Nghiên cứu sử dụng cấp phối đá dăm gia cố xi măng và tro bay trong xây dựng móng và mặt đường ô tô ở đồng nai luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm gần đây ở nhiều nước trên thế giới người ta đã dùng các kết cấu mặt đường mới có các lớp móng làm bằng vật liệu gia cố các chất liên kết vô cơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THễNG VẬN TẢI

Nguyễn phan quỳnh nh-

Nghiên cứu sử dụng cấp phối đá dăm gia cố

xi măng và tro bay trong xây dựng móng và

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THễNG VẬN TẢI

Nguyễn phan quỳnh nh-

Nghiên cứu sử dụng cấp phối đá dăm gia cố

xi măng và tro bay trong xây dựng móng và

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016

Tác giả

Nguyễn Phan Quỳnh Như

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được luận văn này, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn, các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp và các cơ quan liên quan

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban Giám đốc cơ sở II, Khoa Sau Đại học, Khoa Công trình, Bộ môn Đường bộ, Trường Đại học Giao thông Vận tải đã giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập và nghiên cứu

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn các Thầy Cô, các bạn đồng nghiệp đã đóng góp những ý kiến thiết thực và quý báu Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Đức Trọng đã tận tình giúp đỡ trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Trong khuôn khổ một luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật, chắc chắn chưa đáp ứng được đầy đủ những vấn đề đặt ra vì bản thân còn nhiều hạn chế nên tác giả xin chân thành cảm ơn và tiếp thu nghiêm túc những ý kiến đóng góp của các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp

Tác giả

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC ĐỒNG NAI 4

1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội khu vực Đồng Nai 4

1.1.1 Giới thiệu chung về vị trí địa lý và tình hình kinh tế - xã hội 4

1.1.2 Đặc điểm về điều kiện tự nhiên khu vực Đồng Nai 6

1.1.3 Giới thiệu về địa chất tỉnh Đồng Nai 8

1.2 Mạng lưới giao thông đường bộ tỉnh Đồng Nai 11

1.3 Thực trạng và xu hướng sử dụng nguồn vật liệu trong xây dựng móng đường ô tô tại Đồng Nai 16

1.3.1 Nguồn đá dăm tại Đồng Nai 17

1.3.2 Nguồn cấp phối thiên nhiên tại Đồng Nai 22

1.3.3 Xu hướng sử dụng vật liệu tại Đồng Nai 23

1.3.4 Ưu, nhược điểm của móng, mặt đường bằng cấp phối đá dăm gia cố 24 1.4 Kết luận chương 1 25

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT GIA CỐ VẬT LIỆU BẰNG CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ VÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 26

2.1 Đặt vấn đề 26

2.2 Nguyên lý hình thành cường độ của vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ 26

2.2.1 Nguyên lý hình thành cường độ của đất gia cố chất liên kết vô cơ 26

2.2.2 Nguyên lý hình thành cường độ của CPĐD gia cố chất liên kết vô cơ 30 2.3 Cơ sở lý thuyết cấp phối đá dăm gia cố chất kết dính vô cơ 33

2.4 Nghiên cứu thực nghiệm 35

2.4.1 Giới thiệu chung 35

2.4.2 Yêu cầu tính chất cơ lý của vật liệu chế tạo 35

2.4.3 Tính chất cơ lý của vật liệu chế tạo CPĐD gia cố xi măng và tro bay 36

2.4.4 Kế hoạch và phương pháp thực nghiệm 40

2.4.5 Kết quả thí nghiệm và đánh giá 44

2.5 Kết luận chương 2 56

CHƯƠNG 3: KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CẤP PHỐI ĐÁ DĂM GIA CỐ XI MĂNG VÀ TRO BAY TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ TẠI ĐỒNG NAI 57

3.1 Đặt vấn đề 57

3.2 Các yêu cầu kỹ thuật của cấp phối đá dăm gia cố chất liên kết vô cơ 58

3.3 Nghiên cứu khả năng sử dụng cấp phối đá dăm gia cố xi măng và tro bay trong xây dựng móng và mặt đường ô tô tại Đồng Nai 61

3.4 Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật 69

3.5 Biện pháp thi công 72

3.5.1 Chất lượng vật liệu đầu vào 72

3.5.2.Trình tự và những chú ý khi thi công CPĐD gia cố xi măng và tro bay 74 KẾT LUẬN VĂN KIẾN NGHỊ 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Bảng thống kê về lượng mưa tháng của khu vực tỉnh Đồng Nai từ

năm 2009 đến năm 2013 7

Bảng 1.2: Danh mục dự án đầu tư giai đoạn 2011-2020 và định hướng 2025 12

Bảng 1.3: Trữ lượng một số mỏ khoáng sản ở Đồng Nai 16

Bảng 1.4: Bảng thông kế trữ lượng ở một số mỏ đá ở tỉnh Đồng Nai 17

Bảng 1.5: Tính chất cơ lý mỏ đá Hóa An [9] 18

Bảng 1.6: Tính chất cơ lý mỏ đá Tân Hạnh [9] 19

Bảng 1.7: Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đá Phước Tân [9] 19

Bảng 1.8: Kết qủa thí nghiệm tính chất cơ lý một số mỏ đá [7] 20

Bảng 1.9: Bảng các chỉ tiêu kỹ thuật của cấp phối sỏi đỏ tại các mỏ trong khu vực Đông Nam bộ [10] 23

Bảng 2.1: Các chỉ tiêu cơ lý của xi măng Holcim PCB40 37

Bảng 2.2: Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của mẫu cấp phối đá dăm tại mỏ đá Phước Tân, Biên Hòa 37

Bảng 2.3: Kết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn của mẫu cấp phối đá dăm gia cố xi măng 42

Bảng 2.4: Kết quả thí nghiệm Rn, Rech, Evl của cấp phối đá dăm gia cố 5% xi măng ở 14, 28, 56 ngày tuổi 48

Bảng 2.5: Kết quả thí nghiệm Rn, Rech, Evl của cấp phối đá dăm gia cố 6% xi măng ở 14, 28, 56 ngày tuổi 48

Bảng 2.6: Kết quả thí nghiệm Rn, Rech, Evl của cấp phối đá dăm gia cố 5%XM+1%TB ở 14, 28, 56 ngày tuổi 48

Bảng 2.7: Kết quả thí nghiệm Rn, Rech, Evl của cấp phối đá dăm gia cố 4%XM+2%TB ở 14, 28, 56 ngày tuổi 49

Bảng 2.8: Kết quả thí nghiệm Rn , Rech của CPĐD gia cố xi măng và tro bay ở 14 và 28 ngày tuổi 54

Bảng 2.9: Kết quả thí nghiệm Rn và E của CPĐD gia cố xi măng và tro bay 55 Bảng 3.1: Yêu cầu về thành phần hạt của CPĐD dùng để gia cố xi măng [14] 58 Bảng 3.2: Yêu cầu đối với cường độ cấp phối gia cố xi măng [14] 60 Bảng 3.3: Kết cấu áo đường được lựa chọn để đánh giá hiệu quả kỹ thuật của CPĐD gia cố xi măng và tro bay ở các hàm lượng khác nhau 69 Bảng 3.4: Bảng tính giá vật tư lớp CPĐD loại I (bề rộng b= 11m, chiều dài l= 1.000m, chiều dày h=0,24m) 70 Bảng 3.5: Bảng tính giá vật tư lớp CPĐD gia cố 4%XM+2%TB (bề rộng b= 11m, chiều dài l= 1.000m, chiều dày h=0,12m) 71 Bảng 3.6: Bảng tính chênh lệch chi phí vật tư giữa Kết cấu áo đường có lớp móng trên là CPĐD và CPĐD gia cố 4%XM + 2%TB 71

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Bản đồ hành chính tỉnh Đồng Nai 4

Hình 1.2: Thành phần hạt của mẫu CPĐD mỏ đá Hóa An [7] 21

Hình 1.3: Thành phần hạt của mẫu CPĐD tại QL51 – Đồng Nai [7] 22

Hình 2.1: Độ chặt và độ ẩm tốt nhất của CPĐD gia cố xi măng 39

Hình 2.2: Biểu đồ thành phần hạt cấp phối đá dăm mỏ đá Phước Tân 39

Hình 2.3: Máy nén 300KN 41

Hình 2.4: Máy nén đa năng 50KN 41

Hình 2.5: Đầm nén tiêu chuẩn của mẫu cấp phối đá dăm gia cố 6 % xi măng 42

Hình 2.6: Đầm nén tiêu chuẩn mẫu cấp phối đá dăm gia cố 4%XM+2%TB Phương pháp xác định các chỉ tiêu của CPĐD gia cố xi măng 43

Hình 2.7: Cân xi măng và tro bay 45

Hình 2.8: Mẫu CPĐD gia cố xi măng và tro bay sau khi chế tạo 45

Hình 2.9: Mẫu thí nghiệm tập kết để tiến hành bảo dưỡng 46

Hình 2.10: Thí nghiệm cường độ chịu nén 46

Hình 2.11: Thí nghiệm cường độ ép chẻ 47

Hình 2.12: Thí nghiệm mô đun đàn hồi 47

Hình 2.13: Mức tăng cường độ chịu nén của mẫu CPĐD gia cố chất kết dính (CKD) theo thời gian 49

Hình 2.14: Biểu diễn cường độ chịu nén của CPĐD gia cố chất kết dính (XM và TB) với hàm lượng khác nhau 50

Hình 2.15: Mức tăng cường độ ép chẻ của mẫu CPĐD gia cố chất kết dính (CKD) theo thời gian 51

Hình 2.16: Biểu diễn cường độ ép chẻ của CPĐD gia cố chất kết dính (XM và TB) với hàm lượng khác nhau 51

Hình 2.17: Mức tăng mô đun đàn hồi của mẫu CPĐD gia cố chất kết dính (CKD) theo thời gian 52

Hình 2.18: Biểu diễn mô đun đàn hồi của CPĐD gia cố chất kết dính (XM và

TB) với hàm lượng khác nhau 53

Hình 2.19: Mối quan hệ giữa Rech và Rn 54

Hình 2.20: Mối quan hệ giữa E và Rn 55

Hình 3.1: Cấu tạo kết cấu áo đường ô tô 57

Hình 3.2 : Sơ đồ công nghệ vận chuyển và thi công lớp CPĐD ngoài công trường [7] 64

Hình 3.3: Kết cấu áo đường mềm truyền thống 64

Hình 3.4: Kết cấu áo đường nửa cứng sử dụng CPĐD gia cố 4%XM+2%TB làm móng trên đường ô tô 67

Hình 3.5: Kết cấu áo đường cứng sử dụng CPĐD gia cố 4%XM+2%TB làm móng trên mặt đường BTXM 68

Hình 3.6: Kết cấu áo đường sử dụng CPĐD gia cố 4% XM+ 2%TB dùng làm lớp mặt có láng nhựa thay thế cho lớp CPĐD loại I 68

Hình 3.7: Làm ẩm lớp mặt trước khi thi công 75

Hình 3.8: Trạm trộn CPĐD gia cố xi măng và tro bay 76

Hình 3.9: Vận chuyển vật liệu bằng ô tô tự đổ đến công trường 77

Hình 3.10: Quá trình san rải hỗn hợp CPĐD gia cố xi măng và tro bay 78

Hình 3.11: Quá trình lu lèn lớp CPĐD gia cố xi măng và tro bay 79

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BTXM : Bê tông xi măng

BTNC : Bê tông nhựa chặt

BTN : Bê tông nhựa

CPĐD : Cấp phối đá dăm

DTTN : Diện tích tự nhiên

Eyc : Mô đun đàn hồi yêu cầu

PCB : Xi măng pooc lăng hỗn hợp

PC : Xi măng pooc lăng

Rn : Cường độ chịu nén

Rech : Cường độ ép chẻ

TCN : Tiêu chuẩn ngành Giao Thông

TCVN : Tiêu chuẩn Quốc gia Việt Nam

TCXDVN : Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây ở nhiều nước trên thế giới người ta đã dùng các kết cấu mặt đường mới có các lớp móng làm bằng vật liệu gia cố các chất liên kết vô cơ như xi măng, tro bay, xỉ lò cao, puzơlan v.v…Ở Việt Nam trong những năm qua, do sự tăng đột biến về lưu lượng, tải trọng xe cộ trên nhiều tuyến đường Quốc lộ, tỉnh lộ xuất hiện vệt lún bánh xe làm mặt đường

bị hư hỏng dẫn đến việc khai thác và ảnh hưởng đến an toàn giao thông trên đường Vì thế trong quyết định số 3230/QĐ-BGTVT ngày 14 tháng 12 năm

2012 về thiết kế mặt đường BTXM thông thường có khe nối trong công trình xây dựng giao thông thay thế cho 22TCN-223-95 và yêu cầu đối với móng áo đường cứng phải dùng lớp móng gia cố nhằm khắc phục lún, sụt mặt đường Đồng Nai thuộc miền Đông Nam Bộ, có diện tích 5.903,94 km2

, chiếm 1,76% diện tích tự nhiên cả nước và chiếm 25,5 % diện tích tự nhiên của vùng Đông Nam Bộ Dân số toàn tỉnh theo số liệu thống kê năm 2010 là 2.569.442người, mật độ dân số là 343.965 người/km2

với vận tải đường bộ chiếm khoảng 98% về hành khách và 92% về tấn hàng hóa, còn lại là vận tải đường thủy Do nhu cầu phát triển kinh tế của khu vực nên khối lượng hàng hóa vận chuyển bằng giao thông đường bộ qua địa phận tỉnh Đồng Nai tăng lên rất nhiều, tải trọng xe nặng chiếm tỷ lệ lớn, nhiều khu vực có chế độ thủy nhiệt bất lợi; một số tuyến đường ở Đồng Nai như đường Nguyễn Ái Quốc, Đồng Khởi, Trần Hưng Đạo, Phạm Văn Thuận, Quốc lộ 51 thường xuyên ngập nước sâu đã ảnh hưởng lớn đến độ ổn định của công trình, làm móng mặt đường bị hư hỏng làm nguy cơ tiềm ẩn tai nạn giao thông trên đường Theo thống kê thì Đồng Nai có 3.058 tuyến đường giao thông với tổng chiều dài 6.156,6 km Hệ thống đường quốc lộ gồm 5 tuyến (QL1A, QL15, QL20, QL51, QL56) với tổng chiều dài khoảng 244.2 km đã và đang nâng cấp thành tiêu chuẩn đường cấp I, cấp II (quốc lộ 1A, quốc lộ 51) Với khối lượng hàng hóa vận chuyển bằng giao thông đường bộ ngày càng tăng cao, xe

tải trọng nặng, chế độ thủy nhiệt bất lợi đã làm cho móng, mặt đường bị biến dạng, giảm tuổi thọ công trình đáng kể và ảnh hưởng đến an toàn giao thông trên đường Đã có những hội thảo diễn ra nhằm tìm kiếm các giải pháp khắc phục tình trạng mặt đường bị hư hỏng Hiện nay ở khu vực Đồng Nai có rất nhiều mỏ đá như: Hóa An, Phước Tân, Sóc Lu, Thiện Tân với chất lượng đá gốc khá ổn định Tuy nhiên, khi sử dụng vật liệu truyền thống là cấp phối đá dăm để xây dựng đường ô tô chịu tải trọng nặng đã xuất hiện những nhược điểm nhất định, mặt đường dễ bị bong bật, xuất hiện nhiều hư hỏng Từ

những lý do trên nên việc Nghi n u s ng p ph i ăm gi i

măng và tro y trong y ng m ng và m t ng t ồng N i có ý

nghĩa thiết thực

Trong tương lai gần, lượng xi măng tại Việt nam là dư thừa; trong khi

đó Chính phủ khuyến khích sử dụng các loại kết cấu mặt đường cứng và nửa cứng vào xây dựng đường ô tô ở Việt Nam để nâng cao chất lượng, kéo dài tuổi thọ công trình, giảm chi phí duy tu bảo dưỡng Sử dụng cấp phối đá dăm gia cố xi măng và tro bay vào xây dựng đường ô tô không những phù hợp với chủ trương kích cầu của Chính phủ mà còn giảm được ô nhiễm môi trường do dùng nguồn tro bay thải ra từ các nhà máy nhiệt điện tại địa phương Vật liệu cấp phối đá dăm gia cố chất kết dính vô cơ phù hợp với những khu vực chịu ảnh hưởng của điều kiện thủy nhiệt bất lợi và giảm được cao độ, chiều dày kết cấu áo đường một một cách đáng kể

2 Đối tƣợng nghiên cứu

Nghiên cứu xác định các chỉ tiêu cơ lý của cấp phối đá dăm gia cố xi măng và tro bay với các hàm lượng khác nhau đáp ứng yêu cầu trong việc xây dựng móng và mặt đường ô tô trên địa bàn tỉnh Đồng Nai

3 Phạm vi nghiên cứu

Xác định một số chỉ tiêu cơ lý của cấp phối đá dăm (tại mỏ đá Phước Tân, Đồng Nai) gia cố xi măng với các tỷ lệ khác nhau Sau đó kết hợp thêm hàm lượng tro bay (lấy tại nhà máy nhiệt điện Formusa - Nhơn Trạch, Đồng

Nai) để cải thiện một số chỉ tiêu cơ lý của cấp phối đá dăm, giảm lượng dùng

xi măng Các chỉ tiêu cơ lý đề cập đến là: Mô đun đàn hồi, cường độ nén, cường độ ép chẻ

4 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định các chỉ tiêu cơ lý của cấp phối đá dăm tại khu vực Đồng Nai gia cố xi măng và tro bay, tìm hàm lượng gia cố hợp lý nhằm đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật trong xây dựng đường ô tô

5 Phương pháp nghiên cứu

Kết hợp phương pháp thống kê và nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm trong phòng để xác định các chỉ tiêu cơ lý của cấp phối đá dăm gia cố

xi măng và tro bay với các hàm lượng khác nhau, lựa chọn tỷ lệ chất kết dính hợp lý đáp ứng các yêu cầu trong xây dựng móng và mặt đường ô tô tại Đồng Nai Tiến hành phân tích các số liệu thực nghiệm nhằm đưa ra các kết luận cần thiết

6 Kết cấu của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn

Ch ơng 3: h năng s d ng p ph i ăm gi i măng và tro y

trong xây d ng móng và m t ng ô tô tại ồng Nai

CHƯƠNG 1: MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ VÀ ĐIỀU

KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC ĐỒNG NAI

1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội khu vực Đồng Nai

1.1.1 Giới thiệu chung về vị trí địa lý và tình hình kinh tế - xã hội

Đồng Nai là tỉnh thuộc Miền Đông Nam Bộ có diện tích 5.903,94 km2

, Dân số toàn tỉnh theo số liệu thống kê năm 2011 là 2.665.100 người, mật độ dân số: 451 người/km2 Trong đó dân số sống tại thành thị đạt gần 897.600người, dân số sống tại nông thôn đạt 1.767.500 người, tỷ lệ tăng dân

số tự nhiên của toàn tỉnh năm 2011 là 1,2%

Hình 1.1: Bản đồ hành chính tỉnh Đồng Nai

Tỉnh có 11 đơn vị hành chính trực thuộc gồm: Thành phố Biên Hòa - là trung tâm chính trị kinh tế văn hóa của tỉnh; Thị xã Long Khánh và 9 huyện: Trảng Bom; Thống Nhất; Cẩm Mỹ; Vĩnh Cửu; Xuân Lộc; Định Quán; Tân Phú; Long Thành; Nhơn Trạch Là một tỉnh nằm trong vùng phát triển kinh

tế trọng điểm ở phía Nam, Đồng Nai tiếp giáp với các vùng sau:

- Phía Đông giáp tỉnh Bình Thuận

- Phía Đông Bắc giáp tỉnh Lâm Đồng

- Phía Tây giáp Thành phố Hồ Chí Minh

- Phía Tây Bắc giáp tỉnh Bình Dương và tỉnh Bình Phước

- Phía Nam giáp tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu

Là một tỉnh có hệ thống giao thông rất thuận tiện với nhiều tuyến đường huyết mạch quốc gia đi qua như quốc lộ 20, quốc lộ 51, quốc lộ 1A, tuyến đường sắt Bắc - Nam đi qua, gần sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất đã tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động kinh tế trong vùng cũng như giao thương với cả nước đồng thời có vai trò gắn kết vùng Đông Nam Bộ với Tây Nguyên

GDP năm 2011 toàn tỉnh đạt 96.820 tỷ đồng, GDP bình quân đầu người đạt 36,6 triệu đồng, các mục tiêu phát triển kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng của tỉnh hầu hết đều đạt và vượt các chỉ tiêu đề ra Cơ cấu kinh tế của tỉnh chuyển dịch theo hướng tích cực, công nghiệp - xây dựng chiếm 57,3%, nông, lâm nghiệp và thuỷ sản chiếm 7,5%, dịch vụ chiếm 35,2% Kim ngạch xuất khẩu đạt 9,8 tỷ USD, tăng 30,3% so với cùng kỳ, thu ngân sách trên địa bàn đạt 22.641,2 tỷ đồng Đầu tư nước ngoài (FDI) đạt 900 triệu USD, vốn đầu tư trong nước đạt 15.000 tỷ đồng Năm 2011, toàn tỉnh có 5.200 lượt hộ nghèo được vay vốn với số tiền 67 tỷ đồng Số hộ nghèo năm

2011 giảm 7.800 hộ, hạ tỷ lệ hộ nghèo xuống còn 5%

Đồng Nai đã có bước tiến nhanh trong đầu tư nâng cấp cơ sở hạ tầng cho

hệ thống giao thông, nhất là giao thông đường bộ,hệ thống quốc lộ với tổng chiều dài 244,5 km đã và đang được nâng cấp mở rộng thành tiêu chuẩn đường cấp I, II đồng bằng (QL1, QL51), cấp III đồng bằng như QL 20 (tuyến

đi Đà Lạt, trên địa bàn tỉnh dài 75km đã được trải thảm lại mặt đường) Hệ thống đường bộ trong tỉnh có chiều dài 3.339 km, trong đó gần 700km đường nhựa

Ngoài ra, hệ thống đường phường xã quản lý, đường các nông lâm trường, KCN tạo nên 1 mạng lưới liên hoàn đến cơ sở, 100% xã phường đã có đường ô- tô đến trung tâm Theo quy hoạch trong tương lai gần, hệ thống đường cao tốc đi Bà Rịa - Vũng Tàu và TP Hồ chí Minh, hệ thống đường sắt Biên Hòa - Vũng Tàu, nâng cấp tỉnh lộ 769 nối quốc lộ 20, quốc lộ 1 với quốc lộ 51 , sẽ tạo nên một mạng lưới giao thông hoàn chỉnh, phục vụ nhu cầu phát triển kinh tế xã hội địa phương và khu vực

1.1.2 Đặc điểm về điều kiện tự nhiên khu vực Đồng Nai

Khí hậu Đồng Nai là khí hậu nhiệt đới gió mùa, có hai mùa tương phản nhau là mùa khô và mùa mưa Mùa khô thường bắt đầu từ tháng 12 đến tháng

4 năm sau, mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11 Khoảng kết thúc mùa mưa dao động từ đầu tháng 10 đến tháng 12 Nhiệt độ trung bình năm 25 -

27oC, nhiệt độ cao nhất khoảng 20.5oC, số giờ nắng trong năm 2500 – 2700 giờ, độ ẩm trung bình 80 – 82 %

Rừng Đồng Nai có đặc trưng cơ bản của rừng nhiệt đới, có tài nguyên động, thực vật phong phú đa dạng, tiêu biểu là vườn quốc gia Nam Cát Tiên Tài nguyên khoáng sản khá phong phú về chủng loại như kim loại quý, kim loại màu, đá quý, nguyên liệu gốm sứ, vật liệu xây dựng, phụ gia xi măng, than bùn, nước khoáng và nước nóng…

Thu thập tài liệu khí tượng thủy văn trong những năm gần đây (từ năm

2009 - 2013) cho ta thấy lượng mưa ngày lớn nhất đạt 113.0mm, xuất hiện vào tháng 7/2010 Tổng hợp khí hậu khu vực tỉnh Đồng Nai từ năm 2009 –

2013 thu thập tại Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Bộ thuộc Trung Tân Khí tượng Thủy văn Quốc gia như sau:

Bảng 1.1: Bảng thống kê về lượng mưa tháng của khu vực tỉnh Đồng Nai

- Rx là lượng mưa ngày cao nhất trong tháng (mm)

(Nguồn: Trung t m khí t ợng Thủy văn Qu gi ài khí t ợng Thủy văn khu v N m Bộ, s liệu trạm thủy văn khu v Bi n Hò - ồng N i)

Tỉnh Đồng Nai có địa hình vùng đồng bằng với những núi rải rác, có xu hướng thấp dần theo hướng Bắc Nam, với địa hình tương đối bằng phẳng Địa hình có thể chia làm các dạng là địa hình đồng bằng, địa hình trũng trên trầm tích đầm lầy biển, địa đồi lượn sóng, dạng địa hình núi thấp Đất phù sa, đất

gley và đất cát có địa hình bằng phẳng, nhiều nơi trũng ngập nước quanh năm Đất đen, nâu, xám hầu hết có độ dốc nhỏ hơn 8o

, đất đỏ hầu hết nhỏ hơn

15o Riêng đất tầng mỏng và đá bọt có độ dốc cao Tỉnh Đồng Nai có quỹ đất phong phú và phì nhiêu Có 10 nhóm đất chính, tuy nhiên theo nguồn gốc và chất lượng đất có thể chia thành 3 nhóm chung gồm: các loại đất hình thành trên đábazan, các loại đất hình thành trên phù sa cổ và trên đá phiến sét, các loại đất hình thành trên phù sa mới Trong tổng diện tích tự nhiên, diện tích đất nông nghiệp chiếm 49.1%, diện tích đất lâm nghiệp chiếm 30.4%, diện tích đất chuyên dùng chiếm 13%, diện tích đất khu dân cư chiếm 2.1%, diện tích đất chưa sử dụng chiếm 5.4%

1.1.3 Giới thiệu về địa chất tỉnh Đồng Nai

Phân loại đất trên địa bàn tỉnh Đồng Nai: có 8 nhóm đất chính

- Nhóm đất xám: Là nhóm đất có diện tích lớn nhất: 21,4411ha (chiếm 36.29% DTTN) là đất xám trên phù sa cổ 130956.51 ha (chiếm 61.07% diện tích nhóm đất xám) đất xám trên granit 4232.69 ha (chiếm 1.97% diện tích nhóm đất xám) đất xám kết von 65,299.44 ha (chiếm 30.45% diện tích nhóm đất xám) Đất xám đọng mùn gley 13,922 ha (chiếm 6.49% diện tích nhóm đất xám) Đất xám ở Đồng Nai nói chung là nghèo dưỡng chất (mùn tầng mặt

<1.5%, đạm tổng số <0.15% ), lân tổng số từ trung bình thấp đến nghèo 0.05 – 0.08%, kali tổng số 0.3 – 0.5% Có thành phần cát là chủ yếu, khả năng giữ nước và phân kém; để đạt năng suất khá cần bổ sung thêm nhiều loại phân bón; đặc biệt là chất hữu cơ; do đó, mức đầu tư cho cây trồng trên đất xám sẽ luôn ở mức cao hơn Đất xám được phân bố trên nhiều dạng địa hình khác nhau; từ những dạng bằng thấp ven hợp thủy, các bậc thềm khá bằng phẳng, các dạng đồi thấp, thoải đến cả địa hình núi cao, dốc; do đó, về không gian đất xám được phân bố ở hầu khắc các huyện trong tỉnh; trong đó, tập trung nhiều

ở Vĩnh Cửu, Long Thành và Nhơn Trạch Hiện tại, nhóm đất xám đang được

sử dụng vào các đối tượng như: trồng rừng, cây công nghiệp lâu năm, cây ăn

quả, lúa, một phần trồng rau màu và các loại cây hàng năm khác

- Nhóm đất Đen: Có diện tích 120,119.56 ha (chiếm 20.33% DTTN) là đất nâu thẫm trên đá bọt bazan (54,728.82 ha (chiếm 45.56% diện tích nhóm đất đen) đất nâu thẫm trên đá bọt bazan kết von 650,390.73ha (chiếm 54.44% diện tích nhóm đất đen) Đất đen có độ phì nhiêu khá cao (mùn tổng số 2 - 4%, lân tổng số 0.1 – 0.4%, dung tích hấp thu cao, cấu trúc đoàn lạp, viên hạt tơi xốp, khả năng giữ nước và phân tốt Hạn chế lớn nhất của nhóm đất đen là tầng canh tác mỏng, tỷ lệ đá lẫn cao, gây trở ngại cho khâu làm đất và khó có thể trồng cây lâu năm; loại đất này thường thích hợp cho bắp, rau hoa và cây công nghiệp ngắn ngày và một số cây lâu năm như hồ tiêu, cà phê, chuối, cây ăn quả… Nhóm đất đem được phân bố thành vùng khá rộng lớn thuộc các huyện Tân Phú, Định Quán, Xuân Lộc, Long Khánh, Thống Nhất, Long Thành và Cẩm Mỹ

- Nhóm đất phèn: Có diện tích 22,511.9ha (chiếm 3.81% DTTN) là đất phèn tiềm tàng sâu 8132.76 ha (chiếm 36.12% diện tích nhóm đất phèn); Đất phèn tiềm hoạt động sâu 199.76 ha (chiếm 0.88% diện tích nhóm đất phèn) Đất phèn tiềm tàng nông, nhiễm mặn 10,516.44 ha (chiếm 46.71% diện tích

nhóm đất phèn); Đất phèn tiềm tàng sâu, nhiễm mặn 3066.82 ha (chiếm 13.62% diện tích nhóm đất phèn); Đất phèn hoạt động sâu, nhiễm mặn 596.13

ha (chiếm 2.64% diện tích nhóm đất phèn) Đặc điểm nổi bật của nhóm đất phèn là giàu chất hữu cơ nhưng mất cân đối nghiêm trọng giữa NPK và có hàm lượng lưu huỳnh tổng số rất cao; các độc tố SO4

2-, Al3+, fe3+ khá cao Nhóm đất phèn phân bố chủ yếu ở khu vực giáp thành phố Hồ Chí Minh thuộc huyện Nhơn Trạch, Long Thành và một phần thuộc thành phố Biên Hòa; Hiện tại nhóm đất này đang có rừng ngập mặn và một số đùng tôm; tuy nhiên, trong tương lai gần vùng đất này sẽ được xây dựng hệ thống cảng và các khu công nghiệp

- Nhóm đất thung lũng: Hay còn gọi là nhóm đất dốc tụ; diện tích 18,866.45ha (chiếm 3.19% DTTN) là đất thung lũng do sản phẩm dốc tụ 18,773.05ha (chiếm 99.50% diện tích nhóm đất thung lũng; đất dốc tụ có kết von 93.1 ha (chiếm 0.5% diện tích nhóm đất dốc tụ) Đất dốc tụ hình thành và phát triển từ các sản phẩm rửa trôi và bồi tụ của các loại đất ở các chân sườn thoải hoặc khe dốc; vật liệu feralit hoá và các loại chất hữu cơ được dòng nước mang từ các đồi núi lân cận tập trung về nơi có địa hình thấp; đọng nước trong một thời gian dài làm cho đất bị gley; đất có phản ứng chua, hàm lượng mùn, đạm, lân và kali luôn ở mức khá Đất thung lũng được phân bố rải rác ở huyện Tân Phú (60%), Vĩnh Cửu (23%), và các huyện Định Quán, Long Thành, thành phố Biên Hòa, Trảng Bom (3.5 – 4.5%) Hiện tại, loại đất này đang được trồng lúa 1 vụ năng suất thấp; trong tương lai, hướng sử dụng có thể chuyển sang nuôi thuỷ sản, trồng cỏ nuôi bò, trồng các loại rau, hoa, cây cảnh hoặc xây dựng mô hình VAC…

- Nhóm đất phù sa: Có diện tích 3289.51ha (chiếm 0.56 % DTTN) là đất phù sa không được bồi 832.76 ha (chiếm 25.31 % diện tích nhóm đất phù sa; Đất phù sa gley 1422.59 ha (chiếm 43.24% diện tích nhóm đất phù sa Đất phù sa có tầng loang lổ đỏ vàng 1034.16 ha (chiếm 31.43% diện tích nhóm

đất phù sa; Đất phù sa có thành phần cơ giới từ trung bình đến nặng, hàm lượng sét vật lý từ 32 – 52 %, giàu mùn (2 – 2.5%), đạm trung bình (0.15 – 0.3 %) nghèo lân (0.04 – 0.08 % Đất phù sa được phân bố ở thành phố Biên Hòa (38 %), huyện Tân Phú (31%), huyện Vĩnh Cửu (23 %) và huyện Long Thành (6.7 %) Hiện tại, nhóm đất phù sa đang được trồng lúa, lúa màu và vùng bưởi đặc sản Biên Hòa - Vĩnh Cửu Trong tương lai, có thể chuyển một phần đất lúa, lúa màu để tăng thêm diện tích cây ăn quả và phát triển các loại rau, hoa,cây cảnh…

- Nhóm đất cát: Có diện tích 575.46 ha (chiếm 0.1% DTTN) là đất cát giồng đã phân hóa phẫu diện Đặc điểm chính của nhóm đất cát là có độ phì nhiêu rất thấp, hàm lượng mùn luôn <1 %, thành phần cơ giới rất thô, khả năng giữ nước và phân rất kém, đất chua (pH 4 – 4.5) nghèo dưỡng chất (mùn 0.9 – 1.0 %, đạm < 0.1%, lân 0.01 – 0.02%, K2O <0.06 %, cation kiềm trao đổi rất thấp, CEC 9 – 12 me/100g đất Nhóm đất cát phân bố thành các giải hẹp phía nam huyện Nhơn Trạch (phần tiếp giáp giữa bậc thềm phù sa cổ và trầm tích biển Hướng sử dụng cho nhóm đất này là trồng và bảo vệ rừng hiện có; nếu có đầu tư, có thể trồng một số cây ăn quả hoặc rau, hoa ngắn ngày Nhóm đất sói mòn trơ sỏi đá: diện tích 2450.9ha (chiếm 0.41% DTTN) đất sói mòn trơ sỏi đá, phân bố ở các đỉnh núi thuộc các huyện Xuân Lộc (85.49%), Thống Nhất (5.4%), thị xã Long Khánh (3.7%), Trảng Bom, Cẩm

Mỹ, TP Biên Hòa (1.25 – 2.4%) Đất được hình thành do quá trình xói mòn, rửa trôi trong thời gian dài nên tầng canh tác rất mỏng hoặc kết von dày đặc; loại đất này không có khả năng dùng cho nông nghiệp mà chỉ khôi phục lại rừng nhằm bảo vệ môi trường và kết hợp xây dựng các khu du lịch

1.2 Mạng lưới giao thông đường bộ tỉnh Đồng Nai

- Theo Quyết định số 1460/QĐ-UBND ngày 23/5/2014 của UBND tỉnh Đồng Nai thì danh mục dự án đầu tư xây dựng giai đoạn 2011-2020 và định hướng năm 2025 như sau:

Bảng 1.2: Danh mục dự án đầu tư giai đoạn 2011-2020

Cấp huyện đầu tƣ

Vốn

TW

hỗ trợ

Đầu

tƣ BOT,

BT

Vốn vay, Vốn

DN

Vốn ODA

Vốn

xã hội hóa

- Trên cơ sở danh mục các dự án đầu tư theo định hướng Điều chỉnh quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2025, tỉnh Đồng Nai xác định:

+ Giai đoạn đến năm 2020 tập trung huy động các nguồn vốn đầu tư xây dựng hệ thống hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xã hội đồng bộ gắn kết hạ tầng kỹ thuật cấp vùng và cấp quốc gia, đẩy nhanh quá trình hình thành đô thị

+ Giai đoạn sau năm 2020 đến năm 2030: Tiếp tục đầu tư hoàn chỉnh

hệ thống hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xã hội tại các đô thị phù hợp định hướng phát triển hệ thống đô thị trên địa bàn tỉnh, tình hình phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh và từng đô thị

- Quy hoạch mạng lưới giao thông:

+ Phát triển đồng bộ, hình thành mạng lưới giao thông liên hoàn kết hợp đường bộ, đường thủy, đường sắt và đường hàng không phục vụ hiệu quả quá trình phát triển kinh tế - xã hội và quốc phòng - an ninh trên địa bàn tỉnh theo quy hoạch; Đầu tư nâng cấp các tuyến giao thông đối ngoại, đường trục chính, đường tỉnh, đường liên kết cảng biển với các tuyến cao tốc, quốc lộ…

để phục vụ các khu công nghiệp, khu du lịch, khu dịch vụ - đô thị, cảng biển, cảng hàng không nhằm tạo đột phá phát triển kinh tế; Phát triển hệ thống đường giao thông nông thôn nối kết hệ thống đường tỉnh, quốc lộ tạo sự liên hoàn thuận lợi vận chuyển hàng hóa nông sản, nguyên vật liệu tại chỗ cung cấp cho sản xuất công nghiệp Các tuyến đường đạt tiêu chuẩn cấp III, IV, được nhựa hóa 100%

+ Xây dựng các tuyến đường sắt đô thị tại thành phố Biên Hòa và đô thị mới Nhơn Trạch; Xây dựng bến xe, bãi đậu xe tại các trung tâm đô thị, khu vực có các công trình tập trung đông người, đảm bảo nhu cầu đi lại của hành khách là đầu mối giao thông của các tuyến đối ngoại liên tỉnh, liên vùng

+ Hoàn thành xây dựng tổng kho trung chuyển của vùng tại Đồng Nai

phục vụ phát triển kinh tế vùng kinh tế trọng điểm phía Nam

+ Cải tạo mở rộng và xây dựng mới hệ thống kho cảng ICD theo quy hoạch mạng lưới hệ thống kho cảng ICD tỉnh Đồng Nai đến năm 2020, định

hướng đến năm 2030

- Hệ thống đường hiện hữu tại Đồng Nai:

+ Đường Quốc Lộ (QL): Gồm quốc lộ 1, quốc lộ 20, quốc lộ 51, quốc

lộ 56, quốc lộ 1K Tổng chiều dài 244.2 km đường nhựa, đã được nâng cấp từng bước

+ Đường tỉnh (ĐT): Gồm 20 tuyến đường do tỉnh quản lý: đường tỉnh

760 (ĐT760), đường tỉnh 761 (ĐT 761), đường tỉnh 762 (ĐT762), đường tỉnh

763 (ĐT763), đường tỉnh 764 (ĐT 764), đường tỉnh 765 (ĐT765), đường tỉnh

766 (ĐT766), đường tỉnh 767 (ĐT767), đường tỉnh 768 (ĐT 768), đường tỉnh

769 (ĐT769), quốc lộ 1 cũ, quốc lộ 15 nối dài, đường Đồng Khởi, Đường tỉnh Hiếu Liêm, Đường tỉnh Suối Tre –Bình Lộc, Đường tỉnh 25B, Đường tỉnh

319, đường tỉnh 322B, đường Chiến Khu D, đường vào cảng Gò Dầu Tổng chiều dài 369.1 km, đường nhựa chiếm 64.4%, đường cấp phối chiếm 35.6 %

+ Đường huyện, đường thành phố: Gồm đường do các đơn vị hành chính

trực tiếp quản lý: thành phố Biên Hoà, thị xã Long Khánh, huyện Long Thành, Xuân Lộc, Thống Nhất, Trảng Bom, Cẩm Mỹ, Vĩnh Cửu, Nhơn Trạch, Tân Phú, Định Quán Tổng chiều dài 1317 km Trong đó đường nhựa chiếm 39.6 %; đường BTXM chiếm 0.4 %, đường đá 0.6 %, đường cấp phối chiếm 37.2 %; đường đất chiếm 22.1%

+ Đường xã, phường với tổng chiều dài 3835.7 km Trong đó đường

nhựa chiếm 10.6 %; đường BTXM chiếm 1.7 %; đường đá chiếm 2.8 %; đường cấp phối chiếm 33.1 % và đường đất chiếm 51.7 %

+ Đường chuyên dùng với chiều dài 390.2 km Trong đó: đường nhựa

chiếm 40.7%, đường BTXM chiếm 2.6 % ; đường đá chiếm 1.1% và đường

cấp phối chiếm 55.6% Hệ thống đường chuyên dùng do các đơn vị kinh tế trong tỉnh trực tiếp quản lý

Ngoài ra đồng Nai còn gần cảng Sài Gòn, sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất góp phần tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động kinh tế trong vùng cũng như giao thương với cả nước đồng thời có vai trò gắn kết vùng Đông Nam

Bộ với Tây Nguyên Các dự án đường sắt cao tốc Bắc Nam, đường cao tốc Bắc Nam đều đi qua Đồng Nai

Tuyến đường sắt Bắc Nam đi qua dài 87.5 Km với 08 ga như: Biên Hoà, Hố Nai, Trảng Bom, Dầu Giây, Long Khánh, Bảo Chánh, Gia Ray và Trảng Táo Tuyến đường sắt này là mạch máu giao thông quan trọng nối liền các tỉnh phía Bắc và Thành phố Hồ Chí Minh Cảng hàng không quốc tế Long Thành là cửa ngõ đường hàng không vào Việt Nam cho khu vực Đông Nam

Á và thế giới

Về giao thông đường thủy thì trên địa bàn tỉnh Đồng Nai có 3 khu cảng gồm có Khu Cảng trên sông Đồng Nai, Khu Cảng trên sông Nhà Bè – Lòng Tàu, và Khu cảng trên sông Thị Vải Trong đó Khu Cảng trên sông Đồng Nai gồm có các cảng là Cảng Đồng Nai, cảng SCTGAS-VN và cảng VTGAS (sử dụng bốc xếp hàng lỏng quy mô cho tàu 1000DWT), Cảng tổng hợp Phú Hữu

II, Cảng tại khu vực Tam Phước, Tam An Các cảng tại Khu Cảng trên sông Nhà Bè – Lòng Tàu gồm có Cảng gỗ mảnh Phú Đông, Cảng xăng dầu Phước Khánh, cảng nhà máy đóng tàu 76, Cảng tổng hợp Phú Hữu 1, Cảng cụm Công nghiệp Vật liệu xây dựng Nhơn Trạch, Cảng nhà máy dầu nhờn Trâm Anh, Cảng VIKOWOCHIMEX, Cảng Sun Steel – China Himent,

và Các cảng chuyên dùng khác Các cảng Khu cảng trên sông Thị Vải gồm

có Cảng Phước An, Cảng Phước Thái, Cảng Gò Dầu A, Cảng Gò Dầu B, Cảng Super Photphat Long Thành, Cảng nhà máy Unique Gas

1.3 Thực trạng và xu hướng sử dụng nguồn vật liệu trong xây dựng móng đường ô tô tại Đồng Nai

Đồng Nai có nguồn tài nguyên khoáng sản khá dồi dào, nhất là loại khoáng sản đất, đá, cát phục vụ xây dựng Hiện toàn tỉnh có hơn 40 mỏ khoáng sản đã khai thác xong, diện tích hơn 1,700ha với trữ lượng hơn 368 triệu m3; trong đó có: 31 mỏ đá, 3 mỏ đất sét và 7 mỏ cát xây dựng ở dưới sông Các mỏ đá ở Đồng Nai tương đối lớn, dễ khai thác, một trong những mỏ

đá lớn có trữ lượng lớn và chất lượng tốt nằm trên địa bàn ngoại ô Tp Biên Hòa và các huyện thuộc tỉnh Đồng Nai như: Mỏ Thạnh Phú 1, mỏ Thiện Tân

2, mỏ Đồi Chùa (huyện Vĩnh Cửu); mỏ Tân Cang (TP.Biên Hòa); mỏ Soklu

2, mỏ Soklu 5 (huyện Thống Nhất) với tổng trữ lượng trên 150 triệu đá nguyên khối, năng lực khai thác và chế biến đá trên 10 triệu đá thành phẩm các loại/năm Ngoài ra, đáng kể là các mỏ đá Trảng Bom - Sông Trầu, Vĩnh

Tân, Hóa An, Bình Hóa, Sóc Lu còn có khoáng sản cao lanh ở Tân Phong, than bùn ở Phú Bình, đất sét ở Thiện Tân

Bảng 1.3: Trữ lượng một số mỏ khoáng sản ở Đồng Nai

1.3.1 Nguồn đá dăm tại Đồng Nai

Đồng Nai là một tỉnh có nguồn tài nguyên tại chỗ trong xây dựng đường ô

tô khá đa dạng và phong phú với chất lượng tốt; trong đó nguồn tài nguyên đá dăm cung cấp vật liệu xây dựng đáng kể cho địa phương và các tỉnh lân cận Các mỏ đá được phân bố ở nhiều nơi, khoảng 37 mỏ lớn nhỏ khác nhau trong khu vực Đồng Nai; Đá có nguồn gốc xâm nhập, phun trào và trầm tích - phun trào

Bảng 1.4: Bảng thông kế trữ lượng ở một số mỏ đá ở tỉnh Đồng Nai

6 Mỏ Hóa An và Tân Hạnh (Biên Hòa) Cấp C1 9.421

7 Mỏ Bình Hòa (Vĩnh Cửu), Long Bình

Đơn

vị

Kết quả Dung trọng g/cm3 2.69 Cường độ kháng nén tự nhiên MPa 110.1

Tỷ trọng g/cm3 2.70 Cường độ kháng nén bão hòa MPa 99.4

Độ hút nước % 0.6 Cường độ kháng kéo MPa 14.4

Hệ số rỗng - 0.65 Độ mài mòn cỡ đá 10 - 20mm % 12.8

Hệ số hóa mềm - 0.9 Độ nén đập cỡ đá 10 - 20mm % 7.2

* Mỏ đá Tân Hạnh [9]:

+ Vị trí: Xã Tân Hạnh - Tp Biên Hòa - Đồng Nai Từ Cầu Hóa An đến

mỏ 2 km, từ mỏ về trung tâm Tp.Hồ Chí Minh 30km

+ Trữ lượng:

Trữ lượng mỏ: 480,000m3

trong 2 ha Sản lượng sản xuất trong năm bình quân các loại: 96,000m3

+ Chất lượng : Có tính chất cơ lý như sau:

Đơn

vị

Kết quả Dung trọng g/cm3 2.69 Độ nén dập trong xi lanh % 9.5

Tỷ trọng g/cm3 2.71 Hàm lượng hạt thoi dẹt % 5.5

Độ hút nước % 0.3 Hàm lượng hạt mềm và

* Mỏ đá Phước Tân :

+ Vị trí : ấp Tân Cang, xã Phước Tân, Thành phố Biên Hòa, Đồng Nai,

đây là mỏ đá mới khai thác có trữ lượng lớn và chất lượng đá rất tốt

+ Chất lượng : Có các chỉ tiêu cơ lý trình bày ở bảng 1.7

Bảng 1.7 : Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đá Phước Tân [9]

STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Kết quả thí nghiệm

Nhìn chung, cấu trúc và thành phần hóa học của đá gốc (đá nguyên khai)

ở các mỏ đá, thậm chí trong cùng một khu vực khai thác cũng khác nhau nên chất lượng (thành phần hạt, chỉ số hao mòn Los-Angeles, hàm lượng hạt thoi dẹt ) và giá thành của CPĐD do các mỏ sản xuất khác nhau là khác nhau

Bảng 1.8: Kết qủa thí nghiệm tính chất cơ lý một số mỏ đá [7]

Kết qủa thí nghiệm

Mỏ đá Hóa An

Mỏ đá Suối Mơ

Mỏ đá Tân Hạnh

13 - 40

0

0,1 0,3 - 0,4 2,77 - 2,78 5,6 - 8,3 15,3 - 15,6 0,3 - 1,6 17,9 - 24,8

0

- 0,3 2,69 9,5 14,8

- 5,5

0

Hình 1.2: Thành phần hạt của mẫu CPĐD mỏ đá Hĩa An [7]

110

Cỡ hạt được tính bằng milimét theo logarít

CẤP PHỐI ĐÁ DĂM

Miền cấp phối đá dăm (dmax = 25mm) theo 22 TCN 334-06

Đường phân tích cấp phối mẫu HA (11-15)

1 10

Cỡ hạt được tính bằng milimét theo logarít

CẤP PHỐI ĐÁ DĂM

Miền cấp phối đá dăm (dmax = 37,5mm)theo 22 TCN 334-06

Đường phân tích cấp phối mẫu ThT (1-5)

Hình 1.3: Thành phần hạt của mẫu CPĐD tại QL51 – Đồng Nai [7]

Chất lượng CPĐD tại mỏ đá Hĩa An, Đồng Nai [7]: Đường cong thành phần hạt của các mẫu CPĐD sản xuất từ mỏ Hĩa An cĩ thành phần hạt phần lớn nằm gần trong miền cấp phối tiêu chuẩn cĩ Dmax = 25mm So với miền cấp phối tiêu chuẩn cĩ Dmax = 37,5mm cĩ thành phần hạt nằm trên đường cong giới hạn trên của cấp phối tiêu chuẩn bắt đầu từ cỡ hạt cĩ d  2,36mm, tức là lượng hạt cĩ d  2,36mm nhiều hơn so với tiêu chuẩn

1.3.2 Nguồn cấp phối thiên nhiên tại Đồng Nai

Cấp phối sỏi đỏ là loại vật liệu khá phổ biến ở Nam bộ Nguồn cấp phối sỏi

đỏ phân bố nhiều ở một số khu vực như: Long Thành, Trị An (tỉnh Đồng Nai)

và ở tỉnh Bình Dương Cấp phối sỏi đỏ ở Bình Dương hiện nay được coi là cĩ chất lượng tốt nhất trong khu vực Đơng Nam Bộ và Nam Bộ Tuy nhiên, giới hạn chảy (WL) của chúng dao động từ 29.0 % đến 36.0 % và chỉ số dẻo (IP) của chúng cũng khá lớn (khoảng từ 11.0 % đến 17.0 %), lớn hơn khá nhiều so với yêu cầu sử dụng làm lớp mĩng dưới cho mặt đường Một số mỏ cấp phối sỏi đỏ

1 10

Cỡ hạt được tính bằng milimét theo logarít

CẤP PHỐI ĐÁ DĂM

Miền cấp phối đá dăm (dmax = 37,5mm)theo 22 TCN 334-06

Đường phân tích cấp phối các mẫu

khác trong khu vực còn có các giá trị này lớn hơn với giới hạn chảy WL= (36 - 44) % và chỉ số dẻo IP = (18.0 – 21.0) %

Tuy nhiên, về các chỉ tiêu khác thì các loại cấp phối sỏi đỏ của các mỏ trên cũng khó đáp ứng được yêu cầu để làm lớp móng của mặt đường như

theo yêu cầu trong TCVN 8857:2011, ví dụ như đối với chỉ số dẻo Ip

Bảng 1.9: Bảng các chỉ tiêu kỹ thuật của cấp phối sỏi đỏ tại các mỏ trong

khu vực Đông Nam bộ [10]

Tên mỏ

Dung trọng khô lớn nhất (g/cm3)

Độ mài mòn L.A (%)

CBR (%)

Chỉ số dẻo (%) Long Thành - Đồng Nai 2,125 – 2,140 42 – 44 34 – 36 12,0 – 16,0 Vĩnh Cửu - Đồng Nai 2,150 – 2,200 37 – 40 40 – 44 11,0 – 15,0 Nhơn Trạch - Đồng Nai 2,085 – 2,100 43 – 45 32 – 35 13,0 – 16,0

1.3.3 Xu hướng sử dụng vật liệu tại Đồng Nai

Hiện nay, nguồn cấp phối sỏi đỏ có chất lượng tốt tại Đồng Nai đã cạn kiệt; hầu như các mỏ sỏi đỏ đạt yêu cầu trong xây dựng đường ô tô đã bị cấm khai thác, các mỏ sỏi đỏ khác thì trữ lượng nhỏ hoặc chất lượng không đạt yêu cầu – chủ yếu là chỉ số dẻo và CBR không phù hợp với tiêu chuẩn hiện hành để làm móng đường

Vì thế xu hướng hiện nay người ta chủ yếu sử dụng cấp phối đá dăm (CPĐD) hoặc đá dăm Macadam để làm móng đường Tuy nhiên, theo phân tích ở trên thì việc sử dụng CPĐD hay đá dăm Macadam để làm móng đã xuất hiện những nhược điểm nhất định vì thế công nghệ gia cố vật liệu địa phương bằng chất kết dính vô cơ là giải pháp hợp lý cho những tuyến đường có lưu lượng nhiều và tải trọng xe nặng lớn Theo kết quả thống kê thì những mỏ đá tại Đồng Nai có chất lượng khá tốt, thành phần hạt CPĐD phần lớn là thỏa

mãn các quy định trong tiêu chuẩn hiện hành để có thể gia cố

1.3.4 Ưu, nhược điểm của móng, mặt đường bằng cấp phối đá dăm gia cố

/ Ưu iểm ủ p ph i ăm gi i măng:

Loại mặt (móng) đường này dùng vật liệu đá dăm (hay đá sỏi) kích cỡ đồng đều hoặc có một cấp phối nhất định làm cốt liệu, và dùng chất liên kết xi măng làm vật liệu liên kết Ưu điểm quan trọng nhất của việc gia cố cấp phối bằng chất liên kết vô cơ là lực liên kết của hỗn hợp vật liệu tăng lên nhiều, đồng thời chất liên kết vô cơ làm tăng cường độ của nhóm các hạt nhỏ trong hỗn hợp và biến hỗn hợp vật liệu đá thành khối đồng nhất Sau khi gia cố, sự khác nhau về cường độ của nhóm hạt nhỏ và nhóm hạt lớn sẽ giảm xuống nhiều, tỷ lệ của thành phần nhóm hạt nhỏ trong hỗn hợp cũng giảm xuống so với trước khi gia cố Vì vậy độ bền, tính toàn khối và độ ổn định của mặt đường đá dăm gia cố xi măng khá cao, rất ổn định nhiệt và nước

- Vật liệu có tính toàn khối, có mô đun đàn hồi rất cao (Eđh= 900 ÷

1600MPa), có khả năng chịu kéo khi uốn tốt, rất ổn định với nước và nhiệt

- Lượng xi măng sử dụng cho 1m3 vật liệu rất nhỏ (70 ÷ 140 kg/m3) do vậy giá thành của cấp phối đá dăm gia cố xi măng rẻ hơn bê tông xi măng

- Tận dụng tốt các nguồn vật liệu sẵn có ở địa phương từ đó có thể cung cấp nguồn vật liệu rất ổn định cho quá trình thi công, đảm bảo tiến độ thi công của dự án

- Độ êm thuận cao hơn mặt đường bê tông xi măng do không có các khe nối trên đường, độ nhám của mặt đường cao và giảm không đáng kể khi ẩm ướt

- Có thể cơ giới hóa toàn bộ các khâu thi công

- Bảo vệ môi trường, giảm hư hỏng hệ thống đường bộ phục vụ cho quá trình thi công, giảm được sự khan hiếm vật liệu xây dựng do giảm được khối

thi công nhờ giảm chiều dày của kết cấu áo đường khi sử dụng cấp phối đá dăm gia cố xi măng làm móng, mặt đường ô tô

/ Nh ợ iểm ủ lớp m ng p ph i ăm gi i măng

Một nhược điểm chung của loại móng (mặt) đường này là khá giòn, dễ

bị mài mòn dưới tác dụng trực tiếp của xe chạy nên thường dùng làm lớp móng trong các kết cấu mặt đường cấp cao Khi lưu lượng chạy ít cũng có thể làm lớp mặt nhưng phải láng nhựa lên trên

- Khống chế thời gian thi công (không quá 2 giờ)

- Không thông xe được ngay sau khi thi công (phải bảo dưỡng tối thiểu 7 ngày)

- Chịu tải trọng động kém

- Yêu cầu phải có thiết bị thi công chuyên dụng, chế độ bảo dưỡng ẩm tốt sau khi thi công xong (thiết bị trộn, rải vật liệu)

1.4 Kết luận chương 1

Đồng Nai là một trong những tỉnh đứng đầu trong nước về phát triển kinh

tế - xã hội Nhiều năm qua, bằng các nguồn vốn khác nhau, Đồng Nai đang tập trung hoàn thiện cơ sở hạ tầng kỹ thuật, hệ thống đường sá Mỗi năm, tỉnh

đã đầu tư hàng trăm tỷ đồng cho việc nâng cấp, cải tạo các tuyến đường cũ và xây dựng thêm các tuyến đường mới nhằm đẩy nhanh tốc độ đô thị hóa, mở rộng và phát triển đô thị hiện tại Vì vậy, nâng cao chất lượng thiết kế mặt đường, hạ giá thành đầu tư xây dựng bằng những kết cấu có cường độ và độ

ổn định cao, thời gian khai thác dài, tận dụng được nguồn vật liệu tại chỗ, nguồn vật liệu phế thải sẽ có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế - kỹ thuật cũng như về môi trường Vì vậy, tìm hiểu kỹ vật liệu cấp phối đá dăm gia cố xi măng và tro bay để nâng cao chất lượng và kéo dài tuổi thọ công trình là việc làm hết sức cần thiết

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT GIA CỐ VẬT LIỆU BẰNG CHẤT

KẾT DÍNH VÔ CƠ VÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

2.1 Đặt vấn đề

Công nghệ gia cố vật liệu rời đã và đang được áp dụng phổ biến và rất thành công ở nhiều nước trên thế giới Đây là giải pháp đem lại hiệu quả trong việc xử lý các nền đất yếu và gia cố các loại vật liệu rời như đất, cát, cấp phối

đá dăm dùng trong xây dựng Bản chất của quá trình gia cố là sử dụng các chất liên kết vô cơ (xi măng, vôi, tro bay, xỉ lò cao…) hay hữu cơ tác động vào các loại vật liệu rời như: đất, cát, đá dăm nhằm cải tạo thành phần hạt, thay đổi tính chất cơ lý và giảm tính nén lún của vật liệu rời Tuy nhiên, hiện nay công nghệ gia cố vật liệu rời như đất, cát, cấp phối đá dăm bằng các chất liên kết vô cơ (xi măng, tro bay…) được sử dụng khá phổ biến trong xây dựng đường ô tô Từ những năm 1950 trên thế giới đã sử dụng và ban hành các quy định về tiêu chuẩn kỹ thuật cũng như công nghệ thi công cấp phối đá dăm phù hợp với công nghệ sản xuất vật liệu, công nghệ thi công và điệu kiện đặc thù của mỗi nước

Ở Việt Nam, công nghệ gia cố các loại vật liệu rời như: đất, cát, cấp phối đá dăm bằng các chất liên kết vô cơ cũng được sử dụng nhiều trong xây dựng đường ô tô từ khá lâu Sở dĩ ngày nay người ta quan tâm và sử dụng vật liệu gia cố chất kết dính vô cơ để thay thế cho các loại vật liệu truyền thống như cấp phối thiên nhiên, cấp phối đá dăm,…dùng làm móng và mặt đường là

vì những tuyến đường có mật độ giao thông lớn thường xuyên chịu tải trọng nặng, kết cấu thường xuyên chịu ảnh hưởng của nước ngầm thì vật liệu truyền thống không thể đáp ứng được và mặt đường dễ bị biến dạng, hư hỏng

2.2 Nguyên lý hình thành cường độ của vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ

2.2.1 Nguyên lý hình thành cường độ của đất gia cố chất liên kết vô cơ

Đất gia cố xi măng, sự thủy hóa của xi măng lại hoàn toàn xảy ra cùng với nước trong lỗ rỗng của đất, trong môi trường hoạt tính của đất gồm các

vật liệu hạt mịn phân tán có thành phần khoáng hóa khác nhau, tức là còn xảy

ra quá trình tương tác giữa các sản phẩm thủy hóa của xi măng (như hidro silicát CaO.SiO2nH2O hoặc Ca(OH)2) với đất Vì tỷ diện của xi măng và đất đều rất lớn nên quá trình tương tác hóa lý (trao đổi ion) và hóa học diễn ra mạnh, nhất là các quá trình này diễn ra trong môi trường kiềm mạnh Điều này dẫn đến việc đất hấp phụ (hóa lý và hóa học) các ion Ca++

của xi măng làm giảm bề dày lớp khuyến tán và các hạt đất được kết chặt lại với nhau làm tăng cường độ của đất (giống như nguyên lý của đất gia cố vôi) nhưng mặt khác bản thân xi măng giảm xuống làm cho quá trình biến cứng của đất-xi măng chậm lại và cấu trúc kết tinh của chúng cũng kém vững chắc (cường độ kém) hơn so với vữa xi măng hoặc bê tông xi măng

Tóm lại, sự hình thành cường độ của đất gia cố xi măng gồm hai quá trình:

Trước hết xi măng bị thủy hóa nhờ nước trong lỗ rỗng của đất tạo ra các sản phẩm mới, các sản phẩm này biến cứng tạo ra cường độ đất gia cố xi măng (trong khi với đất gia cố vôi thì vôi và các hợp chất silicát có trong đất tác dụng hóa học với nhau mới tạo ra được các chất kết dính biến cứng như hiđrô silicát canxi CaO.SiO2nH2O, còn trong đất gia cố xi măng thì chất kết dính này được tạo ra ngay nhờ thủy hóa xi măng)

Tiếp theo đó xảy ra sự tương tác hóa lý, hóa học giữa đất với sản phẩm thủy hóa của xi măng như vôi Ca(OH)2, CaO.SiO2nH2O, CaO.Al2O3nH2O và CaO.Fe2O3nH2O

Nguyên lý cơ bản của việc đất gia cố xi măng sẽ sinh ra một loạt các phản ứng hóa học rồi dần đóng rắn lại Các phản ứng chủ yếu của chúng là:

 Phản ứng thủy giải và thủy hóa của xi măng

 Tác dụng của các hạt đất với các chất thủy hóa của xi măng

 Tác dụng cacbonat hóa

Qúa trình thủy hóa:

Khi nhào trộn xi măng với nước, ở giai đoạn này xảy ra quá trình tác

dụng nhanh cảu alic với nước tạo ra hydrosilicat cansi và hydroxit canxi

2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 (2-1)

Vì đã có hydroxit can xi tách ra từ alit nên belit thủy hóa chậm hơn axit

và tách ít Ca(OH)2 hơn:

2(2CaO.SiO2 ) + 4H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2 (2-2)

Hydro silicat canxi hình thành khi thủy hóa hoàn toàn đơn kháng

Silicat tricanxi ở trạng thái cân bằng với dung dịch bảo hòa hydroxit

canxi

Tỷ lệ CaO/SiO2 Trong các hydrosilicat trong hồ xi măng có thể thay đổi

phụ thuộc vào thành phần vật liệu, điều kiện rắn chắc và các yếu tố khác Pha

chứa alumo chủ yếu trong xi măng là aluminat tricanxi 3CaO.Al2O3 là pha

hoạt động nhất Ngay sau khi trộn với nước trên bề mặt hạt xi măng đã có lớp

sản phẩm xốp, không bền, có tinh thể dạng tấm mõng lúc giác của

4CaO.Al2O39H2O và 2CaO.Al2O38H2O Cấu trúc dạng tơi xốp này làm giảm

độ bền nước của xi măng Dạng ổn định, sản phẩm phản ứng nhanh với nước

của nó là hydro aluminat 6H2O có tinh thể lập phương (3CaO.Al2O3 6H2O)

3CaO.Al2O3.3CaO.Al2O3 +6H2O= 3CaO.Al2O3 6H2O (2-3)

Để làm chậm quá trình ninh kết khi nghiền clinke cần cho thêm một

lượng đá thạch cao (3- 5% so với khối lượng của xi măng) Sunfat canxi

(CaSO4) đóng vai trò là chất hoạt động hóa học của xi măng, tác dụng với

aluminat tricanxi ngay từ đầu để tạo thành sunfoaluminat canxi ngậm nước

(khoáng etringit)

3CaO.Al2O3 + 3 (CaSO4.2H 2O )+ 26H2O=3CaO.Al2O3 3CaSO432H2O (2-4)

2(3CaO.Al2O3)+3(CaO.Al2O33CaSO4.32H2O)+22H2O=

3(3CaO.Al2.O3.CaSO4.18H2O) (2-5) Feroaluminat tetracanxi tác dụng với nước tạo ra hydroaluminat và hydroferitcanxi

4CaO.Al2O3 + Nh2O = 3CaO Al2O3.6H2O + CaO.Fe2O3.Nh2O (2-6) Hydroferitcanxi sẽ nằm lại trong thành phần gen xi măng, còn hydroaluminat sẽ tác dụng với thạch cao như phản ứng trên

- Qúa trình rắn chắc của xi măng:

Theo thuyết Baikov- Rebinđer, quá trình rắn chắc của xi măng được chia thành 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn hòa tan: Khi nhào trộn xi măng với nước, các thành phần khoáng của clinke sẽ tác dụng với nước ở ngay trên bề mặt hạt xi măng Những sản phẩm mới tạo được [Ca(OH)2, 3CaO.Al2O.6H2O] sẽ bị hòa tan Nhưng độ hòa tan không lớn và lượng nước có hạn nên dung dịch nhanh chóng trở về bão hòa

+ Giai đoạn hóa keo: Trong dung dịch quá bảo hòa, các sản phẩm Ca(OH)2; 3CaO.Al2O3.6H2O mới tạo thành sẽ không tăng nữa mà tồn tại ở trạng thái keo Còn các sản phẩm etrigit vốn không tan nên vẫn còn tồn tại ở thể keo phân tán Nước vẫn tiếp tục mất đi (bay hơi, phản ứng với xi măng) , các sản phẩm mới tiếp tục tạo thành Tỷ lệ rắn /lỏng ngày một tăng, hỗn hợp mất dần tính dẻo, các sản phẩm ở thể keo liên kết với nhau thành thể ngưng keo

+ Giai đoạn kết tinh: nước ở thể ngưng keo vẫn tiếp tục mất đi, các sản phẩm mới ngày càng nhiều Chúng kết tinh lại thành tinh thể rồi chuyển sang thể liên tinh làm cho cả hệ thống hóa cứng và cường độ tăng

Qúa trình rắn chắc của xi măng chủ yếu là quá trình thủy hóa của các thành phần khoáng vật khi trộn xi măng với nước theo các phản ứng: