Nghiên cứu gia cố vật liệu đất bazan bằng xi măng, tro bay và nhủ tương nhựa đường áp dụng trong xây dựng đường ô tô tại tỉnh đăk lăk,luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐƯỜNG GIAO THÔNG CỦA TỈNH ĐĂK LĂK 1.1 Điều kiện tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Đặc điểm tự nhiên 1.2 Tình hình xây dựng cơng trình giao thơng đường 1.2.1 Hiện trạng giao thông khu vực 1.2.2 Kết cấu áo đường sử dụng địa bàn tỉnh Đăk Lăk 10 1.2.3 Trắc ngang điển hình 12 1.3 Các giải pháp gia cố đất đặc điểm 13 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LỰA CHỌN CHẤT LIÊN KẾT GIA CỐ ĐẤT BAZAN - CÁC CHỈ TIÊU THÍ NGHIỆM VÀ LẬP KẾ HOẠCH THỰC NGHIỆM GIA CỐ ĐẤT 15 2.1 Cơ sở lý thuyết lựa chọn chất gia cố đất bazan 15 2.1.1 Xi măng Portland 15 2.1.2 Nhũ tương nhựa đường 28 2.1.3 Tro bay 37 2.1.4 Đất Bazan - vật liệu xây dựng 44 2.2 Cơ sở lý thuyết thiết kế kết cấu mặt đường ô tô sử dụng lớp móng đất bazan gia cố 65 2.2.1 Các phương pháp gia cố đất sử dụng xây dựng đường ơtơ 65 2.2.2 Phương pháp tính chiều dày kết cấu mặt đường ôtô sử dụng đất gia cố 70 2.2.3 Các thông số chủ yếu để thiết kế kết cấu mặt đường ôtô sử dụng đất Bazan gia cố 71 2.2.4 Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu áo đường mềm 22 TCN 211 - 06 73 2.3 Kết luận 75 2.3.1 Lựa chọn vật liệu gia cố đất Bazan 75 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐẤT BAZAN GIA CỐ BẰNG XI MĂNG, TRO BAY VÀ NHŨ TƯƠNG BITUM 76 3.1 Kế hoạch thí nghiệm 76 3.1.1 Các thí nghiệm tiến hành 76 3.1.2 Số lượng mẫu thí nghiệm 77 3.1.3 Chuẩn bị mẫu đất gia cố [11] 77 3.2 Tiến hành thí nghiệm - kết thí nghiệm 78 3.2.1 Thí nghiệm phân tích thành phần hạt phịng (TCVN 4198:95) 78 3.2.2 Thí nghiệm xác định tiêu Atterberg (WT, WP) (TCVN 4197:95) 85 Học viên: Kiều Văn Anh Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật 3.2.3 Thí nghiệm cắt phẳng (xác định C, ) (TCVN 4199:95) 89 3.2.4 Thí nghiệm Proctor (xác định kmax , wop) (22TCN 333:06) 94 3.2.5 Thí nghiệm CBR (22TCN 332:06) 97 3.2.6 Thí nghiệm Proctor (xác định kmax , wop) (22TCN 333:06) 102 3.2.7 Thí nghiệm cắt phẳng (xác định C, ) (TCVN 4199:95) 103 3.2.8 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén (Rn) (22TCN 59-84) 104 3.2.9 Thí nghiệm xác định mơ đun đàn hối (Eđh) (theo mơ hình nén dọc trục hạn chế nở hông mô tả 22TCN 211:06) 106 3.2.10 Thí nghiệm xác định cường độ ép chẻ (Rec) (22TCN 73-84) 107 3.3 Phân tích kết thí nghiệm 109 3.3.1 - Đánh giá đất bazan không gia cố sử dụng xây dựng đường 109 3.3.1 - Phân tích khả cải thiện tiêu lý đất bazan áp dụng phương án gia cố để sử dụng làm lớp móng mặt đường 109 CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT KHẢ NĂNG SỬ DỤNG VẬT LIỆU ĐẤT BAZAN GIA CỐ LÀM LỚP MĨNG MẶT ĐƯỜNG Ơ TƠ 113 4.1 Đề xuất kết cấu áo đường sử dụng đất bazan gia cố làm lớp móng 113 4.2 Khả sử dụng vật liệu đất bazan gia cố xây dựng mặt đường 115 4.2.1 Khả đáp ứng vật liệu công nghệ thi công 115 4.2.2 Công tác thi công nghiệm thu 118 4.2.3 Đánh giá giá thành xây dựng sử dụng vật liệu Bazan gia cố xây dựng đường ôtô 119 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 PHỤ LỤC 122 Phụ lục 1: Kết thí nghiệm Phụ lục 2: Bảng tính kết cấu áo đường Học viên: Kiều Văn Anh Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 - Tổng hợp trạng đường GT tỉnh Đăk Lăk Bảng 1.2 - Thống kê loại mặt đường tỉnh Đăk Lăk Bảng 1.3 - Áp dụng tiêu chuẩn kỹ thuật dự án đường địa bàn tỉnh Đăk Lăk Bảng 1.4 - Bảng tổng hợp khối lượng quy mô mặt cắt tuyến đường địa bàn tỉnh 10 Bảng 1.5 - Bảng số loại kết cấu áo đường thường áp dụng địa bàn tỉnh 11 Bảng 2-1 Thành phần hoá học Clinke 16 Bảng 2-2 Thành phần khoáng vật Clinke 17 Bảng 2-3 Thành phần khoáng vật loại xi măng Việt Nam 19 Bảng 2-4 Thành phần hoá học xi măng Portland 19 Bảng 2.5 Mức độ thuỷ hoá khoáng vật 22 Bảng 2.6 Chỉ tiêu kỹ thuật xi măng 26 Bảng 2.7 Các nhóm đất đá theo mức độ thuận lợi cho gia cố xi măng 27 Bảng 2.7 Các nhóm thành phần khống vật theo mức độ thuận lợi gia cố xi măng 27 Bảng 2.8 - Các tiêu kỹ thuật bitum đặc theo tiêu chuẩn hành Việt Nam 29 Bảng 2.9 - Trích dẫn tiêu chuẩn 22TCN - 354 - 06 nhũ tương bitum axit 33 Bảng 2.10 - Các tiêu nhũ tương bitum axit 35 Bảng 2.11 - Phân loại tro bay theo ASTM 618 40 Bảng 2-12 - Thành phần tro nhà máy nhiệt điện Việt Nam 40 Bảng 2.12 - Phân loại nhóm đất 44 Bảng 2.13 - Phân loại đất theo tính dính 44 Bảng 2.14 - Phân loại đất theo số dẻo Ip (Atterberg) [9]: 45 Bảng 2.15 - Phân loại đất dính theo độ trương nở [9]: 45 Bảng 2.16 - Phân loại đất hạt thô 45 Bảng 2.17 - Phân loại đất hạt mịn 46 Bảng 2.18 - Độ hoạt động khoáng vật sét theo Skempton (1953) Mitchell (1976) 56 Bảng 2-19 Số liệu phân tích lý hố học (phẫu diện Đ29-CưJut, ĐăkNông [9]) 62 Bảng 2-20 Đặc điểm thành phần giới đất Feralit nâu đỏ Bazan, loại đá macma trung tính, kiềm (phẫu diện ĐL01-Yabông, ĐăkLăk [10]) 63 Bảng 2.21 - Phân loại phương pháp gia cố đất [4] 67 Bảng 3-1 Kết thí nghiệm sàng khơ đất bazan 84 Bảng 3-2 Kết thí nghiệm sàng ướt đất bazan 84 Bảng 3-3 Kết phân tích thành phần hạt đất bazan tỷ trọng kế 85 Bảng 3.4 - Bảng phân loại đánh giá trạng thái đất theo Ip, Il [9] 88 Bảng 3-5 Kết thí nghiệm xác định tiêu Atterberg đất bazan 88 Bảng 3-6 Kết thí nghiệm cắt phẳng xác định (, C) 94 Bảng 3.7 - Tthông số kỹ thuật ứng với phương pháp đầm nén 95 Bảng 3-8 Kết thí nghiệm Proctor (kmax , wo) 97 Bảng 3-9 Kết thí nghiệm CBR đất bazan chưa gia cố 101 Học viên: Kiều Văn Anh Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật Bảng 3-10 Kết thí nghiệm Proctor (kmax , wop) đất bazan gia cố 103 Bảng 3-11 Quả thí nghiệm cắt phẳng xác định (, C) đất bazan gia cố 104 Bảng 3-12 Quả thí nghiệm cường độ chịu nén (Rn) đất bazan gia cố 105 Bảng 3-13 Quả thí nghiệm mơ đun đàn hồi (Eđh) đất bazan gia cố 107 Bảng 3-14 Quả thí nghiệm cường độ ép chẻ (Rec) đất bazan gia cố 108 Bảng 3.15 - Sự thay đổi dung trọng khô độ ẩm đầm nén tốt hỗn hợp đất bazan có gia cố 110 Bảng 3.16 - Mức tăng lực dính góc ma sát hỗn hợp có gia cố 110 Bảng 3.17 - Các thông số học vật liệu gia cố 111 Bảng 4.1- Tổng hợp loại kết cấu áo đường ô tô kiến nghị áp dụng 113 Bảng 4.2 - Một số kết cấu áo đường điển hình đề xuất có sử dụng vật liệu bazan gia cố 115 Bảng 4.3 - Chiều dày lớp tính tốn tương ứng với lớp vật liệu mô đun đàn hồi tính tốn mơ đun đàn hồi chung 119 Bảng 4.4 - Chiều dày lớp tính tốn tương ứng với lớp vật liệu mơ đun đàn hồi tính tốn mơ đun đàn hồi chung 120 Học viên: Kiều Văn Anh Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Cấu trúc khống vật xi măng 18 Hình 2.2 - Q trình thủy hóa xi măng phát triển cấu trúc hồ trúc 21 Hình 2.3 - Sơ đồ thí nghiệm uốn mẫu xi măng 25 Hình 2.4 - Ảnh hưởng pH đến độ bền đất - xi măng 28 Hình 2.5 - Quá trình phân tích nhũ tương nhựa (khi lưu trữ bảo quản) 32 Hình 2.6 - Quá trình phân tích nhũ tương (khi tương tác với cốt liệu) 32 Hình 2.7 - Sử dụng nhũ tương bitum số quốc gia giới 35 Hình 2.8 - Hình ảnh tro đáy tro bay 37 Hình 2.9 - Tro bay chưa xử lý tách than (trái) tro bay xử lý tách than (phải) 38 Hình 2.10 - Màu sắc loại tro khác 38 Hình 2.11 - Phân loại đất hạt mịn 47 Hình 2-12 - Khống vật sét - cấu trúc tứ diện đơn silic 48 Hình 2.13 - Khoáng vật sét - cấu trúc bát diện đơn 49 Hình 2.14 - Khoáng vật sét kaolinit 50 Hình 2.15 - Sơ đồ rút gọn cấu tạo tinh thể khống vật montmorilonit 51 Hình 2.16 - Cấu trúc tinh thể khoáng vật montmorilonit 51 Hình 2.17 - Ảnh chụp tinh thể khoáng vật montmorilonit, chiều dài vệt sáng 5m 52 Hình 2.18 - Sơ đồ rút gọn cấu tạo tinh thể khoáng vật Illit (theo Lambe, 1953) 53 Hình 2.19 - Ảnh tinh thể khoáng vật Illit, chiều dài vệt sáng 5m 53 Hình 2.20 - Vị trí khống vật sét thường gặp biểu đồ dẻo Cassgrande, 1948 54 Hình 2.21 - Giá trị trung bình kích thước, bề dày tỷ diện tích số khống vật sét thường gặp (theo Yong Warkentin, 1975) 55 Hình 2-22 Ảnh hưởng trị số pH dung dịch đến cấu trúc lớp điện kép xung quanh hạt sét (keo) 58 Hình 2-23 - Đường cong thành phần hạt mẫu đất đỏ Bazan 64 Hình 2-24 - Thí nghiệm uốn dầm vật liệu gia cố xác định mô đun đàn hồi vật liệu 72 Hình 2-25 - Xác định cường độ chịu kéo gián tiếp ép chẻ mẫu hình trụ 72 Hình 3-1 Đường cong thành phần hạt 83 Hình 3-2 Các đặc trưng thành phần hạt 84 Hình 3-3- Đường cong thành phần hạt đất Feralit nâu đỏ Bazan 85 Hình 3-4 Biểu đồ xác định giới hạn chảy Wl (theo p/p Casagrande) 87 Hình 3-6 Máy cắt kiểu ứng biến; Hộp cắt đất 90 Hình 3-7 Đồ thị ứng suất cắt - ứng suất pháp 93 Hình 3-8 Biểu đồ quan hệ độ ẩm - khối lượng thể tích khơ 96 Hình 3-9.a (Không hiệu chỉnh) 100 Hình 3-9.b (Hiệu chỉnh cách dời gốc tọa độ) 100 Hình 3-10 - Biểu đồ quan hệ CBR - khối lượng thể tích khơ (độ chặt K) 101 Hình 3-11 - Biểu đồ quan hệ độ ẩm - khối lượng thể tích khơ 103 Hình 3.12 - Mức tăng lực dính hỗn hợp gia cố 111 Hình 3.13 - Mức tăng góc ma sát hỗn hợp gia cố 111 Học viên: Kiều Văn Anh Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật Hình 3.14 - So sánh mơ đun đàn hồi loại vật liệu gia cố với vật liệu truyền thống cấp phối đá dăm, cát gia cố xi măng cấp phối tự nhiên 16 112 Hình 3.15 - So sánh mô đun đàn hồi loại vật liệu gia cố với cấp phối đá sỏi loại gia cố xi măng16 112 Hình 3.16 - So sánh cường độ kéo uốn loại đất bazan gia cố với đá dăm, đất cấp phối tốt cát gia cố xi măng 16 112 Hình 4.1 - Cấu tạo trắc ngang điển hình KCM-01 114 Hình 4.2 - Cấu tạo trắc ngang điển hình KCM-02 114 Hình 4.3 - Cấu tạo trắc ngang điển hình KCM-03 114 Hình 4.4 - Cấu tạo trắc ngang điển hình KCM-04 114 Học viên: Kiều Văn Anh Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật LỜI CẢM ƠN Qua thời gian năm, học tập nghiên cứu trường đại học Giao thông vận tải, đến đề tài luận văn Thạc sỹ em hoàn thành, đạt kết khả quan mục tiêu nghiên cứu đề Qua đây, em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến cô, thầy trường đại học giao thơng vận tải, nhiệt tình truyền thụ nhiều kiến thức bổ ích, giúp em hồn thành tốt chương trình thạc sỹ trường Đặc biệt, em xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Trần Thi Kim Đăng, người tận tâm hướng dẫn em thực đề tài nghiên cứu, truyền tải kiến thức chuyên sâu chia sẻ kinh nghiệm thực tế liên quan đến đề tài nghiên cứu ! Và xin cảm ơn lãnh đạo công ty CP tư vấn xây dựng Đăk Lăk quan tâm, tạo điều kiện cho tham gia khóa học này; xin cảm ơn phịng thí nghiệm (LAS 857) cơng ty TNHH TV XD Thiên Phú phịng thí nghiệm cơng trình (VILAS 047) - trung tâm KHCN GTVT, trường đại học GTVT Hà Nội giúp tơi hồn thành tốt cơng tác thí nghiệm tiêu - lý đất bazan vật liệu bazan gia cố Học viên: Kiều Văn Anh Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật LỜI CAM ĐOAN Đây đề tài nghiên cứu riêng cá nhân tơi, trước chưa có nghiên cứu đề tài Các thông số, khái niệm vận dụng từ nguồn tài liệu trích dẫn đầy đủ mục Tài liệu tham khảo Tôi xin cam đoan, chịu trách nhiệm đề tài nghiên cứu Học viên: Kiều Văn Anh Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Trong năm qua, việc xây dựng sở hạ tầng đặc biệt giao thông đường địa bàn tỉnh Đăk Lăk mục tiêu quan trọng nhằm phát triển kinh tế, an sinh xã hội đảm bảo an ninh quốc phòng khu vực Với diện tích tự nhiên rộng 13.125 km2, có địa hình nhiều đồi núi, tỉnh Đăk Lăk có mạng lưới đường giao thơng lớn với 7.678 km đường giao thông cấp thấp (GTNT-A, B, cấp VI) chủ yếu với 5.158 km (chiếm 67% tồn tỉnh) cịn lại thiết kế từ đường cấp V đến cấp III (miền núi) với tốc độ thiết kế từ 2060 km/h Nền, mặt đường thiết kế với loại kết cấu chủ yếu là: Nền đường chủ yếu tận dụng đất chổ, có chất lượng tương đối tốt, đạt mơ đun đàn hồi Eo= 3540 (50) (Mpa); Móng đường - gồm móng cấp phối đồi, đá dăm macađam, móng đá dăm (4x6)cm kẹp đất, cấp phối đá dăm loại I loại II; Mặt đường - chủ yếu mặt đường đá dăm láng nhựa, mặt đường bê tông nhựa khối lượng mặt đường bê tơng xi măng Đây loại kết cấu áo đường truyền thống, có cường độ độ ổn định cường độ cao, đáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật, yêu cầu tu bão dưỡng, xây dựng đường ô tô; mặt khác công tác thiết kế loại kết cấu đơn giản, gần định hình ứng với cấp đường Mặc dù đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, công tác thiết kế đơn giản, kết cấu truyền thống ngày bộc lộ nhiều nhược điểm như: suất đầu tư lớn phải dùng vật liệu chủ yếu đước sản xuất 100% máy, phải vận chuyển từ nơi xa đến, mà hầu hết đơn vị thi công phải mua theo giá thị trường biến động so với giá dự toán duyệt; xe nặng vận chuyển vật liệu gây hư hỏng đường khu vực phải sửa chữa phục hồi sau thi công, phải vận chuyển non tải để lưu hành, dẫn đến kéo dài thời gian cung cấp vật liệu, đội chi phí cơng trình lên cao; nguồn cấp phối sỏi đồi ngày khan đắt đỏ vận chuyển từ xa tới; mặt khác việc tập trung khai thác nhiều loại vật liệu dẫn đến nguồn tài nguyên bị khai thác cạn kiệt; ảnh hưởng đến môi trường sinh thái khu vực: rẫy nương biến thành ao hồ, đồi nứi bị san hay đào bới nham nhở, bờ sông suối bị sat lở việc khái thác cát mức cho phép Từ hạn chế nêu trên, toán đặt cần phải tránh sử dụng hạn chế tối đa việc sử dụng loại vật liệu truyền thống (cấp phối đồi, đá dăm macađam, cấp phối đá dăm loại), cách tìm nguồn vật liệu chổ qua xử lý đạt chất lượng tương đương để thay Với điều kiện tự nhiên đặc thù, tỉnh ĐăkLăk có diện tích đất đỏ bazan lớn với 325 nghìn (chiếm 24,8% DT tự nhiên), loại đất hình thành từ đá Bazan phong hố, có hàm lượng bụi sét, tính dính tương đối lớn, loại vật liệu thích hợp cho việc gia cố chất kết dính vô kết hợp hữu Xuất phát từ vấn đề phân tích trên, tác giả đề xuất hướng nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu gia cố vật liệu đất Bazan xi măng, tro bay nhủ tương nhựa đường áp dụng xây dựng đường ôtô ” việc nghiên cứu thành công ứng dụng đại trà thực tế mang lại lợi ích nhiều mặt như: Hiệu kỹ thuật - việc sử dụng vật liệu đất bazan gia cố kết cấu áo đường có ảnh hưởng định đến cường độ tuổi thọ toàn kết cấu mặt đường, quan điểm chi phối tiêu chuẩn thiết kế thiết kế xây dựng đại; Hiệu kinh tế - việc sử dụng vật liệu đất bazan gia cố mang lại hiệu kinh tế cao do: nguồn đất tận dụng từ đào, chất kết dính sẵn có thị trường, tận dụng chất phế thải công nghiệp có cơng nghệ sản xuất dơn giản thiết Học viên: Kiều Văn Anh Trang Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật bị thông dụng kết hợp với công nhân phổ thông, mặt khác hạn chế tối đa chi phí vận chuyển, kéo dài tuổi thọ kết cấu cơng trình; Ngồi cịn mang lại lợi ích khác như: góp phần bảo vệ hệ mạng lưới đường khu vực, giảm thiểu tác động đến mơi trường góp phần làm giảm nhiểm mơi trường sử dụng chất phế thải cơng nghiệp (tro bay) làm chất kết dính Tuy nhiên, để kết cấu áo đường áp dụng rộng rãi, phương pháp nhiều hạn chế, phần chưa xây dựng sở lý thuyết, thực nghiệm vững chắc, chưa có định mức kỹ thuật Do đó, tốn đặt phải tiếp tục nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết cho phương pháp, tiến hành nghiên cứu thực nghiệm đủ để kiểm chứng hoàn thiện cụng nghệ, định mức kỹ thuật Cơng việc địi hỏi nhiều thời gian, cơng sức kinh phí với hưởng ứng tích cực cá nhân - tổ chức nghiên cứu khoa học, quan quản lý có thẩm quyền nhà nước, với tham gia đơn vị xây lắp, tổ chức tư vấn địa bàn Có vậy, giải pháp gia đất bazan chất kết dính vơ kết hợp với hữu (nói riêng) giải pháp nghiên cứu khác nhằm tìm kiếm nguồn vật liệu thay vật liệu truyền thống đắt tiền, thành công, để áp dụng rộng rãi thực tế xây dựng nhằm mang lại lợi ích thiết thực cho địa phương Phạm vi nghiên cứu đề tài Nghiên cứu gia cố vật liệu đất bazan chổ, chất kết dính vơ kết hợp với chất kết dính hữu sử dụng làm lớp móng mặt đường ô tô địa bàn tỉnh Đăk Lăk Dự kiến kết nghiên cứu + Xây dựng sở lý thuyết vật liệu đất bazan gia cố xi măng, tro bay kết hợp với nhũ tương nhựa đường; + Bằng nghiên cứu thực nghiệm xác định tiêu học vật liệu bazan gia cố nhằm đảm bảo lớp vật liệu thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật sử dụng kết cấu áo đường ô tô; + Xây dựng catolo kết cấu áo đường thay cho kết cấu áo đường truyền thống hiệu Học viên: Kiều Văn Anh Trang Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật Bảng 3.15 - Sự thay đổi dung trọng khô độ ẩm đầm nén tốt hỗn hợp đất bazan có gia cố Kết đầm nén Ký TT Loại mẫu gia cố hiệu mẫu max (gcm3) Wop (%) Đất không gia cố KGC 1.27 30.23 Mẫu gia cố 6% XM GC-01 1.51 Mẫu gia cố 6% NT GC-02 Mẫu gia cố 6% XM + 6% NT Mức thay đổi (%) max (gcm3) Wop (%) 21.29 18.82% 29.57% 1.51 18.43 18.50% 39.03% GC-03 1.57 20.94 23.54% 30.73% Mẫu gia cố 3% XM + 6% TB GC-04 1.60 22.91 25.98% 24.21% Mẫu gia cố 3% XM + 6% TB + 6% NT GC-05 1.55 22.35 21.73% 26.07% Bảng 3.16 - Mức tăng lực dính góc ma sát hỗn hợp có gia cố TT Loại mẫu gia cố Ký hiệu mẫu (C, MPa) Góc ma sát (, độ) Lực dính Mức tăng (lần) Lực dính Góc ma sát Đất không gia cố KGC 0.0128 17o08' Mẫu gia cố 6% XM GC-01 0.077 53o39' 6.02 3.13 Mẫu gia cố 6% NT GC-02 0.095 48o46' 7.42 2.85 Mẫu gia cố 6% XM + 6% NT GC-03 0.051 50o5' 3.98 2.92 Mẫu gia cố 3% XM + 6% TB GC-04 0.112 34o11' 8.75 2.00 Mẫu gia cố 3% XM + 6% TB + 6% NT GC-05 0.086 31o26' 6.72 1.83 Học viên: Kiều Văn Anh - GVHD: PGS.TS Trần Thị Kim Đăng Trang 110 Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật 0.12 Đất không gia cố Mẫu gia cố 6% XM 0.1 Mẫu gia cố 6% NT 0.08 Mẫu gia cố 6% XM + 6% NT 0.06 Mẫu gia cố 3% XM + 6% TB 0.04 Mẫu gia cố 3% XM + 6% TB + 6% NT Cấp phối tự nhiên 0.02 Hình 3.12 - Mức tăng lực dính hỗn hợp gia cố 60.00 Đất không gia cố 50.00 Mẫu gia cố 6% XM Mẫu gia cố 6% NT 40.00 Mẫu gia cố 6% XM + 6% NT 30.00 Mẫu gia cố 3% XM + 6% TB Mẫu gia cố 3% XM + 6% TB + 6% NT Cấp phối tự nhiên 20.00 10.00 0.00 Hình 3.13 - Mức tăng góc ma sát hỗn hợp gia cố Bảng 3.17 - Các thông số học vật liệu gia cố TT Loại mẫu gia cố Các tiêu học Eđh, MPa Rn, MPa Rec, Mpa Rku*, MPa Mẫu gia cố 6% XM 137.5 1.43 0.17 0.22 Mẫu gia cố 6% NT 81.27 1.11 0.14 0.18 Mẫu gia cố 6% XM + 6% NT 126.07 1.98 0.2 0.26 Mẫu gia cố 3% XM + 6% TB 169.7 2.52 0.28 0.36 Mẫu gia cố 3% XM + 6% TB + 6% NT 162.7 2.43 0.28 0.36 Quan sát số liệu bảng 3.17, thấy thay đổi lực dính góc ma sát khơng thể ưu điểm giải pháp phối hợp gia cố xi măng + nhũ tương; xi măng + tro bay xi măng + tro bay + nhũ tương, tiêu học mô đun đàn hồi, cường độ chịu nén cường độ chịu kéo cho thấy ưu điểm Mẫu gia cố phối hợp xi măng + nhũ tương, xi măng + tro bay xi măng + tro bay + nhũ tương cho mô đun đàn hồi lớn hơn, cường độ nén cường độ kéo gián tiếp cao đáng kể so với hỗn hợp sử dụng Học viên: Kiều Văn Anh - GVHD: PGS.TS Trần Thị Kim Đăng Trang 111 Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật loại chất gia cố Xu thấy rõ biểu đồ so sánh hình 3.16, 3.17 3.18 Cường độ chịu nén mẫu đất gia cố phối hợp xi măng + tro bay xi măng + nhũ tương + tro bay lớn tương đương với cấp phối đá sỏi gia cố xi măng (> Mpa) cường độ chịu kéo uốn khoảng 60% loại cấp phối sỏi cuội gia cố xi măng (là 0.36 Mpa so với khoảng 0.5 đến 0.6 theo 16 ) Các giá trị cường độ kéo lớn tương đương với đất có thành phần cấp phối tốt, đất cát cát, đất sét gia cố  10% xi măng theo 16 Cấp phối tự nhiên 250 Cát cát gia cố XM 200 CPĐD Mẫu gia cố 6% XM 150 Mẫu gia cố 6% NT 100 Mẫu gia cố 6% XM + 6% NT Mẫu gia cố 3% XM + 6% TB 50 Mẫu gia cố 3% XM + 6% TB + 6% NT Hình 3.14 - So sánh mơ đun đàn hồi loại vật liệu gia cố với vật liệu truyền thống cấp phối đá dăm, cát gia cố xi măng cấp phối tự nhiên 16 Đá dăm gia cố xi măng 2.5 Mẫu gia cố 6% XM Mẫu gia cố 6% NT 1.5 Mẫu gia cố 6% XM + 6% NT Mẫu gia cố 3% XM + 6% TB 0.5 Mẫu gia cố 3% XM + 6% TB + 6% NT Hình 3.15 - So sánh mơ đun đàn hồi loại vật liệu gia cố với cấp phối đá sỏi loại gia cố xi măng16 Đá dăm gia cố xi măng 0.6 Đất cấp phối tốt gia cố XM 0.5 Cát/ cát gia cố XM 0.4 Mẫu gia cố 6% XM 0.3 Mẫu gia cố 6% NT 0.2 Mẫu gia cố 6% XM + 6% NT 0.1 Mẫu gia cố 3% XM + 6% TB Mẫu gia cố 3% XM + 6% TB + 6% NT Hình 3.16 - So sánh cường độ kéo uốn loại đất bazan gia cố với đá dăm, đất cấp phối tốt cát gia cố xi măng 16 Học viên: Kiều Văn Anh - GVHD: PGS.TS Trần Thị Kim Đăng Trang 112 Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật CHƯƠNG ĐỀ XUẤT KHẢ NĂNG SỬ DỤNG VẬT LIỆU ĐẤT BAZAN GIA CỐ LÀM LỚP MÓNG MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ 4.1 Đề xuất kết cấu áo đường sử dụng đất bazan gia cố làm lớp móng Căn vào kết nghiên cứu thực nghiệm, giải pháp gia cố để tận dụng nguồn vật liệu đất Bazan chổ, xây dựng đường ôtô tỉnh Đăk Lăk Căn vào quy mô yêu cầu theo quy hoạch loại kết cấu thường sử dụng địa bàn Kiến nghị sử dụng vật liệu đất bazan gia cố kết cấu áo đường với chức sau: + Lớp mặt đường GTNT-B (gia cố mặt đá mi - B1) + Mặt đường GTNT-A (láng lớp - A2) + Mặt đường cấp V (91), VI (80) (láng lớp - A2) + Móng cho đường cấp IV (110), V (91) (láng lớp - A2) + Móng cho đường cấp IV (135), III (155) (BTN - A1) Các loại kết cấu đề xuất tổng hợp bảng 4.1 mặt cắt ngang điển hình cho kết cấu đề xuất thể hình từ 4.1 đến 4.4 Mô tả kết cấu áo đường Cấp thiết kế E yc (MPa) Loại tầng mặt KCM-01 + Nền đào/đắp (đất c3), lu lèn đạt K95 + Đất bazan gia cố, lu lèn K98 + Đá mi (0,5mm) phủ mặt, TC đá mi 0,015 m3/m2 VI / GTNT-A / GTNT-B không quy định (-) B1 KCM-02 + Nền đào/đắp (đất c3), lu lèn K95 + Đất bazan gia cố, lu lèn đạt K98 + Láng nhựa lớp, dày 2,5cm, TC nhựa kg/m2 V / VI / GTNTA 91/ - /- A2 KCM-03 Bảng 4.1- Tổng hợp loại kết cấu áo đường ô tô kiến nghị áp dụng + Nền đào/đắp (đất c3), lu lèn đạt K95-K98 + Đất bazan gia cố, lu lèn K98 + Móng CPĐD loại I, lu lèn K98 + Láng nhựa lớp, dày 3,5cm, TC nhựa 4,5 kg/m2 (theo thực tế) IV / V / VI 110 / 91 / - A2 Ký hiệu KCM-04 + Nền đào/đắp (đất cấp 3), lu lèn đạt K98 + Đất bazan gia cố, lu lèn K98 III / IV 155 / 130 A1 + Móng CPĐD loại I, lu lèn K98 + Bê tơng nhựa nóng, hai lớp Ghi chú: - Cấp thiết kế môđun yêu cầu xác định vào quy hoạch quy mô thiết kế thực tế địa bàn tỉnh ĐăkLăk; - Tốc độ thiết kế ứng với cấp III, IV, V, VI, GTNT : 60, 40, 30, 20, không quy định; - Mô đun đàn hồi yêu cầu ứng với cấp: III, IV, V (VI, GTNT) : 155, 110 (130), 91 (không quy định), với cấp VI chọn Eyc=76 MPa (22TCN211:93) Học viên: Kiều Văn Anh - GVHD: PGS.TS Trần Thị Kim Đăng Trang 113 Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật Hình 4.1 - Cấu tạo trắc ngang điển hình KCM-01 Hình 4.2 - Cấu tạo trắc ngang điển hình KCM-02 Hình 4.3 - Cấu tạo trắc ngang điển hình KCM-03 Hình 4.4 - Cấu tạo trắc ngang điển hình KCM-04 Học viên: Kiều Văn Anh - GVHD: PGS.TS Trần Thị Kim Đăng Trang 114 Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật Một số kết cấu áo đường điển hình đề xuất có sử dụng đất bazan gia cố tính tốn theo tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm hành 22TCN - 211 - 06 thể bảng 4.2 Phần tính tốn chi tiết kết cấu áo đường có sử dụng đất bazan gia cố làm lớp móng đưa vào phần Phụ lục Bảng 4.2 - Một số kết cấu áo đường điển hình đề xuất có sử dụng vật liệu bazan gia cố 4.2 Khả sử dụng vật liệu đất bazan gia cố xây dựng mặt đường 4.2.1 Khả đáp ứng vật liệu công nghệ thi công 4.2.1.1 Vật liệu Vật liệu sử dụng đề tài nghiên cứu bao gồm: đất bazan địa phương, xi măng portland, tro bay nhũ tương nhựa đường gốc axít - Vật liệu đất gia cố Trên địa bàn tỉnh Đăk Lăk có 11 loại đất bao gồm: đất phù sa (chiếm 0,15% DTTN), đất Gley (2,29%), đất than bùn (0,01%), đất đen (3,10%), đất xám (45,6%), đất đỏ (24,8%), đất nâu (11,39%), đất nâu thẫm (1,78%), đất có tầng sét chặt (2,33%), đất xói mịn trơ sỏi đá (5,65%), đất nứt nẻ (0,3%) Nhìn chung loại đất có đặc tính lý khơng phù Học viên: Kiều Văn Anh - GVHD: PGS.TS Trần Thị Kim Đăng Trang 115 Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật hợp cho công tác xây dựng như: đất phù sa, than bùn, đất sét chiếm tỷ lệ nhỏ (0,012,33%), chủ yếu tập trung vùng trũng thấp Các loại đất cịn lại có tính chất lý phù hợp cho xây dựng cơng trình thường phân loại đất đỏ bazan, đất sét, đất cát, đất sét lẫn sỏi sạn, đất cát lẫn sỏi sạn phù hợp để gia cố chất kết dính vơ cơ, kết hợp với chất kết dính hữu để sử dụng kết cấu áo đường ô tô - Chất kết dính xi măng portland Xi măng portland sử dụng gia cố vật liệu đất bazan chủ yếu loại thơng thường có cường độ thấp phổ biến thị trường như, PC30 PCB30 Nước ta có 100 nhà máy sản xuất xi-măng (khoảng 54 lò đứng 13 lị quay), với tổng cơng suất thiết kế 65 triệu tấn/năm Năm 2011, đầu tư xây dựng thêm khoảng 12 dây chuyền xi-măng lò quay năm 2012 dự kiến thêm bảy dây chuyền ximăng lò quay mới, lượng xi-măng sản xuất hàng năm dư thừa khoảng 15 triệu tấn/ năm (thực tế tháng đầu năm 2011 cầu xi măng đạt 90% nguồn cung) Các năm từ 2015 đến 2020, lượng xi-măng sản xuất cao nhiều so nhu cầu, dư thừa khoảng vài chục triệu (khoảng 10% lượng cầu) Trong đặc thù ngành, nhà sản xuất xi măng ngừng sản xuất sản xuất non tải để chờ thị trường lượng XM dư thừa lượng dư thừa ngày tăng thời gian tới Vì vậy, ngồi khả tiêu thụ theo kênh truyền thống, việc tìm thêm đầu cho xi-măng gặp nhiều khó khăn Các hướng doanh nghiệp xi-măng lựa chọn xuất khẩu, đầu tư làm đường bê-tơng, sản xuất gạch ngói không nung, sử dụng xi-măng sử dụng kết hợp xi măng với chất kết dính khác để thay sản phẩm truyền thống Trong việc xuất tỏ khơng hiệu vì, chi phí vận chuyển, phí lưu kho lớn đặc biệt ảnh hưởng đến môi trường nguồn tài nguyên trữ quốc gia; việc sử dụng xi-măng làm đường giao thông quan tâm thực tế sử dụng cịn hạn chế do: thiếu thiết bị thi cơng chun dụng, khó kiểm sốt độ phẳng mặt đường (đối với đường cấp cao), suất đầu tư cao, việc đại tu nâng cấp gặp khó; hướng sản xuất vật liệu xây không nung xem khả thi Do việc tận dụng nguồn xi măng dư thừa kết hợp với vôi, tro bay, nhũ tương, làm chất kết dính gia cố vật liệu địa phương đất, cát, để sử dụng xây dựng đường tơ có ý nghĩa quan trọng vừa góp phần thúc đẩy tiêu thụ xi-măng nước, hạn chế tối đa việc sử dụng loại vật liệu truyền thống đắt tiền đá dăm, cấp phối đá dăm, cấp phối đồi, từ giảm suất đầu tư đáng kể, mặt khác giảm khối lượng vận chuyển vật liệu từ nơi khác đến hạn chế tác động xấu đến mạng lưới đường giao thông cấp thấp khu vực - Chất kết dính nhũ tương Nhũ tương nhựa sử dụng nghiên cứu loại cation hoạt tính, phân tách vừa phân tách chậm Hiện nay, nhũ tương - đặc biệt loại phân tách vừa phân tách chậm sản xuất nước với chất lượng đạt yêu cầu Một số đơn vị sản xuất nhũ tương liên doanh với nước giới Pháp, Tây Ban Nha,… hoạt động năm gần như: Xí nghiệp sản xuất nhũ tương nhựa đường thuộc cơng ty sửa chữa cơng trình khí giao thông 5, nhà máy sản xuất nhựa đường nhũ tương công ty CK-SCCT 721, với công suất 35  40 ngàn tấn/năm thời gian tới với ngành công nghiệp khai thác chế biến dầu khí đầu tư phát triển, sản lượng nhũ tương nhựa Học viên: Kiều Văn Anh - GVHD: PGS.TS Trần Thị Kim Đăng Trang 116 Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật đường sản xuất nước ngày tăng, đáp ứng nhu cầu sử dụng nước Tuy ứng dụng xây dựng khai thác đường nước ta hạn chế Trong xây dựng đường, nhũ tương chủ yếu sử dụng công tác tưới thấm tưới dính bám Trong kết cấu mặt đường láng nhựa, thấm nhập nhựa công tác tu bảo dưỡng đường không sử dụng nhũ tương mà chủ yếu sử dụng nhựa nóng pha dầu Do việc nghiên cứu sử dụng nhũ tương chất kết dính, kết hợp với chất kết dính khác, gia cố vật liệu đất chổ, ứng dụng xây dựng đường ô tô khả thi do: thời gian tới nguồn nhũ tương cung cấp nước, làm giảm giá thành xây dựng; với đặc tính khơng hút nước, có tính dẻo hạn chế khả hút ẩm lớp đất gia cố tăng khả đàn hồi lớp vật liệu đất gia cố chất kết dính vơ (giảm tính dịn lớp kết cấu) - Chất kết dính tro bay Theo số liệu thống kê, nhà máy nhiệt điện Việt Nam thải bình quân 412 tro xỉ năm ứng với Megawatt (MW) điện Với nhu cầu điện Việt Nam ngày tăng theo kế hoạch đến năm 2015 sản lượng nhiệt điện đốt than nước vào khoảng 23.090 MW Như tính đến năm 2015 trung bình nhà máy nhiệt điển thải khoảng 10 triệu tro xỉ năm Hiện hầu hết tro xỉ than thải từ nhà máy điện trộn với nước bơm bãi thải, tro xỉ than hầu hết nhà máy nhiệt điện Việt Nam thuộc loại F, háo nước không phản ứng với nước Vì vậy, giải pháp bơm tro xỉ với nước thải bãi chứa không gây ô nhiểm mơi trường mà cịn chiếm diện tích đất lớn Do vậy, việc nghiên cứu sử dụng tro bay chất kết dính, kết hợp với chất kết dính khác, gia cố vật liệu đất chổ, ứng dụng xây dựng đường ô tô khả thi do: tro bay dùng gia cố đất loại không cần tinh chế, nguồn cung sẵn có nước; với đặc tính chứa ơxít kim loại, tro bay có tương tác hố học với vơi tự có xi măng vơi tạo nên xi măng cải thiện nhiều tính chất kết cấu đất gia cố xi măng tro bay đặc biệt giảm tác động xấu đến môi trường 4.2.1.2 Công nghệ thi công Với giải pháp gia cố đất bazan chất kết dính xi măng, tro bay nhũ tương hồn tồn sử dụng cơng nghệ thi cơng phổ thông, truyền thống - Thiết bị thi công: + Máy công nông (phay đất), làm tơi đất phối trộn hổn hợp + Máy san tự hành, cày xới đất, trộn vật liệu, san tạo mui luyện + Lu tĩnh bánh sắt 814T, lu lốp, lu rung, dùng lu lèn lớp vật liệu + Các thiết bị khác: ô tô tự đổ, máy đào xúc đất, xe bồn tưới nước, xe tưới nhũ tương Với loại đường cấp cao: cấp III, IV sử dụng thêm máy chun dụng khác Cơng nhân thi cơng: nói chung cơng nhân kỹ thuật bậc trung bình đáp ứng u cầu cơng việc, đặc biệt tận dụng tối đa lực lượng lao động phổ thông chỗ + Rải, tưới ẩm - công nhân phổ thơng, qua hướng dẫn thi cơng thí điểm trường Học viên: Kiều Văn Anh - GVHD: PGS.TS Trần Thị Kim Đăng Trang 117 Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật + Tưới nhũ tương, tưới nhựa láng mặt, bung đá dăm láng mặt - công nhân kỹ thuật bậc 3,5/7 Và bậc công nhân khác tùy theo công việc yêu cầu 4.2.2 Công tác thi cơng nghiệm thu 4.2.2.1 Trình tự thi công Bước 1: Định vị phạm vi thi công kết cấu áo đường, tưới ẩm đường trước đổ vật liệu đất gia cố Bước 2: Đổ đống san lớp đất dùng để gia cố, kết hợp tưới ẩm (nếu cần) để đảm bảo đạt độ ẩm gần với độ ẩm tốt (áp dụng phương pháp trộn trường) Bước 3: Phay đất đảm bảo độ tơi mịn yêu cầu, rải chất kết dính vố gồm xi măng portland tro bay Bước 4: Trộn sơ hổn hợp đất - xi măng - tro bay, tưới chất kết dính nhũ tương (kiến nghị nến tưới nhũ tương trộn sơ lần để đảm bảo đồng đều) Bước 5: Trộn kỹ hổn hợp đất gia cố, hổn hợp đồng (hổn hợp có màu nâu sẩm đặn) Bước 6: San tạo mui luyện Bước 7: Lu lèn lu nhẹ bánh thép tỉnh (810T) sau tăng dần tải trọng lu (1214T), kết hợp với lu bánh lốp lu rung Bước 8: Kiểm tra nghiệm thu tiến hành bão dưỡng theo quy định *) Yêu cầu công tác thi công: - Khối lượng đất dùng để gia cố, lượng chất kết dính, lượng nước tưới ẩm phải thiết kế tính tốn trước thi công, đặc biệt lượng nước tưới ẩm phụ thuộc lớn vào điều kiện thời tiết lúc thi công bao gồm lượng nước chứa nhũ tương - Trong trình san rải đống đất chuận bị gia cố, phải bố trí cơng nhân phổ thơng để loại bỏ rễ cây, đá cục, cỏ rác, tạp chất khác thường lẫn đất tự nhiên - Trong q trình thi cơng gặp trời mưa nên dùng bạt nylon để che toàn lớp kết cấu, dùng máy san đánh đống sau phải hong khơ phải trộn bổ sung chất kết dính bị nước rữa trôi (nhằm đảm bảo chất lượng lớp kết cấu đẩy nhanh tiến độ thi cơng) - Với chất kết dính nhũ tương nhựa đường việc sử dụng lu bánh lốp đem lại hiệu lèn ép tốt so với công nghệ lèn ép khác - Lượng nước tưới bổ sung phải tưới trộn trước tưới chất kết dính nhũ tương, tuyệt đối khơng trộn nhu tương đất cịn khơ hạn chế khả phân tán màng nhựa vào đất - Công tác phay tơi đất trộn hổn hợp đất gia cố tiến hành máy phay chuyên dụng BOMAG loại V6-92T (nếu có), máy cơng nơng lắp dàn phay đất thơng thường (sẵn có địa phương), việc phối trộn thực máy san tự hành Học viên: Kiều Văn Anh - GVHD: PGS.TS Trần Thị Kim Đăng Trang 118 Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật - Bắt buộc phải tiến hành thi cơng thí điểm, đánh giá điều chỉnh thông số thiết kế (nếu cần) trước thi công đại trà - Và yêu cầu khác tuân thủ theo tiêu chuẩn kỹ thuật hành thi công nghiệm thu kết cấu áo đường ô tô nói chung 4.2.2.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng thi cơng nghiệm thu Hiện nay, chưa có quy trình thi cơng nghiệm thu lớp kết cấu đất gia cố chất kết dính vơ kết hợp với chất kết dính hữu cơ, chưa có tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên ngành tro bay, thiết kế thi công kết cấu đất bazan gia cố xi măng - tro bay kết hợp nhũ tương nhựa đường kiến nghị áp dụng quy trình hành liên qua, yêu cầu kỹ thuật khác chưa có quy trình quy định đề xuất cấp có thẩm quyền phê duyệt hồ sơ thiết kế Các tiêu chuẩn kỹ thuật hành liên quan gồm: - 22 TCN 81:1984 Quy trình sử dụng đất gia cố chất kết dính vơ xây dựng đường tô - 22 TCN 271:2001 Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công nghiệm thu mặt đường láng nhựa - 22 TCN 229:1995 Quy trình thi cơng nghiệm thu lớp đất gia cố vôi máy chuyên dụng BOMAG - 22 TCN 251:1998 Quy trình thi cơng nghiệm thu mặt đường đá dăm đá dăm cấp phối láng nhựa nhũ tương gốc axít 4.2.3 Đánh giá giá thành xây dựng sử dụng vật liệu Bazan gia cố xây dựng đường ôtô Giá thành xây dựng kết cấu áo đường so sánh với kết cấu áo đường đề xuất KCM-02, loại V-A2 (đường cấp V, cấp mặt đường A2) Tính tốn thực số nguyên tắc sau: (1) Tính kết cấu áo đường thỏa mãn mô đun đàn hồi yêu cầu theo cấp đường, để tìm chiều dày cần thiết cho loại vật liệu tương ứng, bao gồm: - Cấp phối đá dăm loại - Cấp phối tự nhiên - Đất bazan gia cố 6% xi măng - Đất bazan gia cố 3% xi măng 6% tro bay Phần tính tốn chiều dày kết cấu áo đường tương ứng đưa vào phụ lục kết tính tốn chiều dày lớp vật liệu thể bảng 4.3 Bảng 4.3 - Chiều dày lớp tính tốn tương ứng với lớp vật liệu mơ đun đàn hồi tính tốn mơ đun đàn hồi chung Eđh tính tốn vật Ech Chiều dày Vật liệu liệu (Mpa) (Mpa) (m) 225 93.75 Cấp phối đá dăm 0.27 175 93.25 Cấp phối tự nhiên 0.32 130 94.00 Gia cố 6% XM 0.45 160 93.20 Gia cố 3% XM + 6% TB 0.35 Học viên: Kiều Văn Anh - GVHD: PGS.TS Trần Thị Kim Đăng Trang 119 Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật (2) Kết cấu áo đường kiểm tốn theo mơ đun đàn hồi, tiêu mà chưa thể ưu điểm vật liệu đất có gia cố cải thiện chống trượt cho lớp vật liệu không gia cố (3) Các hỗn hợp có sử dụng nhũ tương để gia cố khơng đưa vào tính giá thành lí sau đây: - Nhũ tương có giá thành tương đối cao - Nhũ tương sử dụng phối hợp để hạn chế trương nở sử dụng tro bay loại F để gia cố đất Tuy nhiên, phần nội dung hạn chế, không thuộc phạm vi nghiên cứu đề tài (4) Tính tốn thực giá thành vật liệu mà chưa xét đến chi phí nhân cơng thiết bị phục vụ thi cơng Kết tính giá thành (xem bảng 4.4) cho thấy đất bazan gia cố xi măng + tro bay đất bazan gia cố xi măng cho giá thành hợp lý Bảng 4.4 - Chiều dày lớp tính tốn tương ứng với lớp vật liệu mơ đun đàn hồi tính tốn mơ đun đàn hồi chung Vật liệu Cấp phối đá dăm Cấp phối tự nhiên Gia cố 6% XM Gia cố 3% XM + 6% TB Chiều dày (m) 0.27 0.32 0.45 0.35 Học viên: Kiều Văn Anh - GVHD: PGS.TS Trần Thị Kim Đăng Giá thành cho 100 m2 (VND) 9,450,000 6,720,000 6,075,000 588,000 Trang 120 Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Các kết nghiên cứu Kết nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu tổng quan lý thuyết gia cố đất - chất gia cố chất liên kết vô cơ, chất liên kết hữu sở cho việc phối hợp chất liên kết hữu vô - Nghiên cứu loại vật liệu - đất bazan gia cố loại chất gia cố để làm sáng tỏ sở tác dụng tương hỗ đất vật liệu gia cố, tập trung vào tro bay nhà máy nhiệt điện Kết nghiên cứu thực nghiệm - Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm phòng, bao gồm thí nghiệm xác định loại đất thành phần đất (thí nghiệm sàng, thí nghiệm xác định giới hạn Atterberg, thí nghiệm xác đinh hàm lượng độ ẩm tốt dung trọng khơ lớn nhất) đến thí nghiệm xác định tiêu học hốn hợp độ bền nén, độ bền kéo mô đun đàn hồi Tổng hợp đánh giá kết nghiên cứu - Kết thí nghiệm cho thấy, gia cố vật liệu đất bazan chỗ xi măng, tro bay nhũ tương nhựa đường, giá trị đặc trưng học đất gia cố (về cường độ chịu nén, độ bền ép chẻ mô đun đàn hồi) tăng đáng kể - Nguồn đất bazan chỗ ĐăkLăk gia cố với xi măng, tro bay nhũ tương nhựa đường đáp ứng yêu cầu chất lượng vật liệu sử dụng làm kết cấu áo đường, thay cho loại kết cấu áo đường truyền thống từ cấp phối đồi, đá dăm macadam, cấp phối đá dăm Kết nghiên cứu qua số liệu nêu đạt mục tiêu nghiên cứu đề ra, khả áp dụng vào thực tiễn lớn, lớp kết cấu đất bazan (nói riêng) gia cố sử dụng làm đỉnh cho đường ô tô cấp cao (đường cao tốc, cấp I, II cấp III đồng bằng); sử dụng làm lớp móng móng cho đường tơ cấp III  IV (miền núi Đăk Lăk) đặc biệt sử dụng làm mặt đường (có gia cố láng nhựa vật liệu rời) áp dụng cho đường cấp VI (miền núi) đường giao thông nông thôn Việc sử dụng vật liệu đất chổ gia cố kết cấu áo đường thay vật liệu truyền thống, giảm tối đa gia thành xây dựng, giảm tác động xấu đến môi trường việc khai thác vật liệu gây ra, giảm tối đa tác động xấu đến mạng lưới đường khu vực vận chuyển vật liệu từ xa đến công trường việc tận dụng chất thải cơng nghiệp làm chất kết dính gia cố vật liệu địa phương để sử dụng xây dựng đường tơ mang tính thực tiển lớn không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, giảm giá thành xây dựng mà cịn góp phần giảm ô nhiểm môi trường nguồn thải công nghiệp gây Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Lựa chọn chất kết dính phù hợp với đặc tính lý đất nâu đỏ đá mẹ bazan (đất bazan), nhằm tạo vật liệu gia cố mới, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật vật liệu sử dụng kết cấu áo đường ô tô Đất bazan loại sét pha, chứa chủ yếu khoáng sét kaolinit, số keo dương hydroxit như: Fe(OH)3, Al(OH)3 Ti(OH)4 ơxít kim loại như: Fe2O3 , Al2O3 (là chủ Học viên: Kiều Văn Anh - GVHD: PGS.TS Trần Thị Kim Đăng Trang 121 Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật yếu), SiO2 phần oxit: K2O, Na2O, CaO, MgO, tương tác với xi măng portland tro bay mơi trường ẩm thích hợp tạo sản phẩm có cấu trúc kết tinh ngậm nước, có cường độ cao ổn định với nước; tro bay tương tác hóa học với cải thiện nhiều tính chất kết cấu đất bazan gia cố xi măng tro bay; nhũ tương cation hoạt tính khơng tham gia phản ứng hóa học đóng vai trị quan trọng việc đảm bảo tính ổn định cường độ kết cấu tăng khả chịu biến dạng, giảm tính hút nước, tăng tính ổn định nước - Xây dựng catolo kết cấu áo đường mới, kiến nghị áp dụng địa bàn tỉnh Đăk Lăk Vật liệu đất bazan gia cố kiến nghị sử dụng làm lớp móng dưới, móng cho đường cấp III, IV, V (miền núi); làm mặt đường cấp V, VI đường GTNT loại A, B (mặt đường có gia cố láng nhựa vật liệu rời rạc) (trình bày mục 4.1.3, chương này) - Vật liệu đất bazan gia cố sử dụng kết cấu áo đường tơ có triển vọng áp dụng thực tiển cao do: vật liệu sử dụng phổ biến, có giá thành rẽ vật liệu truyền thống khac; công nghệ thi công đơn giản, tận dụng nhân cơng phổ thơng địa phương, cơng tác phay đất có máy chun dụng (BOMAG) thị trường Việt Nam tận dụng máy công nông - thiết bị sẵn địa phương; với kết cấu cịn góp phần làm giảm nhiểm mơi trường sử dụng chất thải công nghiệp (tro bay) gây ô nhiểm môi trường góp phần bảo vệ mạng lưới giao thơng có cấp hạng thấp (chủ yếu đường cấp IV, V, VI-miền núi) hạn chế tối đa việc vận chuyển vật liệu từ xa đến công trường Những tồn hướng nghiên cứu đề tài Mặc dù tác giã cố gắng nhiều để hoàn thành mục tiêu đề tài nghiên cứu, trình độ cịn hạn chế, thiếu kinh nghiệm làm công tác khoa học, nên chắn đề tài khó tránh khỏi thiếu sót, hạn chế tồn hướng nghiên cứu đề tai, cụ thể là: - Tiến hành thí nghiệm với nhiều phẫu diện đất bazan địa hình đặc trưng tồn tỉnh để có tập hợp kết phản ánh thực tế vật liệu vùng; - Cần thiết phải thí nghiệm để xác định thành phần hóa học phẫu diện đất bazan nghiên cứu, làm sở lựa chọn chất kết dính hợp lý, tin cậy; - Qua số liêu thống kê đề tài, ta nhận thấy tiêu kỹ thuật vật liệu sử dụng kết cấu áo đường thí nghiệm từ nguồn vật liệu địa phương, số liệu thực tế áp dụng cịn phân tán, khơng thống Do đó, để ứng dụng đại tra kết cấu gia cố mới, cần thiết phải thí nghiệm xác định thông số kỹ thuật vật liệu sử dụng kết cấu áo đường; - Tiến hành thi cơng thí điểm làm sở xây dựng định mức vật tư, nhân công, ca xe máy phục vụ công tác lập dự tốn, thi cơng ngiệm thu hạng mục cơng trình; - Xây dựng quy trình thi cơng nghiệm thu lớp đất gia cố chất kết dính vơ kết hợp với chất kết dính hữu Học viên: Kiều Văn Anh - GVHD: PGS.TS Trần Thị Kim Đăng Trang 122 Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tiêu chuẩn phân loại đất xây dựng TCVN 5747 - 1993 [2] Vật liệu Xây dựng Đường ôtô Sân bay - GS.TS Phạm Duy Hữu - NXB Xây dựng [3] Cơ học đất - Nguyễn Uyên - NXB Xây dựng [4] Công nghệ gia cố vật liệu rời - Bộ môn Đường [5] Bài giảng đào tạo thí nghiệm viên chuyên ngành xây dựng giao thơng [6] Chương trình nâng cao - Đất xây dựng, địa chất cơng trình kỹ thuật cải tạo đất xây dựng - PGS.TS Nguyễn Ngọc Bích - NXB Xây dựng 2005 [7] Một số vấn đề thực tế thiết kế kết cấu mặt đường mềm sử dụng tiêu chuẩn thiết kế hành giải pháp - Ts Trần Thị Kim Đăng - Bộ môn đường bộ, Trường ĐHGTVT [8] Alaska Soil Stabilization Design Guide -R.Gary Hicks - Oregon State University 2002 [9] Thổ nhưỡng học - PGS.TS Trần Văn Chinh - Trường Đại học Nông nghiệp I , Gia Lâm, Hà Nội [10] Đất rừng Việt Nam - PTS Dương Quang Diệu - Viện khoa học lâm nghiệp Việt Nam NXB Nông nghiệp 1996 [11] Hướng dẫn lấy mẫu Thử tính chất lý Vật liệu xây dựng - NXB Giao thông vận tải 2001 [12] Điều tra đánh giá tài nguyên đất theo phương pháp FAO/UNESCO quy hoạch sử dụng đất (tập 1) - GS Vũ Cao Thái - Viện thổ nhưỡng nơng hố - NXB Nơng Nghiệp 1997 [13] Gia cố đất - Tài liệu dịch từ tiếng Nga [14] TCVN 4054:2005 Đường ô tô - yêu cầu thiết kế [15] Quy trình 22 TCN 210:1992 Đường giao thông nông thôn - tiêu chuẩn thiết kế [16] Quy trình 22 TCN 211:2006 Áo đường mềm - yêu cầu dẫn thiết kế [17] Quy hoạch phát triển GTVT tỉnh Đăk Lăk đến 2020, tài liệu liên quan khác Học viên: Kiều Văn Anh - GVHD: PGS.TS Trần Thị Kim Đăng Trang 123 Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học Kỹ Thuật PHỤ LỤC Phụ lục 1: Kết thí nghiệm Phụ lục 2: Bảng tính kết cấu áo đường Học viên: Kiều Văn Anh - GVHD: PGS.TS Trần Thị Kim Đăng Trang 124