KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018 2019 P a g e 46 | 82 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 Giảng vi[.]
KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 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 Giảng viên hướng dẫn: ThS Trần Văn Thuận Sinh viên thực hiện: Lâm Thế Phương Lớp: CQ.56.CĐB.1 Trần Mạnh Cảnh Lớp: CQ.57.CDSB Phạm Văn Quân Lớp: CQ.57.CĐB.2 Phan Hồng Bích Phương Lớp: CQ.57.QLXD Nguyễn Ngọc Thúy Anh Lớp: CQ.57.QLXD Tóm tắt: Báo cáo trình bày số kết thí nghiệm gia cố nguồn vật liệu chổ phụ gia chông trương nở đất (phụ gia TS) kết hợp xi măng phục vụ công tác cải tạo nâng cấp tuyến đường giao thông tỉnh Tây Ninh Kết nghiêm cứu cho thấy gia cố xi măng phụ gia TS đặc trưng học đất cường độ chịu nén, cường độ kéo ép chẻ đáp ứng nhu cầu chất lượng vật liệu gia cố chất kết dính (TCVN 10379:2014) Ứng dụng công nghệ đất gia cố phụ gia TS kết hợp với xi măng cải thiện tiêu kỹ thuật đồ bền vật liệu gia cố Mà cho thấy ổn định hỗn hợp vật liệu làm việc với môi trường nước Chất phụ gia TS làm tính chất trương nở đất theo nguyên tắc từ lực khơng tạo phản ứng hóa học với đất tạo chất độc hại cho môi trường Pha tỷ lệ phụ gia TS với nước 1:20 tạo dung môi vô hại với môi trường (Theo bảng công bố chất lượng phụ gia chống trương nở đất TS Polymer) Từ khóa: Phụ gia TS kết hợp xi măng, gia cố, xây dựng đường ô tô ĐẶT VẤN ĐỀ Tuy sở hữu nhiều đặc điểm tạo nên tiềm lớn để Tây Ninh phát triển kinh tế, giao thương hàng hóa vùng kinh tế trọng điểm phía Nam với nước láng giềng Tuy nhiên, lợi nhiều năm qua chưa phát huy hết hiệu tính kết nối hạ tầng giao thơng cịn thiếu yếu Để Tây Ninh thật “cất cánh" cần đột phá, mà việc sớm khắc phục thay đổi hệ thống hạ tầng giao thơng cịn nhiều hạn chế, chất lượng nhiệm vụ quan trọng Bài toán đặt với Tây Ninh việc tìm hướng đột phá hạ tầng giao thơng tìm nguồn vốn 7.355,36 tỷ đồng thiếu tổng số 58.393,5 tỷ đồng theo kế hoạch thực Chủ tịch UBND tỉnh Phạm Văn Tân cho biết: “Tỉnh đề nhiều giải pháp huy động nguồn lực thực như: vốn theo kế hoạch đầu tư công T.Ư, vốn vay từ vốn sản xuất, vốn vay ODA Ngoài ra, tỉnh kêu gọi nguồn vốn theo hình thức khác như: Đầu tư theo hình thức đối tác cơng - tư (PPP), BOT,…” Tuy cần phải có giải pháp kinh tế khác biệt vận hành dự án nâng cấp hệ thông sở hạ tầng giao thơng Nhưng nhóm NCKH chúng tơi muốn thể góc nhìn khác Kỹ thuật – tức sử dụng công nghệ mới, giải pháp để giảm thiểu tối đa giá thành nâng cao tối đa chất lượng cơng trình P a g e 46 | 82 KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 Đặt tốn khác có đủ nguồn lực tài nguồn vật liệu truyền thống đá sỏi đỏ dạt chất lượng phục vụ cho xây dựng lớp móng kết cấu áo đường ô tô ngày khan hiếm, điều kiện khai thác ngày khó khăn.Vì thế, vấn đề cải tạo vật liệu đất chỗ làm đường thay vật liệu truyền thống nghiêm cứu phương pháp giải hiệu cho toán vật liệu, kinh tế, khoa học kỹ thuật Hiện có nhiều địa phương sử dụng thành công với công nghệ gia cố Vật liệu chổ phụ gia chống trương nở đất TS Polymer kết hợp với xi măng để làm móng cho đường ô tô Căn theo báo cáo số 304/BC – SGTVT việc “Báo cáo đánh giá kết thi cơng thí điểm áp dụng cơng nghệ sửa chữa xây dựng đường Sở Giao thông Vận tả tỉnh Lạng Sơn, so sánh tổng giá thành bình quân tuyến đường: Giá thành so với vật liệu truyền thống (láng nhựa cấp phối đá dăm) 1.308.941.476 đồng/1 Km Đối với công nghệ gia cố vật liệu chổ phụ gia TS kết hợp với xi măng 630.555.550 đồng /1 Km So tổng giá thành cơng nghệ phụ gia TS 48% giá thành áp dựng công nghệ gia cố truyền thống Chính tốn kinh tế hiệu nên nhóm NCKH muốn nghiên cứu đánh giá ứng dụng công nghệ gia cố đất phụ gia chống trương nở đất TS Polymer kết hợp xi măng vào việc xây dựng đường ô tô tỉnh Tây Ninh CÁC NỘI DUNG CHÍNH 2.1 Vật liệu chế tạo Các mẫu chế bị thí nghiệm bao gồm đất lấy từ đường hữu Tây Ninh, chủ yếu đất sét sét pha Loại đất gia cố với lượng 4% xi măng trộn với tỷ lệ lít/m3 phụ gia TS (phụ gia chống truong nở đất) Tính chất loại vật liệu sau: 2.1.1 Xi măng Xi măng chất kết dính vơ sử dụng đề tài nghiên cứu khoa học Là xi măng Holcim PC40 có cường độ theo TCVN6016:1995 tuổi 28 ngày 45.0Mpa, khối lượng riêng cảu xi măng 3.10g/cm3, lượng nước tiêu chuẩn 31.5% 2.1.2 Phụ gia TS Phụ gia TS (TS polymer) dùng nghiên cứu cung cấp từ Công ty TNHH TS Polymer Dựa vào bảng công bố chất lượng sản phẩm phụ gia chống (kháng) trương nở đất TS có số tính chất sau: - Bảng chất phụ gia chống (kháng) trương nở sau: Tính trương nở đất tính chất đặc thù thành phần hạt sét đất Tính chất biểu củ thể đát khô ( độ ẩm khoảng từ đến 2%) hạt cứng có cường độ ngấm nước bị nhão cường độ khơng cịn Hiện tượng gọi tính trương nở thành phần hạt sét Bảng chất phụ gia chống trương nở đất TS chông (kháng) lại làm tính trương nở thành phần hạt sét đất P a g e 47 | 82 KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 - Nhận biết mặt học: Là chất lỏng nhớt dính tay, có màu nâu cánh gián đậm, màu sắc không bị biến đổi điều kiện nhiệt độ từ 40oC đến 60oC Có mùi hắc đặc trưng lignin - Một số thông tin kỹ thuật: Phụ gia TS dạng đậm đặc khơng có tính cháy nổ.Có tính háo nước, ngồi khơng khí có khả hấp thụ nước khơng khí làm tăng khối lượng - Định mức sử dụng phụ gia: Bảng tính phụ gia Chống trương nở đất TS theo tỷ lệ (%) đất có vật liệu cần gia cố Tỷ lệ đất chiếm (%) Định mức phụ gia TS (Lít/m3) Ghi (Loại vật liệu xô bồ đường gia cố) ≥20% Loại cấp phối đá dăm 20 ÷ 40 Loại cấp phối Base B 40 ÷ 70 Loại cấp phối Base B 70 ÷ 100 Loại cấp phối đất đồi lẫn Base B - Những thành phần phụ gia chống (kháng) trương nở đất TS: Bảng thành phần phụ gia chống trương nở TS Polymer Thành phần Tỷ lệ Dung mơi Geopolymer 35% ÷ 37% Ligninsilic 23.5% ÷ 24.5% Magieclorua 13.8% ÷ 15.4% Các ion(+) oxyt như: Oxyt Silic, Oxyt Natri, Oxyt Cãni Natriclorua 8% ÷ 10% 16.4% ÷ 20.6% Lượng dung mơi hịa tan vừa đủ 3.2% ÷ 4% 2.1.3 Đất sét tuyến đường Tây Ninh Dựa đề tài thực nghiệm tuyến đường Tây Ninh, nhóm NCKH thu thập số liệu thành phần hạt, số tiêu lý sau: Bảng tổng hợp tiêu lý đất tự nhiên (chưa gia cố phụ xi măng) T T Chỉ tiêu thí nghiệm Ký hiệu Đơn vị Kết thí nghiệm mm Yêu cầu Lọt sàng lớn 50 Giới hạn chảy WL % 50.7 ≤55 Giới hạn dẻo WP % 20.6 - Chỉ số dẻo IP % 30.1 ≤27 P a g e 48 | 82 KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 KLTT khô lớn γkmax g/cm3 1.675 - Độ ẩm tối ưu Wobhc % 16.1 - CBR K95 CBR % 4.2 ≥5 Tỷ trọng hạt đất Gs 2.53 2.2 Phương pháp thực nghiệm Đất sét Tây Ninh gia cố dựa theo kết công bố chất lượng sản phẩm phụ gia chống (kháng) trương nở đất TS 4% xi măng kết hợp với tỷ lệ phụ gia lít/m3 Tiến hành đầm nén tiêu chuẩn để tìm độ ẩm tốt tính tốn hàm lượng cấp phối vật liệu nhằm phụ vụ cho công tác chế bị mẫu.Với mẫu thí nghiệm có đường kính 152mm, cao 117mm để xác định cường độ chịu nén (Rn), cường độ ép chẻ (Rech) Tồn quy trình thí nghiệm sơ lược sau: Bước 1: Tiến hành xác định thành phần hạt, tiêu lý tỷ trọng, độ ẩm… Bước 2: Tiến hành trộn hổn hợp đất phụ gia TS với cấp phối lít TS/ 1m3 đất tự nhiên Trộn hổn hợp tiến hành gia ẩm theo 22TCN 333-06 Quy trình đầm nén đất, đá dăm phịng thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm đầm nén hỗn hợp thep phương pháp II – D, để xác định độ ẩm tốt khối lượng thể tích khơ lớn Với kích thước cối đầm 152.4 mm, chiều cao cối 116.43mm, số lớp đầm lớp, lớp đầm 56 chầy Bước 3: Tiến hành trộn đất với 4% xi măng tỷ lệ lít/m3 phụ gia TS so với tỷ lệ đất khô Độ ẩm trộn thực độ ẩm tối ưu Được xác định thông qua phương pháp Proctor cải tiến (ở Bước 2) Bước 4: Tiến hành đúc mẫu nén mẫu ép chẻ Đối với mẫu nén đúc với kích thước đường kính 152.4mm, cao 116.43mm Sau mẫu bão dưỡng thường xuyên lúc đem thí nghiệm Mẫu đucợ ngâm bão hòa nước ngày đêm (ngày đầu ngâm 1/3 chiều cao mẫu; ngày sau ngâm ngập mẫu), sau thí nghiệm xác định cường độ chịu nén quy định ASTM D1633 Đối với mẫu ép chẻ chế tạo bảo dưỡng mẫu nén, sau xác định cường độ ép chẻ quy định TCVN 8862:2011 Cường độ éo chẻ tương ứng với tỷ lệ xi măng trị số trung bình tối thiểu mẫu thí nghiệm 2.3 Phương pháp chuyên gia Trong đề tài nghiên cứu khoa học này, nhóm NCKH học hỏi nhiều từ chuyên gia chuyên lĩnh vực phụ gia polymer Cùng với hỗ trợ tận tình phịng LAD UTC2, hướng dẫn nhóm NCKH sử dụng thiết bị máy móc thực nén ép chẻ mẫu P a g e 49 | 82 KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 KẾT LUẬN - Kết thực nghiệm cho thấy dùng XM kết hợp phụ gia TS kết cường độ nén cường độ kéo ép chẻ tăng dần suốt trình bão dưởng ẩm từ ngày bắt đầu đúc mẫu đến mẫu đạt cường độ 28 ngày tuổi - Đánh giá kết thí nghiệm ta thấy sử dụng đất gia cố phụ gia TS kết hợp xi măng hốn hợp có khả làm việc ổn định với nước Cường độ nén ép chẻ mẫu mẫu ngâm bão hoa nước ngày tuổi đến 14 ngày tuổi đến 28 ngày tuổi tăng Nhìn chung, sử dụng cơng nghệ phụ gia TS kết hợp với xi măng để gia cố vật liệu chổ thay cho vật liệu truyền thống mở hướng giải cho toán nguồn vật liệu dẫn đến việc tăng giá thành xây dựng đường ô tô tỉnh Tây Ninh Khi hàm lượng chất phụ gia TS lit/m3 4% xi măng tiêu kỹ thuật đất gia cố thỏa mãn độ bền cấp theo TCVN 10379:2014 Tài liệu tham khảo [1] Bảng công bố chất lượng sản phẩm phụ gia chống trương nở đất (gọi tắt phụ gia TS) [2] TCVN 10379:2014 gia cố đất chất kết dính vơ cơ, hóa học gia cố tổng hợp, sử dụng xây dựng đường – thi công nghiệm thu [3] 22TCN 59-84 quy trình thí nghiệm đất gia cố chất kết dính vơi xi măng [4] TCVN 8862:2011 quy trình xác định cường độ kéo ép chẻ vật liệu hạt liên kết chất kết dính [5] TCVN 3118:1993 bê tông nặng – phương pháp xác định cường độ nén [6] 22TCN 333-06 quy trình đầm nén đất đá dăm phịng thí nghiệm [7] Một số kết thí nghiệm phịng thí nghiệm khác [8] ASTM D1663 Standard Test Methods for Compressive Strength of Molded SoilCement Cylinders1 [9] Nguyễn Mạnh Thủy, Vũ Đức Tuấn, Một số kết nghiên cứu gia cố vật liệu đất chỗ xi măng tro bay làm móng kết cấu áo đường tỉnh Tây Ninh [10] TS Nguyễn Đức Trọng, Ths Nguyễn Thị Ngọc, Nghiên cứu đánh giá việc kết hợp xi măng tro bay để gia cố đất dùng làm móng đường tơ Cần Thơ P a g e 50 | 82 ... hiệu nên nhóm NCKH muốn nghiên cứu đánh giá ứng dụng công nghệ gia cố đất phụ gia chống trương nở đất TS Polymer kết hợp xi măng vào việc xây dựng đường ô tô tỉnh Tây Ninh CÁC NỘI DUNG CHÍNH... Một số kết nghiên cứu gia cố vật liệu đất chỗ xi măng tro bay làm móng kết cấu áo đường tỉnh Tây Ninh [10] TS Nguyễn Đức Trọng, Ths Nguyễn Thị Ngọc, Nghiên cứu đánh giá việc kết hợp xi măng tro... nghệ phụ gia TS kết hợp với xi măng để gia cố vật liệu chổ thay cho vật liệu truyền thống mở hướng giải cho toán nguồn vật liệu dẫn đến việc tăng giá thành xây dựng đường ô tô tỉnh Tây Ninh Khi