BÀI THU HOẠCH Chủ đề: Tìm hiểu vật liệu đất gia cố chất kết dính đường thủy hóa Hydraulic Road Binder (HRB) - Sự cần thiết phải nghiên cứu Chất kết dính đường thủy hóa HRB chất kết dính vô cơ, trộn vào đất có tác dụng liên kết hạt đất lại với từ làm tăng cường độ đất Đất gia cố HRB có nhiều ưu điểm so với đất gia cố chất kết dính vô khác xi măng, vôi: + Đất gia cố HRB sau thi công xong bị nứt cường độ cao so với loại đất gia cố xi măng vôi; + Công nghệ HRB có tính bền hóa học cao ( bền Sun fat) , chịu đựng cacbon hóa tốt xi măng; + Thời gian phát triển cường độ chậm ,tuổi thọ sử dụng lâu so với đất gia cố xi măng; + Sử dụng HRB gia cố cho vật liệu chỗ, giảm chi phí vận chuyển vật liệu hạ giá thành xây dựng; + Chất kết dính HRB sản suất theo tiêu chuẩn Châu Âu nên đảm bảo vệ - sinh môi trường sức khỏe người Chất HRB giới nghiên cứu sử dụng từ lâu việc gia cố vật liệu - làm móng công trình xây dựng giao thông Ở Việt Nam, GTVT cho phép sử dụng vật liệu HRB để gia cố làm móng, mặt đường xây dựng công trình giao thông Việt Nam theo định số 992/QĐBGTVT ban hành ngày 17 tháng năm 2009.Tuy nhiên chất gia cố HRB thử nghiệm cho đường cấp thấp, đường giao thông nông thôn, chưa sử dụng cho công trình giao thông cấp cao chưa có kết đánh giá hiệu cụ thể loại vật liệu Vì trước sử dụng HRB cách đại trà xây dựng công trình giao thông cần phải nghiên cứu, kiểm tra đánh giá kỹ - lưỡng, xác hiệu mà loại vật liệu mang lại Mục tiêu nghiên cứu Tìm hiểu vật liệu HRB, chế làm việc, sở khoa học, công nghệ thi công vật liệu - đất gia cố HRB; Đưa so sánh, đánh giá với số chất liên kết khác việc gia cố đất 3 Nội dung nghiên cứu 3.1 Tổng quan chất kết dính đường thủy hóa HRB - Chất kết dính HRB loại chất kết dính vô nghiên cứu phát triển công ty Zugon Industries thuộc Vương Quốc Anh Hiện nay, công nghệ sản xuất chuyển - giao cho Công ty TNHH Phú Thiện Phát bước đầu tiến hành sản xuất Việt Nam Chất kết dính HRB sản phẩm có dạng bột, thành phần chủ yếu chất đặc tính Puzolan, xi măng chất hoạt hóa biến đổi Puzolan Thành phần chất lượng loại vật liệu đầu vào phải đáp ứng theo tiêu chuẩn DD EVN 13282:2000 Các thành phần chủ yếu HRB bao gồm: + Tro bay; + Bột hoạt tính hydrat: Pôzơlan tự nhiên, sét hoạt hóa nhiệt, đá phiến sét, đá - - vôi, thạch cao, vôi sống; + Xi măng Pooclang PCB40 HRB thích hợp để gia cố loại đất có nhiều hạt nhỏ loại sét, sét, cát Tỷ lệ phối trộn hợp lý từ 8% đến 10% tổng khối lượng hỗn hợp (đất + HRB) Cơ chế làm việc: + Đất thường chứa hạt sét nhỏ có màng nước liên kết bao bọc xung quanh hạt đất Khi tiếp xúc với nước, màng nước bị trương nở, bị phá rách, tinh thể khoáng vật hút nước, hạt đất bbij đẩy xa làm cho đất có tính nở tính co lớn + Khi đất trộn với HRB thành phần hoạt tính có HRB tác dụng với nước đất xảy trình thủy hóa Sản phẩm sau bị thủy hóa giống - lớp keo kết dính bao bọc lấy hạt đất liên kết chúng lại với Với có mặt HRB đất kết hợp với công lu nèn hợp lý hạt đất xít lại với làm tăng độ chặt đất Sản phẩm thủy hóa từ HRB có tác dụng chống lại trương nở vốn có hạt sét, làm cho đất hóa cứng liên kết với tạo thành khối thống Đất gia cố HRB tạo thành khối móng đường liên kết chặt, có khả chịu lực cao giảm thiểu phá hủy nước với - đường Với tính chất HRB ứng dụng để gia cố đất làm lớp lớp mặt đường cấp thấp Một số công trình Việt Nam sử dụng HRB như: + Đường liên xã thuộc tỉnh Hưng Yên; + Đường GTNT Trảng Bom, Đồng Nai; + Đường vào trại lợn, Đồi Kiên, Sơn Tây… 3.2 Cơ sở khoa học sử dụng phụ gia HRB - 3.2.1 Các đặc trưng lý đất và vật liệu hạt gia cố làm móng đường ô tô Đất vật liệu chủ yếu để làm móng đường ô tô Thành phần đất phức tạp, tính chất đất phụ thuộc vào tỷ lệ thành phần hạt, thành phần vật liệu khoáng chất - trạng thái độ ẩm đất Đất dùng làm nền, móng đường loại đất có cường độ cao, ổn định tốt với nước, tính ép co nhỏ, thuận lợi cho thi công Thông thường loại đất không chứa tạp chất làm móng đường Các loại đất hữu cơ, đất chứa muối hòa tan giới hạn cho phép - không dùng để làm đường Trong thực tế nơi cũng tìm loại đất đá có đặc trưng lý phù hợp để làm nền, móng đường Trong trường hợp để tận dụng vật liệu sẵn có chỗ để mang lại hiệu kinh tế cho dự án vừa đảm bảo môi trường biện - pháp tốt gia cố, cải tạo đặc trưng đất cho phù hợp với yêu cầu làm đường Đất vật liệu hạt sau gia cố chất liên kết trở thành vật liệu toàn khối Vì để đánh giá hiệu gia cố, đánh giá khả sử dụng vật liệu thường thông qua - đặc trưng cường độ chịu nén, chịu kéo, chịu uốn 3.2.2 Các phương pháp gia cố đất nền, móng đường ô tô Nguyên lý gia cố đất: Vật liệu đất làm nhỏ trộn thêm vật liệu liên kết, chất phụ gia, chất hoạt tính bề mặt với tỷ lệ định, nhằm thay đổi cấu trúc tính chất lý đất theo hướng mong muốn Cụ thể sau trình thi công đất gia cố biến thành lớp có cường độ cao ổn định chịu tác - dụng nước Các phương pháp gia cố đất: + Gia cố loại vật liệu hạt + Gia cố đất với chất liên kết hữu + Gia cố đất chất keo tụ hợp chất cao phân tử + Gia cố đất phương pháp hỗn hợp + Gia cố đất số chất hóa học khác 3.3 Công nghệ thi công gia cố đất bằng HRB Bước 1: Lấy mẫu đất trường để xác định tiêu phòng thí nghiệm gồm thành phần hạt, loại đất, dung trọng, độ pH, độ ẩm tối ưu, số CBR … từ xác định tỷ lệ sử dụng HRB để gia cố Bước 2: Dọn mặt bằng, tạo khuôn đường Bước 3: Rải lớp đất bột HRB lên bề mặt trộn hỗn hợp thành đống phạm vi công trường; Bước 4: Dùng máy phay chuyên dụng máy dùng nông nghiệp trộn đất HRB; Bước 5: Lu nèn vật liệu đạt độ chặt yêu cầu; Bước 6: Kiểm tra đánh giá chất lượng thi công : kiểm tra độ chặt, cường độ chịu nén, cường độ chịu cắt Thi công thí điểm móng đường gia cố bằng HRB tại dự án đường “ Tuần tra Biên giới” 4.1 Kết thi công thí điểm và kết kiểm tra tại hiện trường, thí nghiệm - Căn vào báo cáo kiểm tra đánh giá chất lượng đoạn thi công móng đường thí điểm gia cố chất kết dính HRB dự án đường tuần tra biên giới ban quản lý dự án 47 + Khối lượng thực hiện: Hoàn thành thi công thử nghiệm 917m móng đường với chiều dày 18 cm, gia cố 10% HRB + Địa điểm triển khai: Km0+900 đến Km1+800, Dự án đường TTBG Mốc D8- - D10_E2, Sơn La; Kết kiểm tra trường thí nghiệm + Kiểm tra phương pháp ngoại quan: Một số vị trí có tượng phân tầng đặc biệt vị trí tiếp giáp đoạn thi công + Kiểm tra mô đun đàn hồi móng 21 điểm : Đạt trung bình 2640 daN/cm (giá trị thấp đạt 1830 daN/cm2, giá trị cao đạt 3598 daN/cm2) + Thực hành khoan rút lõi lấy mẫu nguyên dạng 12 vị trí + Kết xác định tiêu lý: Với mẫu khô Rn đạt trung bình 19,4 daN/cm2; Với mẫu ngâm bão hòa nước Rn đạt trung bình 11,1 daN/cm2; Không tiến hành thí nghiệm kéo uốn để xác định Rku 4.2 Đánh giá phụ gia HRB tại Dự án đường TTBG 4.2.1 Về quy trình và công nghệ thi công - Có trình tự thi công, quy định đơn giản, phù hợp với lực sẵn có đơn vị thi - công quân đội Do nhà cung cấp chưa thực quán triệt thực yêu cầu kỹ thuật thi công đề xuất chiều dày san gạt, kỹ thuật phay trộn, độ ẩm lu lèn, quy trình lu lèn, công tác bảo dưỡng… nên số vị trí xuất nứt, phân tầng , mô đun không đồng Do - chưa phản ánh hết tác dụng phụ gia HRB 4.2.2 Đánh giá mặt kỹ thuật Về mô đun đàn hồi: Đất gia cố HRB có mô đun đàn hồi trung bình cao đạt 2640 - daN/cm2 Về trình lấy mẫu chế tác mẫu: Thông qua khả lấy mẫu cho thấy độ bền vững liên kết, độ đặc chắc đất gia cố HRB tốt lấy mẫu nguyên dạng - phương pháp khoan rút lõi Về tiêu lý: + Cường độ kéo uốn: Đất gia cố HRB dự án đường TTBG không làm thí nghiệm mẫu trường; mẫu phòng thí nghiệm loại sét pha chứa cát màu vàng nhạt lấy Sơn La mẫu SL1 cho kết cường độ kháng uốn Rku từ 290 daN/cm2 đến 810 daN/cm2 phụ thuộc vào phần trăm HRB sử dụng [3] + Cường độ chịu nén với mẫu khô đạt 19,4 daN/cm2; + Cường độ chịu nén mẫu bão hòa nước đạt 11,1 daN/cm2 điều cho thấy khả chịu lực đất gia cố HRB giảm rõ rệt điều kiện bất lợi đất - không bị tan rã chứng tỏ liên kết hạt đất gia cố HRB ổn định Bảng tóm tắt kết thí nghiệm kiểm tra móng đường gia cố phụ gia: Móng gia cố phụ gia SA44/LA40+vô Em daN/cm Em daN/cm2 Rn Rku (daN/cm2) (daN/cm2) bão hòa bão hòa Không nước Không nước Không XĐ Tan rã XĐ Tan rã Không Rn (daN/cm2) mẫu khô 847.8 480.3 DB 500 1277.7 1049.6 XĐ 18.5 DZ33 + XM 1131.7 1343.2 38.8 18 DZ33 716 - 15.9 Tan rã i XĐ Tan rã - 6% XM 780 - RRP 235 1268 1248 HRB 2640 - 51 Không XĐ 19.4 31.9 Tan rã 11.1 Không XĐ Tan rã Không XĐ Như nêu đất trộn với chất phụ gia lu lèn chặt trở thành vật liệu liền khối tiêu cường độ kéo uốn phải kiểm toán đảm bảo Nhưng - kết đoạn thử nghiệm chưa đánh giá tiêu Đất gia cố loại đất sét, chưa có kết cụ thể loại vật liệu khác nên khó đánh giá phù hợp HRB loại vật liệu có tiêu lý khác - 4.2.3 Đánh giá mặt giá thành Qua giá thành đoạn thi công thử nghiệm sử dụng HRB với đoạn làm móng cấp phối đá dăm cùng khu vực giá thành thấp không đáng kể Sự giảm giá thành chủ yếu nhà cung cấp vào hao phí trực tiếp thực tế, vận dụng định mức tương đương, dùng máy thi công đơn giản thay máy chuyên dụng dẫn tới sai lệch giá Như việc nhà cung cấp đưa sử dụng HRB giảm giá thành xây - dựng từ 15% đến 30 % cần phải đánh giá lại Phương án dùng HRB gia cố đất thực có hiệu thi công khu vực đặc biệt khó khăn, đá mà phải vận chuyển đá xa Nhưng chi phí vận chuyển bảo quản HRB chắc chắn cũng tăng theo Vì thi công vùng cũng cần phải thi công thí điểm trước thi công đại trà để đánh giá lại hiệu kinh tế 4.2.4 Đánh giá mặt vệ sinh môi trường - Chất HRB có chứng nhận không ảnh hưởng đến môi trường - Việc sử dụng HRB thay việc sử dụng đá mỏ đá từ góp phần vào việc bảo vệ núi đá thiên nhiên không bị xâm hại Các tài liệu tham khảo [1] Kết phân tích mẫu HRB [2] Quyết định 992/QĐ-BGTVT [3] Báo cáo thí nghiệm đất gia cố HRB 22.5E [4] Báo cáo kiểm tra đánh giá chất lượng móng đường gia cố phụ gia ban quản lý dự án 47 - Các tài liệu tham khảo thể sau thu hoạch ... Gia cố đất với chất liên kết hữu + Gia cố đất chất keo tụ hợp chất cao phân tử + Gia cố đất phương pháp hỗn hợp + Gia cố đất số chất hóa học khác 3.3 Công nghệ thi công gia cố đất bằng HRB... pháp gia cố đất nền, móng đường ô tô Nguyên lý gia cố đất: Vật liệu đất làm nhỏ trộn thêm vật liệu liên kết, chất phụ gia, chất hoạt tính bề mặt với tỷ lệ định, nhằm thay đổi cấu trúc tính chất. .. lý đất theo hướng mong muốn Cụ thể sau trình thi công đất gia cố biến thành lớp có cường độ cao ổn định chịu tác - dụng nước Các phương pháp gia cố đất: + Gia cố loại vật liệu hạt + Gia cố đất