Đất than bùn hóa (TBH) phân bố tại khu vực Đồng Tháp Mười, Tứ Giác Long Xuyên, Kiên Giang, Hậu Giang, rừng U Minh… được hình thành từ trầm tích Holocen thượng có nguồn gốc sông - đầm lầy (abQ2 3 2) [1]. Đây là loại đất yếu có hàm lượng hữu cơ cao vì vậy việc cải tạo đất bằng xi măng nhằm xử lý nền đất yếu phục vụ xây dựng các công trình là không hiệu quả.
Trang 1NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT THAN BÙN HÓA TẠI
KIÊN GIANG VÀ HẬU GIANG BẰNG XI MĂNG KẾT HỢP
VỚI PHỤ GIA TRONG PHÕNG THÍ NGHIỆM
VŨ NGỌC BÌNH * , NGUYỄN THÀNH CÔNG **
Reseach improve peat soil at Kien Giang and Hau Giang by cement with additives in laboratory
Abstracts: Peat soil is formed by chemical sediments lake – bog or aluvial
- bog, we distributed quite widely in areas Mekong Delta provinces such
as Dong Thap Muoi region, Kien Giang, Hau Giang, U Minh forest Experimental results improve soil distribution in the region Go Quao district Kien Giang province and Vi Thanh district Hau Giang province
by cement showed soil samples reinforced with increased compressive strength then reduced along time curing The addition of small amounts of additives have overcome this problem The optimum concentration of additive was defined as 4 % of Lime , Gypsum is 2% and 1% is ROVO compared weight of cement
Keyword: Peat, Additives, curing time, unconfined (q u ), Tensile strength (R k )
Đất than bùn hóa (TBH) phân bố tại khu
vực Đồng Tháp Mười, Tứ Giác Long Xuyên,
Kiên Giang, Hậu Giang, rừng U Minh… được
hình thành từ trầm tích Holocen thượng có
loại đất yếu có hàm lượng hữu cơ cao vì vậy
việc cải tạo đất bằng xi măng nhằm xử lý nền
đất yếu phục vụ xây dựng các công trình là
không hiệu quả Kết quả nghiên cứu đất TBH
ở khu vực huyện Gò Quao tỉnh Kiên Giang và
một phần huyện Vị Thanh tỉnh Hậu Giang cho
thấy đây là loại đất yếu, có tính phèn mạnh
(pH<4.5), nhiễm muối dạng sunfat [3], [4]
Quá trình thí nghiệm và bảo dưỡng mẫu theo
thời gian cho thấy ban đầu cường độ kháng
nén của mẫu tăng tuy nhiên sau thời gian bảo
Viện Thủy Công - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam
* DĐ: 0973349666
Email: binhdkt@gmail.com,
** DĐ: 0914161775
Email: thanhcongvtc@gmail.com
dưỡng cho thấy cường độ mẫu bị suy giảm [2], [3] Chính vì vậy, việc nghiên cứu cải tạo loại đất than bùn hóa này nhằm tăng cường độ
và ổn định theo thời gian có ý nghĩa rất quan trọng Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả trình bày giải pháp cải tạo đất TBH bằng xi măng kết hợp với phụ gia
2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT BẰNG XI MĂNG
2.1 Kết quả thí nghiệm thành phần hóa học của xi măng
Để đánh giá ảnh hưởng của xi măng đến chất lượng đất gia cố, chúng tôi đã tiến thí nghiệm mẫu đất TBH với các loại xi măng thông dụng tại khu vực ĐBSCL Tây Đô PCB30 (TĐ30); Tây Đô PCB40 (TĐ40) và Kiên Lương PCB40 (KL40), Nghi Sơn PCB40 (NS40) và Hà Tiên PCB 40 (HT40) Trước khi tiến hành thí nghiệm, mẫu xi măng được phân tích thành phần hóa học, kết quả thí nghiệm trình bày trong bảng 1
Trang 2Bảng 1: Thành phần hóa học của xi măng nghiên cứu
Xi măng
TP
hóa học (%)
Tây đô PCB30
Tây đô PCB40
Kiên Lương PCB40
Hà Tiên PCB40
Nghi Sơn PCB40
Từ kết quả nghiên cứu hàm lượng các ô xít có
trong 3 loại xi măng nghiên cứu cho thấy: Các
và xi măng Hà Tiên (HT40) và TĐ40 đều cao hơn
xi măng KL40 và NS40 Lượng ôxit CaO trong xi
măng KL40 là lớn nhất (60,42%) trong khi đó xi
măng TĐ30 là nhỏ nhất (49,42) và xi măng
TĐ40, HT40, KL40 và Nghi Sơn PCP40 (NS40)
2.2 Kết quả thí nghiệm đất với xi măng
Mẫu đất trộn xi măng được bảo dưỡng và thí nghiệm tại các ngày tuổi là 7, 14, 28, 56, 91 và
180 ngày tuổi Công tác thí nghiệm nén một trục không hạn chế nở hông được tiến hành theo tiêu chuẩn (ASTM D2166) [7], công tác chế bị mẫu theo TCVN 9403: 2012 [5], ngoài ra có tham khảo các tiêu chuẩn JGS 0821-2000 [8] của Nhật Bản và DBJ08-40-94 [6] của Trung Quốc Kết quả thí nghiệm được trình bày trong bảng 2
Bảng 2: Kết quả thí nghiệm cường độ kháng nén mẫu đất TBH với xi măng, hàm lượng và các ngày tuổi khác nhau
Trang 3STT Hàm lượng
Biểu đồ quna hệ giữua cường độ kháng nén
theo thời gian bảo dưỡng của đất TBH với các
hàm lượng và xi măng khác nhau được trình bày trong hình 1
Hình 1 Quan hệ giữa cường độ kháng nén theo thời gian của đất TBH với xi măng
Từ kết quả thí nghiệm đất TBH với xi măng
cho thấy:
- Cường độ kháng nén của mẫu tăng theo
hàm lượng xi măng tuy nhiên cường độ này là
không lớn
- Mẫu thí nghiệm với xi măng Kiên Lương PCB40
- Quá trình bảo dưỡng theo thời gian ban đầu
cường độ mẫu tăng sau đó cường độ mẫu suy
giảm theo thời gian Nguyên nhân là do trong
đất có hàm lượng hữu cơ cao, pH nhỏ, đất có tính phèn, môi trường phèn mạnh, đất có chứa hàm lượng Pyrit, Pyrophyllit và Thạch Cao
hữu cơ thì không có các thành phần trên [2]
3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT TBH BẰNG XI MĂNG VỚI PHỤ GIA 3.1 Thí nghiệm cường độ kháng nén
Để nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đến cường độ của đất gia cố, chúng tôi đã nghiên cứu
Trang 4chế bị mẫu đất than bùn hóa được ký hiệu là (HC)
và so sánh với mẫu đất trộn cũng với HLXM trên và các phụ gia theo các
tỷ lệ khác nhau Các phụ gia lựa chọn là: Tinh thể
hiệu là Ca1, Ca2 và Ca3 [6]; Roadcem 1%, 1.5%
và 2%, ký hiệu là R1, R1.5 và R2 [9]; Vôi 1%; 2%;
3%; 4% và 6%, ký hiệu là V1, V2, V3, V4 và V6
[10], [11] Xi măng được lựa chọn là xi măng Hà Tiên PCB40 là loại xi măng khá phổ biến trên thị trường các tỉnh ĐBSCL, kết quả thí nghiệm thành phần hóa học của xi măng trình bày trong bảng 1 Kết quả thí nghiệm xác định cường độ kháng
các mẫu đất gia cố ở các ngày tuổi khác nhau được trình bày tại bảng 3
Bảng 3 Kết quả thí nghiệm cường độ kháng nén một trục của đất gia cố với hàm lượng 350 kg/m 3 và các phụ gia khác nhau:
Quan hệ giữa cường độ kháng nén một trục
lệ khác nhau (hình 2)
Hình 2: Quan hệ giữa CĐKN của đất TBH với HLXM 350kg/m 3 và phụ gia theo thời gian
Trang 53.1 Thí nghiệm cường độ kháng kéo
Mẫu thí nghiệm xác định cường độ kháng
kéo của xi măng kết hợp với phụ gia được tiến
hành chế bị và bảo dưỡng đồng thời với mẫu thí
cường độ kháng nén, tiêu chuẩn thí nghiệm áp dụng là TCVN 8862: 2011 Kết quả thí nghiệm xác định cường độ kháng kéo được trình bày trong bảng 4
Bảng 4: Kết quả thí nghiệm cường độ kháng kéo của đất TBH
gia cố với hàm lượng 350 kg/m 3 với các phụ gia
tỷ lệ khác nhau (hình 3)
Hình 3 Quan hệ giữa cường độ kháng kéo của đất TBH với HLXM 350 kg/m 3 và phụ gia theo thời gian
Nhận xét: Từ kết quả thí nghiệm cường độ
kháng nén và cường độ kháng kéo của các mẫu
đất gia cố cho thấy:
- Cường độ kháng nén và cường độ kháng kéo của mẫu có phụ gia tăng theo thời gian điều này có thể phụ gia đã làm thay đổi môi trường
Trang 6hóa lý của đất gia cố dẫn đến phản ứng của xi
măng có tính tích cực hơn
- Cường độ kháng nén và kháng kéo với
lượng phụ gia tối ưu là: Vôi 4%, Thạch cao
đó với 1% Rovo cho giá trị lớn nhất
- Các mẫu đất thí nghiệm với phụ gia, sau
thời gian bảo dưỡng là 28 ngày đều có cường độ
kháng nén lớn hơn so với mẫu đất không có phụ
gia Tuy cường độ kháng nén của mẫu là không
cao (chỉ đạt khoảng 300 kPa) nhưng hiệu quả so
với đất không có phụ gia là khá lớn gấp 4,5 đến
6,5 lần
- Cường độ kháng kéo thì Ca 2% là cao nhất
tiếp đến là Rovo 1% và vôi 4%
4 KẾT LUẬN
1 Cường độ của đất TBH gia cố bằng xi
măng bị suy giảm theo thời gian bảo dưỡng
2 Phụ gia có vai trò quan trọng trong việc cải
tạo môi trường hóa lý giúp đất xi măng ổn định
theo thời gian bảo dưỡng
3 Nghiên cứu cải tạo đất TBH với xi măng
và phụ gia cho thấy lượng phụ gia tối ưu để đạt
cường độ kháng nén lớn nhất với các phụ gia
Vôi 4%, Thạch cao 2%; Rovo là 1,5% Với các
phụ gia này, cường độ mẫu tăng đáng kể so với
mẫu dất xi măng không có phụ gia
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bản đồ địa chất và khoáng sản Việt Nam
tỷ lệ 1/200.000 tờ An Biên – Sóc Trăng, Cà
Mau – Bạc Liêu, Long Xuyên
[2] Vũ Ngọc Bình, Nguyễn Quốc Dũng, Vũ
Ngọc Hải, Đỗ Minh Toàn, Nghiên cứu trong
phòng cải tạo đất loại sét yếu tại đồng bằng
sông Cửu Long bằng xi măng địa phương, Tạp
chí Khoa học và Công nghệ Thủy lợi (ISSN
1859-4255) số 25 (2-2015), Tr 26-35
[3] Vũ Ngọc Bình, Đỗ Minh Toàn, Nghiên
cứu cường độ kháng nén một trục không hạn
chế nở hông của đất yếu gia cố bằng xi măng với mẫu chế bị và mẫu khoan lõi cọc tại Kiên Giang và Hậu Giang, Tuyển tập các báo cáo
khoa Địa chất tại Hội nghị khoa học lần thứ 21 trường Đại học Mỏ địa chất, tháng 11 năm
2014, Tr 262-269
[4] Nguyễn Quốc Dũng, Vũ Ngọc Bình, Nguyễn Văn Hòa, Đỗ Minh Toàn, Đỗ Minh
Toàn, Kết quả nghiên cứu đặc tính ĐCCT của
đất bùn sét pha phân bố ở Kiên Giang thuộc dự
án Ô Môn – Xà No, đánh giá khả năng cải tạo chúng bằng xi măng kết hợp với vôi nhằm tăng cường độ đất gia cố Tạp chí KH&CN Thủy lợi
(ISSN 1859-4255) số 18 (10-2013), Tr54-60 [5] TCVN 9403-2012 Gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng Hà Nội, 2012
[6] DBJ08-40-94 - Quy phạm kỹ thuật xử lý nền móng (bản dịch) Tiêu chuẩn TP Thượng Hải, năm 1994
[7] ASTM D2166: Standard Test Method
for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil
[8] JGS 0821-2000 - Japanese Geotechnical
Society Standard “Practice for Making and
Curing Stabilized Soil Specimens Without Compaction”
[9] Roadcem Laboratory Guide, Power Cem
Determine the Fatigue Characteristics of Asphalt Concrete' W-DWW-94530
[10] N Z Mohd Yunus, D Wanatowski, and L R Stace Effect of Humic Acid on Physical and Engineering Properties of
Lime-Treated Organic Clay World Academy of
Science, Engineering and Technology 59 2011
[11] Rajani S.Chandran, Padmakumar G P College of Engineering Thiruvananthapuram, Kerala Stabilization of Clayey Soil Using Lime
Technological Trends (NCTT09) 6-7 Nov 2009 Người phản biện: PGS.TS ĐẶNG HỮU DIỆP