MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ VẬT LIỆU VÀ SỬ DỤNG VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG TẠI KHU VỰC ĐÔNG NAM BỘ VÀO XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ TS.. Nguồn vật liệu địa phương tại khu vực Đông Nam Bộ trên thực tế không thể
Trang 1MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ VẬT LIỆU VÀ SỬ DỤNG VẬT LIỆU
ĐỊA PHƯƠNG TẠI KHU VỰC ĐÔNG NAM BỘ
VÀO XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ
TS NGUYỄN ĐỨC TRỌNG
Trường Đại học Giao thông Vận tải, Cơ sở 2
Tóm tắt: Tận dụng vật liệu có sẵn ở địa phương là một nguyên tắc quan trọng cho những
người làm công tác thiết kế trong lĩnh vực xây dựng Nguồn vật liệu địa phương tại khu vực
Đông Nam Bộ trên thực tế không thể đáp ứng hoặc về số lượng hoặc về chất lượng để xây
dựng công trình đường ô tô, đặc biệt là các công trình đường cấp cao Bài báo đưa ra một số
vấn đề chính về vật liệu và tình hình sử dụng vật liệu địa phương tại trong xây dựng đường ôtô
ở khu vực Đông Nam Bộ và định hướng nghiên cứu để tăng cường sử dụng vật liệu địa
phương trong xây dựng đường ô tô
Summary: Using local construction materials is a major principle for engineers in
construction designing Construction material sources in the South Eastern part of Vietnam in
fact do not satisfy Road Construction Projects in terms of both quantity and quality, especially
for high class roads The article mentions the actual conditions of local materiasl for road
construction in the Southeastern Vietnam, and proposed direction for research on local road
construction materials
CT 2
I ĐẶT VẤN ĐỀ
Xây dựng đường ô tô cần khối lượng vật liệu rất lớn Một trong những nguyên tắc cơ bản
trong thiết kế đường ô tô là tận dụng vật liệu địa phương để xây dựng nền đường và móng mặt
đường nhằm giảm giá thành xây dựng Khảo sát vật liệu xây dựng quanh khu vực các dự án xây
dựng đường bộ là một nội dung bắt buộc trong cả bước lập báo cáo đầu tư, chuẩn bị dự án và bước
thiết kế kỹ thuật để thực hiện dự án Tìm hiểu, thu thập các thông tin cơ bản, các chỉ tiêu cơ lý của
một số vật liệu chính để xây dựng đường trong địa bàn khu vực miền Đông Nam Bộ và các định
hướng cho việc nghiên cứu để tăng cường sử dụng vật liệu địa phương của khu vực vào xây dựng
nền, mặt đường là bước mở đầu cho nghiên cứu nâng cao hiệu quả của việc sử dụng vật liệu địa
phương cho các dự án xây dựng đường bộ trong địa bàn các tỉnh trong khu vực này
II THÔNG TIN VỀ MỘT SỐ LOẠI VẬT LIỆU DÙNG CHO XÂY ĐỰNG DƯỜNG
NẰM KHU VỰC ĐÔNG NAM BỘ
Một số loại vật liệu cơ bản dùng cho xây dựng đường ô tô có trong khu vực Đông Nam Bộ,
cũng tương tự như một số địa phương khác của khu vực Nam bộ là đất đỏ bazan dùng để đắp nền
đường, các loại đất á cát, á sét khác, cấp phối sỏi đỏ, cát, đá dăm
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
Trang 2đỏ ở Bình Dương hiện nay được coi là có chất lượng tốt nhất trong khu vực Đông Nam bộ và
Nam bộ, tuy nhiên giới hạn chảy (WL) của chúng dao động từ 29.0% đến 36.0%, do đó 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 móng dưới cho mặt đường Một số mỏ cấp phối sỏi đỏ 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)%
Thành phần cỡ hạt của một số loại cấp phối sỏi đỏ tại các mỏ trong khu vực Đông Nam bộ được thể hiện trong bảng 1 dưới đây
Bảng 1 Kết quả thí nghiệm thành phần hạt cấp phối sỏi đỏ
của một số mỏ trong khu vực Đông Nam bộ
% Lọt sàng tích lũy Tên mỏ
Long Thành - Đồng Nai 100.00 94.75 67.07 45.58 34.20 24.57 12.11
Vĩnh Cửu - Đồng Nai 100.00 96.00 70.95 38.45 22.69 15.79 11.64 Lái Thiêu - Bình Dương 100.00 96.64 65.73 43.80 31.17 18.51 7.88
Nhơn Trạch - Đồng Nai 100.00 85.13 56.01 43.83 38.25 27.11 14.97
Số liệu thí nghiệm về thành phần cấp phối trên đây cho thấy các loại cấp phối sỏi đỏ của các mỏ trên có thể xem như thỏa mãn yêu cầu của cấp phối loại B (Quy trình thi công và
nghiệm thu các lớp kết cấu áo đường bằng cấp phối thiên nhiên 22TCN-304-03) Hình 1 dưới
đây thể hiện các đường cong cấp phối của vật liệu so với cấp phối tiêu chuẩn loại B
CT 2
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Đường kính sàng (mm) Long Thành – Đồng Nai
Nhơn Trạch - Đồng Nai
Lái Thiêu - Bình Dương B2
Vĩnh Cửu - Đồng Nai B1
Hình 1 Đường cong cấp phối hạt so với cấp phối tiêu chuẩn của cấp phối tự nhiên loại B
Trang 3Tuy 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 22TCN-304-03,
(xem bảng 2 về chỉ tiêu kỹ thuật của một số loại cấp phối sỏi đỏ được xem là có chất lượng tốt
của khu vực và bảng 3 về các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu của cấp phối tự nhiên làm móng của kết
cấu áo đường thể hiện dưới đây), ví dụ như đối với chỉ số dẻo Ip
Bảng 2 Bảng các chỉ tiêu kỹ thuật của cấp phối sỏi đỏ
tại các mỏ trong khu vực Đông Nam bộ
Tên mỏ Dung trọng khô lớn nhất (g/cm3)
Độ mài mòn
Bảng 3 Bảng các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu của cấp phối
tự nhiên làm móng của kết cấu áo đường
Trị số thí nghiệm yêu cầu với lớp Chỉ tiêu kỹ thuật Phương pháp thí nghiệm Móng
dưới loại A1
Móng trên loại A2
Móng dưới loại A2
Móng loại B1, B2
Mặt loại B1, B2, gia cố lề Loại cấp phối
A, B, C,
D, E
A, B, C,
D, E
A, B, C, D,
E Giới hạn chảy
Chỉ số dẻo Ip, % TCVN 4197 – 95* AASHTO T – 90 ≤ 6 ≤ 6 ≤ 6 ≤ 12 Từ 9 đến 12
LosAngelesLA,
Tỷ lệ lọt qua
sàng N0200/N040 TCVN 4198 – 95 AASHTO T – 27 < 0,67 0,67 < 0,67 không thí nghiệm < 0,67
Hàm lượng hạt
thoi dẹt max, % 22 TCN 57 - 84 ≤ 15 ≤ 15 không thí nghiệm không thí nghiệm không thí nghiệm
CT 2
Nguồn vật liệu cát phục vụ xây dựng nền đường ở địa phương cũng không có nhiều Cát
mịn có các chỉ tiêu lý học kém như môđun độ lớn khá bé: 0.70 – 1.70, khối lượng riêng: (2.65-
2.68) g/cm3, khối lượng thể tích xốp: (1.31 – 1.36) g/cm3, hàm lượng chung bụi, bùn, sét lớn:
(3.00 – 5.50)%, lượng mica cũng khá cao: (0.3 – 0.4) % Qua một số kết quả nghiên cứu thì khi
sử dụng cát mịn dùng trong bê tông xi măng cho thấy cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo
uốn của bê tông đều giảm từ (15 - 22)% so với sử dụng cát hạt thô Độ mài mòn của bê tông xi
măng dùng cát mịn lớn hơn độ mài mòn của bê tông xi măng dùng cát hạt thô từ (15.0 - 16.5 )%
Nguồn cát thô sông Đồng Nai có các chỉ tiêu tốt hơn (ví dụ mô đun độ lớn từ 2.4 - 2.8), thì
không được phép khai thác
Trang 4Mỏ đá dùng cho xây dựng đường trong vùng Đông Nam bộ phân bố khá rộng rãi Ở Bình Dương có mỏ đá: Hóa An, Châu Thới, mỏ đá 621, mỏ đá công ty 3/2, mỏ đá Tân Uyên Ở Bình Phước có mỏ đá Suối Mơ, Đồng Xoài Tại Đồng Nai có mỏ đá Long Thành, Nhơn Trạch, Biên Hòa… Bên cạnh đó một số mỏ đá không được phép khai thác như mỏ đá núi đá Bà Đen ở Tây Ninh Các khu vực có phân bố nhiều mỏ đá trong vùng Đông Nam bộ thể hiện trong hình 2 Các
đá trong khu vực Đông Nam bộ chủ yếu là đá bazan hoặc granite Các hình ảnh về các mỏ đá ở tỉnh Đồng Nai và vị trí trên bản đồ địa chất của chúng được thể hiện trong các hình từ hình 3 đến hình 6 tiếp theo đây
CT 2
Hình 2 Phân bố mỏ đá trong vùng Đông Nam bộ
Hình 3 Mỏ Sok Lu 1 (xã Quang Trung, huyện Thống nhất, Đồng Nai) - đá bazan có Olivine
Trang 5CT 2
Hình 4 Mỏ Sok Lu 2 (xã Quang Trung, huyện Thống nhất, Đồng Nai) -
đá Trachy andesite - thành phần khoáng vật: fenldspar trong aphanitic
Hình 5 Mỏ đá ở xã Sông Trâu, huyện Trảng Bom, Đồng Nai
(đá bazan + đá puzolan có gốc aphanitic không kết tinh)
Hình 6 Mỏ đá ở xã Xuân Tâm, huyện Xuân Lộc, Đồng Nai (đá Granite thuộc phức hệ
Cà Ná với thành phần khoáng vật là thạch anh, fedspar và mica)
Trang 6Thành phần cấp phối của cấp phối đá dăm được sản xuất tại các mỏ đả ở khu vực Đông Nam bộ cho trong bảng 4 sau đây:
Bảng 4 Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của cấp phối đá dăm
đại diện của một số mỏ đá ở Vùng Đông Nam bộ
% lọt sàng tích lũy Tên mỏ
Nhơn Trạch 100.00 99.63 80.32 64.27 36.98 21.45 12.52 5.66 1.63
Thành phần cỡ hạt của các loại cấp phối đá dăm của các mỏ đá trên đây so với tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu lớp móng cấp phối đá dăm trong kết cấu áo đường ô tô chỉ thỏa mãn đối với tiêu chuẩn cấp phối đá dăm 37.5 (22TCN 334 - 06) làm lớp móng dưới, có mỏ còn không thỏa mãn làm lớp móng dưới Xem các đường cong cấp phối của các loại cấp phối đá dăm so với đường cong cấp phối tiêu chuẩn trong các hình từ hình 7 đến hình 9
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Đường kính sàng (mm)
CT 2
Hình 7 Thành phần cỡ hạt của cấp phối đá dăm tại các mỏ
so với tiêu chuẩn của cấp phối đá dăm loại 37.5
Trang 70 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Đường kính sàng (mm)
CT 2
Hình 8 Thành phần cỡ hạt của cấp phối đá dăm
so với tiêu chuẩn của cấp phối đá dăm loại 25
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Đường kính sàng (mm)
Hình 9 Thành phần cỡ hạt của cấp phối đá dăm tại các mỏ
so với tiêu chuẩn của cấp phối đá dăm loại 19
Các chỉ tiêu cơ lý của cấp phối đá dăm của các mỏ trong vùng Đông Nam bộ như trong
bảng 5, nhìn chung đều đạt yêu cầu của tiêu chuẩn 22TCN 334 – 06
Trang 8Bảng 5 Các chỉ tiêu cơ lý chính của cấp phối đá
dăm cho các mỏ đá vùng Đông Nam bộ
Tên mỏ
Dung trọng khô lớn nhất (g/cm3)
Độ mài mòn L.A (%)
CBR (%)
Hàm lượng hạt dẹt (%)
Chỉ số dẻo (%)
III MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHÍNH ĐỐI VỚI VIỆC KHAI THÁC SỬ DỤNG VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG KHU VỰC ĐÔNG NAM BỘ ĐỂ XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ
Các số liệu trên đây cho thấy có thể có một số nhận xét như sau:
- Cấp phối sỏi đỏ là nguồn vật liệu khá phổ biến ở khu vực Đông Nam bộ, trữ lượng khá lớn Loại vật liệu này có đặc điểm chỉ số dẻo lớn, khả năng ổn định với nước là kém, rất khó khăn trong việc đảm bảo đầm nén khi độ ẩm thay đổi Mỏ vật liệu cấp phối sỏi đỏ thỏa mãn chỉ tiêu về chỉ số dẻo như trong tiêu chuẩn hiện hành (22TCN 304 - 03) là rất hiếm Tuy nhiên, hiện nay thì nguồn sỏi đỏ, kể cả các mỏ có chất lượng kém hơn trong khu vực cũng bị cạn kiệt dần, chưa kể đến một số nguồn sỏi đỏ có chất lượng tốt đã bị cấm khai thác do phá vỡ môi trường, cảnh quan Cấp phối sỏi đỏ có thể sử dụng tốt làm móng của kết cấu áo đường ở những nơi khô hoặc làm vật liệu đỉnh nền ở những nơi có chế độ thủy nhiệt tốt Việc sử dụng chúng ở những nơi chế độ thủy nhiệt kém là không hợp lý, rủi ro dẫn đến hư hỏng nền - mặt đường rất cao Mặc dù vậy, hiện nay một số nhà tư vấn thiết kế vẫn đang sử dụng loại vật liệu này làm lớp móng nhưng không có những biện pháp cụ thể để cải thiện vật liệu
CT 2
- Nguồn cát xây dựng ở khu vực rất hiếm, hơn nữa hầu như chất lượng không đảm bảo Khu vực có cát chất lượng tốt hơn không được phép khai thác
- Cốt liệu đá ở khu vực chủ yếu là đá bazan hoặc đá granit Các cơ sở sản xuất cấp phối đá dăm trong khu vực chưa có được loại sản phẩm tốt để thỏa mãn được tiêu chuẩn thi công Việc không thỏa mãn về thành phần cỡ hạt có thể bắt nguồn từ hai nguyên nhân Một là, do thiết bị nghiền đá loại cũ hoặc đã cũ, các hàm nghiền được cấu tạo không đưa ra được thành phần cỡ hạt yêu cầu Hai là, do loại đá, cấu trúc tinh thể và nguồn gốc khoáng vật để khi nghiền, cách vỡ của cốt liệu khi nghiền tạo kích thước hạt khó đảm bảo tiêu chuẩn Loại đá granit với thành phần thạch anh, mica… còn không thích hợp với sử dụng làm cốt liệu cho hỗn hợp bê tông nhựa mặt đường do khả năng dính bám kém với bitum
Trang 9IV ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU NHẰM TĂNG CƯỜNG HIỆU QUẢ SỬ DỤNG VẬT
LIỆU ĐỊA PHƯƠNG KHU VỰC ĐÔNG NAM BỘ CHO XÂY DỰNG ĐƯỜNG
Để khắc phục tình trạng khan hiếm vật liệu địa phương đủ chất lượng cho công trình xây
dựng đường ô tô trong khu vực Đông Nam bộ, cần có một chương trình nghiên cứu quy mô để
có thể phát huy hiệu quả của việc sử dụng vật liệu tại chỗ, bao gồm:
- Tiến hành thu thập số liệu sẵn có và thực hiện điều tra tổng thể về các nguồn vật liệu và
các mỏ vật liệu trong khu vực, bao gồm vật liệu đất, cấp phối tự nhiên, cát, cốt liệu… có trong
khu vực
- Với vật liệu đất và cấp phối tự nhiên, nghiên cứu về giải pháp và công nghệ cải thiện các
chỉ tiêu vật liệu, gia cố vật liệu để sử dụng cho xây dựng nền đường và móng của kết cấu áo
đường Để khắc phục việc khan hiếm nguồn cát, nghiên cứu về khả năng sử dụng cát xay (từ đá)
và nguồn vật liệu đáp ứng cho các lớp kết cấu áo đường và các hạng mục công trình trên đường
- Nghiên cứu giải pháp về công nghệ sản xuất để khắc phục nhược điểm về thành phần cỡ
hạt của cấp phối đá dăm và/ hoặc phạm vi sử dụng thích hợp cho vật liệu sẵn có địa phương
Nghiên cứu giải pháp cải thiện và công nghệ gia cố vật liệu
Tài liệu tham khảo
[1] Báo cáo điều tra vật liệu xây dựng - Dự án Bảo trì mạng lưới quốc lộ - RNIP - nguồn Tư vấn BCEOM
[2] Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu cấp phối thiên nhiên làm móng của kết cấu áo đường 22TCN -
304 - 03
[3] Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu cấp phối đá dăm làm móng của kết cấu áo đường - 22TCN 334 - 06♦
CT 2
