Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu ứng dụng phụ gia Polymer (DB 500) và xi măng để cải tạo đất làm móng trong công trình đường nông thôn

Tôi tên Võ Nguyễn Phong Tường, tôi xin cam đoan rang Luận văn thạc sivới dé tài “ Nghiên cứu ứng dụng phụ gia polymer DB 500 và xi măng để cảitạo đất làm móng trong công trình đường nô

VO NGUYEN PHONG TUONGNGHIÊN CUU UNG DUNG PHU GIA POLYMER ( DBS500 ) VA

XI MANG DE CAI TAO DAT LAM MONG TRONG CONG

TRINH BUONG NÔNG THÔNCHUYEN NGANH: DIA KY THUẬT XÂY DUNG

MA SO NGANH : 60 58 60

TP HO CHI MINH THANG 1/2014

Luận văn được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, DHQG Tp.HCMNgày tháng năm 2013.

Thành phần đánh giá luận văn bao gồm:

Xác nhận của Chủ Tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lýchuyên ngành sau khi luận văn đã được sữa chữa ( nếu có)

CHỦ TỊCH HÔI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: VÕ NGUYÊN PHONG TƯỜNG Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 06/12/1987 Nơi sinh: Bình Thuận

Địa chỉ mail:|vonsuyenphongtuong @gmai.com| Điện thoại: 0907.022.844Chuyên ngành: DIA KY THUẬT XÂY DỰNG K2012 MSHV: 12090402

I- TÊN ĐÈ TÀI:NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHU GIA POLYMER ( DB500 ) VÀ XI MANG DE

CẢI TAO LAM MONG TRONG CÔNG TRINH ĐƯỜNG NONG THONH- NHIEM VU VA NOI DUNG:

1 NHIỆM VU:

- Nghién cứu va đánh giá lựa chon ty lệ tôi ưu khi gia cô dat với phụ gia polymerDB500 va xi măng.

- Dé xuất một số kết cầu móng sử dung chất gia cô DB500 va xi măng dé làm

đường nông thôn.

2 NOI DUNG:- Chuong 1: : Tong quan về dat gia cỗ phụ gia Polymer (DB500) va xi măng trong

việc gia cô dat làm móng trong công trình đường nông thôn.

- Chương 2: Co sở lý thuyết về sự hình thành cường độ của đất gia cỗ phụ gia

polymer DB500 va xi măng

- Chuong 3: Phan tich va danh gia két quả thí nghiệm lựa chọn tỷ lệ tối ưu của

dat gia cô phụ gia polymer DB500 va xi măng

- Chương 4: Đề xuất một số kết cau móng sử dụng dat gia cô phụ gia polymer

DB500 và xi măng dé xây dựng đường nông thôn

- - Kết luận và kiến nghị

- Tai liệu tham khảo

II- NGÀY GIAO NHIỆM VU:IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VU:V- CÁN BO HUONG DAN: PGS TS VÕ PHAN

Ngày 17 tháng 01 năm 2014

CÁN BO HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

PGS.TS VÕ PHÁN PGS.TS VÕ PHÁN

Đại học Bách Khoa, đặc biệt là quí thầy cô trong Bộ môn Địa Cơ - Nền Móng, đãnhiệt tình hướng dẫn trong suốt quá trình học tập, quan tâm giúp đỡ, tao mọi điềukiện tốt nhất trong thời gian tôi tham gia học tập tại trường.

Qua luận văn thạc si, các thầy cô có thé đánh giá lại một cách tong quát nhấtvề trình độ kỹ thuật chuyên môn của học viên, còn học viên cũng qua đó cũng nhìnlại về bản thân trong quá trình học tập nghiên cứu tại trường Bách Khoa

Luận văn Thạc sĩ hoàn thành đảm bảo nội dung và đúng thời hạn qui định là

nhờ phan lớn sự giúp đỡ tận tình và nhiệt huyết của PGS.TS VO PHÁN Tác giảxin bày tỏ lòng tri ân chân thành nhất đến PGS.TS VÕ PHÁN đã tận tình hướngdan, giúp em đưa ra hướng nghiên cứu cụ thé, hỗ trợ em nhiều tài liệu, kiến thức

quý báo trong quá trình học tập và nghiên cứu.

Em xin chân thành cám ơn các Thay PGS TS Châu Ngọc An, TS BùiTrường Sơn, TS Nguyễn Minh Tâm, TS Trần Tuấn Anh, TS Lê Bá Vinh, TS LêTrọng Nghĩa, TS Đỗ Thanh Hải và các thầy cô trong bộ môn day nhiệt huyết vàlòng yêu nghề, đã tạo điều kiện tốt nhất cho em học tập và nghiên cứu khoa học,luôn tận tâm giảng dạy và cung cấp cho em nhiều kiến thức, tải liệu quý báo

Xin chân thành cảm ơn Công Ty TNHH Xây Dựng Kiên Thanh va Phong thí

nghiệm Địa Cơ — Nền Móng đã giúp đỡ tôi về vật chất và tinh thần trong suốt quátrình thực hiện đề tài này Xin chân thành cảm ơn tập thể Lớp Địa kỹ thuật xâydựng K2012 đã động viên về mặt tinh thần, cũng như giúp đỡ tôi những kiến thức

quý báo trong nghành.

Cuối cùng xin bày té lòng ghi on và tri ân sâu sắc nhất đến gia đình đãluôn quan tâm, động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện

Luận văn.

HỌC VIÊNVÕ NGUYÊN PHONG TƯỜNG

LAM MONG TRONG CONG TRINH DUONG NONG THONTom tat:

Thời gian gần đây, van dé thiếu nguồn vật liệu có cấp phối tốt dé xây dựng

đường ngày càng trở nên nghiêm trọng ở trong xây dựng giao thông nói chung vàxây dựng đường nông thôn nói riêng Trong luận văn này, tác giả nghiên cứu cải tạo

đất băng xi măng và phụ gia polymer DB500 tại địa phương dùng làm cấp phối làmmóng đường Qua quá trình nghiên cứu, kết quả cho thay hàm lượng xi măng thíchhợp từ 6 + 10% xi măng cho từng loại đất Qua nghiên cứu cũng thay rang việc sửdụng đất sét pha kết hợp xi măng và phụ gia polymer DB500 cho kết quả tốt hơncác loại đất khác về cường độ nén đơn, mô đun đàn hdi,

Qua trình nghiên cứu cũng nghiên cứu một số dạng kết cấu để xây dựngđường nông thôn dựa trên các kết quả nghiên cứu được Trong kết quả cũng lựachọn được chiều dày gia cô hợp lý dựa trên yêu cầu của từng cấp đường

Kết quả trong luận văn cho thấy giải pháp có tính khả thi tại khu vực đangthiếu nghiêm trọng nguồn vật liệu cấp phối tốt dé làm móng đường nông thôn và từđó có thể nghiên cứu áp dụng rộng rãi cho các khu vực khác để nâng cao hiệu quảvà tận dụng được nguồn vật liệu tại chỗ tại địa phương góp phần bảo vệ môi trường

FOUNDATION IN RURAL ROAD WORKSSummary:

Recently, The problem of lack of well graded material for road constructionis becoming more serious in general traffic construction and particular rural roads.In this thesis, the author studies reclamated method with cement and polymerDB500 additives to do infrastructure at local rural road In the course of the study ,Results showed that cement content from 6 + 10 % for each type of soil cement-Through the study also found that the using of clay, cement combined polymerDB500 additives had better results than land application of compressive strength ,modulus of elasticity ,

The study also examined several structures to build rural roads based on thestudy results In selected results also choose reinforce thickness based on therequirements of each level road.

The results of the thesis show that feasible solutions in the region is a seriouslack of good source material to nail gradation of rural roads and from research thatcan apply broadly to other areas to improve efficiency and take advantage of thesource material in place locally contribute to environmental protection

Tôi tên Võ Nguyễn Phong Tường, tôi xin cam đoan rang Luận văn thạc sivới dé tài “ Nghiên cứu ứng dụng phụ gia polymer ( DB 500 ) và xi măng để cảitạo đất làm móng trong công trình đường nông thôn ” là do tôi tự tiến hành thựchiện và không sao chép của các luận văn đi trước Mọi trích dẫn trong luận văn đềuđược tôi ghi chi tiết nguồn trích dẫn và tên tác giả Nếu nhà trường phát hiện có

điêu gì gian dôi, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Học viên

Võ Nguyễn Phong Tường

liêng nh |

2.Mục địch nghiÊn CỨU - << G S130 010 vn l3.Phương pháp nghiÊn CỨU - G1 9001 kg 2

4.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của để tài, c.c n n TH ng eeeree 2

5.Giới hạn và phạm vi nghiÊn CỨU - -Ă E111 139993111 ng ke 3

6.Những tỔn tại 5-5521 1 E1 1111121511 1111 1111111110101 1111101010111 cv 3CHUONG 1: TONG QUAN VE DAT GIA CÓ PHU GIA POLYMER DB500VA XI MANG TRONG VIEC GIA CO DAT LAM MONG TRONG CONGTRINH DUONG NONG THON csssssssssssssccesscsscsesescsesecenecesssenssenssesssensssssseneseneeese 5

1.1.Giới thiệu đất gia cố phụ gia polymer DB500 với xi măng 51.2 Đặc tính đất — xi măng ¿-©©- S221 E# SE 1 E111 111 ree, 71.2.1 Các nghiên cứu trên thé giới - ¿+52 2 2+£+E+EzEzrrkrereerees 7

1.2.2 Các nghiên cứu trong nƯỚC - ng ree 7

1.2.3 Lựa chọn ty lệ xi măng — đất hợp lý ¿ ¿555 c+cscscrereresrees 71.3 Đặc tính đất — xi măng — phụ gia Polymer DB500 - 101.4 Các công trình đã áp dụng công nghệ gia cố đất với phụ gia polymer

VA XI THĂNE Gv 20

2.5.1 Sự hình thành cường độ do tính chất keo tụ .-. - 5-5 55555555552 202.5.2 Sự hình thành cau trúc kết tỉnh -c-c+cccsrxesrerrrrrrrrrrrrrrrkes 21

2.5.3 Quá trình hydrat hóa các khoáng của xi măng Pooc lăng 21

E., của kết cau áo CUO! TT re 25

“x0: 8o 25"co 26

2.8 Sức chịu tải của đất nền -¿ ¿©c2cecxct2terrkerrkerrrrrerree 27CHƯƠNG 3: PHAN TÍCH VÀ ĐÁNH GIA KET QUÁ THÍ NGHIỆM LỰACHỌN TỶ LỆ TỎI ƯU CÚA ĐẤT GIA CÓ PHỤ GIA POLYMER DB500 VÀXI MĂNG s <0 911p se 36

3.1 Các đặc trưng cơ lý của vật liệu dùng trong gia cố -. 363.1.1 Các đặc trưng cơ lý của đất dùng dé gia cố 5-cccccccsccec 363.1.2 Kết quả phân tích phụ gia polymer DB500 dùng dé gia có 373.1.3 Thí nghiệm xi măng dùng trong gia cố -. -5-5- 2555555: 393.1.4 Nước dùng dé gia GỐ :- -Lc n t2 S1 1 1112111111 012111 1101011111111 rre 393.2 Thí nghiệm đất gia cỗ với Xi MANY ¿ - + - + + 2 s+s+x+ezzcsrsreee 403.2.1 Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn cấp phối đã lựa chọn với hàm lượng xi

măng khác nhau - 099900011 ke 40

3.2.2 Thí nghiệm xác định chỉ tiêu Ry, Rap crs, Ev của đất gia cố với hàm

lượng xi măng khác nhau . - -< G5 000001119 990 Hee 4

3.2.3 Nhận xét và kiến nghị - + 552 SE S1 3 2E 1 1115111111111 1.1111 533.3 Thí nghiệm đất gia cô tong hợp xi măng và phụ gia polymer DB500 543.3.1 Kết qua thi nghiệm đầm nén tiêu chuẩn dat gia có xi măng va phụ gia

polymer DBS LG ng 54

3.3.2 Kết quả cường độ sức khang nén don dy c.sscecececsscsesseesssessesescsesesssseseseees 553.3.3.Kết quả thí nghiệm cường độ nén R„ của đất gia cố xi măng và phụ gia

polymer DB500 theo thời g1an -G Ăn kg 56

3.3.4 Kết qua thí nghiệm cường độ ép che Rep cha của đất gia cỗ xi măng và

phụ gia polymer DB500 theo thời Ø1an ĂĂ S1 k, 57

3.3.5 Kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi vật liệu E.„¡ của đất gia cô xi măng

và phụ gia polymer DB500 theo thời Gian 7555552 57

3.3.6 Thí nghiệm chụp hién vi điện tử SEM ( Scanning Electron Microscope )

¬ 58

3.3.7 Nhận xét kẾt quả .-. - ¿6+2 S21 1 15 11111211111 1111 11111111 593.4 Tống hợp kết quả . - - + 2526222 SEEEEEEE2EEEEEEEEE15E5115 11711151111 cxe 59CHƯƠNG 4: DE XUẤT MOT SO KET CÂU MONG SU DỤNG DAT GIACO PHU GIA POLYMER DB500 VÀ XI MĂNG 5-5-scseseescscscee 61

4.1 Kết cầu móng để xuất SE 1ES2 3111151111111 1111 2111111111 te 61

4.2.1 Hệ 2 lỚp -G-L-c TT T1E1E1 211 1111151511 1111 1111151511 1111 11111111 gy 734.2.2 Hệ 3 lỚp L-E-cTTSHS1E15 511 1111121511111 111115151111 11 11 111111 gy 764.3 Nhận XÉT L-L c1 51 11111011111 1111111511111 1111011511 1111111111111 78

KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ - << << se se S2 S2 se se se seses 79TÀI LIEU THAM KHAO) o<°-55-5° 5° << sEse S2 EsEsEsEseseEeEeEsesesesseses 74

28 ngày bảo MUON - - - - G9 Họ nọ 9

Hình 1.3: Ảnh hưởng của tuổi . 52562252 SE E2 2E 2E EEEEErrrrrrrrrrree 9Hình 1.4: Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đến cường độ nén 9

Hình 1.5: Đường nông thôn soi đỏ Tinh Tay Ninh 5 <5 ess 10

Hình 1.6: Đường nông thôn ở Tỉnh Cần Tho .- ¿2-5-5 25s+s5++s+x+zszszxee II

Hình 1.7: Đường nông thôn ở Tinh Sóc Trang 5-52 es+ IIHình 1.8: Đường nông thôn ở Tinh Sóc Trang - 5-55 es+ 12

Hình 1.9: Đường nông thôn ở Huyện Can Giờ, TP Hỗ Chí Minh 12Hình 2.1: Cau trúc hat KeO - - sE 112k 19191 1E 1111 3 11111511 gen l6Hình 2.2: Hình ảnh phân tích phụ gia Polymer DB500 dưới kính hiển vi SEM 18Hình 2.3: Sơ đồ hệ 2 lớp của kết cầu áo đường . - 2 5 cs+ccsceccee 25Hình 2.4: Sơ đỗ quy đổi hệ 3 lớp về hệ 2 lớp của kết câu áo đường 26Hình 2.5: Đồ thị thể hiện công thức Columb ứng với trường hợp đất khác nhau 28Hình 2.6: Các lực tác dụng lên điểm M trong nền dat -2555+: 29Hình 2.7: Vòng tròn ứng suất Mohr- - +: 2 222 + ES£+E£E+E£ErEsrkrrkee 30

Hình 2.8: Cách vẽ vòng tròn Mohr Ăn re 30

Hình 2.9: Vòng tròn Mohr và đường bao sức chống cắt - 5-2555: 31Hình 2.10: Vòng tron Mohr của dat rOi cccecccccecceescscscscssesescssssssesesesssssseseseens 32Hình 2.11: Vong tron Mohr của đất dính o.c.ccccccescecscssecssesesessscssesesesssssseseseens 33Hình 2.12: Ung suất của một điểm trong đất nền . - - 2 2 255+s+5+2 33Hình 3.1: Kết quả thí nghiệm thành phan hạt của đất gia cô - 36Hình 3.2: Biểu đồ quan hệ cường độ kháng nén R, với hàm lượng xi măng khácnhau theo thời gian của đất Sét ¿525615221 39 1 E235E1 1211121111121 1 11x cxye 42Hình 3.3: Biểu đồ quan hệ cường độ kháng nén R, với hàm lượng xi măng khácnhau ở 28 ngày của đất Sét 52c t1 3 2111211211111 1111111111111 cyye 43Hình 3.4: Biểu đồ quan hệ cường độ kháng nén R, với hàm lượng xi măng khácnhau theo thời gian của đất sét pha cát ¿ - + + ©22c+ce2xctcrecxrrrrerrrreee 43

nhau theo thời gian của đất cát pha sét ¿ - - + ©2+c+S+2e+xvEcevvererrrrees 4Hình 3.7: Biểu đồ quan hệ cường độ kháng nén R, với hàm lượng xi măng khácnhau ở 28 ngày của đất cát pha Sét - ¿+56 S2 SE E221 2111211 xe cv 45Hình 3.8: Biểu dé quan hệ cường độ ép chẻ Ra, che với hàm lượng xi măng khácnhau theo thời gian của đất Sét -¿-:- 52222322223 E21 1212121111211 .cxye 45Hình 3.9: Biểu dé quan hệ cường độ ép chẻ Rap che với hàm lượng xi măng khácnhau ở 28 ngày của đất Sét 52c t1 3 2111211211111 1111111111111 cyye 46Hình 3.10: Biểu đồ quan hệ cường độ ép ché Rep chs với hàm lượng xi măng khácnhau theo thời gian của đất sét pha cát - ¿5-52 52+cS+cxctcrcxrrrrererreee 46Hình 3.11: Biéu dé quan hệ cường độ ép che Rep cha với hàm lượng xi măng khácnhau ở 28 ngày của đất sét pha cát ¿+52 2222 t2 E211 xe creeg 47Hình 3.12: Biểu dé quan hệ cường độ kháng nén Rg, che với hàm lượng xi măngkhác nhau theo thời gian của đất cát pha sét ¿5555222 ceveererrrree 47Hình 3.13: Biéu dé quan hệ cường độ ép che Rep cha với hàm lượng xi măng khácnhau ở 28 ngày của đất cát pha sét ¿-¿- +52 Sc2cS* St tre 48Hinh 3.14: Biéu dé quan hệ mô đun dan hồi E,, với ham lượng xi măng khác nhautheo thời gian của đất Sét - 5-5: tt S1 v12 121111111111111111 1111011111111 cv 48Hình 3.15: Biểu đồ quan hệ mô dun đàn hồi E.¡ với hàm lượng xi măng khác nhau ở28 ngày của đất sết c-cccc t2 H121 21211111 11011101 110101 T111 49Hình 3.16: Biéu dé quan hệ mô đun đàn hồi E,, với ham lượng xi măng khác nhautheo thời gian của đất sét pha cát ¿5+2 St E2 E11 212111 2111 tre 49Hình 3.17: Biểu đồ quan hệ mô đun đàn hồi E.¡ với hàm lượng xi măng khác nhau ở28 ngày của đất sét pha cất - c5: t2 2n v21 1211111121111 0111 111101111111 kg 50Hình 3.18: Biéu dé quan hệ mô đun đàn hồi E,, với ham lượng xi măng khác nhautheo thời gian của đất cát pha sét ¿©2522 tS 2E 1E E111 50Hình 3.19: Biểu đồ quan hệ mô đun đàn hồi E.¡ với hàm lượng xi măng khác nhau ở28 ngày của đất cát pha Sết - ¿6 S221 1 21 191121111121 0111 111111111111 cv 51

khác nhau ở 28 ngày của đất sét pha cát ¿ - 5+ Ss2cctcxtrcekrrerrrreee 52Hình 3.22: Biểu đồ quan hệ cường độ sức kháng nén đơn qụ với hàm lượng xi măngkhác nhau ở 28 ngày của đất cát pha sét ¿-¿- 5+ +52 2xtrcxrkrrerrrreee 53Hình 3.23: Kết qua đầm nén tiêu chuẩn của đất sét gia cố xi măng và DB500 34Hình 3.24: Kết qua đầm nén tiêu chuẩn của đất sét gia cố xi măng và DB500 55Hình 3.25: Kết qua đầm nén tiêu chuẩn của đất cát pha sét gia cố xi măng và DB500

Hình 3.27: Biéu đỗ quan hệ cường độ kháng nén R, thay đối theo thời gian của 3lOại đất c- cSc St S121 112121211 1111211 1111 111111 111111 110111 1111.1111111 101g 56Hình 3.28: Biểu đồ quan hệ cường độ ép ché Rep cna thay đối theo thời gian của 3lOại đất c1 T TH H10 TT TT HT TT HT TT TT HT ni 57Hình 3.29: Biểu đồ quan hệ cường độ mô dun đàn hỏi thay đôi theo thời gian của 3lOại đất c- cSc n2 1 1 11112111111211 1111 111111 111111 110111 110111 111111 101g 58Hình 3.30: Hình chụp SEM mẫu đất tự nhiên - 5-5252 55552£+ccz£szsccee 58Hình 3.31: Hình chụp SEM mẫu đất gia c6 xi măng và DB500 50Hình 4.1: Biểu đồ quan hệ giữa E,, (kG/em') và chiều dày lớp gia cố H (cm ) ở cấp

63VU 64VU 66

Hình 4.4: Biểu đồ quan hệ giữa Ey, ( kG/em” ) và chiều day kết cấu H (cm ) ở cấp

Hình 4.11: Biến dạng của nên đất dạng 4 khi bi phá hoại - 75

Hình 4.12: Mối tương quan giữa tai trọng và độ lún khi nền bị phá hoại 75

Hình 4.13: Biến dạng của nên đất dang 1 khi bi phá hoại - 76

Hình 4.14: Biến dạng của nên đất dạng 2 khi bi phá hoại - 76

Hình 4.15: Biến dạng của nền đất dang 3 khi bị phá hoại . - 77

Hình 4.16: Mối tương quan giữa tai trọng và độ lún khi nền bị phá hoại 77

Bảng 2 1: Hệ sô điêu chỉnh [ - <5 110009900 ng re 27

Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn cho đất gia cố - 37

Bảng 3.2: Kết qua thí nghiệm Chỉ số dẻo của đất gia cố - 37

Bang 3.3: Kết quả phân tích phụ gia Polymer DB500 - + 5552: 37Bang 3.4: Kết qua đầm chặt tiêu chuẩn cho 3 loại đất - 55555555: 4]Bang 3.5: Cường độ kháng nén thay đổi theo thời gian của đất sét - 42

Bang 3.6: Cường độ kháng nén thay đổi theo thời gian của đất sét pha 43

Bang 3.7: Cường độ kháng nén thay đổi theo thời gian của dat cát pha_ 44

Bang 3.8: Cường độ ép chẻ thay đối theo thời gian của đất sét 45

Bang 3.9: Cường độ ép chẻ thay đổi theo thời gian của đất sét pha 46

Bang 3.10: Cường độ ép chẻ thay đổi theo thời gian của đất cát pha ATBang 3.11: Mô dun dan hỏi vật liệu thay đổi theo thời gian của đất sét 48

Bảng 3.12: Mô dun đàn hôi vật liệu thay đối theo thời gian của đất sét pha 49

Bang 3.13: Mô dun đàn hỏi vật liệu thay đổi theo thời gian của đất cát pha 50

Bang 3.14: Cường độ kháng nén ở 28 ngày của đất sét -55-c- 51Bang 3.15: Cường độ kháng nén đơn ở 28 ngày của đất sét pha 52

Bang 3.16: Cường độ sức kháng nén đơn ở 28 ngày của đất cát pha 52

Bang 3.17: Cường độ sức kháng nén đơn ở 28 ngày của 3 loại đất - 55

Bảng 3.18: Cường độ kháng nén thay đối theo thời gian của đất khi gia cô xi măngvà phụ gia Polymer DBSÓU - - - c Q1 1100010311111 2 101 101111 vu 56Bang 3.19: Cường độ ép chẻ thay đổi theo thời gian của đất gia cô xi măng và phụgia polymer IDDBS5Ú( - 0.00 họ nọ và 57Bảng 3.20: Mô đun đàn hồi vật liệu thay đối theo thời gian của đất gia cỗ xi măngvà phụ gia polymer DBSO - LG Q11 n HH ng kh 57Bang 4.1: Bang tính Ecnuns (kG/em? ) cho cac dang kết cẫu - 62

Bang 4.2: Bang tính Ecnuns (kG/cmˆ ) cho các dạng kết cau ứng với H; = 15cm 65

Bang 4.3: Bang tính Egnung (kG/em? ) cho cac dang kết cầu ứng với H› = 20cm 66

Bang 4.4: Bang tinh Egnung (kG/cm” ) cho các dạng kết cau ứng với Ha = 25cm 67

Bảng 4.8: Chiều cao cải tạo tối thiểu ứng với trường hop gia cố (cm ) ở hệ 3 lớp 78

giao thông dang được xây dựng, nâng cấp và hoàn thiện Trong đó, giao thôngđường bộ đang nhận được sự quan tâm của các cấp lãnh đạo va các co quan chức

năng nên nhiều tuyến đường quốc lộ, tỉnh lộ được đầu tư xây dựng mới, cải tạo,nâng cấp ngày cảng quy mô và ứng dụng nhiều công nghệ hiện đại.

Lớp cấp phối đá dim cũng thường được thiết kế khá dày theo truyền thốngvà quy trình thi công thường phải chia nhiều lớp tốn khá nhiều thời gian và phátsinh rất nhiều bụi trong quá trình thi công, gây ảnh hưởng lớn đến môi trường xung

quanh, đặc biệt là các dự án trong các khu đông dan cư Ngoài ra, việc thi công lớp

đáy móng đường băng vật liệu đất đồi hay cấp phối đá dăm cũng bị lệ thuộc nhiều

về điều kiện thời tiết nên cũng ảnh hưởng không nhỏ đến tiến độ triển khai dự ánnói chung.

Trong tương lai không xa, các nguồn vật liệu trên sẽ dần dan cạn kiệt nếukhông có các giải pháp sử dung các nguồn vật liệu xây dựng trên tiết kiệm hơn.Điều này dẫn tới một nhu cầu cần tìm loại vật liệu mới hoặc điều chỉnh phương

pháp thiết kế mặt đường để phù hợp với tình hình thực tế và trong tương lai, khi các

dự án lớn được triển khai trong khu vực đường nông thôn, nơi sẽ cân một khối

lượng rất lớn đất đắp và đá dăm các loại nếu thiết kế và xây dựng theo kết cấutruyền thống.

Vật liệu làm lớp móng chịu lực của đường cấp cao nói chung và đường nôngthôn nói riêng còn rất thiếu Với những đặc điểm nói trên, ta thay cần phải nghiêncứu một giải pháp nhằm tận dụng nguôn vật liệu có sẵn tại địa phương và nâng cao

kha nang chịu lực và ồn định trong điều kiện bất lợi nhất thì mới đảm bảo yêu cầuvề kinh tế và kỹ thuật xây dựng đường.

Vì vậy, nghiên cứu nguồn vật liệu sẵn có tại địa phương gia cố với phụ giaPolymer DB500 và xi măng để thay thế những nguồn vật liệu có cấp phối tốt ởnhững nơi khác đang khan hiếm như hiện nay ở khu vực nông thôn là cần thiết

Dat làm đường ở khu vực nông thôn chủ yếu là đất cát, sét pha, cát pha sétnên việc gia cô với phụ gia Polymer DB 500 va xi măng sẽ mang lại hiệu quả kinhtế - kỹ thuật tốt nhất

Nhăm góp phần ngày càng hoàn thiện những thực nghiệm về gia cố đất vàthúc day công nghệ đất gia cố Phụ gia Polymer DB 500 va xi măng ở khu vực

đường nông thôn, trong phạm vi luận văn nay, học viên đã hình thành ý tưởng và

chọn đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng phụ gia Polymer ( DB 500 ) và xi măng đểgia có đất làm móng trong công trình đường nông thôn “

2 Mục đích nghiên cứu:

Phương pháp sử dụng phụ gia Polymer ( DB 500 ) và xi măng gia có đất nền

đường là phương pháp cải tạo đât thích ứng được với tât cả các loại đât, đặc biệt tôtvới các loại dat sau: dat soi do, sói đôi, dat bạc màu, tro soi da, Việc trộn sản

chịu uốn nén, chỉ số CBR, giảm công lu lèn của đất gia cố Sự phát triển cườngđộ được hình thành ngay sau khi gia cỗ và phát triển cường độ theo thời gian.

Do đó, Nghiên cứu thực nghiệm nhăm bồ sung và hoàn thiện cơ chế làm việc

của đất gia cô phụ gia Polymer DB 500 và xi măng trong xây dựng nền móng

đường nông thôn Nham khắc phục tinh trạng khan hiém nguồn vật liệu làm đường

nông thôn hiện nay, làm cơ sở cho các bước nghiên cứu tiếp theo tiến tới đưa ra dự

thảo tiêu chuẩn sử dụng đất gia cố phụ gia Polymer DB 500 và xi măng trong xâydựng nền móng đường nông thôn

Trước những vấn dé đã trình bày ở trên thì dé tài tập trung nghiên cứu giảiquyết những vấn đề chủ yếu sau:

- _ Nghiên cứu lý thuyết về sự hình thành cường độ của đất gia cô với phụ gia

polymer DB500 và xi măng.

- Xdc định hàm lượng xi măng hop lý từ các thi nghiệm trong phòng dé xácđịnh các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đất gia cô phụ gia polymer DB500 và xi

mang ( theo các tỷ lệ khác nhau ) :

s* Cuong độ chịu nén ( Ryg, ) theo thời gian.s* M6 đun đàn hỏi vật liệu ( E„¡ ) theo thời gian.s% Cường độ ép chẻ ( Rep che) theo thời gian.- Dé xuất kết cau móng hop ly sử dụng cho công trình đường nông thôn.- _ Xác định sức chịu tải của các dạng kết cau móng đề xuất

3 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài được tiễn hành trên cơ sở:- _ Nghiên cứu về lý thuyết

- Thi nghiệm trong phòng.

- Phan tích bài toán bằng phương pháp giải tích và mô hình PlaxisTừ đó, dựa trên các phương pháp nghiên cứu trên rút ra được những thông sốcần thiết nhăm phục vụ cho công tác thiết kế công trình khi có sử dụng vật liệuđất gia cố phụ gia Polymer DB500 và xi măng Đây là phương pháp kết hợpgiữa lý luận và thực tiễn, dùng lý luận để phân tích số liệu thí nghiệm để từ đórút ra được kết luận cần thiết nhăm phục vụ cho công tác thiết kế và thi công cáctuyến đường nông thôn sử dụng đất gia cô trên

A Y nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

thôn, biên giới, công nghệ gia có đất gia cô phụ gia Polymer ( DB 500 ) với xi măngđược xem như là một giải pháp tối ưu cần được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi

cho những khu vực đường nông thôn trong tương lai.

Trên cơ sở nghiên cứu, đề tài sẽ chỉ ra cụ thể các yếu tố cũng như vật liệu

phụ gia Polymer, anh hưởng đên cường độ cua dat sau khi gia cô Những sô liệutừ kêt quả thí nghiệm và nhận xét mang tính định hướng góp phan xây dựng thêm

cơ sở lý thuyết về đất trộn phụ gia Polymer ( DB 500 ) với xi măng và góp phân

hoàn thiện hơn công tác kiểm tra, đánh giá chất lượng công trình thi công thực tế tạihiện trường.

5 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu:

Tiến hành trộn khá nhiều mẫu đất gia cố Phụ gia Polymer ( DB 500 ) vớinhững hàm lượng xi măng khác nhau ở 3 loại đất: đất cát, đất sét pha, đất cát phasét để ninh kết sau 7 ngày, 14 ngày và 28 ngày Từ đó, rút ra hàm lượng xi mănghợp lý cho từng loại đất

Tiến hành các thí nghiệm cơ đất tại Phòng Thí Nghiệm LAS — XD 654 củaCông ty TNHH Xây Dựng Kiên Thành ( Lô 7 — căn 1 — Trần Quang Khải — TP.Rạch Giá — Kiên Giang ) để xác định các chỉ tiêu cơ lý của mẫu đất nguyên dạng

Tiến hành các thí nghiệm trộn mẫu đất gia cô tại Phòng thí nghiệm LAS —

XD 654.

Tiến hành các thí nghiệm nén đơn, mô dun đàn hồi vat liệu tại Phong thínghiệm bộ môn Dia Cơ — Nền Móng

6 Những tôn tại:Những kết quả nghiên cứu đã thực hiện còn một số những ton tai sau:- Vat liệu đất được thí nghiệm mới lay từ các mỏ đất ở Huyện Phú Quốc —

Tỉnh Kiên Giang mà chưa thí nghiệm cho toàn bộ các khu vực làm đườngnồng thồn.

- Do thời gian hạn chế nên chưa tiễn hành thí nghiệm chỉ tiêu cường độ chịuuốn kéo của đất gia cô phụ gia polymer DB500 va xi măng để có thé so sánh

với chỉ tiêu cường độ ép chẻ.

- Chua xem xét một cách chỉ tiết về sự hình thành cường độ của đất gia có với

phụ gia polymer DB500 va xi mang theo thời gian nhăm tao co sở cho việctô chức thi công đạt hiệu quả ve kinh tế và tiền độ.

- Chi tiễn hành dé xuất một số kết cầu móng khi gia cô đất sét pha với xi măngvà phụ gia polymer DB500, đất sét và cát pha thì chưa tính toán lựa chọn kếtcầu móng

Nhu cầu đôi mới và hiện đại hóa công nghệ xây dựng công trình giao thônglà rất cần thiết dé đảm bảo tính 6n định, độ bền cũng như tuổi thọ của công trình.Việc đầu tư cho vật liệu mới, công nghệ kỹ thuật mới đòi hỏi chi phí ban đầu lớn

nhưng hiệu quả kinh tế sẽ rất cao

Từ những năm 90, việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới của nước ngoài

vào Việt Nam đã thu được những kết quả đáng ghi nhận như sử dụng thành côngcông nghệ thi công bắc thâm thoát nước đứng dé day nhanh cố kết của dat, vai địa

kỹ thuật trong xây dựng nền đường trên đất yếu; thi công lớp móng đường bằng cấp

phối đá dăm theo công nghệ AASHTO dé thay thé cho móng đá dim tiêu chuẩn

theo công nghệ truyền thông trước đây trên Quốc Lộ 5.

Thời gian qua, ngành Giao Thông Vận Tải đã áp dụng thành công công nghệthi công lớp phủ siêu mỏng tạo nhám dày 2,2cm đường cao tốc TP.HCM - TrungLương trên cơ sở kết quả thi công thử nghiệm thành công 450m dài tại đường BắcThăng Long - Nội Bài và hiện nay đang áp dụng tại dự án đại lộ Thăng Long và

đường cao tốc Cầu Gié - Ninh Bình

Tại một cuộc hội thảo về ứng dụng tiến bộ công nghệ trong phát triển hạtầng giao thông diễn ra tại Đà Nang mới đây, dai diện Vu Khoa Học Công Nghệ -Bộ Giao Thông Vận Tai cho biết, đối với các tuyến đường đang khai thác đến thời

điểm cần được cải tạo, nâng cấp, ngoài công nghệ truyền thống đang áp dụng hiệnnay, Bộ Giao Thông Vận Tải đã cho phép áp dụng công nghệ cào bóc tái chế kếtcầu áo đường của hãng Wirtgen (Đức) và đang chỉ đạo triển khai áp dụng thí điểmcông nghệ cào bóc tái chế của hang Hall Brother (Mỹ) và của hang SAKAI (NhậtBan) Việc su dụng công nghệ tai chế mặt đường có ưu điểm là sử dụng được nguônnguyên liệu tại chỗ, thời gian thi công nhanh và không làm thay nhiều về cao độ

mặt đường Ngoài ra, công nghệ cào bóc tái chế còn được đánh giá là có lợi ích lớnvề mặt môi trường do tận dụng vật liệu tại chỗ

Bên cạnh các tiễn bộ kỹ thuật đã được đưa vào sử dụng như bắc thấm, vải địakỹ thuật, cọc cát để xử lý nền đắp trên đất yếu, Bộ Giao Thông Vận Tải đã cho

nghiên cứu áp dụng thử nghiệm công nghệ hút chân không tại dự án đường ô tô caotốc TP Hồ Chí Minh - Long Thành - Dầu Giây Công nghệ này đã được đánh giá có

ưu điểm là thi công nhanh, giá thành thấp so với một sô giải pháp như sử dụng cọc

gia cố xi măng, cọc cát và đang chuẩn bị triển khai ở một số dự án khác.

Ngoài ra, để giảm thiểu các nguồn vật liệu đang ngày cảng cạn kiệt cũng nhưtìm một phương pháp khác để thây thế phương pháp xây dựng đường truyền thống,

tận dụng nguôn vật liệu có săn ở địa phương, phương pháp thi công nhanh, giáthành giảm, Mà chất lượng công trình đảm bảo.

Bat đầu từ năm 1995 — 1996 Công ty Worldwise Enterprise Inc đã làm

đường sử dụng phụ gia Polymer DB500 va xi măng tại Hoa Kỳ ( USA ) tại Ios

dụng phụ gia Polymer DB 500 kết hợp với xi măng đã được công ty Worldwise

Enterprises giới thiệu và áp dụng cho nhiều công trình đường nông thôn như: đườngnông thôn Ap suối sâu xã An Tịnh, Huyện Trang Bàng, Tỉnh Tây Ninh; Đườngnông thôn sử dụng đất thịt ở Khu sát hạch ở Tây Đô, Tỉnh Cần Thơ; Đường sử dụng

đất thịt ở khu du lịch Hồ Nước Ngọt, Tỉnh Sóc Trang

Sản phẩm chất phụ gia DB500 làm 6n định đất, không độc hại cho môitrường sử dụng chất DB500 làm chất kết dính và phủ trên mặt lộ Quan điểm củachất phụ gia DB500 là cung cấp một phương cách tiết kiệm để 6n định cau kết củamột con đường đang sử dụng từ móng đến bề mặt của đường lộ DB500 là mộtchuẩn loại đa dạng cho các loại đất, có thể sử dụng để xây dựng đường sá, khi sửdụng chất phụ giaDB500 bởi vì sản phẩm này có thể pha loãng với nước để thắmthấu vào trong đất, để đáp ứng cho sự áp dụng nói chung, chất phụ gia DB500 do

công ty Worldwise Enterprises Inc cung cấp công hiến cho nên công nghiệp xâydựng hiện đại một phương pháp làm việc mới DB500 thích ứng với tất cả các loại

đất đặc biệt tốt với các loại đất như: đất sỏi đỏ, sỏi đôi, đất bạc mau, tro sỏi da ,DB500 rất phù hợp cho việc xây dựng các công trình đường sa, sân bãi ở ven biếnvà hai đảo, phương pháp thi công đơn giản, dé làm, đó là do sử dụng các loại dat tạichỗ của địa phương phù hợp và giảm việc vận chuyện các loại đá làm móng, nên đểhoàn tất một dự án

Ưu điểm của phụ gia Polymer DB500 khi gia có đất lam móng nền đường:o DB500 thích ứng được với tat cả các loại đất, đặc biệt tốt với các loại

đất sau: đất sỏi đỏ, sỏi đôi, đất bạc màu, trơ sỏi đá o_DB500 rất phù hợp với các công trình xây dựng đường xá, sân bãi,

các vùng ven biến, hải dao o DB500 hòa tan được với các loại nước: Như nước ngọt, #⁄ớc biển,

nước phèn.

o Hợp chất phụ gia DB500 và xi măng kết hop với đất sẽ tạo thành mộthỗn hợp đặc biệt có kết cau vững chac, 6n định với nước, cường độchịu lực cao, mô đun đàn hồi đạt >2500daN/cm”

o Công nghệ DB500 loại bỏ hoan toàn các sự có thường gặp như: Mặtđường biến dang, gon song, bi rạn nứt, 6 ga

o Kết cau áo đường mỏng giảm tĩnh tai.o Phuong pháp thi công đơn giản, dé lam, thi công ngắn ngọn và hiệu

quả.

o Sử dụng ít phương tiện cơ giới, tiết kiệm được nhiều nhân công va

thời gian, cơ gidi.

vì: sử dụng vật liệu tại chỗ, tiết kiệm chi phí vận chuyền vật liệu, tiết kiệm chi phí

mua vật liệu, va rút ngăn thời gian thi công cho nên tiệt kiệm chi phi quản ly.

1.2 Đặc tính đất— xi măng:

O nước ta và trên thê giới, việc nghiên cứu và ứng dụng các vật liệu mới décải tạo, xử lý đất đã và đang thực hiện một cách liên tục và đạt được nhiều thành tựuđáng kẻ

1.2.1 Các nghiên cứu trên thế giới:

Theo nghiên cứu của [1], nghiên cứu đối với đất sét yếu ở Băng Céc, sau khitrộn 10% xi măng theo trọng lượng đất gia có thì cường độ nén đơn tăng lên10 lần so với đất tự nhiên, áp lực cô kết trước tăng 2 + 4 lần, hệ số cô kếtquan sát được tăng 10 + 40 lần

Theo [2] thí nghiệm trong phòng bằng cách trộn 100kg xi măng/m” đất sét vàbão dưỡng 28 ngày thì cường độ nén đơn tăng 20 lần so với ban đầu

1.2.2 Các nghiên cứu trong nước:

Theo [3] thì nghiên cứu xử lý đất sét yếu băng xi măng với hàm lượng từ 5 +20% trọng lượng đất gia cô thì cường độ đất được gia cô sẽ tăng từ 20 — 125lần so với cường độ ban đầu

Theo [4] thì cường độ gia cô chi bat đầu gia tăng khi hàm lượng xi măng >

12%.

Theo [5] thì cường độ nén đơn q, của đất gia cố xi măng tăng 10 + 100 lần sovới đất tự nhiên

1.2.3 Lựa chọn tỷ lệ xi măng — đất hợp lý:

Việc lựa chọn tỷ lệ xi măng với đất ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của hỗn

hợp xi măng đất và giá thành công trình Vi vậy, can xác định đúng hàm lượng ximăng trộn vào dat dé đạt cường độ như yêu cau.

s* Theo nghiên cứu của [6], cho thay việc xử lý đất bằng cách trộn xi

măng cho ra kêt qua dat trộn xi măng tăng dân ty lệ thuận với hamlượng xI măng.

Qua hình trên, cho ta thấy hàm lượng xi măng xử lý đất yếu phụ thuộcvào từng loại đất và đối với các loại đất có tính dẻo cao chứa nhiềuthành phần là hạt sét thì hàm lượng xi măng dùng để trộn là từ 10%trở lên theo khối lượng đất, và với các loại đất có chứa thành phan cat,sỏi sạn cao thi ham lượng xi măng cần là ít hon từ 5 + 10% trở lên

liàm totfog xí mong xen đất

Hình 1.1: Quan hệ cường độ nén đơn q, (kPa ) theo hàm lượng xi măng

“+ Một sô nghiên cứu về dat trộn xi măng trong nước của một sô tác giả

trong nước thi cường độ nén đơn của dat trộn xi măng theo các hamlượng xi măng khác nhau từ 6 + 17%, có kêt quả như sau:

Bang 1.1: Cường độ đất trộn xi mang theo hàm lượng

Ty lệ xi măng với đất, ay (%) 6 7 9 12 17Cường độ kháng nén 28 ngày, qu?" (KG/cm) | 602 | 6,18 | 9/13 | 15,56 | 17.51Cường độ kháng nén 90 ngày, qu" (kG/em*) | 8.13 | 835 | 1233 | 21,01 | 23,65

Kết quả nghiên cứu với một loại đất sét yếu, kết quả cho thấy cường độ của

dat sau khi trộn tăng lên đáng kê, phụ thuộc vào hàm lượng xi mang.

2000

Hạ.Ÿ "ÒỒ Of Aw=20%

\

x : —©“ Awe 15%

1600 + 0 a —A— Aw = 10%

bs ø ' % —O— Aw © B%- `

biển gia cỗ bởi xi măng Porland Nhung vẫn đề là đối với mỗi loại đất

và loại / lượng kết dính khác nhau, người ta cần nghiên cứu mối tương

quan của sự phát triển cường độ đó Do đó, đối với mỗi công trình,

luôn cần thiết chỉ rõ được về co bản mối quan hệ giữa cường độ nén 7ngày và 28 ngày Từ đó có thể nội suy / ngoại Suy Các kết quả cần dự

đoán dựa vào moi tương quan nay Dự toán môi tương quan nay có ý

nghĩa rat lớn trong van dé rút ngắn tiễn độ đáng ké cho các dự án.

HH ——ễễễ

€OQ\C]

Litgng ngôn tư ước = 100%

50004000}—3000}—

2OOOkE-1OOO|L 1OO|—

O”——— — i 4

: == 1Œ 1O"The gian mint kết: ngay

Hình 1.3:Anh hưởng của tuditso || P.z4 ra

việc lựa chọn ty lỆ xi măng với đất nên dựa trên cơ sở các kinh nghiệm đề xuấttrong nhiều công trình nghiên cứu trước đây Sau đó, tiến hành thí nghiệm trongphòng xác định sức kháng nén của mẫu xi măng - đất Cuối cùng, chọn ra tỷ lệ ximăng với đất thích hợp.

1.3 Đặc tính dat — xi măng — phụ gia Polymer DB500:

Theo nghiên cứu sau khi được trộn với xi măng thì cường độ đất tăng lên rất

đáng kê tùy theo hàm lượng xi măng được trộn vào đât.

Sau khi được gia cường thêm phụ gia polymer thì phụ gia polymer DB500 đã

cải thiện đáng kế khả năng chống cắt cho xi măng đất và với hàm lượng xi măngđược trộn vào cô định, ham lượng phụ gia cho thêm vào là 3.78 lít /m), kết quả chothấy cường độ đất tăng lên cao nhất dat 1.1 + 2.2 lần so với lúc chưa có phụ giaPolymer DB500 và kết quả cường độ cao nhất tùy thuộc vào từng loại đất và hàmlượng xi măng Qua đó giúp tiết kiệm được đáng kế hàm lượng xi măng

1.4 Các công trình đã áp dụng công nghệ gia cố đất với phụ gia polymer

Đường nông thôn sử dụng đất cát pha ở Huyện Cần Giờ, TP Hồ Chí Minh.

Kết Luận:

Phương pháp dùng xi măng trộn vào đất dé xử lý các loại đất là giải pháp rấtkhả thi đã được nghiên cứu và ứng dụng từ nhiều năm nay ở trong và ngoài nước,điều quan trọng để đạt hiệu quả cao nhất trong phương pháp nảy là cần tìm ra đượchàm lượng xi măng - đất hợp lý nhất theo từng loại đất và tương ứng với nó là độâm thích hợp dé cường độ xi măng — đất đạt cường độ cao nhất cho từng loại đất

Ngoài việc gia cường đất chỉ bằng xi măng thì có thể gia cường vào hỗn hợpnày phụ gia polymer DB500 giúp cải thiện cường độ đất sau khi gia cường có thểtăng lên từ 1.1+2.2% so với loại đất chỉ trộn với xi măng ở cùng hàm lượng ximăng Qua đó góp phan tiết kiệm được đáng kế hàm lượng xi măng

Một số tuyến đường được giới thiệu ở trên được sử dụng xi măng và phụ giađể gia cô nhưng do các nhà đầu tư ở nước ngoài đầu tư, họ mang công nghệ mới vềViệt Nam áp dụng Do đó, Cần phải làm rỏ tính chất, sự tương tác của phụ gia, ximăng vào đất giúp hình thành cường độ

CHƯƠNG2_ CƠ SỞ LÝ THUYET VE SỰ HÌNH THÀNH CƯỜNG ĐỘCHO DAT GIA CO PHU GIA POLYMER DB500 VÀ XI MĂNG2.1 Ban chat và tính chất vật lý của đất gia cố:

Như đã biết, đất là sản phẩm của quá trình phong hóa đá gốc, dưới tác động

của các tác nhân vật lý, hóa học, sinh học, trong một quá trình lâu dài thì đá vỡ

vụn thành các mảnh nhỏ, phân tán đi xa nhờ dòng nước và gió, cuối cùng trầm tíchở nơi nào đó mà tạo thành đất Ở trạng thái tự nhiên, đất bao gồm nhiều pha hợpthành như pha ran ( hạt khoáng ), pha long ( nước ) và pha khí ( không khí trong lỗrỗng ) Đặc trưng điển hình của đất là phân tán, tính chất của đất được quyết địnhchủ yếu bởi các hạt nhỏ có kích thước 0.001 — 0.005mm ( hạt keo sét ) và nhỏ hơn0.001 ( hạt keo ) chứa trong đất giữ vai trò đáng ké trong việc hình thành các tínhchất của đất Như đã biết, trong đất ngoài khoáng vật nguyên sinh còn có nhữngkhoáng vật thứ sinh được tạo trong quá trình hình thành của đất Khoảng vật thứsinh có tinh chất khác han so với khoáng vật ban đầu của đá gốc Nhiều công trìnhnghiên cứu đã chỉ ra: đất sét bao gồm 3 loại khoáng vật chính sau: Ilit, Kaolinit,Montmoriolit, và trong đó khoáng vật Montmoriolit đóng vai trò quan trong nhấttrong quá trình tương tác với các vật chất mới được đưa từ bên ngoài vào

Các nghiên cứu lý thuyết cũng như thực tiễn đã khăng định: đất ở điều kiện tựnhiên rất kém 6n định va dễ biến dạng dưới tác động của tải trọng Tuy nhiên, dođặc thù của đất ( hệ phân tán, tính chất keo ) đất sét ở trạng thái khô có cường độcao nhưng khi bão hòa nước, các tinh chất trên bị giảm nhanh, còn không đáng kể.Khi dùng đất sét trong công tác xây dựng đường ô tô cần có những biện pháp khắcphục các nhược điểm trên, làm cho nó có thé bền vững ngay cả khi bão hòa nước vàchịu được tac động cua tải trọng xe 6 các điều kiện thời tiết khác nhau Sét trongtrạng thái tự nhiên có đặc tính của hạt nhỏ phân tán, để chúng có thể 6n định ké cảkhi bão hòa nước, cần làm cho chúng mang tính toàn khối, 6n định Để đạt đượcmong muốn này, người ta trộn thêm vào đất các loại phụ gia khác nhau, nhờ nhữngtương tác của chúng với đất mà làm thây đổi tính chất ban đầu của đất Như vậy,tính chất của đất được cải thiện theo hướng có lợi cho xây dựng

2.1.1 Các đặc điểm cấu trúc hệ keo của đất:

Đất có nhiều dạng khác nhau do quá trình hình thành khác nhau vẻ thànhphân khoáng vật cũng như kích thước các hạt Đặc điểm chung của các hạt mịntrong đất là khi hút âm, chúng có tính chất đặc trưng của hệ keo Nếu tỷ lệ hạt nhỏ (sét, keo ) trong đất lớn, chúng có những đặc điểm như: có tính dính nhớt, trao đôiion, tinh hap thụ, khả năng keo tụ và mức độ háo nước cao Đất 4m là một hệ phântán, môi trường là dung dịch và lỗ rỗng, mà hệ phân tán nào cũng có một trị SỐ SỨCcăng bề mặt và năng lượng bề mặt là tích số giữa tong diện tích bề mặt va trị số sứccăng bề mặt Thành phan hat nho trong đất chiếm ti lệ rất cao, như vậy tong diéntích bề mặt các hat lớn nên năng lượng bề mặt cao Điều nay rất quan trong trongviệc điều chỉnh quá trình tác dụng tương hỗ và quá trính hình thành cau trúc tronggia có đất.

Những phân tử nam trên bề mặt một hạt vật chất có thé hút giữ những phântử hay hạt keo của chất khác từ môi trường Lực hút này là do năng lượng thừa củalực hút phân tử ở lớp trên bề mặt hạt vật chất Các hạt keo hay các hạt nhỏ gân kíchthước hạt keo như sét có điện tích bề mặt lớn hơn nên có thể hút rất nhiều phân tửcủa vật chất khác

Một yếu tố quan trọng trong việc hình thành các loại đất và tạo nên các tinhchất khác nhau của các loại đất là do các hạt keo có mang điện tích Do sức hút bềmặt của các hạt keo nên các ion tự do trong môi trường đất sẽ bị các hạt keo hút vào

và do đó hạt keo trở thành hệ mang điện phức tạp.

Nhiều công trình nghiên cứu đã khăng định: đối với đất sét thông thường, lõikeo — sét mang điện tích âm ( anion ) Chính vì vay, chúng hút vé phía mình các

cation của các phân tử lưỡng cực trong môi trường và tạo nên lớp điện kép Bản

than lớp điện kép này ôn định một cách tương đối vì đã tạo ra sự cân bang dién tichvới lõi keo nhưng phía bên ngoài của lớp điện kép lại là những lớp ion khếch tánvới năng lượng nhỏ hon và giảm dan theo khoảng cách Tiếp theo là môi trườngkhếch tán

Thường thì không chỉ các ion hòa tan mới bi hút vào hạt keo, cả các hạt lo

lửng trong môi trường nếu tiếp cận với hạt keo cũng bị các hạt keo hút giữ và nhưvậy các hạt keo đó lại liên kết chặt với các hạt keo khác và liên kết với các hạt

khoáng lớn hơn.

2.1.2 Anh hưởng của hệ keo tới qua trình gia cô dat:

Điện tích của các hạt càng lớn thì hệ keo càng 6n định Nếu có yếu tố nào đó

làm hạt trở nên trung hòa điện tích thì sẽ triệt tiêu lực hút tĩnh điện Khi đó, các

phân tử HOH phân cực bám quanh hạt keo bị đây ra khỏi hạt, hạt phân tách khỏidung dịch và kết tủa, lúc này hệ keo bị phá vỡ, quá trình này gọi là keo tụ Người tachia khả năng hấp thụ của đất ra 4 loại: hút cơ học, hút vật ly, hút ly hóa va hút sinhhọc Với việc gia cố đất thì hút vật lý và hút lý — hóa giữ vai trò quan trọng Khảnăng hút vật ly của dat do có năng lượng bề mặt tự do trên mặt tiếp xúc của hạt vớidung dịch nước và do sức căng bê mặt Hút vật lý làm cho trên bề mặt hạt đất hìnhthành các màng hập thụ bởi những phân tử bị hút từ các chất trong dung dịch

Khả năng hút hóa lý có tác động lam thay đổi các tính chất vật lý, co học vàhóa học của đất Kha năng hút này có ý nghĩa quan trong tới việc gia cô đất với cácchất khác nhau Khi đất chứa nhiều ion kim loại kiềm, khi bị 4m sẽ nở thé tíchmạnh, trở nên dính và dẻo, mat tính chất chịu lực, tức là thay đổi theo hướng bat lợivề mặt co học Nếu đất hap thụ nhiều các cation hóa trị 2 ( Ca**, Mg** ) thì ngượclại trở nên keo tụ và khó chuyển sang trạng thái keo chảy Do vậy, đất ôn định đốivới nước Khả năng hút hóa học thể hiện ở đặc điểm hút các chất hòa tan trong dungdịch để tạo các muối không hòa tan hay ít hòa tan, nó đóng vai trò quan trong khigia có đất

Nói chung, có thê chia câu trúc làm ba loại: câu trúc keo tụ, câu trúc ngưngkét và câu trúc kết tinh.

2.1.3.1 Cau trúc keo tụ: chịu sử ảnh hưỡng của đầm nén cơ học Đầm nén cơ họclàm tăng độ chặt của đất và các hạt tiếp xúc với nhau trên diện tích rộng hơn.Cường độ cau trúc keo tụ tăng đáng kể nhờ tăng diện tiếp xúc giữa các hạt Cau trúckeo tụ có cường độ thấp, có thé khôi phục lại cường độ sau khi kết cau bị phá hủy,

người ta gọi tính chất nay là tính xúc biến Cấu trúc keo tụ có tinh đàn — dẻo va kha

năng từ biên.

2.1.3.2 Cau trúc ngưng kết :

Khi cau trúc keo tụ được thoát nước ( bị ép cho nước thoát ra làm giảm thétích pha lỏng, thành phần nước tự do bay hơi ) thì nó chuyển dan thành cau trúcngưng kết Cau trúc ngưng kết có được nhờ liên kết hóa hoc, chúng có cường độcao, tính don, đàn hồi nhưng không có khả năng biến dạng dư, không có tinh xúcbiến Cau trúc ngưng kết trong điều kiện tự nhiên không có khả năng chịu nước,chúng trở nên mat hoan toàn cường độ khi bão hòa nước

2.1.3.3 Cau trúc kết tinh:

Khác với cau trúc ngưng kết, cau trúc kết tinh lại có tính 6n định nước Đó làkết quả kết nối các tỉnh thể pha răn hình thành trong dung dịch bão hòa Nó pháttriển trên cơ sở cầu trúc keo tụ nhờ hòa tan trong nước các thành phan của pha rắn

có trước hay dung dịch quá bão hòa đối với các chất thủy hóa mới hoặc sự kết tinhcủa các chất trong dung dịch trong quá trình biến đổi.

Đề gia cô đất đạt hiệu quả, tức là tạo điều kiện tốt cho việc hình thành cáccầu trúc mới cần thực hiện tốt các khâu công nghệ: làm nhỏ đất trạng thai tơi, min,phân bố đều các chất liên kết dùng dé gia cố; làm đều độ âm ở độ 4m tốt nhất chođất gia cố; lu lèn đạt độ chặt yêu cầu, bão dưỡng tạo các điều kiện về nhiệt độ, độâm ở trạng thái tốt nhất cho sự biến cứng của dat

2.2 Vật liệu Polyme DB500 dùng trong gia cố:

Vật liệu polyme thường gắn liền với nguôn gốc hữu cơ như keo epoxy, chất

dẻo tông hop.

Phụ gia Polymer DB500 là hỗn hợp của các chất hữu cơ có phân tử lượngtương đối cao tôn tại ở thể lỏng, có khả năng liên kết các vật liệu khoáng, tạo thành

đá nhân tạo

Nguyên liệu dé sản xuất chất kết dính hữu cơ là các sản phẩm có nguồn hữu

cơ như dâu mỏ, than đá, than bùn Sau khi gia công hóa lí, ngoài các sản pham

chính người ta còn nhận được một số nhựa cặn Nhựa cặn được gia công tiếp tục đểthành chất kết dính hữu cơ

Trong quá trình polyme hoá và ran chắc, chất kết dính polyme hữu cơ có tinh

dính và có kha năng liên ket các vật liệu chat độn rời rac thành một khôi ran chac.

Chất kết dinh hữu cơ được ứng dụng rộng rãi để xây dựng các lớp phủ mặt

đường vỉa hè, nên nhà công nghiệp, bảo vệ bê tông và kim loại khỏi bị ăn mòn.

Kết quả chụp SEM cho thấy phụ gia polymer DB500 là một lớp lưới, do đó

sẽ làm tăng ma sát giữa các hạt, từ đó sé làm tăng sức chong cat cua dat.

Hình 2.2: Hình anh phân tích phụ gia Polymer DB500 dưới kính hién vi SEM2.3 Vật liệu xi mang dùng trong gia cố:

Xi măng là loại vật liệu kêt dính vô cơ nhân tạo được sản xuât chu yêu từnguyên liệu đá vôi, đât sét, quặng săt và thạch cao.

Xi măng là chất kết dính dang bột, sau khi trộn với nước sẽ xảy ra quá trình

thủy phân thủy hóa xi măng và xi măng sẽ đóng ran.

Hiện nay trong su dụng xi măng Pooc Lăng là loại được sử dụng rộng rãinhât XI măng Pooc Lăng được sản xuât từ nguyên liệu đá vôi, đât sét, quặng sét vàthạch cao Thành phân hóa học của xi măng Pooc Lăng bao gôm các loại oxit sau:

CaO chiếm tỷ lệ 60 — 68%SiO, chiếm ty lệ 21 — 24%AlsOs chiếm ty lệ 4 — 7%FezOa chiếm ty lệ 2 — 4%MgO chiếm tỷ lệ < 4.5%SO; chiếm ty lệ < 3.0%CaO là thành phần chủ yếu nhất của xi măng Pooc Lăng Lượng CaO vừa đủ

thi xi măng có cường độ cao nhưng hàm lượng CaO qua cao sẽ khó khăn trong quatrình nung luyện, đòi hỏi phải có nhiệt độ nung cao, mặt khác sẽ có nhiêu CaO tự dolàm cho bê tông dê bị ăn mòn.

SiO, cũng là thành phan chủ yếu của xi măng Hàm lượng SiO2 nhiều sẽ kéo

đài thời gian đông cứng cua xi măng.

AlaOa có tác dụng làm nhanh thời gian đông cứng của xi măng Nếu Al,O;

quá nhiêu sẽ làm cho xi măng đông cứng rat nhanh và xi măng kém ôn định.

FezOx có tác dụng như một chất xúc tác, nhờ đó sẽ giảm được thời gian và

nhiệt độ nung Nêu FeO; ít, nhiệt độ nung phải cao hơn.

Các Oxit MgO, SO; là thành phan có hại nhưng khó loại bỏ được.Thành phần khoáng vật của xi măng bao gồm:

- Silicat tricanxit: 3CaOSIOs(C2S)- Silicat bicanxit: 2CaOS1O»s(CsS)- Aluminat tricanxit: 3CaOAI,03(C3A)- Feroaluminat tetracanxit: 4CaOAlzOsFezOs(CaAF)

Ngoai ra con mot số thành phan phụ như 5CaO.3AI1,03; 2CaOFe.O3 vaMgO, CaO tự do Trong xi mang Pooc Lăng ty lệ thành phan các khoáng vật nhưsau: C38 chiém 37-60% Day la thanh phan quan trong nhất, có cường độ cao, tốcđộ răn kết nhanh, tỏa nhiều nhiệt Hàm lượng C3S trong xi măng càng cao thì chấtlượng càng tốt

C¿S chiếm 15-37%, có cường độ trung bình rắn kết chậm và cường độ phát

triên theo thời gian.

CạA chiếm 10-18%, rắn kết nhanh nhưng cường độ thấp, tỏa nhiều nhiệt, dễ

bị nứt nẻ.

C,AF chiém 7-15%, ran kết nhanh, cường độ trung bình và phát triển theothời gian khá rõ rệt Các thành phân phụ khác như SOxCa2H›O vào khoảng 2-5% có

tác dụng làm chậm tôc độ đông kêt của xi măng.

MgO, CaO , SO3 la những chất có hại nhưng không loại bỏ được hoàn toàn

nên phải không che MgO <4.5%, CaO <0.5%, SO3 <3.5%.

Qua trình ran kết của xi mang:

Xi măng sau khi kết hợp với nước sẽ tạo thành những chất mới và qua trìnhrắn kết xảy ra Đây là một quá trình biến đôi hóa lý phức tạp và phụ thuộc nhiều yếutố: thành phân hóa học của xi măng, tỷ lệ nước nhào trộn, độ min của xi măng sau

khi trộn với nước xảy ra theo 3 giai đoạn:- - Giai đoạn hòa tan: xảy ra các phản ứng giữa nước và các thành phân khoáng

vật trong xi măng tạo thành các chat mới hòa tan, nông độ tăng dân đên mứcbão hòa.

- - Giai đoạn ngưng keo: các chất mới tạo thành có nông độ bão hòa do bị mat

nước nên ngưng tụ lại ở dạng keo, lam cho hô xi mang mat dan tính dẻo vabat dau ninh kết.

- - Giai đoạn kết tinh: từ khi ngưng keo hồ xi măng bắt đầu chuyển sang dangkết tinh, bat đầu hình thành cường độ Trong giai đoạn kết tinh cần tránh mọichan động dé quá trình đông ran thực hiện được day đủ Trong quá trình rankết của xi măng do ảnh hưởng môi trường, một phần ham lượng nước cầnthiết cho qua quá trình thủy phân và thủy hóa xi măng bị bay hơi Vì thếtrong giai đoạn này phải tiến hành bão dưỡng can thận ( nghĩa là phải tưới

âm để bù lại phần nước bị bay hơi ) để cho quá trình rắn kết thực hiện được

hoàn chỉnh.

Xi măng dùng trong gia cố phải là các loại xi măng Pooc Lăng thông thườngcó các đặc trung kỹ thuật phù hợp các quy định ở Tiêu chuẩn Việt Nam hiệnhành ( TCVN 2682 — 92 ) Ở đây không nền dùng xi măng mác cao có cườngđộ chịu nén ở tuổi 28 > 400daN/cm“ hoặc <300 daN/cm” Xi măng phải cóthời gian bắt đầu ninh kết tối thiểu là 120 phút và càng chậm cảng tốt

2.4 Nước dùng trong gia cố:

Nước dùng dé trộn đất gia có phụ gia Polymer DB500 va xi măng phải:- Khong có váng dau hoặc váng mỡ

- - Không có màu

- Luong hop chất hữu không vượt quá 15mg/I

- C6 độ pH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12.5

- Luong muối hòa tan không lớn hơn 2000mg/1

- Luong ion sunfat khong lớn hơn 600mg/]- Luong ion Clo không lớn hon 350mg/I- Luong can khong tan không lớn hon 200mg/I

2.5 Ban chat sự hình thành cường độ của đất gia cố phụ gia DB500 va xi

mang:

Dat sau khi được trộn với phụ gia polymer DB500 va xi măng lập tức xảy ra

các quá trình vật lý, hóa học và hóa — lý phức tạp, diễn ra trong khoảng thời giandài Sự hình thành cường độ của đất gia có phụ gia polymer DB500 và xi măng chủyếu do các nguyên nhân sau:

2.5.1 Sự hình thành cường độ do tính chất keo tụ:

Sau khi trộn đất với chất gia có thì xảy ra phản ứng:

CaO + H,O —> Ca(OH),Ca(OH)2 có tinh điện ly, chúng phân ly thành các ion Ca”” va (OH) Khinồng độ Ca”? trong dung dịch tăng lên, nó có vai trò quan trọng trong việc hìnhthành và phát triển cường độ của hỗn hợp Các ion mang hóa trị 2 như Ca”” và Mg””

trong đất tăng cao sẽ xâm nhập và khếch tán xung quanh hạt sét thây thế cho các

phân tử HOH lưỡng cực Hạt sét sẽ trở nên cân bang dién tich do dién tich 4m cualõi keo được trung hòa bởi các ion dương kế trên và chính vi thế bề dày các mang

nước ép chặt xung quanh hạt sét giảm đi Màng nước xung quanh các hạt bi phá vỡ,nước tự do tách rời khỏi dung dịch, xảy ra hiện tượng keo tụ và hệ keo bị phá vỡ.

Sự hình thành cường độ do cầu trúc keo tu là quan trong, nó làm cho hỗn hợp đấtgia cô có tính chịu nước Các hạt trở nên tro, khi bị bão hòa nước chúng không còn

hiện tượng nở thể tích và do đó cải thiện đáng kế tính dính và dẻo của đất Keo tụ làcầu trúc đơn giản, các hạt rời sắp xếp tạo thành mạng lưới không gian vô định hình.

Trong khi chuyển động, các hạt nhỏ bị va đập vào nhau và va đập vào các hạt lớn

tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình keo tu lan rộng ( các hạt đất liên kết thành khốilại với nhau ) va do đó hỗn hợp trở nên ôn định và bền vững hon ban dau.

Một tính chất quan trọng của cầu trúc keo tụ là chúng có khả năng xúc biếntối đa, tức là có thể khôi phục hoản toàn cường độ sau khi bị xáo trộn Quá trình lulèn rất có ảnh hưởng tới sự tạo thành cường độ Mức độ tăng độ chặt càng cao thìcác hạt cảng ép sát nhau, nhờ vậy số chỗ tiếp xúc trong một đơn vi thé tích vacường độ của cấu trúc keo tụ cũng tăng cao theo Sau khi phụ gia polymer DB500và xi măng được trộn kỹ với đất và tưới âm, phản ứng hóa học sẽ xảy ra, khi nàyquá trình keo tụ bắt đầu Sau khi trộn, tiễn hành công tác đầm nén, do tác động củacông đầm nén mà các hạt đất bị ép sát lại với nhau tạo điều kiện cho sự tiếp xúc tốtgiữa các hạt Đối với cấu trúc keo tụ thì cường độ hình thành do sự biến cứng xúcbiến Nếu công đầm nén lớn, độ chặt cao làm cho diện tích tiếp xúc giữa các hạtcàng lớn thì cường độ của cấu trúc cảng cao

2.5.2 Sự hình thành cấu trúc kết tỉnh:

Cường độ của cau trúc đất khi gia cố với DB500 và xi măng còn phụ thuộcvào sự hình thành các cấu trúc kết tinh Cau trúc kết tinh có cường độ và tính chịunước cao nhất so với cấu trúc keo tụ, ngưng kết Cau trúc kết tinh hình thành dotrong dung dich quá bão hòa các chất điện ly Ca** và Mg”*, chúng kết tinh thànhdạng tinh thể của các chất mới được tạo thành trong quá trình gia cỗ đất — DB500 —xi măng Các tinh thé này kết tinh thành khối và dính bám vào các hat đất tạo tadạng khung kết cấu bền vững

2.5.3 Quá trình hydrat hóa các khoáng cua xi măng Pooc Lang:2.5.3.1 Sự Hydrat hóa các khoáng silicat canxi:

Các khoáng silicat canxi trong xi măng Pooc Lang chủ yếu là: Alit (C38 ) va

Belit (C28).

a Sự hydrat hóa các khoáng C;S:

C38 phản ứng rất nhanh và mãnh liệt trong môi trường nước.Môi trường nước nhiều thì C3S sẽ bị thủy phân hoàn toản tạo thành Hydro

silic ( SIOs.nH;©) ) và Porlandite ( Ca(OH), ).

C,S +nH,O —> SiO,.(n—3)H,O+2Ca(OHR),Môi trường nước có nông độ vôi tương đương 0.05g CaO/ lít

C,S +nH,O > CaO.SiO, (n—2)H,O +2Ca(OR),

(Tobermonite) có bazo = |

Môi trường nước có néng độ vôi tương đương 0.8g CaO/ lít

C,S +nH,O ->3CaO.29%¡O, (n—3)H,O+3Ca(OR),

(AIwilite) có bazo = 1.5

Môi trường nước có nông độ vôi tương đương 1.19g CaO/ lít

C,S +nH,O > 2CaO.SiO, (n—1)H,O + Ca(OH),

(Hillerbrandite) có bazo = 2

Độ bazo càng tăng thi độ pH càng tăng, do đó khoáng dễ bị phân hủy

b Sw Hydrat hóa của khoáng CS:CS phan ứng thủy hóa, thủy phân chậm hơn so với khoáng C3S.Trong môi trường nước ròng C2S thủy phân hoàn toàn tạo hydosilic vaportlandite:

C,S +nH,O -> SiO, (n—2)H,O+2Ca(OH),Môi trường nước có nống độ vôi tương đương 0.05g CaO/ lit

C,S +nH,O > CaO.SiO, (n—1)H,O+ Ca(OH),Môi trường nước có néng độ vôi tương đương 0.8 CaO/ lít

2C,S +nH,O - 3CaO.2Si0, (n—1)H,O+ Ca(OH),Môi trường nước có nống độ vôi tương đương 1.19 CaO/ lít

C,S +nH,O —> 2CaO.2Si0, (n—1)H,O

Trong qua trình thủy phan: Ca(OH)» tạo thành sẽ hoa tan vào dung dich vatheo thời gian phan ứng thí nông độ Ca(OH); sẽ tăng dan cho đến trạng thái quá bãohòa và sé kêt tinh thành tinh thê dang tam.

2.5.3.2 Sự hydrat hóa của khoáng Aluminat canxi:

Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy khoáng Aluminat canxi trong xi măng

Pooc Lang tôn tại chủ yêu dưới dạng C3A và C¡zA+ Hai khoáng này khi tác dụngvới nhau thì phản ứng xảy ra mãnh liệt và bị thủy phân hoàn toàn.

Nước nhiều: C,A+6H,O ->3Ca(OH), +2AI(OR),

Nước it: C,A+nH,O > C,AnH,O

Trong môi trường nước có nồng độ vôi:

C,AnH,0+Ca(OR), > C,A(n+1)H,0Theo nhiều nhà khoa học trong sản phẩm dong rắn của xi măng Pooc Lang,

sản phâm chủ yêu và ôn định là dạng C3AHg ( hexa hydro aluminat tricalcite )

C,,A, +51H,O > 6C, AH, + Al(OH),C,,AH, + Ca(OH), > C,AH, +3H,O3Ca(OH), +2Al(OH), > C,AH,, +3H,O

C, AH, + Ca(OH, )+6H,O > C,AH,,

2.5.3.3 Su hydrat hóa của khoáng alumoferit — tetracalcite C,AF:

Khoáng C,AF khi hydrat hóa phụ thuộc vào nhiệt độ của quá trình hydrathóa.

Môi trường nhiều nước:- Nhiệt độ từ 20°C - 25°C: C,AnH,O > C,A, + Ca(OH), + pH,O

Môi trường vôi bão hoa:

- _ Nhiệt độ 20°C - 25°C: C,AF +7H,O > C,(AF)H, + Ca(OH),Chat Cs(AF)H, bên hơn C4(AF)H)j3

2.5.3.4 Sự hydrat hóa của các khoáng 4 cầu tử:a Khoáng hydro ghelenit:

2CaO.Al,03.S102.8H,O(C2ASHs): khoáng nay được tạo thành ở điều kiện

thường hoặc điêu kiện thủy nhiệt.

2Ca(OH), + SiO, + Al,O, > C,ASH,C,ASHg làm cho xi măng ôn định trong môi trường xâm thực, môi trườngchưa bão hòa nhưng không 6n định trong môi trường nước chứa thạch cao và trong

môi trường nước có nông độ vôi thi nó hút vôi dé tạo thành C3ASHg.

C,ASH, + Ca(OH), + C,ASH, + H,O

b Khoáng hydro granat: C3;AS,H):

Khoáng nay được tao thành từ 2 khoáng C3AS3 va C3FS3 gọi là granat.Khoáng hydro granat làm cho xi măng ôn định trong môi trường sunfat.

Kết luận: quá trình hydrat hóa của xi măng Pooc Lăng diễn ra như sau:

Đầu tiên là các khoáng Silicat, Aluminat và feroaluminat canxi sẽ tiến hành

phản ứng thuỷ hoá và thuỷ phân với nước dé tạo thành các gel hydro Silicat canxivà hydro aluminat canxi.

2C,S+H,O->C,S,H, +3AI(OH),2C,S + H,O > C,S,H, + AI(OH),

C,A+6H,O > C,AH,

C,AH, + Ca(OH), + H,O > C,AH,,

C,AF +nH,O > C,AH , + CaO.Fe,O,.qH,O

CaO.Fe,O,.qH,O + Ca(OH), > C,FH,+ pH,OCac khoang ton tai chu yếu trong quá trình đóng ran là C3S,H3, Ca(OH),,C2AH,, C:FH¿ Cac san pham nay đầu tiên ở dạng gel hydrat và các gel này hòa vàodung dich cho đến khi đạt trạng thái quá bão hòa thì kết tinh thành tinh thé, các tinhthé nay dần dan thành keo tu, tách nước bao boc quanh hạt xi măng va kiềm hãm độ

hydrat hóa của các hạt xi mang, theo thời gian tinh thé này liên kết lại với nhau tạo

thành sản phâm có cường độ.

Ngoài ra, trong xi măng còn có đá thạch cao CaSOx.2H¿O ( khi nghiền cho

vào 3-5% đê giảm quá trình ninh kết, đóng ran của xi măng ).

C,AH,, +3CaSO,.2H,O+20H,O — 3Ca0.Al,O, 3CaSO,.32H,O(C,ACS,H.„)

C;AH, + CaSO,.2H,O +4H,O — C,ACSH,,

Trong xi mang Pooc Lăng còn có CaO tự do va MgO tự do:

CaO tự do + HxO — Ca(OH), PorlanditeMgO tự do + H,0 — Mg(OH), BrucicCaO, MgO tự do tạo thành khi nung da vôi

Ca(OH)2 dé hòa tan, gây ăn mòn tạo rỗng trong cau trúcC3AH, bên nhất đối với các khoáng hydrat aluminat canxi, kết tinh và ninh

kết ran chac nhanh.

C3FH¢: bền nhất trong các khoáng hydrat ferat canxiC3S2H5: khoảng bên nhất, kết tinh hạt min, tạo nên cường độ cao cho đá xi măng,

cường độ phát triên lâu dài theo thời gian nên tạo độ đặc chac trong câu trúc ximang, C3S.H3 chiêm 75 — 80%.

2.5.4 Sự làm việc đồng thời của đất — xi măng — phụ gia polymer DB500:

Khi đất được trộn xi măng thì các hạt xi măng sẽ len lỏi vào các lỗ rỗng củađất, các phản ứng thủy hóa xảy ra giữa xi măng và nước trong đất tạo thành các liênkết giữa các hạt đất làm cho khung đất chặt hơn Bên cạnh đó, phụ gia DB500 đượccho thêm vào đất làm tăng sự gắn kết giữa các hạt đất — xi măng lại với nhau, từ đólàm tăng tính chống cắt cho đất

Khi lực tác dụng vào đất, các lực sẽ chuyển từ bề mặt hạt đất vào bên trongkhung hạt và khi có các lực kéo sẽ truyền lên khung hạt thì phụ gia polymer sẽ làthành phan chinh tham gia gan kết các hat đất và chịu lực chính trong khung hạt.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ và độ ốn định của đất gia cố với phụ

gia polymer DBS00 và xi mắng:

Cường độ của đất gia cỗ với phụ gia polymer DB500 va xi mang được hìnhthành bởi các nguyên nhân đã dân Ở trên Do vậy, đê đạt được hiệu quả trong quá

trình gia vô thì cân chú ý tới các yêu tô sau đây:

- Tinh chất va nguồn gốc tạo thành của vật liệu gia cố- Thanh phan hạt của vật liệu gia cố

- Ham lượng phụ gia polymer DB500 và xi măng