Nghiên cứu bê tông đất bazan để xây dựng đường nông thôn thi công bằng công nghệ đầm lăn

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN HỮU VIỆT DŨNG NGHIÊN CỨU BÊTÔNG ĐẤT BAZAN ĐỂ XÂY DỰNG ĐƯỜNG NÔNG THÔN THI CÔNG BẰNG CÔNG NGHỆ ĐẦM LĂN CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ MÃ NGÀNH: 60.58.30 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2009 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày… tháng… năm 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : NGUYỄN HỮU VIỆT DŨNG Phái : Nam Sinh ngày : 22/12/1983 Nơi sinh : Gia Lai Chuyên ngành : Xây dựng đường ô tô đường thành phố Mã số ngành : 60.58.30 Khoá: 2006 Mã số học viên: 00106004 I TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU BÊTÔNG ĐẤT BAZAN ĐỂ XÂY DỰNG ĐƯỜNG NÔNG THÔN THI CÔNG BẰNG CÔNG NGHỆ ĐẦM LĂN II NHIỆM VỤ Tổng quan nghiên cứu ứng dụng đất gia cố giới nước Xây dựng sở lí luận khoa học liên quan đến đề tài Thực nghiệm giải pháp gia cố đất bazan Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến tính chất kĩ thuật đất gia cố Trên sở tính chất đất đạt đất bazan gia cố, ứng dụng thiết kế kết cấu áo đường nông thôn Kết luận kiến nghị IV NGÀY GIAO NHIỆM VỤ 02/02/2009 V NGÀY HOÀN THÀNH 30/11/2009 VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Văn Chánh Cán hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Chánh Chủ nhiệm môn quản lý chuyên ngành TS Lê Bá Khánh Nội dung đề cương Luận án Cao học thông qua Hội đồng Chuyên ngành Tp HCM, ngày tháng năm 200 TRƯỞNG PHÒNG ĐT SĐH TRƯỞNG KHOA QUẢN LÍ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Luận văn “Nghiên cứu bêtơng đất bazan để xây dựng đường nông thôn thi công công nghệ đầm lăn” thực từ tháng 02/02/2009 đến tháng 30/11/2009 với mục đích nghiên cứu ứng dụng đất bazan gia cố chất kết dính vơi, tro bay,xi măng hóa chất vơ Tơi xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS Nguyễn Văn Chánh tận tình giúp đỡ, hướng dẫn cung cấp thơng tin cần thiết để tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ Thầy Cô giáo Bộ môn Cầu Đường Khoa Sau Đại học Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh giúp đỡ tơi suốt thời gian học tập thực luận văn Xin chân thành cảm ơn Nguyễn Hữu Việt Dũng LỜI CAM ĐOAN Đề tài nghiên cứu học viên Nguyễn Hữu Việt Dũng trực tiếp thực Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh hướng dẫn PGS TS Nguyễn Văn Chánh theo định số 192/QĐ-ĐHBK-ĐTSĐH ngày 19 tháng 02 năm 2009 Hiệu Trưởng Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh việc giao đề tài luận văn thạc sĩ Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác trừ trích dẫn ghi rõ nguồn gốc tác giả Học viên Nguyễn Hữu Việt Dũng TÓM TẮT LN VĂN THẠC SĨ Tình hình khí hậu địa bàn Tây Ngun vơ khó khăn cho giao thông nông thôn, đặc biệt mùa mưa kéo dài phá hoại mặt đường Luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu bêtông đất bazan để xây dựng đường nông thôn thi công công nghệ đầm lăn” thực với mục đích nghiên cứu loại vật liệu có cường độ, độ dẻo dai cao có khả chịu nước nhằm ứng dụng xây dựng kết cấu áo đường nông thôn Vật liệu nghiên cứu thực tảng nâng cao khả chịu lực vật liệu đất bazan chỗ chất kết dính vơ vơi, ximăng, tro bay loại F chất kích hoạt Phương pháp thực sở kết hợp nghiên cứu lí thuyết thí nghiệm thực tế phịng thí nghiệm, kết đạt thành phần vật liệu đạt yêu cầu kĩ thuật mong muốn bao gồm đất + 9% vôi + 18% tro bay + 12% ximăng + 10ml hóa chất/100g đất Vật liệu tìm có khả chịu nén, chịu kéo cao, khả chịu nước cao, ứng dụng thiết kế đường giao thông nông thôn với giá thành rẻ độ bền cao ABSTRACT Traffic in Central Highland’s rural area is made very difficult during long-lasting and continuous rainy seasons due to unstable road surface, therefore, the need for new high compressive strength, high split strength and water resistance material for using in construction of rural road become urgent The thesis “Stabilization on basaltic soil for rural road with roller compacted technology” examined characteristics of basaltic soil in Central Highland and mechanism of soil stabilization with lime, fly ash, cement and chemical activator Experiments on soil stabilization with several dosages of binder and activator had been carried out, included soil-lime stabilization, soil-lime-fly ash stabilization, soil-lime-fly ash-cement with and without alkaline activator Sample parameters such as optimum moisture content, maximum dry density, unconfined compressive strength, split strength, elastic modulus, water absorption had been collected and evaluated Recommended mix design was soil with 9% quicklime, 18% class F fly ash, 12% cement PCB40 by weight and 10ml alkaline activator/100g dry soil The material characteristics had been utilized in calculating rural road surfacing layer, the result was sufficient with thickness of 15cm stabilized soil This material can be considered a promising alternative material for civil construction especially in road construction in rural area MỤC LỤC Chương Tổng quan tình hình địa phương nghiên cứu gia cố đất .1 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Đặc điểm khí hậu khu vực Tây Nguyên .2 1.3 Tình hình giao thông tỉnh Gia Lai 1.4 Tình hình nghiên cứu gia cố đất chất kết dính vơ nước 1.4.1 Những nghiên cứu gia cố đất nước 1.4.2 Những nghiên cứu nước: 1.4.3 Những nghiên cứu gia cố đất sử dụng puzzolan 1.5 Mục tiêu nghiên cứu 10 Chương Cơ sở khoa học liên quan đến đề tài nghiên cứu 12 2.1 Đất laterit bazan .12 2.1.1 Nguồn gốc hình thành đất laterit 12 2.1.2 Thành phần hóa học đất laterit 13 2.1.3 Cấu trúc đất laterit 14 2.1.4 Các đặc điểm cấu trúc hệ keo đất: 14 2.1.5 Ảnh hưởng hệ keo tới trình gia cố đất 16 2.1.6 Phân loại cấu trúc đất: 17 2.2 Vật liệu vôi dùng gia cố: 18 2.3 Cơ chế hình thành cường độ gia cố đất với vôi 18 2.4 Vật liệu xi măng 20 2.5 Cơ chế hình thành cường độ gia cố đất với Xi măng: 21 2.5.1 Sự hydrat hóa khống C3S: 21 2.5.2 Sự hydrat hóa khống C2S: .21 2.5.3 Sự hydrat hóa khống Aluminat Canxi: 22 2.5.4 Sự hydrat hóa khống alumoferit – tetracalcite C4AF 22 2.6 Vật liệu tro bay: 22 2.7 Vai trò tro bay 26 2.8 Chất phụ gia vô 26 2.9 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ độ ổn định đất laterit gia cố 27 2.9.1 Công nghệ làm tơi vật liệu 27 2.9.2 Độ ẩm hỗn hợp: 27 2.9.3 Công tác đầm nén 28 2.9.4 Nhiệt độ độ ẩm ( bảo dưỡng) 28 Chương Nghiên cứu thực nghiệm tính chất bêtơng đất bazan 29 3.1 Đặc trưng vật liệu 29 3.1.1 Đất laterit bazan: .29 3.1.2 Vật liệu vôi 31 3.1.3 Vật liệu tro bay: 32 3.1.4 Vật liệu ximăng 32 3.1.5 Chất phụ gia vô 33 3.2 Tiêu chuẩn thí nghiệm đất gia cố: 33 3.3 Tiến hành thí nghiệm: 34 3.3.1 Kết thí nghiệm đất gia cố vơi 35 3.3.1.1 Thí nghiệm đầm nén để tìm độ ẩm tối ưu dung trọng khô lớn đất gia cố vôi theo tỉ lệ khác 35 3.3.1.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén mẫu đất gia cố vôi: 36 3.3.2 Đất laterit gia cố vôi+tro bay 38 3.3.2.1 Thí nghiệm đầm nén đất gia cố 9% vôi + tro bay theo tỉ lệ khác 38 3.3.2.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén mẫu đất gia cố 9% vôi + tro bay theo tỉ lệ khác 39 3.3.2.3 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén bão hòa mẫu đất gia cố 9% vôi + tro bay theo tỉ lệ khác 39 3.3.3 Đất laterit gia cố vôi+tro bay+ximăng 40 3.3.3.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén mẫu đất gia cố 9% vôi + 18% tro bay theo tỉ lệ xi măng khác nhau: 42 3.3.3.3 Thí nghiệm xác định cường độ ép chẻ mẫu đất gia cố 9% vôi + 18% tro bay theo tỉ lệ xi măng khác nhau: 44 3.3.3.4 Thí nghiệm xác định môđun đàn hồi mẫu đất gia cố 9% vôi + 18% tro bay theo tỉ lệ xi măng khác nhau: 46 3.3.4 Đất laterit gia cố vôi + tro bay + ximăng + phụ gia vô cơ: 48 3.3.4.1 Thí nghiệm đầm nén đất gia cố 9% vôi + 18% tro bay + 12% xi măng + 10ml hóa chất/100g đất khơ 49 3.3.4.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén mẫu đất gia cố 9% vôi + 18% tro bay 12% xi măng 10ml hóa chất/100g đất 49 3.3.4.3 Thí nghiệm xác định cường độ ép chẻ mẫu đất gia cố 9% vôi + 18% tro bay 12% xi măng 10ml hóa chất/100g đất 50 3.3.4.4 Thí nghiệm xác định mođun đàn hồi mẫu đất gia cố 9% vôi + 18% tro bay 12% xi măng 10ml hóa chất/100g đất 50 3.4 Kết luận 51 Chương Tính tốn đề xuất kết cấu sử dụng vật liệu xây dựng áo đường 53 4.1 Ứng dụng thiết kế áo đường giao thông nông thôn: 53 4.1.1 Sự cần thiết đầu tư tuyến đường 53 4.1.2 Quy trình quy phạm áp dụng 55 4.1.3 Địa điểm xây dựng: 55 4.1.3.1 Địa điểm đoạn tuyến: 55 4.1.3.2 Hiện trạng đoạn tuyến: 55 4.1.3.3 Điều kiện tự nhiên: 55 4.1.4 Quy mô, tiêu chuẩn kỹ thuật: 56 4.1.5 Giải pháp thiết kế 57 4.1.6 Cơ sở lí thuyết tính tốn kết cấu áo đường: 58 4.1.6.1 Tính tốn kiểm tra cường độ chung kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi 58 4.1.6.2 Tính tốn kiểm tra cường độ chung kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn kéo uốn 59 ... : Xây dựng đường ô tô đường thành phố Mã số ngành : 60.58.30 Khoá: 2006 Mã số học viên: 00106004 I TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU BÊTÔNG ĐẤT BAZAN ĐỂ XÂY DỰNG ĐƯỜNG NÔNG THÔN THI CÔNG BẰNG CÔNG NGHỆ ĐẦM... thơng nơng thôn, đặc biệt mùa mưa kéo dài phá hoại mặt đường Luận văn thạc sĩ ? ?Nghiên cứu b? ?tông đất bazan để xây dựng đường nông thôn thi công công nghệ đầm lăn” thực với mục đích nghiên cứu loại... phẩm công nghiệp (tro bay, bùn đỏ…) khơng giải tốn kinh tế kĩ thuật mà cịn giải vấn đề mơi trường Do đề tài: ? ?Nghiên cứu bêtơng đất bazan để xây dựng đường nông thôn thi công công nghệ đầm lăn”