Đất loại sét yếu vùng ĐBSCL là các trầm tích trẻ có tuổi Holoxen, được hình thành với nhiều nguồn gốc và điều kiện khác nhau do vậy trong đất có chứa nhiều thành phần gây ảnh hưởng đến chất lượng đất gia cố. Kết quả nghiên cứu cải tạo đất cho thấy trong đất có nhiều hạt thô, ôxit silic, khoáng vật thạch anh có tác động tích cực cho cải tạo đất còn với đất có nhiều nhóm khoáng vật sét, hữu cơ gây bất lợi.
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẶC ĐI ỂM THÀNH PHẦN ĐẾN CHẤT LƯỢNG ĐẤT LOẠI SÉT YẾU VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG GIA CỐ BẰNG XI MĂNG Vũ Ngọc Bình Viện Thủy cơng Tóm tắt: Đất loại sét yếu vùng ĐBSCL trầm tích trẻ có tuổi Holoxen, hình thành với nhiều nguồn gốc điều kiện khác đất có chứa nhiều thành phần gây ảnh hưởng đến chất lượng đất gia cố Kết nghiên cứu cải tạo đất cho thấy đất có nhiều hạt thơ, ơxit silic, khống vật thạch anh có tác động tích cực cho cải tạo đất với đất có nhiều nhóm khống vật sét, hữu gây bất lợi Khi hàm lượng hữu lớn 20% làm cường độ mẫu ban đầu tăng sau suy giảm theo thời gian bảo dưỡng, với đất nhiễm mặn dùng loại xi măng chứa nhiều ôxit calci (CaO) phù hợp với xi măng chứa CaO Từ khóa: Thành phần, cải tạo đất, đất sét yếu, thời gian bảo dưỡng, cường độ kháng nén Summary: The soft soil clays of the Mekong Delta is composed of young sediments of Holoxene age, formed from other sources and conditions, so that the soil contains many components that affect the quality of reinforce the soil Results of soil improvement studies show that in the soil there are many coarse particles, silicate, quartz minerals have positive effects for soil improvement and soil with many clay minerals, organic cause disadvantages When the organic content is greater than 20%, the unconfined compression strength of the sample increases, then decreases along curing time, with saline soils, use calcium-rich cement (CaO) which is better suited for low-CaO cement Keyword: Composition, improvemet of soil, soft soil clay, curing time, unconfined, ĐẶT VẤN ĐỀ * Các trầm tích đất loại sét yếu phân bố taj vùng đồng sông Cửu long thành tạo trẻ có tuổi Holocen, có nguồn gốc khác sông, biển, hỗn hợp sông - biển, đầm lầy vũng vịnh, sông - đầm lầy, biển - đầm lầy [2]… Các thành tạo đa phần sét, sét pha trạng thái dẻo chảy đến chảy, bùn sét, bùn sét pha, than bùn hóa… Đất thường bị nhiễm muối, nhiễm phèn, có lẫn hữu đặc biệt vùng cửa sông ven biển, đa phần đất chứa nhiều nhóm khống vật sét, hợp chất bất lợi cho cải tạo đất xi măng Các đặc điểm ảnh hưởng lớn đến chất lượng đất gia cố xi mănhg Việc nghiên cứu đặc điểm thành phần đất ảnh hưởng đến chất lượng đất gia cố từ đưa giải pháp khắc phục cần thiết Trong nghiên cứu này, tác giả nghiên cứu phân tích yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đất gia cố đất loại sét khu vực ĐBSCL KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU C ÁC ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN Để đánh giá ảnh hưởng đặc điểm thành phần đất ảnh hưởng đến chất lượng đất gia cố xi măng, chúng tơi tiến thí nghiệm mẫu đất có nguồn gốc [2] vị trí khác ĐBSCL Vị trí lấy mẫu trình bày bảng Ngày nhận bài: 10/4/2017 Ngày thông qua phản biện: 09/5/2017 Ngày duyệt đăng: 25/5/2017 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 38 - 2017 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Bảng 1: Vị trí lấy mẫu đất nghiên cứu Địa đ iể m Đ ặc đ iểm H Ch ợ M ới, An Gian g Hu y ện C L ậy , T ỉn h T iền Gian g Gò Qu ao , Kiên Gian g T P Vị H Đô n g T h an h , H ậu H ải, B L iêu Gian g T P Cà M au H Cái N ước, C M au p h ân b ố L ớp đ ất y ếu n g h iên cứu Sét p h a x en Bù n sét lẫn Bù n sét d ày Bù n sét d ày Bù n sét h ữu Bù n sét lẫn k ẹp d ẻo ch ảy Bù n sét lẫn n h iều h ữu đ ến m từ đ ến d ày 7 m h ữu d ày 12m đ ến 1 m d ày đ ến m h ữu d ày d ày đ ến (a m Q 2-3 ) (a m Q ) 3 (mb Q 2 ) (mb Q ) (a Q 2 ) m đ ến (a b Q ) m 2-3 Sét d ẻo ch ảy (a m Q ) Sét d ẻo ch ảy Bù n sét d ày đ ến ch ảy d ày d ày đ ến từ đ ến đ ến m m 17m (a Q ) (mb Q ) (mb Q ) 2.1 Kết nghiên cứu đặc điểm thành phần cho thấy: 2.2 Kết phân tích thành phần hóa học đất - Thành phần khoáng vật đất sét (aQ2 2) An Giang, bùn sét lẫn hữu Tiền Giang (amQ22-31), bùn sét Hậu Giang (amQ22-31) bùn sét Cái Nước, Cà M au (mbQ232) tương đối đồng Riêng đất TP Cà M au (amQ231) Kiên Giang (abQ231) có hàm lượng thạch anh nhỏ (20÷25%) nơi khác 30% Hàm lượng ôxit silic (SiO2) đất sét pha An Giang cao (68,44%) đất bùn sét pha lẫn nhiều hữu Kiên Giang thấp (27,87%), nơi khác từ 56,4 đến 59,9%; - Với đất sét pha dẻo chảy An Giang (aQ2 2)và bùn sét pha lẫn nhiều hữu Kiên Giang (abQ231), khoáng vật ilit kaolinit so với nơi khác - Đất sét pha An Giang có thành phần khống vật montmorilonit (gần khơng có), nơi khác từ 2÷6%; thạch anh từ 47÷49% (cao nhất), nơi khác từ 23÷41% (Kiên Giang: 23÷25%, Cà M au: 29÷33%; Tiền Giang, Hậu Giang, Bạc Liêu: 36÷41%) - Đất bùn sét pha lẫn nhiều hữu Kiên Giang có khống vật gơtít cao 14÷16% nơi khác từ 2÷7% Đặc biệt có thêm khống vật khác pyrit, pyrophylit thạch cao Hàm lượng ôxit nhôm (Al2O3) đất Kiên Giang nhỏ (9,23%), nơi khác từ (14,09% - sét pha An Giang) đến 18,76% (sét – An Giang) , đất bùn sét từ 17÷18% Đánh giá lượng SO3 có đất [3] ta thấy: đất An Giang, Hậu Giang, Bạc Liêu khu vực Cái Nước (Cà M au) có tính phèn yếu (SO3 = 0,5-1,0%) đến trung bình (SO3 = 1,01,75%); Đất Kiên Giang, Tiền Giang thành phố Cà M au có tính phèn mạnh (SO3>1,75%) 2.3 Kết phân tích khả trao đổi Kết phân tích khả trao đổi cation đất cho thấy: pH môi trường đất bùn sét pha lẫn nhiều hữu Kiên Giang (abQ2 1) bùn sét TP Cà M au thuộc đất chua mạnh (pH 6,5-7,0) Về thành phần vật chất hữu cơ: hầu hết đất nghiên cứu loại đất lẫn hữu (hàm lượng hữu 5); đất Hậu Giang - mặn vừa (Cl- = 3,0-5,0); An Giang, Tiền Giang Kiên Giang không mặn Cl- < 1,5 2.4 Kết nghiên cứu đặc điểm thành phần hạt Đất sét pha An Giang có hàm lượng nhóm hạt cát lớn (61,1%), nhóm hạt sét (16,4%); đất bùn sét, sét nới khác có thành phần hạt tương đồng, hạt cát từ 31,1 % (bùn sét Bạc Liêu) đến 43,6% (sét An Giang); nhóm hạt sét từ 18,3% (TBH Kiên Giang) đến 46,7% (bùn s ét Hậu Giang) 2.5 Kết nghiên cứu thành phần hóa học xi măng Tác giả nghiên cứu thành phần hóa học loại xi măng phổ biến ĐBSCL dùng để cải tạo đất Kết nghiên cứu cho thấy: ơxít SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO xi măng Tây Đô PCB30 (T30) xi măng Hà Tiên PCB40 (HT40) cao xi măng CƠNG NGHỆ Tây Đơ PCB40 (T40) Kiên Lương PCB40 (K40) Lượng ôxit CaO xi măng K40 lớn (60,42%) xi măng T30 nhỏ (49,42%), tổng lượng ôxit kiềm (Na2O K2O) xi măng T30 lớn xi măng T40, HT40, K40 Nghi Sơn PCP40 (N40) Phân theo nhóm mác xi măng PCP30 PCB40 cho thấy: lượng ôxit SiO2, TiO2, Al2O3, FeO, tổng lượng ôxit kiềm (Na2O, K2O) M KN xi măng PCB30 lớn so với xi măng PCB40, lượng ơxit CaO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT VỚI XI MĂNG M ẫu đất trộn xi măng bảo dưỡng thí nghiệm ngày tuổi 7, 14, 28, 56, 91 180 ngày tuổi Cơng tác thí nghiệm nén trục không hạn chế nở hông tiến hành theo tiêu chuẩn (ASTM D2166) [6], công tác chế bị mẫu theo TCVN 9403: 2012 [5] Kết thí nghiệm cho thấy: Với đất sét, sét 2-3 2-3 pha (aQ2 1), bùn sét (amQ2 1; amQ2 2), bùn sét (mbQ2 2) cường độ đất gia cố phát triển theo quy luật tức cường độ xi măng phát triển theo thời gian bảo dưỡng với đất TBH (abQ231) cường độ mẫu ban đầu tăng đến khoảng 28 ngày bảo dưỡng sau bị suy giảm N guyên nhân có khác biệt đất TBH (đất lẫn nhiều hữu cơ) đất sét, sét pha, bùn sét thành phần đất Đặc điểm đất bùn sét đất có hàm lượng hữu nhỏ từ 1,98 đến 3,49%, biệt có đất bùn sét lẫn hữu Cái Nước – Cà M au 13,9% với đất than bùn hóa có HLHC đất 26,56% lượng M KN 450O C 44,28% đất khác, lượng M KN từ 2,39 đến 7,28%, 900oC lượng M KN 50,05% đất lại từ 6,78 đến 13,62% đồng thời thành phần khoáng vật đất TBH có chứa hàm lượng khống vật pyrit, pyrophylit thạch cao đất khác khơng có (bảng 2.3), pH đất TBH nhỏ (pH=2,1) Theo Kazemian et al 2009 [7] pH thấp (pH =3-5) gây ức chế TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 38 - 2017 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ q trình hydrat hóa phản ứng pozzolanic Phân tích kết dựa hàm lượng xi măng, loại xi măng 91 ngày tuổi cho thấy: - Đât sét pha An Giang (aQ2 2) có cường độ lớn - Với nhiễm muối không nhiễm muối sét pha, sét (aQ2 2) An Giang; bùn sét (amQ22-31) Tiền Giang; TBH Kiên Giang (abQ231) xi măng T40 cho cường độ lớn xi măng K40, đát TBh cho cường độ kháng nén thấp (chỉ 10÷23% so với đất nơi khác) Với đất bùn sét lấy từ cống Mương Bố bùn sét pha lấy từ cống Nàng Út (TP Cần Thơ), thí nghiệm với xi măng N40 hàm lượng 400kg/m Đất bùn sét pha có hàm lượng hạt cát, hạt bụi 76.5%; hạt sét 23.5%; đất bùn sét có nhóm hạt cát, hạt bụi 58.1%, nhóm hạt sét 41.9% Kết thí nghiệm cho thấy mẫu trộn với đất bùn sét pha có cường độ lớn so với mẫu bùn sét (hình 2) 2-3 - Đất bùn sét Hậu Giang (amQ2 2), Bạc Liêu, Cà M au (mbQ231) – đất nhiễm muối mức mặn đến mặn cường độ kháng nén đất gia cố với xi măng K40 tốt xi măng T40 Hình 2: Ảnh hưởng thành phần hạt đất bùn sét pha bùn sét Cần Thơ PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN 4.1 Ảnh hưởng thành phần hạt loại đất Cường độ kháng nén đất gia cố xi măng chịu ảnh hưởng lớn từ đặc điểm thành phần đất, thành phần hạt có vai trò quan trọng Kết nghiên cứu Kaki Yang, 1991[1] cho thấy đất bùn sét có cường độ nhỏ so với đất cát sạn sỏi Kết nghiên cứu cường độ kháng nén đất sét pha sét trạng thái dẻo chảy An Giang (aQ2 2) với mẫu 91 ngày tuổi cho thấy, đất sét pha có cường độ lớn so với đất sét hàm lượng xi măng ngày tuổi (hình 1) Hình 1: Ảnh hưởng thành phần hạt, đất sét pha sét dẻo chảy (aQ2 2)ở An Giang Như vậy: đặc điểm thành phần hạt có ảnh hưởng lớn đến cường độ đất gia cố Khi hàm lượng hạt cát, hạt bụi cao cường độ mẫu tăng nhiều so với đất có nhiều hàm lượng hạt sét 4.2 Ảnh hưởng hàm lượng hữu cơ, pH mơi trường Vật chất hữu có vai trò quan trọng cải tạo đất xi măng, HLHC có đất tăng tức đất có mơi trường axit (pH