách khác: Là chủ động gây ra hiện tượng nghiên cứu trong những điều kiện khống chế, nhờ đó có thể lặp lại nhiều lần, tách bạch ra và biến thiên từng nhân tố tác động và đánh giá, đo đạc tỉ mỉ sự biến đổi của hiệu quả theo sự biến thiên ấy

4.2 Phương pháp chuyên gia

Phương pháp chuyên gia là phương pháp điều tra qua đánh giá của các chuyên gia

về vấn đề, một sự kiện khoa học nào đó Thực chất đây là phương pháp sử dụng trí tuệ, khai thác ý kiến đánh giá của các chuyên gia có trình độ cao để xem xét, nhận định một vấn đề, một sự kiện khoa học để tìm ra giải pháp tối ưu cho vấn đề, sự kiện đó

Phương pháp chuyên gia rất cần thiết cho người nghiên cứu không chỉ trong quá trình nghiên cứu mà còn cả trong quá trình nghiệm thu, đánh giá kết quả, hoặc thậm chí

cả trong quá trình đề xuất giả thuyết nghiên cứu, lựa chọn phương pháp nghiên cứu, củng

cố các luận cứ,…

Trong đề tài nghiên cứu khoa học này, nhóm nghiên cứu cũng đã học hỏi rất nhiều

từ những chuyên gia chuyên về lĩnh vực phụ gia polymer Đó là thầy Nguyễn Đăng Hùng – chuyên gia cấp cao của Viện Khoa học và Công nghệ hàng không TP Hồ Chí Minh, người sáng chế phụ gia TS Polymer Trong buổi gặp gỡ nói chuyện và trao đổi với thầy các phương pháp thực nghiệm cũng như kinh nghiệm mà thầy đã có được trong suốt quá trình thầy nghiêm cứu và thi công

Hình 1.3 Nhóm có cuộc gặp gỡ với thầy Nguyễn Đăng Hùng – chuyên gia cấp cao

Viện Khoa học và Công nghệ Hàng không TP Hồ Chí Minh

5 Kết quả nghiên cứu dự kiến

So với những mục đích ban đầu mà nhóm nghiên cứu muốn hướng tới thì dự kiến sẽ cho ra những kết quả như sau:

- Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp đất gia cố phụ gia TS kết hợp Xi măng cho đất nền khu vực Tây Ninh

- Bảng tổng hợp cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi ép chẻ của mẫu thí nghiệm

- Đánh giá kết quả cường độ chịu nén của hỗn hợp: phụ gia TS + XM + đất nền

Từ đó, kiến nghị hướng ứng dụng của hỗn hợp gia cố này trong sửa chữa nâng cấp làm mới một số tuyến đường ở tình Tây Ninh

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ HỖN HỢP ĐẤT GIA CỐ PHỤ GIA

1 Một số loại phụ gia gia cố đất

(Đất gia cố bằng chất kết dính vô cơ, hóa học hoặc gia cố tổng hợp…)

1.1 Chất kết dính vô cơ

Chất kết dính vô cơ là những vật liệu dạng hạt mịn (bột) khi nhào trộn với nước hoặc dung môi thích hợp cho hỗn hợp dẻo có thể gắn kết các vật liệu rời lại với nhau Thuộc dạng này gồm có xi măng, vôi (vôi nghiền) hoặc xi măng kết hợp tro bay, các phụ gia (nếu có)

Để đảm bảo yêu cầu ổn định lâu dài của vật liệu đất gia cố và sử dụng hợp lý số lượng chất kết dính đồng thời để làm cơ sở cho việc tổ chức thi công và kiểm tra chất lượng công trình nhất thiết phải tiến hành thiết kế hỗn hợp các thí nghiệm gia cố trong phòng Trong thiết kế thành phần hỗn hợp, ngoài việc thí nghiệm để xác định liều lượng hợp lý chất kết dính còn cần phải xử lý đất để đảm bảo các yêu cầu đối với đất như đã quy định ở các mục sau:

1.1.1 Trường hợp gia cố bằng xi măng

Yêu cầu đối với đất:

Đất dùng để gia cố xi măng trước hết phải là các loại đất được phép dùng để đắp nền đường (theo tiêu chuẩn TCVN 9436:2012 Nền đường ô tô – Thi công và nghiệm thu)

Các loại đất sau đây không dùng để gia cố:

- Đất bùn, đất lẫn than bùn (nhóm A8 theo AASHTO M145);

- Đất mùn lẫn hữu cơ có thành phần hữu cơ quá 10%, đất có lẫn cỏ và rễ cây, lẫn rác thải sinh hoạt (AASHTO T267 - 86);

- Đất lẫn các thành phần muối dễ hòa tan quá 5% (xác định theo TCVN 7572 - 15:2006)

- Đất sét có độ trương nở cao vượt quá 3%;

- Đất sét nhóm A-7-6 (theo AASHTO M145) có chỉ số nhóm từ 20 trở lên;

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

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

Yêu cầu đối với phụ gia hoạt tính

Khi dùng loại đất ít có hiệu quả hoặc không phù hợp với yêu cầu gia cố thì dùng thêm các chất phụ gia để dễ thi công, giúp cho điều kiện biến cứng đạt độ bền cao Tùy thuộc vào tính chất đất mà có thể dùng một hoặc nhiều chất phụ gia như: vôi tả, vôi tôi hoặc vôi sống, silicat natri, clorua canxi, tro bay Do điều kiện công nghiệp hóa chất của nước ta chưa phát triển và khả năng thiết bị có hạn nên thực tế chỉ có thể dùng vôi làm chất phụ gia khi gia cố bằng xi măng hoặc khi đất dùng để gia cố có phản ứng chua và quá ẩm

Yêu cầu với vôi làm chất phụ gia khi gia cố bằng xi măng thường dùng là vôi bột nghiền, phải tuân theo yêu cầu ở mục 5.2.2

Yêu cầu đối với nước

Nước dùng để trộn và bảo dưỡng hỗn hợp đất gia cố phải thỏa mãn TCVN 4506:2012, nồng độ pH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12,5, hàm lượng ion sunphat (SO4-2) không quá 2700 mg/lít và hàm lượng muối không quá 10.000 mg/lít

1.1.2 Trường hợp gia cố bằng vôi:

Yêu cầu đối với đất

- Đất dùng để gia cố vôi thường là các loại đất được phép dùng để đắp nền đường (theo TCVN 9436:2012);

- Các loại đất thuộc nhóm A1-A3 (AASHTO M145-91-2004) gia cố vôi kém hiệu quả Các nhóm A4 - A7 gia cố vôi có hiệu quả hơn;

- 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

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

Bảng 2.1 Phân loại vôi theo 2 chỉ tiêu cơ bản là hàm lượng CaO+MgO

Loại vôi Hàm lượng

- 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

Yêu cầu đối với nước

Nước dùng để trộn và bảo dưỡng hỗn hợp đất gia cố phải thỏa mãn TCVN 4506:2012, nồng độ pH không nhỏ hơn 4, hàm lượng muối không quá 30 mg/lít, nước phải sạch và không váng dầu, mỡ

Các loại nước uống được không phải kiểm tra chất lượng

1.2 Hóa chất dùng trong gia cố đất

Hóa chất dùng để gia cố đất là các loại hóa chất có nguồn gốc hữu cơ hoặc vô cơ khi hòa tan trong nước trộn với đất theo một tỷ lệ nhất định, tạo thành hỗn hợp có cường độ đáp ứng theo yêu cầu

Các hóa chất gia cố đất khác gồm nhiều loại khác nhau, có nguồn gốc khác nhau (vô

cơ hoặc hữu cơ) Yêu cầu các hóa chất phải đảm bảo các điều kiện sau:

1.2.1 Với các chất nhập khẩu từ nước ngoài

Phải không ảnh hưởng độc hại đến môi trường trước mắt và lâu dài (nếu là hóa chất nhập khẩu phải có giấy kiểm chứng của cơ quan quản lý nhà nước có thẩm quyền xác nhận);

Cần có hướng dẫn của nhà sản xuất về sử dụng loại chất này trong gia cố đất;

1.2.2 Với các chất sản xuất trong nước

Với các chất sản xuất trong nước có tính năng tương tự các chất nhập khẩu sẽ được

ưu tiên khuyến khích trong sử dụng và không cần các thủ tục trên Việc lựa chọn các chất

để gia cố đất phải cân nhắc tới các điều kiện sau:

- Xem xét mức độ đáp ứng về kỹ thuật của hóa chất khi gia cố với yêu cầu kỹ thuật trong kết cấu mặt đường yêu cầu (đặc biệt là chỉ tiêu cường độ khi bão hòa nước)

- So sánh giá thành cũng như điều kiện thuận lợi trong thi công với các vật liệu truyền thống khác (như gia cố vôi, các loại vật liệu đá, cấp phối, sỏi )

Để đảm bảo chất lượng vật liệu đất gia cố yêu cầu các nhà cung cấp phải tiến hành thí nghiệm vật liệu gia cố trong phòng, thiết kế thành phần hỗn hợp, xác định tỷ lệ các chất gia cố phục vụ cho thi công, khi xác định cần xem xét đến các yếu tố vật liệu, chất lượng thi công

1.3 Đất gia cố tổng hợp

Gia cố tổng hợp là đất gia cố bằng chất kết dính vô cơ và các hóa chất có thể ở dạng hỗn hợp nhiều chất kết dính với đất (đất - vôi và xi măng, đất - chất gia cố đất, đất - hóa chất) hoặc tổ hợp nhiều chất kết dính với đất (đất - vôi, xi măng - hóa chất, đất - các hóa chất) Ngoài các loại gia cố bằng chất kết dính vô cơ, các hóa chất, trong một số trường hợp cần kết hợp với các loại với nhau với một tỷ lệ nhất định (các chất phụ thêm) như chất vô cơ - hóa chất, hóa chất - chất vô cơ Tỷ lệ này được xác định qua thí nghiệm, thông thường các chất này chỉ chiếm 1% đến 2% khối lượng đất khô

Dựa vào bảng công bố chất lượng sản phẩm của phụ gia chống (kháng) trương nở đất

TS có một số tính chất như sau:

- Bảng chất của phụ gia chống (kháng) trương nở như sau: Tính trương nở đất là một

tính chất đặc thù của thành phần hạt sét trong đất Tính chất này được biểu hiện củ thể là đất khi khô (độ ẩm khoảng từ 0 đến 2%) là những hạt rất cứng có cường độ như khi ngấm nước sẽ bị nhão ra và cường độ không còn nữa Hiện tượng đó gọi là tính trương nở trong thành phần hạt sét Bảng chất phụ gia chống trương nở đất TS là chống (kháng) lại hoặc làm mất đi tính trương nở của thành phần hạt sét trong đất

- Nhận biết về mặt cơ học: Là chất lỏng nhớt dính tay, có màu nâu cánh gián đậm, màu

sắc không bị biến đổi trong điều kiện nhiệt độ từ 40oC đến 60oC Có mùi hắc đặc trưng của lignin

- Một số thông tin kỹ thuật: Phụ gia TS ở dạng đậm đặc không có tính cháy nổ Có tính

háo nước, ở ngoài không khí có khả năng hấp thụ hơi nước trong không khí làm tăng khối lượng

độ đạt tiêu chuẩn

Việc kết hợp gia cố vật liệu bằng xi măng và phụ gia chống trương nở đất là cần thiết trong công nghệ gia cố táo sinh nguội vật liệu tại chỗ vì những thành phần đất trong vật liệu làm mất đi tính trương nở sẽ liên kết được tốt hơn với xi măng porland tạo thành kết cấu bền vững, do vậy chất lượng của nền móng công trình gia cố được nâng cao với 2 tiêu chí cơ bản sau:

- Làm tăng tính ổn định của nền đường trong nước do đó sẽ làm giảm khả năng phá hoại của nước đối với công trình

- Làm tăng cường độ kháng nén của nền đường được gia cố

Hình 2.1 Thầy Nguyễn Đăng Hùng cùng chủ dự án nhà ở cao cấp ở Long Thành

Hình 2.2 Dự án xây dựng nhà ở bằng gạch không nung được áp dụng công nghệ phụ gia TS

3 Tổng quan về công nghệ gia cố đất bằng phụ gia TS kết hợp với xi măng

Công nghệ làm đường này xuất hiện vào các năm cuối của thế kỉ XX, bản chất của nó

là áp dụng lý thuyết hình thành của gel polyme vô cơ Việc áp dụng phụ gia TS vào gia cố nền công trình giao thông là sự kế thừa công nghệ của các nước phát triển trên thế giới

Và người có công nghiên cứu và áp dụng thành công đó là TS.Nguyễn Đăng Hùng

3.1 Giới thiệu sơ lượt về những dự án đã áp dụng công nghệ gia cố đất bằng phụ gia

TS kết hợp với xi măng

Dự án xây dựng đường giao thông nông thôn tuyến Sen Hồ, Vân Trung, huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang Kích thước đoạn đường: Dài 2.000m, rộng 4m Tiêu chuẩn thiết kế: Eyc >=120 Mpa Nghiệm thu kiểm định đạt: Modyn đàn hồi b/q: 150 Mpa Kết cấu: Nền đường tại chỗ bằng cấp phối base chiếm 60% và đất đồi 40% Độ dày nền trên gia cố bằng Xi măng + Phụ gia TS là 18cm

Hình 2.3 Tuyến đường Sen Hồ, Vân Trung, Huyện Việt Yên khi đang thi công

Hình 2.4 Tuyến đường Sen Hồ, Vân Trung, huyện Việt Yên sau khi thi công xong

Dự án đường giao thông miền núi tuyến đường tỉnh lộ 242, Huyện Hữu Lũng, Tĩnh Lạng Sơn Chiều dài đoạn đường từ Km 9 đến Km 11, địa phận huyện Hữu Lũng, tỉnh Lạng Sơn Đây là tuyến đường thí điểm do sở GTVT tỉnh Lạng Sơn đầu tư Tuyến đường được thi công theo như thiết kế gia cố đường bằng phụ gia TS kết hợp với xi măng đã làm

ở huyện Việt Yên tỉnh Bắc Giang với độ dày 22cm

Hình 2.5 Đường giao thông miền núi tuyến đường tỉnh 242, Huyện Hữu Lũng,

Tỉnh Lạng Sơn

3.2 Trình tự thi công

Quy trình kỹ thuật thí nghiệm thiết kế, thi công và nghiệm thu công nghệ gia cố hóa cứng đất được thực hiện theo sự hướng dẫn tại các văn bản sau:

- Quy trình sử dụng đất gia cố bằng chất kết dính vô cơ trong xây dựng đường giao thông

22 TCN 81-84 do Bộ GTVT ban hành kèm theo quyết định số 2917/QĐ-KT4 ngày 21/12/1984

- Tiêu chuẩn Quốc Gia TCVN 10379 : 2014 (Gia cố đất bằng chất kết dính vô cơ, hoá chất hoặc gia cố tổng hợp, sử dụng trong xây dựng đường – Bộ thi công và nghiệm thu)

- Quyết định số 1588/QĐ-BGTVT ngày 23/5/2016 (Quy định kỹ thuật về thiết kế, thi công và nghiệm thu lớp cào bóc tái sinh nguội tại chỗ bằng xi măng hoặc xi măng và nhũ tương nhựa đường trong kết cấu áo đường ô tô)

3.3 Cơ chế

Tức là tiến hành quá trình hóa thạch toàn bộ đất tự nhiên, nếu dùng xi măng Porland thông thường thì chỉ liên kết được với các thành phần lắng như đá hoặc cát chứ không liên kết được với đất Trong trường hợp này thì phụ gia TS có vai trò như một tác nhân làm đất biến tính, khi đất đã biến tính sẽ trở thành các hạt bụi, cát và hình thành nên phụ gia gọi là gel polyme vô cơ

Khác với công nghệ làm đường truyền thống là toàn bộ phần nền móng bên dưới đều là các cấp phối đá, còn với công nghệ này thì sử dụng các cấp phối khác nhau như bùn đất, tro bay hay các cấp phối có sẵn tại chỗ Theo nguyên tắc từ lực, phần lớn đất mang điện tích âm và phụ gia mang điện tích dương, khi trộn lẫn vào nhau sẽ là các nam châm li ti hút lẫn nhau tạo ra sự liên kết chặt chẽ Khi kết hợp phụ gia với xi măng Potland và lượng đất ở đây sẽ hình thành nên một khối cứng

3.4 Ưu - Nhược điểm

3.4.1 Ưu điểm

- Tạo ra một nền đường với kết cấu khối đồng nhất chứ không phải là kết cấu rời như cấp phối đá truyền thống điều này làm cho nền đường ổn định với nước, giảm mạnh độ sụt lún, ổ gà

- Việc sử dụng vật liệu tại chỗ có thể tận dụng tối ưu nguồn vật liệu có sẵn, không cần phải khai thác các đá mỏ ảnh hưởng môi trường lại tốn kinh phí vì vậy đây là phương pháp phù hợp với các khu vực kém phát triển về kinh tế

- Đảm bảo được cao độ nền đường và công trình hai bên vì khi thi công chỉ cần xới lại nền đất cũ không vét bớt đắp thêm

- Sử dụng các thiết bị thi công thông thường, công tác phay xới chỉ trong phạm vi phay xới của thiết bị, không gây bụi bẩn ảnh hưởng đến đời sống người dân

- Thời gian thi công nhanh, chi phí thấp

3.3.2 Nhược điểm

- Chỉ áp dụng tối ưu nhất cho các khu vực nông thôn, có đất núi đồi, hàm lượng sét cao lanh cao Áp dụng cho việc làm mới đường chứ không phải duy tu, sửa chửa

Chương 3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

1 Thí nghiệm xác định một số tính chất cơ lý của đất:

+ 8 giờ: đất chứa thạch cao

Lần sấy lại trong thời gian:

+ 2 giờ: đất sét, sét pha và đất chứa thạch cao

+ 1 giờ: đất cát pha và sét pha

Báo cáo kết quả:

m1 là khối lượng của hộp nhôm có nắp (g)

m2 là khối lượng của hộp nhôm có nắp chứa đất trước khi sấy (g)

m3 là khối lượng của hộp nhôm có nắp chứa đất sau khi sấy (g)

Độ ẩm cuối cùng của đất (W,%) là giá trị độ ẩm trung bình tương ứng với ba hộp nhôm trên Nếu kết quả của hai lần xác định song song trên lệch nhau hơn 10% giá trị độ ẩm trung bình tính được, thì phải tang số lần xác định đến ba hoặc thêm nữa

Bảng 3.1 Kết quả thí nghiệm độ ẩm của đất tự nhiên

Độ ẩm trung bình (%) Sau sấy (g)

Trọng lượng thể tích của đất (là trọng lượng của một đơn vị thể tích đất có kết cấu

và độ ẩm tự nhiên (kN/m3) Về trị số, trọng lượng thể tích bằng tỉ số giữa trọng lượng thể tích đất (Q) và thể tích (V) của nó

Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm:

Dao vòng bằng kim loại không gỉ, có mép cắt sắt và thể tích không được nhỏ hơn 50cm3; Thước kẹp panme (thước cặp); Dao cắt có lưỡi thẳng; Cân kỹ thuật có độ chính xác 0,01g, và 0,1g; Các tấm kính phẳng nhẵn để đậy mẫu đất trong dao vòng

Chuẩn bị mẫu thử:

Dùng thước kẹp đo đường kính trong (d) và chiều cao (h) của dao vòng; Cần xác định khối lượng dao vòng (m1); Dung dao thẳng gọt bằng mặt mẫu đất và đặt đầu sắc dao vòng lên chỗ lấy mẫu

Gọt trụ đất có chiều cao khoảng 1-2cm và đường kính lớn hơn đường kính ngoài của dao vòng khoảng 0,5-1mm, sau đó dùng tay ấn nhẹ dao vòng vào trụ đất Gọt phần đất thừa phía trên và dùng tấm kinh (đã biết trước khối lượng) đậy lên trên Cắt đứt trụ đất, lật ngược dao vòng, gạt bằng mặt và đậy dao vòng bằng một tấm kính đã biết trước khối lượng

Trình tự thí nghiệm:

Lau sạch đất bám ở thành dao vòng và ở trên các tấm kính đây Cân dao vòng có mẫu đất được m2 và các tấm kính đậy ở hai mặt Tiến hành song song với 3 dao vòng khác nhau cho cùng 1 loại đất và trình tự các bước được thực hiện như trên

Báo cáo kết quả:

Công thức xác định:

Trong đó:

m1 là khối lượng dao vòng (g)

m2 là khối lượng dao vòng và đất (g)

Đất ẩm tự nhiên, để khô gió rồi nghiền sơ bộ cho tơi vụn;

Bằng cách chia tư, lấy khoảng 100-200g đất cho vào cối sứ, dung chày nghiền nhỏ,

và cho hết qua rây;

Lấy khoảng 10-15g đất trên, dung phễu cho dất lọt hết vào bình tỷ trọng (biết trước khối lượng và bình khô);

Đồng thời lấy 3 mẫu đất cho vào 3 hộp nhôm đem đi xác định độ ẩm;

Khi nước đã nguội hoàn toàn thì đổ thêm nước cất đến nửa cổ bình, cầm nút đậy nhanh, lau khô rồi đem cân

Đổ hết huyền phù trong bình và rửa sạch bình Châm đầy nước cất vào, đậy nắp, lau sạch, đem cân

Báo cáo kết quả:

Công thức xác định:

Trong đó:

m0 là khối lượng đất khô tuyệt đối trong bình (g)

m2 là khối lượng nước, bình và đất (g)

m3 là khối lượng nước và bình sau khi rửa sạch đất (g)

=

m0

m0 + m3 + m2

Thí nghiệm đồng thời với hai mẫu đăc trưng và lấy giá trị trung bình, chênh lệch giữa hai lần thí nghiệm song song không vượt quá 0.02g/cm3

1.4 Xác định giới hạn dẻo, giới hạn chảy, chỉ số dẻo (TCVN 4197 – 1995):

- Quả dọi thăng bằng: gồm một khối hình nón nhẵn bằng thép không gỉ, có dóc đỉnh

30 và cao 25mm, khối lượng của dụng cụ là 76±0.2g;

- Khuôn hình trụ bằng kim loại không gỉ dung để đựng mẫu đất thí nghiệm;

- Các tấm kính nhám có kích thước khoảng 40x60cm;

- Rây có kích thước lỗ 1mm;

- Cối sứ và chày sứ; bọc đầu cao su;

Dụng cụ xác định độ ẩm;

- Dao để nhào trộn, bát sắt tráng men;

- Giá đặt khuôn thí nghiệm;

Chuẩn bị mẫu:

Đất sau khi để khô gió, dùng phương pháp chia tư lấy khoảng 300g, loại bỏ các di tích thực vật lớn hơn 1mm, cho vào cối sứ nghiền nhỏ, cho qua rây, loại bỏ phần trên rây;

Lấy đất lọt sàng cho vào bát, rót nước cất và dùng dao nhào trộn đến trạng thái như

hồ đặc;

Đặt mẫu vào bình thủy tinh đậy kín trong 2h

Trình tự thí nghiệm:

Xác định độ ẩm giới hạn dẻo :

Lấy mẫu đất đã chuẩn bị đặt trên lòng bàn tay lăn nhẹ nhàng trên tấm kính nhám cho đến khi thành que có đường kính 3mm và bắt đầu rạn nứt ngang và gãy thành những đoạn nhỏ dài 3÷10mm

Nhặt các đoạn ve đất trên cho vào hộp nhôm (khoảng 10-12g), đậy nắp và tiến hành xác định độ ẩm Độ ẩm của mẫu ứng với trạng thái trên gọi là giới hạn dẻo (Wp, %) Xác định độ ẩm giới hạn chảy:

Lấy hồ đất đã chuẩn bị nhào kĩ lại, sau đó cho vào khuôn rồi gạt bằng mặt (cho thành từng lớp để tránh tạo thành các hốc không khí trong đất);

Đặt khuôn đất lên giá gỗ, đưa mũi chùy hình nón lên mặt đất trong khuôn sao cho mũi nhọn vừa chạm bề mặt mẫu đất;

Vừa thả mũi chùy vừa bấm đồng hồ, nếu sau 10s mà mũi chùy lún vào đất vừa đúng 10mm thì lấy đất đó xác định độ ẩm Độ ẩm đó chính là giới hạn chảy (WL, % );

Nếu không đạt yêu cầu trên thì phải thực hiện lại

Báo cáo kết quả:

Công thức xác đinh: I P = W L - W P

Trong đó:

WL là giới hạn chảy của đất

WP là giới hạn dẻo của đất

Ip là chỉ số dẻo của đất

Đối với mẫu đất tiến hành 3 lần thí nghiệm song song và lấy giá trị độ ẩm trung bình Sai số giữa các lần thí nghiệm song song không vượt qua 2%

Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm giới hạn chảy, giới hạn dẻo của đất

Chỉ tiêu thí nghiệm Giới hạn chảy (WL) Giới hạn dẻo (Wp)

KL Đất ẩm + Bì (g) 43.90 44.68 44.92 46.13 39.87 42.35

KL Đất khô + Bì (g) 36.89 36.93 37.04 38.19 36.85 39.49 Khối lượng bì (g) 22.64 22.30 22.65 24.26 21.86 25.85 Khối lượng mẫu khô (g) 14.25 14.63 14.39 13.93 14.99 13.64 Hàm lượng nước (%) 49.16 52.28 54.77 56.99 20.17 20.95

CHART RELATIONSHIP Liquid limit/ Giới hạn chảy (WL,%): 50.7

Plastic limit/ Giới hạn dẻo (WP,%): 20.6 Plasticity index/ Chỉ số dẻo (IP,%): 30.1

2 Thí nghiệm Proctor xác định độ ẩm tốt nhất và khối lượng thể tích khô lớn nhất:

Khái niệm:

Công tác đầm nén lớp vật liệu (đá, đá dăm cấp phối, cấp phối tự nhiên…) làm tăng độ chặt, dẫn đến tăng cường độ và độ ổn định của nền móng có ý nghĩa quan trọng trong xây dựng đường bộ

Quy trình đầm nén quy định trình tự thí nghiệm đầm nén mẫu vật liệu (đất, đất gia cố, cấp phối đá dăm, cấp phối thiên nhiên…) trong phòng thí nghiêm nhằm xác định giá trị

độ ẩm đầm nén tốt nhất và khối lượng thể tích khô lớn nhất của vật liệu sử dụng làm nền, móng công trình giao thông

Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm:

Hình 3.1 Bộ dụng cụ thí nghiệm đầm nén

- Cối đầm (khuôn đầm): cối lớn (có đường kính trong 152,4 mm) Cối đầm được chế tạo bằng kim loại, hình trụ rỗng, có kích thước đường kính trong là 152,40 ± 0,66 mm, chiều cao là 116,43 ± 0,13 mm , thể tích là 2124 ± 21 cm3 Trên cối có lắp một đai cối cao khoảng 60 mm để việc đầm mẫu được dễ dàng hơn Đai cối bằng kim loại hình trụ rỗng, có đường kính trong bằng đường kính trong của cối Cối cùng với đai có thể lắp chặt khít vào với đế cối Đế cối được chế tạo bằng kim loại và có bề mặt phẳng

- Chầy đầm : dùng chầy đầm thủ công (đầm tay) Chầy đầm cải tiến (sử dụng cho phương pháp đầm nén cải tiến): có khối lượng 4,536 ± 0,009 kg; chiều cao rơi 457 ± 2 mm; Loại châầy đầm có đặc tính sau: được chế tạo bằng kim loại, mặt dưới chây phẳng hình tròn có đường kính 50,80 ± 0,25 mm Chây được lắp trong một ống kim loại để dẫn hướng và khống chế chiều cao rơi, đảm bảo sai số về chiều cao rơi nằm trong khoảng ± 2mm Ống dẫn hướng phải có đường kính trong đủ lớn để chây đầm không bị kẹt Cách mỗi đầu ống dẫn hướng khoảng 20 mm có khoan 4 lỗ thông khí đường kính

- Dụng cụ trộn mẫu: gồm một số dụng cụ như chảo, bay, dao dùng để trộn đều mẫu với các hàm lượng nước khác nhau

- Dụng cụ làm tơi mẫu: vồ gỗ, chầy cao su

- Hộp giữ ẩm được chế tạo từ vật liệu kim loại không gỉ, có dung tích đủ chứa khối lượng mẫu quy định (100g hoặc 500g ứng với các phương pháp đầm nén quy định), không thay đổi khối lượng và biến đổi tính chất khi chịu tác động của nhiệt sau nhiều chu kỳ Hộp phải có nắp kín để hơi nước không bị thoát ra khi bảo quản mẫu và không làm mẫu bị hút ẩm sau khi mẫu đã được sấy khô Mỗi thí nghiệm xác định độ ẩm cần

có một hộp giữ ẩm

Chuẩn bị mẫu thí nghiệm:

Làm khô đất – đánh tơi: Nếu đất ẩm ướt, cần phải làm khô mẫu bằng cách phơi

ngoài không khí hoặc cho vào trong tủ sấy, duy trì nhiệt độ trong tủ sấy không quá 60°C cho đến khi có thể làm tơi vật liệu Dùng vồ gỗ đập nhẹ để làm tơi vật liệu, dùng chầy cao su nghiền các hạt nhỏ để tránh làm thay đổi thành phần hạt cấp phối tự nhiên của mẫu

Sàng mẫu: mẫu thí nghiệm đầm nén phải được sàng để loại bỏ hạt quá cỡ Căn cứ

phương pháp đầm nén quy định để sử dụng loại sàng thích hợp:

- Với phương pháp I-A và II-A: vật liệu được sàng qua sàng 4,75 mm;

- Với phương pháp I-D và II-D: vật liệu được sàng qua sàng 19,0 mm

Hình 3.2 Mẫu đất sau khi sàng qua mắc sàng 19

Khối lượng mẫu cần thiết: căn cứ phương pháp đầm nén quy định, khối lượng mẫu

vật liệu tối thiểu cần thiết để thí nghiệm như sau:

- Với phương pháp I-A và II-A: 15 kg (3 kg x 5 cốt);

- Với phương pháp I-D và I-D: 35 kg (7 kg x 5 cối)