(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm đến khả năng chịu nén đơn trục của hỗn hợp đất sét và cát xi măng đầm chặt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THIÊN ÂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU NÉN ĐƠN TRỤC CỦA HỖN HỢP ĐẤT SÉT VÀ CÁT XI MĂNG ĐẦM CHẶT NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG - 8580201 SKC008000 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THIÊN ÂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU NÉN ĐƠN TRỤC CỦA HỖN HỢP ĐẤT SÉT VÀ CÁT XI MĂNG ĐẦM CHẶT NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG - 8580201 Hướng dẫn khoa học: PGS TS LÊ ANH THẮNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 (Mẫu số 3) BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BIÊN BẢN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ Học viên: Nguyễn Thiên Ân MSHV: 1920801 Thuộc chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Khoá:2019-2021 Thực đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm đến khả chịu nén đơn trục hỗn hợp đất sét cát xi măng đầm chặt Hôm nay, ngày 10 tháng 04 năm 2023, tơi hồn tất việc chỉnh sửa luận văn tốt nghiệp (LVTN) theo ý kiến Hội đồng chấm LVTN phản biện với nội dung sau đây: Trang Trang TT Nội dung cần phải chỉnh sửa Nội dung chỉnh sửa số số A A1 Chỉnh sửa theo yêu cầu phản biện TS Đỗ Thanh Hải Các hình ảnh thừa: dụng cụ thí nghiệm, hình 1.1, hình 3.3, hình 3.12 Phần kết luận có cụm từ “hàm lượng độ ẩm” khơng có ý nghĩa Bổ sung tài liệu tham khảo học viên làm đề tài Thầy Nguyễn Minh Đức hướng dẫn A2 TS Nguyễn Văn Chúng 1 Phần tổng quan, bổ sung nghiên cứu liên quan thời gian năm gần Các trích dẫn hình ảnh từ website cần chọn lọc có ghi nguồn rõ ràng Đã chỉnh sửa bỏ lỗi Đã chỉnh sửa lại 53 Đã bổ sung 56 Đã chỉnh sửa bổ sung 5, Đã chỉnh sửa lại Đất sét không 14 ngày 28 ngày 56 ngày Cường độ nén đơn trục (kPa) 600 500 13.4 13.2 13.0 400 12.8 300 12.6 200 12.4 100 12.2 Trọng lượng riêng khô, kN/m3 700 12.0 19.9 24.1 29.8 Độ ẩm (%) 35.7 40.3 Hình 4.6 Biểu đồ phát triển cường độ nén đơn trục hỗn hợp đất sét – xi măng độ ẩm thời gian dưỡng hộ khác Biểu đồ thể cường độ nén đơn trục hỗn hợp đất sét – xi măng độ ẩm thời gian dưỡng khác nhau, thấy cường độ gia tăng theo thời gian Đối với độ ẩm thấp cường độ ban đầu tương đối lớn độ chặt đất cao sau phát triển cường độ tương đối nhỏ khơng đủ lượng nước để đảm bảo q trình thuỷ hố xi măng Độ ẩm lớn độ chặt khơng đảm bảo nhiên cường độ phát triển cao nhiều nước giúp cho trình thuỷ hố xi măng tốt độ ẩm lớn dẫn tới ảnh hưởng tới cường độ dư nước dẫn tới cường độ giảm Ở thời điểm ban đầu ngày hỗn hợp đất sét – xi măng có OMC tốt độ ẩm 24,1% sau thời gian dưỡng khơng độ ẩm cho cường độ tốt mà độ ẩm 29,8% tức OMC + 5% Cụ thấy độ ẩm 29,8% có cường độ nén đơn trục lớn nhất, thời điểm ban đầu cho kết không cao sau thời gian dưỡng lại cho kết tốt nhất có hàm lượng nước tối ưu để thuỷ hoá xi măng, độ ẩm thấp ban đầu cho kết 43 tốt sau phát triển cường độ tương đối nhỏ hàm lượng nước khơng đủ 12 40.3 Biến dạng dọc trục phá hoại (%) 10 35.7 29.8 24.1 19.9 0 10 20 30 Ngày 40 50 60 Hình 4.7 Biến dạng dọc trục phá hoại với số ngày dưỡng hộ mẫu hỗn hợp đất sét - xi măng Kết biến dạng mẫu thời điểm phá hoại cho thấy thời điểm ban đầu độ ẩm khơ biến dạng phá hoại có biến dạng giòn với tỉ lệ biến dạng nhỏ, độ ẩm lớn biến dạng phá hoại có biến dạng dẻo Cụ thể mẫu từ 29,8% độ ẩm trở xuống thời điểm ban đầu biến dạng giòn nhỏ 2%, từ độ ẩm 29,8% trở lên thời điểm ban đầu biến dạng dẻo lớn từ 5% - 10% Sau thời gian dưỡng từ 28 ngày trở lên tới 56 ngày đa số tất độ ẩm kể độ ẩm 40,3% có biến dạng phá hoại biến dạng giòn 44 40.3 35.7 Tỷ lệ gia tăng cường độ (lần) 29.8 24.1 19.9 0 10 20 30 Ngày 40 50 60 Hình 4.8 Tỷ lệ gia tăng cường độ độ ẩm với ngày dưỡng khác hỗn hợp đất sét - xi măng Thực tế sau đầm độ ẩm khô cho cường độ tốt so với phát triển theo thời gian trình thuỷ hố xi măng cường độ hỗn hợp sau thời gian dưỡng có cường độ tốt Tỷ lệ gia tăng cường độ hàm lượng độ ẩm 40% tăng 5,3 lần nhiên xuất phát điểm thấp nhiều nước tăng 5,3 lần cường độ thấp Tỷ lệ gia tăng cường độ tốt sau 56 ngày dưỡng độ ẩm 29,8% gia tăng cường độ tăng 4,4 lần Tại độ ẩm thấp nhỏ 24,1% sau 56 ngày dưỡng hộ tỷ lệ gia tăng cường độ tăng 2,4 lần so với thời điểm ban đầu, độ ẩm 35,5% tỷ lệ gia tăng cường độ tăng 3,1 lần so với thời điểm ban đầu sau 56 ngày dưỡng hộ 4.2.4 Cường độ chịu nén đơn trục hỗn hợp đất sét – cát xi măng 45 Cường độ nén đơn trục (kPa) 200 19.5 23.7 28.5 35.5 40.4 ngày 160 120 80 40 0 10 15 Biến dạng,  (%) a) Cường độ nén đơn trục ngày dưỡng hộ Cường độ nén đơn trục (kPa) 500 ngày 19.5 23.7 28.5 35.5 40.4 400 300 200 100 0 12 Biến dạng,  (%) b) Cường độ nén đơn trục ngày dưỡng hộ 46 15 Cường độ nén đơn trục (kPa) 600 14 ngày 500 19.5 23.7 28.5 35.5 40.4 400 300 200 100 0 12 15 Biến dạng,  (%) c) Cường độ nén đơn trục 14 ngày dưỡng hộ Cường độ nén đơn trục (kPa) 700 28 ngày 600 500 400 19.5 23.7 28.5 35.5 40.4 300 200 100 0 Biến dạng,  (%) d) Cường độ nén đơn trục 28 ngày dưỡng hộ 47 10 Cường độ nén đơn trục (kPa) 800 19.5 23.7 28.5 35.5 40.4 56 ngày 700 600 500 400 300 200 100 0 10 Biến dạng,  (%) e) Cường độ nén đơn trục 56 ngày dưỡng hộ Hình 4.9 Cường độ nén đơn trục hỗn hợp đất sét – cát xi măng độ ẩm thời gian dưỡng khác Cường độ nén đơn trục hỗn hợp đất sét cát xi măng thay đổi nhiều thay đổi độ ẩm số ngày dưỡng hộ mẫu Biến dạng mẫu thay đổi độ ẩm thấp mẫu phá hoại giịn, mẫu có độ ẩm cao ban đầu phá hoại dẻo sau thời gian dưỡng mẫu bị phá hoại giòn Cường độ nén đơn trục lớn độ ẩm 35,5% 56 ngày dưỡng hộ đạt 699,9 kPa tức OMC + 10% Kết cho thấy ban đầu OMC 23,7% cho kết tốt so với độ ẩm lại sau thời gian dưỡng cường độ nén đơn trục hỗn hợp thay đổi đáng kể q trình thuỷ hố xi măng làm gia tăng cường độ hỗn hợp cụ thể OMC + 10%, nhiên độ ẩm OMC + 15% cường độ giảm so với OMC +10% Sau 14 ngày bảo dưỡng, tất mẫu đất sét gia cường cát xi măng có cường độ chịu nén đơn trục lớn mẫu đất sét cát 48 13.80 700 13.60 600 500 400 13.40 Trọng lượng riêng khô kN/m3 Cường độ chịu nén đơn trục (kPa) 800 Đất sét cát 14 ngày 28 ngày 56 ngày 13.20 13.00 12.80 12.60 300 12.40 200 12.20 100 12.00 11.80 19.5 23.7 28.5 35.5 40.4 Độ ẩm(%) Hình 4.10 Cường độ chịu nén đơn trục hỗn hợp đất sét – cát xi măng độ ẩm ngày nén khác Biểu đồ thể cường độ nén đơn trục hỗn hợp đất sét cát xi măng độ ẩm thời gian dưỡng khác nhau, thấy cường độ gia tăng theo thời gian Độ ẩm lớn cường độ phát triển cao nhiều nước giúp cho q trình thuỷ hố xi măng tốt nhiên độ ẩm lớn dẫn tới ảnh hưởng tới cường độ, cường độ nén đơn trục giảm dư nước cụ thể OMC + 15% Ở thời điểm ban đầu ngày hỗn hợp đất sét cát xi măng có OMC tốt độ ẩm 23,7% sau thời gian dưỡng khơng cịn độ ẩm cho cường độ tốt mà độ ẩm 35,5% tức OMC + 10% Biểu đồ cho thấy độ ẩm có cường độ nén đơn trục cao với thời gian dưỡng khác cho kết tốt hẳn so với độ ẩm khác Có thể thấy độ ẩm ban đầu tốt cho đầm sau thời gian dưỡng lại độ ẩm tốt để tạo 49 cường độ nén đơn trục lớn mà độ ẩm OMC + 10% độ ẩm đủ điều kiện tạo tốt cho thuỷ hoá xi măng Biến dạng dọc trục phá hoại (%) 16.0 14.0 19.5 12.0 23.7 10.0 28.5 8.0 35.5 40.4 6.0 4.0 2.0 0.0 10 20 30 Ngày 40 50 60 Hình 4.11 Biến dạng dọc trục phá hoại với số ngày dưỡng hộ mẫu hỗn hợp đất sét - cát xi măng Kết biến dạng mẫu thời điểm phá hoại cho thấy thời điểm ban đầu độ ẩm nhỏ 28,5% có biến dạng phá hoại biến dạng giòn với tỉ lệ biến dạng nhỏ, độ ẩm lớn 28,5% biến dạng phá hoại có biến dạng dẻo Cụ thể mẫu từ độ ẩm 28,5% trở xuống thời điểm ban đầu biến dạng giòn nhỏ 4%, độ ẩm từ 28,5% trở lên thời điểm ban đầu biến dạng dẻo lớn từ 5,5% - 15% 50 Sau thời gian dưỡng từ 28 ngày trở lên tới 56 ngày đa số tất độ ẩm kể độ ẩm 40,3% có biến dạng phá hoại biến dạng giịn dó có ảnh hưởng q trình thuỷ hố xi măng làm mẫu bị đóng rắn 8.0 7.0 Tỷ lệ gia tăng cường độ (lần) 6.0 19.5 5.0 23.7 4.0 28.5 3.0 35.5 40.4 2.0 1.0 0.0 10 20 30 Ngày 40 50 60 Hình 4.12 Tỷ lệ gia tăng cường độ độ ẩm với ngày dưỡng khác hỗn hợp đất sét - cát xi măng Có thể thấy so với cường độ kiểm tra vào ngày trình thuỷ hoá xi măng giúp tăng cường độ rõ rệt sau ngày dưỡng nhiên độ ẩm nhỏ 28,5% thời điểm ban đầu cho cường độ tốt độ ẩm lại đảm bảo độ chặt so với phát triển theo thời gian trình thuỷ hố xi măng cường độ hỗn hợp có độ ẩm lớn 28,5% sau thời gian dưỡng có cường độ tốt Tỷ lệ gia tăng cường độ 56 ngày dưỡng hộ độ ẩm 40,4% tăng 6,1 lần nhiên xuất phát điểm thấp nhiều nước thời điểm ban đầu 51 nên tăng 6,1 lần cường độ không tốt Tỷ lệ gia tăng cường độ tốt độ ẩm 35,5% gia tăng cường độ tăng 7,6 lần sau 56 ngày dưỡng Các mẫu có độ ẩm 28,5% sau 56 ngày dưỡng tỷ lệ gia tăng cường độ tăng gấp lần so với thời điểm ban đầu Có thể nhận thấy xi măng giúp tăng cường độ cho hỗn hợp việc kiểm soát độ ẩm quan trọng hỗn hợp gia cường nhằm mong muốn đạt kết cường độ nén đơn trục tốt 52 Chương KẾT LUẬN 5.1 Kết luận Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm đến khả chịu nén đơn trục hỗn hợp đất sét cát xi măng đầm chặt, đất sét lấy từ sơng Sài Gịn, thành phố Hồ Chí Minh đất sét tăng cường với 10% xi măng 10% cát kết hợp với nhiều độ ẩm khác 20%, 25%, 30%, 35% 40% nhằm để kiểm tra ảnh hưởng độ ẩm tới khả chịu nén hỗn hợp Kết nghiên cứu xác định theo độ ẩm thực hỗn hợp cho thấy hỗn hợp sau đầm chặt có kết nén đơn trục cao độ ẩm thấp, sau thời gian dưỡng cường độ nén đơn trục có thay đổi đáng kể có thuỷ hố xi măng Biến dạng mẫu thay đổi từ biến dạng dẻo độ ẩm cao sang biến dạng phá hoại giòn Một số kết cụ thể rút sau thí nghiệm sau: Độ ẩm ảnh hưởng lớn đến hỗn hợp đất sét cát xi măng mẫu có gia cường xi măng Đối với hỗn hợp đất sét 10% xi măng cường độ nén đơn trục đạt giá trị lớn độ ẩm 29,8% tức OMC + 5%, OMC cường độ nén đơn trục tốt nhất, cường độ mẫu gia cường xi măng gia tăng cường độ từ 4,4 tới 5,3 lần mẫu không gia cường nén 56 ngày dưỡng Đối với hỗn hợp đất sét cát xi măng cường độ nén đơn trục đạt giá trị lớn độ ẩm 35,5% tức OMC + 10% Tại cường độ có cường độ nén đơn trục lớn tỷ lệ gia tăng cường độ hỗn hợp đất sét cát xi măng cải thiện gấp 7,6 lần so với cường độ hỗn hợp đất sét cát không gia cường xi măng Cường độ nén đơn trục không đạt kết tốt thời điểm OMC thấy độ ẩm tốt cho q trình đầm chặt khơng tốt cho q trình thuỷ hố xi măng giúp cải thiện cường độ hỗn hợp Vì độ ẩm ảnh hưởng lớn đến cường độ nén đơn trục hỗn hợp đất sét cát xi măng 5.2 Hạn chế đề tài 53 Vì ảnh hưởng chung đại dịch Covid 19, giới hạn thời gian số điều kiện khác nên học viên chưa thu thập đầy đủ kết thí nghiệm phân tích thành phần hạt để thấy rõ thay đổi thành phần hạt hỗn hợp gia cường xi măng 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kawasaki, T., Niina, A., Saitoh, S., Suzuki, Y., and Honjo, Y “Deep mixing method using cement hardening agent” Proc of the 10th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, 721 – 724, 1981 [2] Yin, J., H and Lai, C., K “Strength and stiffness of Hong Kong marine deposits mixed with cement”, Geotechnical Engineering Journal, SAGE, 29(1): 29 – 44,1998 [3] Wang, D., Abriak, N E., & Zentar, R “Strength and deformation properties of Dunkirk marine sediments solidified with cement, lime and fly ash”, Engineering Geology, 166, 90 – 99, 2013 [4] Suksun Horpibulsuk, Runglawan Rachan, Avirut Chinkulkijniwat, Yuttana Raksachon, Apichat Suddeepong “Analysis of strength development in cement – stabilized silty clay from microstructural considerations”, Construction and Building Meterials, 24(10): 2011 – 2021 [5] Hania Miraki, Nader Shariatmadari, Pooria Ghadir, Soheil Jahandari, Zhong Tao, Rafat Siddique “Clayey soil stabilization using alkali-activated volcanic ash and slag”, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 14, 576 – 591, 2022 [6] Davood Akbarimehr, Abolfazl Eslami, Esmail Aflaki “Geotechnical behaviour of clay soil mixed with rubber waste”, Journal of Cleaner Production volume 271, 2020 [7] Nguyễn Viết Trung, Vũ Minh Tuấn “Cọc đất xi măng phương pháp gia cố đất yếu”, Nhà xuất Xây dựng, 2014 [8] Đào Phú Yên, Lê Anh Thắng, Nguyễn Sỹ Hùng “Nghiên cứu thêm cát vào cọc đất – xi măng cải thiện đất yếu”, Tạp chí Xây dựng, 2017 55 [9] Nguyễn Minh Đức, Lê Anh Thắng, Nguyễn Quang Khải “Nghiên cứu số CBR đất bùn lịng sơng đầm chặt gia cường hỗn hợp xi măng – cát”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây Dựng NUCE 2019.13 (5V): 112-123, 2019 [10] Nguyễn Thanh Tú, Nguyễn Minh Đức, Mai Trần Nam, Trần Văn Tiếng, Lê Phương “Ảnh hưởng bão hịa đến sức kháng cắt khơng nước đất bùn sét lịng sơng gia cường vải địa kỹ thuật điều kiện nén trục”, Tạp chí Xây Dựng, 90-97, 2021 [11] A Oyediran & M Kalejaiye, “Effect of Increasing Cement Content on the strength and compaction parameters of some SW lateritic soils,” EJGE, vol 26, no Bund k, pp.1501 – 1514, 2011 [12] Phùng Văn Lự, Phạm Duy Hữu, Phan Khắc Trí “Vật liệu Xây Dựng”, Nhà xuất Giáo Dục, 1996 [13] ASTM D2166 – “Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil”, in ASTM International, West Conshohocken, PA, USA [14] ASTM D422 – “Standard Test Method for Particle – Size Analysis of Soils”, West Conshohocken, PA, USA [15] I Shooshpasha & R.A Shirvani “Effect of cement stabilization on geotechnical properties of sandy soils”, Geomechanics and Engineering, vol 8, no 1, p 17–31, 2015 56 S K L 0