Sử dụng cấp phối đồi gia cố xi măng xây dựng đường nông thôn tại xã hoà sơn huyện lương sơn tỉnh hoà bình

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHIỆP PHÁT TRIỂN NƠNG THƠN KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP SỬ DỤNG CẤP PHỐI ĐỒI GIA CỐ XI MĂNG XÂY DỰNG ĐƢỜNG NƠNG THƠN TẠI XÃ HỒ SƠN, HUYỆN LƢƠNG SƠN, TỈNH HỒ BÌNH NGÀNH: CƠNG NGHIỆP PHÁT TRIỂN NƠNG THƠN MÃ NGÀNH: 102 Giáo viên hướng dẫn : Th.S Đặng Văn Thanh Sinh viên thực : Trần Văn Tồn Khố học : 2004 – 2008 Hà Tây, - 2008 ĐẶT VẤN ĐỀ Đất nƣớc trình hội nhập kinh tế, giao lƣu với nƣớc giới; việc phát triển kinh tế xã hội để đƣa đất nƣớc trở thành nƣớc cơng nghiệp có sản xuất tiên tiến, đại đƣợc Đảng Nhà nƣớc quan tâm, trọng đặt mục tiêu hàng đầu chiến lƣợc phát triển đất nƣớc Nƣớc ta dân cƣ tập trung nhiều vùng nông thôn, lao động làm nông nghiệp chủ yếu Việc phát triển đất nƣớc thiết phải phát triên kinh tế nông thôn, kinh tế miền núi Để làm đƣợc điều vấn đề giao lƣu văn hố, trao đổi mua bán hàng hoá vùng, tỉnh phải đƣợc đẩy mạnh Thực tế nhiều vùng nông thôn đặc biệt miền núi nƣớc ta kinh tế chƣa phát triển, lại khó khăn, trao đổi mua bán giao lƣu văn hoá, đƣa kiến thức đƣờng nối Đảng Nhà nƣớc đến Đồng bào cịn nhiều hạn chế Vì mà u cầu cấp thiết cần đặt xây dựng đƣợc nhiều mạng lƣới đƣờng giao thông nông thôn nhằm thông thƣơng vùng với góp phần thúc đẩy phái triển kinh tế xã hội vùng nhƣ phát triển đất nƣớc Với phƣơng thức Nhà nƣớc nhân dân làm để xây dựng vùng nông thôn miền núi phát triển đƣa đất nƣớc sánh vai với cƣờng quốc Thế giới Trong xây dựng đƣờng, vật liệu xây dựng yếu tố quan trọng, định đến giá thành chất lƣợng đƣờng Đặc biệt đƣờng nông thôn miền núi, với đặc trƣng cấp hạng thấp hạn chế vốn đầu tƣ nên việc sử dụng vật liệu địa phƣơng để xây dựng đƣờng yêu cầu cần thiết Xuất phát từ thực tế đó, tơi thực khố luận tốt nghiệp với tên đề tài: "Sử dụng cấp phối đồi gia cố xi măng xây dựng đường nông thôn xã Hồ Sơn, huyện Lương Sơn, tỉnh Hồ Bình" Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Mục tiêu, sở lý thuyết phƣơng pháp gia cố đất 1.1.1 Mục tiêu phƣơng pháp gia cố đất Các vật liệu hạt nhƣ đất có cƣờng độ liên kết hạt nhỏ đáng kể so với cƣờng độ thân hạt Vì vậy, chúng thuộc hệ vật liệu phân tán, rời rạc áp dụng giải pháp cải thiện thành phần hạt tăng độ chặt sử dụng làm lớp liên kết áo đƣờng chúng đạt đƣợc khả giới hạn cƣờng độ độ ổn định với nƣớc Để đáp ứng yêu cầu cao cƣờng độ độ ổn định để tận dụng loại vật liệu địa phƣơng có chỗ rẻ tiền cần phải biến vật liệu rời rạc, phân tán nói thành vật liệu tồn khối có cƣờng độ liên kết hạt tăng lên không nhạy cảm với nƣớc cách gia cố đất với loại chất liên kết khác Đó mục tiêu việc gia cố đất vật liệu khác chất liên kết sử dụng chúng làm lớp kết cấu áo đƣờng Để làm lớp kết cấu áo đƣờng ô tô, thƣờng sử dụng phƣơng pháp gia cố dƣới đây: 1-Gia cố vật liệu hạt chất liên kết vô (vôi, xi măng, chất liên kết puzôlan, tro bay, axit phốtphoric muối axit supe phốt phát đơn kép ) Các q trình hố học hoá lý xảy trộn chất liên kết vô với đất vật liệu hạt, cụ thể q trình thuỷ phân, thuỷ hố chất liên kết khống vật q trình trao đổi iôn chất liên kết với đất dẫn đến hình thành chất liên kết keo kết mà khơng hồ tan nƣớc, nhờ đất vật liệu hạt sau gia cố chất liên kết vơ có cấu trúc kết tinh, có tính tồn khối, có cƣờng độ tính ổn định nƣớc đƣợc nâng cao 2- Gia cố đất cách trộn nguội với chất liên kết hữu (nhựu lỏng, nhựa đường, nhũ tương nhựa) Đây phƣơng pháp gia cố vận dụng đặc trƣng hoá lý bề mặt thành phần có mặt hỗn hợp, hấp thụ hố học hạt đất với nhựa tụ hợp phân tử nhựa để tạo màng liên kết, từ tạo cho đất gia cố có cấu trúc ngƣng tụ làm cho cƣờng độ độ ổn định với nƣớc chúng đƣợc tăng lên Đất gia cố nhựa lỏng nhũ tƣơng nhựa sử dụng làm lớp móng cho mặt đƣờng cấp cao lớp mặt lớp mặt đƣờng cấp thấp Tuy nhiên, chúng hầu nhƣ chƣa đƣợc sử dụng nƣớc ta loại nhựa lỏng nói chƣa có sẵn có cơng nghệ chƣa phổ cập Hơn nữa, gia cố nhựa số loại đất háo nƣớc, lƣợng nhựa phải sử dụng tới từ 6- 14% khối lƣợng đất khơ Chính vậy, phạm vi đất gia cố nhựa hạn chế, thƣờng đƣợc sử dụng trƣờng hợp điều kiện sử dụng loại vật liệu khác xét đến việc sử dụng chúng 3- Gia cố đất chất keo tụ hợp cao phân tử ( keo furfrol-anilin, keo acrila, keo cacbamit, keo urê- fomandehit, chất bã giấy licnin sunfônat…) Các chất keo tụ hợp thƣờng đƣợc gọi pôlime, cấu tạo phân tử chúng bao gồm nhiều phân tử nối liền liên kết hoá học thành kết cấu chuỗi thẩng, phân nhánh mạng Sau trộn với đất, kết cấu pơlime có hoạt tính cao có khả dính bám cao vật chất khác nảy tạo thành lồng bao bọc hạt đất tạo cho đất gia cố có cấu trúc ngƣng tụ nhờ với mọt lƣợng nhỏ keo pơlome tạo cho đất gia cố có biến cứng nhanh, tăng cƣờng độ Để trộn với đất lƣợng nhỏ chất pơlime lúc đầu phải hồ tan đƣợc nƣớc có khả chảy bề mặt đất ẩm, nhƣng sau biến cứng chúng lại phải ổn định với nƣớc Muốn thế, loại pơlime liên kết hoạt tính trực tiếp có khả hấp thụ hố học hạt khống sử dụng để gia cố đất dùng kết cấu áo đƣờng Chú ý số chất nhƣ sunfơnat licnin có hoạt tính bề mặt tính kết dính cao nhƣng khơng ổn định với nƣớc sau trộn với đất phải sử dụng them với vơi để đảm bảo tính ổn định nƣớc đất gia cố Do vậy, việc sử dụng chất keo tụ hợp cao phân tử để gia cố đất cần phải đƣợc nghiên cứu thử nghiệm thận trọng nƣớc phịng thí nghiệm Mặt khác, chất keo tụ đắt, chƣa đƣợc tiêu chuẩn hoá nhƣ nhứng thƣơng phẩm phổ cập, chúng đƣợc sử dụng xây dựng đƣờng nƣớc ta 4- Gia cố đất phương pháp tổng hợp Gia cố tổng hợp biện pháp sử dụng phối hợp đồng thời nhiều phƣơng pháp gia cố nhƣ gia cố học, gia cố hoá học hay đồng thời nhiều loại chất liên kết sử dụng liên kết với phụ gia hoá chất khác nhằm lợi dụng ƣu điểm khắc phục nhƣợc điểm chất liên kết riêng rẽ để tạo đƣợc hiệu gia cố cao 5- Gia cố số hoá chất khác Trong năm gần số doanh nghiệp nƣớc ngồi ln đặt vấn đề tiếp thị vào Việt Nam nhiều hoá chất mà theo họ sử dụng để gia cố với đất hiệu quả: Sử dụng loại hoá chất dạng lỏng với tỷ lệ nhỏ (1-2kg cho 10.000m3 đất) có hiệu cao Với vật liệu phƣơng tiện giao thơng trực tiếp lớp gia cố mà không cần làm lớp mặt Tuy nhiên qua thử nghiệm phòng trƣờng hầu hết hiệu khơng cao giá thành phƣơng pháp gia cố cao Nên phƣơng pháp gia cố đƣợc sử dụng nƣớc ta 1.1.2 Cơ sở lý thuyết ảnh hƣởng yếu tố khác đến trình gia cố đất 1- Ảnh hưởng thành phần khoáng vật đất đến nguyên lý hiệu gia cố đất Trong đất thƣờng tồn khoáng vật nguyên sinh khoáng vật thứ sinh Khi loại đá bị phong hoá thành đất dƣớc tác nhân vật lý tạo thành khống vật ngun sinh Cát gồm khoáng vật nguyên sinh loại khống vật tƣơng đối ổn định, hoạt tính, q trình hình gia cố cát với chất liên kết khác nhau, cát hầu nhƣ đóng vai trị cốt liệu, cịn q trình trao đổi ion q trình tƣơng tác hố học cát chất liên kết hầu nhƣ không xảy Các khống vật thứ sinh đƣợc hình thành từ khoáng vật nguyên sinh dƣới tác dụng phong hoá hoá học; từ hạt khoáng vật nguyên sinh cỡ nhỏ, từ q trình phong hố hố học tạo khống vật thứ sinh có tính chất hồn tồn khác với khống vật ngun sinh ban đầu nhƣ khống vật sét, oxit nhơm, oxit sắt, oxit canxi, oxit magiê, khống vật hồ tan nƣớc Riêng khống vật sét khống vật có hoạt tính bề mặt cao thƣờng gồm loại:  Cao lanh loại khống vật thứ sinh hình thành mơi trƣờng axít, có thành phần hố học Al4Si4O10(OH)8 Loại tính trƣơng nở thấp, khả hút vật chất khác  Mơnmơrinơlit loại khống vật sét hình thành mơi trƣờng kiềm, có thành phần hố học Al4Si8O20(OH)4 Loại có lực liên kết hợp với nƣớc lớn nhiều so với cao lanh nên có tính trƣơng nở hút nƣớc lớn loại vật liệu ổn định nƣớc  Hiđrơmica loại khống vật trung gian loại  Các khống vật hồ tan nƣớc gồm loại:  Khó hồ tan, tiêu biểu muối CaCO3 đất có nhiều CaCO3 đất phân tán, tính co ép giảm đi, cƣờng độ tính thấm nƣớc tăng lên  Loại có mức hồ tan vừa phải, tiêu biểu CaSO4 Loại kết tinh gay tác dụng xấu thể tích tăng lên lớn gặp nƣớc dẫn đến phá hoại kết cấu đất  Loại dễ hoà tan, tiêu biểu muối clorua NaCl, KCl, MgCl2, CaCl2… muối vừa dễ hoà tan vừa hút đƣợc lƣợng nƣớc gấp 4-5 lần khối lƣợng than Vì vùng sa mạc, khô hạn thƣờng dùng CaCl2 để xử lý cát bụi làm đƣờng tạm cho xe lại Nhìn chung, đất chứa 0,5% loại muối dễ hào tan tính chất đất bắt đầu chịu ảnh hƣởng muối, cịn 3% tính chất đất hồn tồn định tính chất loại muối có mặt 2- Ảnh hưởng thành phần hữu Ngồi số khống vật hữu đƣợc xem khống vật thứ sinh hình thành tác dụng hố học nhƣ mùn nhơm, mùn sắt, đất cịn có chất hữu có nguồn gốc từ động thực vật bị mục ruỗng phân huỷ hoạt động vi sinh vật gồm loại chƣa phân huỷ hết nhƣ than bùn loại phân huỷ hết nhƣ chất mùn hữu Mùn hữu chất cao phân tử chứa nguyên tố C, H, O, N, chủ yếu axit mùn hữu tạo cho đất có màu đen, màu nâu xám Các thành phần hữu loại chất thích nƣớc tạo cho đất có tính hút nƣớc mạnh, tính co ép lớn giảm tính thấm nƣớc đất Do chúng yếu tố gây bất lợi cho việc gia cố đất thông thƣờng chúng phải đƣợc xử lý trƣớc gia cố đất với chất liên kết khác Thƣờng xử lý cách trộn tỷ lệ vôi 2-3% với đất có chứa hữu chất hữu bão hồ ion Ca++ tính thích nƣớc giảm xuống 3- Các đặc điểm hệ phân tán keo sét ảnh hưởng đến q trình hình thành cường độ tính ổn định nước đất gia cố Đặc điểm quan trọng đất sét nhƣ đất sét, sét, cát dù có q trình hình thành khác nhau, thành phần hạt, thành phần khoáng vật hoá học khác nhau, bị bẩn chúng biểu số tính chất đặc trƣng hệ phân tán keo đất Khi đất chứa nhiều hạt sét- keo lớn 30% khối lƣợng đất q trình hố keo đặc biệt rõ rệt thể đặc trƣng dƣới đây: - Ở trạng thái ẩm ƣớt đất loại sét hệ phân tán hạt khống pha phân tán, cịn dung dịch nƣớc chứa lỗ rỗng hạt môi trƣờng phân tán Bất kỳ hệ hạt phân tán có lƣợng bề mặt định (năng lƣợng thừa bề mặt lực hút tƣơng hỗ phần tử bề mặt không đƣợc sử dụng hết cho gẵn kết phân tử) đƣợc đo tích số sức căng bề mặt ranh giới hai pha cứng lỏng với trị số tổng diện tích bề mặt tất hạt phân tán Vì sức căng bề mặt nƣớc dung dịch quanh đất nhỏ nên lƣợng bề mặt đất đƣợc tạo chủ yếu tổng diện tích tức diện tích đơn vị (tỷ diện) hạt Đất có thành phần khác có tỷ diện khác dẫn đến lƣợng bề mặt khác gây lên trình khác diễn gia cố đất Đó nhân tố trọng yếu để điều chỉnh trình tác dụng tƣơng hỗ trình hình thành cấu trúc theo hƣớng định trƣớc đất gia cố Nghiền nhỏ đất q trình thực gia cố đất biện pháp để tạo đất có tỷ diện lớn có tỷ diện cực lớn đất mang đặc tính keo sét có chứa lƣợng bề mặt cực lớn Năng lƣợng hút giữ chặt phân tử hạt keo chất khác từ môi trƣờng lỗ rỗng xung quanh Hiện tƣợng hút bề mặt gọi hấp thụ vật chất đƣợc nghiền nhỏ trở thành có tính hấp thụ Đất chứa nhiều hạt nhỏ đƣợc nghiền nhỏ có nhả hấp thụ phân tử liên kết đƣợc trộn thêm vào Đây nguyên lý cần tận dụng để gia cố đất - Khả hút (hấp thụ) vật chất từ dung môi xung quanh khiến cho hạt keo- sét ln mang điện tích bề mặt hạt thƣờng điện tích âm Các điện tích có nguồn gốc từ phân ly chất hoà tan dung mơi hệ phân tán; ví dụ nhƣ hoà tan muối nƣớc phân ly thành ion dƣơng Na+ ion âm Cl- - Do hạt sét keo có mang điện tích nên chúng không đơn vật chất vi lƣợng mà hạt có cấu trúc mang điện tích phức tạp từ có khả trao đổi ion với phân tử khác có dung mơi hệ phân tán Với cấu trúc phức tạp nhƣ lớp khuếch tán dày đất phân tán dẫn đến tính chất lý kém, cụ thể tính dẻo, tính co nở co ép đất tăng lên Cũng phạm vi lớp khuếch tán, xa bề mặt lõi hạt lực hút tĩnh điện từ lõi hạt nhỏ khiến cho lớp khuếch tán biến động thay đổi, tạo khả trao đổi ion ion lớp khuếch tán với ion khác có dung mơi xung quanh Sự trao đổi làm bề dày lớp khuếch tán thay đổi dẫn đến tính chất lý đất thay đổi Do vậy, lợi dụng khả trao đổi ion nhằm giảm bề dày lớp khuếch tán nguyên lý gia cố đất, cụ thể là;  Tìm cách thay ion dƣơng có hố trị thấp lớp khuếch tán ion dƣơng có hố trị cao nhờ bề dày lớp khuếch tán giảm  Tìm cách tăng nồng độ ion dƣơng lớp khuếch tán làm giảm bề dày lớp khuếch tán  Tìm cách trục xuất ion có trình độ thuỷ hố cao khỏi lớp khuếch (trình độ thuỷ hố khả kết hợp với ion OH- phân tử nƣớc) Tóm lại, để gia cố đất có hiệu cao, đáp ứng đƣợc yêu cầu cƣờng độ độ ổn định nƣớc sử dụng chúng làm lớp kết cấu áo đƣờng trƣớc hết cần phải nghiên cứu kỹ thành phần hạt, thành phần khoáng, thành phần hữu cơ, khả hấp thụ trao đổi ion loại đất chỗ gia cố Tiếp dự kiến phƣơng pháp gia cố loại đất với số lƣợng chất liên kết sử dụng nhằm xử lý đƣợc tính hút nƣớc vốn có, phát huy đƣợc tối đa q trình tƣơng tác vật lý, hố học hoá lý đất với chất liên kết, từ làm giảm bề dày lớp khuếch tán, vừa làm hạt đất xít lại gần vừa tạo chất liên kết hoá học mới, tạo điều kiện cho việc hình thành cấu trúc ngƣng kết kết tinh đất gia cố 1.2 Khái quát chung cấp phối đất gia cố xi măng 1.2.1 Khái niệm đất gia cố xi măng Đất gia cố xi măng hỗn hợp gồm đất tự nhiên đất nghiền đem trộn với xi măng theo tỷ lệ định lu lèn chặt độ ẩm tốt trƣớc xi măng ninh kết Đất gia cố xi măng có tính chất nâng cao cƣờng độ chịu tải đất, chịu nƣớc tốt Dùng xi măng để gia cố đất biện pháp có hiệu cao Vì đất gia cố xi măng vật liệu đƣợc dùng để làm lớp móng đƣờng nƣớc rộng rãi Gia cố đất xi măng làm thay đổi cách tính chất ban đầu đất Đất gia cố xi măng ổn định với nƣớc, cƣờng độ chịu uốn, cƣờng độ chịu nén mô đun đàn hồi cao so sánh đƣợc với lớp đá dăm Các trình phát sinh đất gia cố xi măng phức tạp, bao gồm trình vật lý, học nhƣ trình hố lý Khác với bê tơng xi măng hay vữa xi măng, đất gia cố xi măng đất thành phần cho hoạt tính mạnh, đất tạo nên tác dụng có lợi nhƣ đất cácbonnát bất lợi cho trình hình thành kết cấu đất xi măng Các tính chất đất nhƣ thành phần hạt, thành phần khoáng hoá, hàm lƣợng muối hoà tan, hàm lƣợng thành phần chất hữu cơ, hàm lƣợng cácbonnát canxi, độ PH…đều ảnh hƣởng tính chất đất gia cố xi măng 1.2.2 Các yêu cầu sử dụng cấp phối đất gia cố xi măng 1.2.2.1 Yêu cầu chất lƣợng phối liệu Đất: Các loại đất cát, hỗn hợp sét cát có thành phần cấp phối tốt nhất, đất sét nhẹ thích hợp để gia cố xi măng Đất sét cứng gia cố xi măng nhƣng lƣợng xi măng cần nhiều lƣợng để gia cố đất lớn Không nên dùng đất sét nặng có số dẻo Ip > 27 lƣợng hạt sét > 30% Nếu dùng đất từ vật liệu bị vỡ vụn khơng có tính dính trạng thái tự nhiên loại cỡ hạt từ 2-50mm khơng lớn 50% tính tốn theo trọng lƣợng, cho phép dùng cỡ hạt lớn 50mm nhƣng nhỏ 70mm với hàm lƣợng không vƣợt q 10% tính theo trọng lƣợng Nếu dùng đất có chứa cỡ hạt dƣới 25mm cỡ hạt 2- 25mm khơng đƣợc q 70% tính theo trọng lƣợng Đối với đất có cỡ hạt lớn 25mm yêu cầu độ bền loại không nhỏ độ bền cấp IV Cho phép dùng đất có tính dính, đất lẫn sỏi sạn "đất cấp phối đồi", đất sỏi ong có thành phần hạt thơ Có thể bổ sung thành phần hạt để đạt đƣợc cấp phối tốt trƣớc gia cố nên tiến hành sau so sánh kinh tế kỹ thuật Đất hữu đƣợc phép dùng để gia cố hàm lƣợng hữu chứa đất không 6% trọng lƣợng đất Đất chứa muối hoà tan, đƣợc dùng 10 Trong trình làm nhỏ đất phải loại bỏ đá cỡ 5cm, đất nhỏ đến lƣợng hạt đất có cỡ lớn 10mm dƣới 10% cơng tác làm nhỏ đất kết thúc  Cơng tác rải xi măng Các chất dính kết sau kiểm tra đạt yêu cầu kỹ thuật đƣợc rải lên diện tích gia cố Chú ý dùng thiết bị chuyên dùng để rải xi măng, rải lên toàn đoạn đƣờng gia cố Chú ý khống chế tốc độ di chuyển máy để đƣợc lƣợng xi măng phân phối theo tỷ lệ đinh trƣớc Để kiểm tra, kiểm tra khối lƣợng diện tích nhỏ 3030cm để suy lƣợng chất kết dính rải tồn diện tích Nếu khơng có máy rải dùng nhân lực để rải sở tính tốn khối lƣợng chất kết dính cần thiết đóng vào bao cho đoạn tập kết trƣớc hai bên lề đƣờng Lúc rải chuyển chất kết dính vào mặt đƣờng dùng trang gạt cho chất kết dính phủ mặt đƣờng Trong q trình rải chất kết dính phải ý phịng hộ cho cơng nhân thi cơng theo hƣớng gió để tránh bụi  Công tác trộn hỗn hợp đất xi măng Dùng máy phay trộn từ hai mép vào từ hai mép, vệt sau đè lên vệt trƣớc 10 -12cm Số lƣợng phay thƣờng phải phay từ 10-14 lƣợt/điểm Phay trộn khô từ 4-5 lƣợt đầu sau vừa phay vừa tƣới nƣớc cho đủ độ ẩm tốt Có thể trộn hỗn hợp theo cách: Trộn vật liệu gia cố từ hai mép vào Trộn vật liệu gia cố từ vào hai mép  San hỗn hợp đất trộn lu lèn Sau kiểm tra xác nhận hỗn hợp đƣợc trộn đều, hàm lƣợng nƣớc đủ dùng máy san dùng nhân lực với bàn trang gỗ san vật liệu đảm bảo chiều dày độ khum mui luyện (i= 4%) cho tiến hành lu lèn Công tác lu lèn đƣợc phân thành giai đoạn 57  Giai đoạn lèn ép sơ Giai đoạn chiếm từ 20- 30% công lu, thông thƣờng dùng lu (6- 8,5 tấn), lu 2-4 lƣợt/điểm Tiếp sau bù phụ cho mặt đƣờng phằng đủ chiều dày lu tiếp  Giai đoạn lèn ép chặt mặt đƣờng, giai đoạn chiếm 70% công lu, yêu cầu tiếo tục dùng lu nhƣ cũ dùng lu nặng lu kỹ đạt độ chặt yêu cầu lu qua lại không để lại vệt bánh mặt đƣờng, tốc độ lu cố thể từ2-3km/h Khi lu vệt sau phải đè lên vệt trƣớc 15-20cm lu lấn lề 20-30cm Nếu gặp trời nắng to làm bốc nhiều nƣớc tăng nƣớc trình trộn đất Trời râm hay mƣa bụi nhỏ, san đoạn dài lu thể Trời mƣa nặng hạt ngừng thi công  Trường hợp đất trộn xi măng bãi Trƣờng hợp sản xuất vật liệu gia cố địa điểm khác theo hình thức trạm trộn, vật liệu gia cố đƣợc gia công đảm bảo chất lƣợng Công nghệ gia cơng đất gia cố theo trình tự sau:  Tập kết vật liệu gia cố xi măng đất; dung máy nghiền nhỏ đất dùng nhân lực đập nhỏ đất vồ công cụ thủ cơng khác Sauk hi làm nhỏ sàng đất qua sàng có mắt sàng 10mm  Trộn đất với chất kết dính máy trộn thủ cơng trộn cho thật Trong q trình có tƣới nƣớc cho hỗn hợp đạt độ ẩm hạn chế bụi  Vận chuyển vật liệu tới trƣờng, san đoạn cho lu lèn lên nahy Trong q trình vận chuyển phải có biện pháp che phủ nhằm hạn chế nƣớc hỗn hợp bốc  Cơng tác hồn thiện, bảo dưỡng nghiệm thu Sau thi cơng, mặt đƣờng phẳng, nƣớc tốt, cao độ mặt đƣờng phải đảm bảo thiết kế  Công tác bảo dƣỡng: Mặt đƣờnglàm xong phải tiến hành bảo dƣỡng 14 ngày đầu theo phƣơng pháp 58  Phủ lớp nhựa nhũ tƣơng axít 1,2- 1,8kg/m2 có lớp láng nhựa lên  Tƣới nƣớc làm ẩm mặt đƣờng 2-3 lƣợt/ngày  Hạn chế xe lại, cho xe chạy sau 14 ngày bảo dƣỡng cho ô tô lên thi cơng lớp Ơ tơ với tốc độ không 20km/h thời gian từ 14- 28 nhày  Công tác nghiệm thu Sai số cho phép nghiệm thu nhƣ sau:  Sai số cho phép chiều rộng 10cm  Sai số cho phép chiều dày mặt đƣờng so với chiều dày thiết kế: 10%  Sai số cho phép độ dốc ngang mặt đƣờng lề đƣờng: 1%  Độ phẳng thử thƣớc 3m, khe hở không 1cm  Về độ chặt K  0,95 Sai số cho phép nêu có mục đích chiếu cố đến sai sót nhỏ q trình thi cơng Vì vậy, đƣợc áp dụng nghiệm thu Trong trình thi cơng phải thực với u cầu thiết kế, không đƣợc dựa vào sai số cho phép để thi công thay đổi thiết kế 6.2 Tính tốn giá thành 6.2.1 Xác định chiều dày áo đƣờng Đối với tuyến đƣờng thuộc loại đƣờng cấp thấp, u cầu cƣờng độ khơng cao, xe cộ lại nên kết câu áo đƣờng chọn lớp tải trọng trục xe lớn chọn 10T Tính tốn kết cấu áo đường: Xác định mơ đun đàn hồi vật liệu, "dựa vào bảng III-3 _Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô_TCVN- TCN Giao thông vận tải_ Nhà xuất GTVT" Đối với đất khu vực nghiên cứu cát gia cố xi măng 9%, E =3000 (daN/cm2) Trị số mô đun đàn hổi yêu cầu Eyc đƣờng giao thông nông thôn miền núi lấy theo tải trọng trục quy chuẩn 10T, với khu vực nghiên cứu có lƣu lƣọng xe 20xe/ngàyđêm, cấp đƣờng thấp B1," tra bảng 3-3 Tiêu chuẩn thiết kế đường 59 ô tô_TCVN- TCN Giao thông vận tải_Nhà xuất GTVT", ta có Eyc= 640daN/cm2 Đất đƣợc sử dụng chỗ qua đàm nén để đạt đƣợc độ chặt cần thiết K=0,95, với độ ẩm tƣơng đối từ 0,6 ÷ 0,7 nên ta có trị số mơ đun đàn hồi đất E0 = 410daN/cm2 Để thuận tiện cho việc tính chiều dày áo đƣờng cho mơ đun đàn hồi chung Ech mô đun đàn hồi yêu cầu (Ech = Eyc) Từ tỷ số E0/E1 Ech/E1," tra tốn đồ 3.3 Tiêu chuẩn thiết kế đường tô_TCVN- TCN Giao thông vận tải_ Nhà xuất GTVT", xác định đƣợc h/D, với D đƣờng kính vệt bánh xe, D = 33cm Sau tính đƣợc bề dày áo đƣờng kiểm tra lại điều kiện: Ech > Eyc (6-1) Nếu thoả mãn điều kiện (6-1) bề dày áo đƣờng hợp lý đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Xác định tỷ số: E0 410   0,14 E1 3000 Ech 640   0,213 E1 3000 (6-2) (6-3) Tra toán đồ 3.3 đƣợc giá trị h/D = 0,34 → h = 33.0,34 = 11,22cm Chọn h = 12cm Kiểm tra lại điều kiện (6-1) với giá trị h chọn E h 12 410   0,364 ;   0,14 E1 3000 D 33 Tra toán đồ 3.3 với hai tỷ số h/D E0/E1 tìm đƣợc Ech/E1= 0,22 Ech = 3000.0,22 = 660 (daN/cm2) Vậy Ech > Eyc mà chọn h = 12cm làm chiều dày áo đƣờng 6.2.2 Tính giá thành xây dựng Vởi tuyến đƣờng tính tốn đề tài không khống chế cao độ nên sử dụng trực tiếp mặt đƣờng cũ để tính tốn giá thành xây dựng Dây chuyền công nghệ thi công đƣợc thực theo bƣớc sau: 60  Cày xới mặt đƣờng (bằng máy cày)  Làm nhỏ đất máy bừa (Máy bừa + đ kéo 75cv)  Rải xi măng (1 nhân công 2,5/7)  Trộn hỗn hợp đất xi măng: Máy bừa+ đ kéo75cv + 1nhân công 2,5/7 tƣới ẩm  San phẳng mặt đƣờng: nhân công 2,5/7 dùng trang san mặt đƣờng  Lu lèn: Máy lu -8 Tấn  kiểm tra Để đơn giản cho việc tính tốn giá thành cho tuyến tính tốn khối lƣợng vật liệu, cơng nhân, số ca máy… cho 100m2 mặt đƣợng với vật liệu đƣợc xác định tính tốn trên.Giả định hồn thành 100m2 đƣờng gia cố xi măng ca làm việc (8 giờ) Tính khối lƣợng hỗn hợp đất gia cố xi măng M = S.h (m3) (6-4) Trong đó: S- diện tích mặt đƣờng cần thi cơng, S = 100 (m2) h- Chiều dày áo đƣờng, h = 12cm M = 100.0,12 = 12(m3) Với đất gia cố đƣợc đầm chặt dung trọng lấy dung trọng lớn cho công tác đầm nén 1,79g/cm2 Do khối lƣợng xi măng cần thi cơng là: 12.0,09.1,79.10  M'   1933,2(kg) 10  Giá thành để xây dựng 100m2 mặt đƣờng vật liệu nghiên cứu là: T = T1 + T2+ T3 (6-5) Trong đó: T1- Chi phí vật liệu T2- Chi phí nhân cơng T3- chi phí máy móc Tính tốn chi phí vật liệu: 61 Do đất đƣợc sử dụng mặt đƣờng cũ để gia cố nên việc tính tốn chi phí vật liệu đề tài tính chi phí cho xi măng cần thiết để xây dựng mặt đƣờng gia cố T1 = 1393,2 * 559 = 778798,8 (đồng) Tính tốn định mức hao phí lao động: Tính tốn hao phí lao động tính tốn hao phí cho nhân cơng 2,5/7 (1nhân công rải xi măng + nhân công tƣới nƣớc +1 nhân công san phẳng mặt đƣờng trƣớc lu lèn) làm việc ngày hồn thành cơng việc 100m2 T2 = * 52100 = 156300 (đồng) Tính tốn định mức hao phí máy, thiết bị thi công: T3 = Tv + Tc + Tlđ + Ttr + Tll Trong đó: Tv - Hao phí vận chuyển xi măng trƣờng Tv  1,9332 * * 393849  152.277,78(đồng) 2,5 Tc - Hao phí cày xới mặt đƣờng Tc = 108.830 (đồng) Tlđ - Hao phí làm nhỏ đất Tlđ = 386.660 (đồng) Ttr - Hao phí trộn hỗn hợp đất xi măng Ttr = T lđ = 386.660 (đồng) Tll - Hao phí lu lèn Tll = 823.850 (đồng) T3 = 152.277,78 + 108.830 +2* 386.660 + 823.850 = 1.858.277,8 (đồng) T = T1 + T2+ T3 = 778798,8 + 156300 +1.858.277,8 = 2.793.377 (đồng)  Vậy tổng hao phí để làm 100m2 mặt đƣờng cấp phối đất gia cố xi măng hai triệu bẩy trăm chin mƣơi ba ngàn ba trăm bẩy mƣơi bẩy đồng 6.2.3 So sánh tiểu kinh tế với loại mặt đƣờng giao thông nông thôn thƣờng dùng a Mặt đường đá dăm nước 62 Thành phần công việc: Rải đá, san đá, tƣới nƣớc, bù đá, lu lèn, rải lớp cát bảo vệ mặt đƣờng, bảo dƣỡng mặt đƣờng tháng Vận chuyển vật liệu phạm vi 30m Đơn vị tính cho 100m2 Mã hiệu Cơng tác xây lắp Làm EC.111 đƣờng đá dăm nƣớc Thành phần hao phí Vật liệu Đá 46 24 12 0,51 Cát chuẩn Nhân công 2,7/7 Máy thi công Máy lu 8,5 T Máy khác Tổng Đơn vị h=12cm Đơn giá (đ) m3 m3 m3 m3 m3 Công 15,83 0,43 0,44 0,59 3,14 12,57 94864 121531 122531 89197 100019 53600 1501697,12 52258,33 53913,64 52626,23 314059,66 673752 ca % 2,05 537501 1101877,05 55093,8525 3.805.277,88 Thành tiền (đ) b Mặt đường đá dăm láng nhựa Thành phần công việc: Rải đá dăm tiêu chuẩn, lu lèn đến giai đoạn (đã bao gồm lớp bảo vệ mặt đƣờng ), nấu nhựa, tƣới nhựa, rải đá, lu lèn, bảo dƣỡng mặt đƣờng 10 ngày Vận chuyển vật liệu phạm vi 30m Đơn vị tính cho 100m2 Mã hiệu Công tác xây lắp EC.300, 301 Làm đƣờng đá dăm láng nhựa tiêu chuẩn 3kg/m2 Thành phần hao phí Vật liệu Đá 46 24 12 0,51 Nhựa bi tum Củi Nhân công 3,2/7 Máy thi công Máy lu 8,5 T Đơn vị h=12c m Đơn giá (đ) Thành tiền (đ) m3 m3 m3 m3 kg kg Công 15,8 0,43 2,44 1,09 321 260 11,44 94864 121531 122531 89197 6311 300 57459 1498851,2 52258,33 298975,64 97224,73 2025831 78000 657330,96 ca 1,85 537501 994376,85 5.702.848,7 c Mặt đường cấp phối láng nhựa 63 Thành phần công việc: Làm rãnh thoát nƣớc, rải cấp phối, lu lèn (bao gồm bảo vệ mặt đƣờng) Tƣới lớp dầu ma rút nhựa pha dầu, nấu nhựa (kể đục thùng lấy nhựa) Tƣới nhựa, rải đá sỏi, lu lèn, bảo dƣỡng mặt đƣờng 10 ngày Vận chuyển vật liệu phạm vi 30m Đơn vị tính cho 100m2 Mã hiệu Cơng tác xây lắp EC.600, 611 Làm mặt Thành phần hao phí Vật liệu Cấp phối Dầu ma rút Đá 12 Đá 0,51 Nhựa bi tum Củi Nhân công 3/7 Máy thi công Máy lu 8,5 T Tổng đƣờng cấp phối láng nhựa tiêu chuẩn 3,5kg/m2 Đơn vị khối lƣợng Đơn giá (đ) Thành tiền (đ) m3 kg m3 m3 kg kg Công 17,2 25,4 3,26 0,5 374,5 320 9,81 25000 5479 122531 89197 6311 500 55758 430000 139166,6 399451,06 44598,5 2363469,5 160000 546985,98 ca 2,1 537501 1128752,1 5.212.423,74 d Mặt đường đá dăm kẹp đất Thành phần công việc: Rải đá đất trộn đá mạt, lu lèn Tƣới nƣớc, bù chèn đá, đất, rải lớp bảo vệ Vận chuyển vật liệu phạm vi 30m Bảo dƣỡng đƣờng tháng Đơn vị tính 100m2 Mã hiệu Cơng tác xây lắp Làm đƣờng đá dăm EC.711 kẹp đất Thành phần hao phí Vật liệu Đá 46 Đá 0,51 Đất đỏ Nhân công 3/7 Máy thi công Máy lu 8,5 T Máy khác Tổng Đơn vị h=12cm Đơn giá (đ) Thành tiền (đ) m3 m3 m3 Công 15,83 1,96 6,07 16 94864 89197 2500 55758 1501697,12 174826,12 15175 892128 ca % 1,2 537501 645001,2 32250,06 3.261.077,5 So sánh với loại áo đƣờng nông thôn thƣờng dùng nhận thấy giá thành xây dựng loại áo đƣờng đắt từ đến triệu cho 64 100m2, giá thành xây dựng cho mặt đƣờng cấp phối đất gia cố xi măng cho 100m2 2.793.376,6 (đồng) Do việc sử dụng mặt đƣờng đất gia cố xi măng tuyến đƣờng giao thông nông thôn hợp lý 65 KẾT LUẬN Qua thời gian làm việc nghiêm túc khẩn trƣơng đề tài thu đƣợc số kết sau:  Xác định đƣợc thành phần hạt, giới hạn dẻo chảy mẫu đất Qua dựa vào tiêu chuẩn phân loại đất hành, đề tài xác định đƣợc tên loại đất nghiên cứu  Xây dựng đƣợc quan hệ độ ẩm đầm nén khối lƣợng thể tích khơ loại đất nghiên cứu đƣợc thể qua phƣơng trình tƣơng quan đồ thị biểu thị mối quan hệ chúng; từ xác định độ ẩm tối ƣu khối lƣợng thể tích khơ lớn đất khu vực nghiên cứu  Xây dựng đƣợc phƣơng trình tƣơng quan đồ thị quan hệ hàm lƣợng xi măng với cƣờng độ chịu nén Dựa vào đồ thị yêu cầu kỹ thuật mặt đƣờng mà đề tài xác định đƣợc tỷ lệ xi măng pha trộn hợp lý 9%  Xây dựng đƣợc phƣơng trình tƣơng quan đồ thị quan hệ độ ẩm thi công với cƣờng độ chịu nén Từ phƣơng trình tƣơng quan đề tài xác định đƣợc độ ẩm thi công tối ƣu từ 27- 29%  Xác đinh đƣợc giá thành xây dựng mặt đƣờng vật liệu nghiên cứu giá thành cho loại mặt đƣờng thƣờng dùng nông thôn So sánh tiêu kinh tế kỹ thuật mặt đƣờng cấp phối gia cố xi măng loại mặt đƣờng thƣờng dùng nơng thơn việc sử dụng mặt đƣờng cấp phối đất gia cố xi măng thời gian tới hợp lý Trong q trình làm đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót kính mong đƣợc thầy bạn đọc tham gia, góp ý để viết tơi sau đƣợc tốt có đƣợc nhiều kinh nghiệm sau làm việc nhà trƣờng 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Quang Chiêu, Phạm Huy Khang, Xây dựng mặt đường ô tô, NXB Giao thông vận tải GS.TS Dƣơng Học Hải, Giáo trình xây dựng mặt đường tơ, NXB Giáo dục Bộ giao thông vận tải, Hướng dẫn xây dựng cầu đường giao thông nông thôn miền núi, NXB Giao thơng vận tải Nguyễn Ngọc Bích, Lê Thị Thanh Bình,Vũ Đình Phụng, Đất xây dựngĐịa chất cơng trình Kỹ thuật cải tạo đất xây dựng (2001), NXB Xây dựng Lê Tấn Quỳnh - Nguyễn Quang - Trần Việt Hồng, Đất Vật liệu xây dựng (1995), NXB Nông nghiệp Đặng Văn Thanh, Bài giảng Đất vật liệu xây dựng Đặng Văn Thanh, Nghiên cứu ảnh hưởng độ chặt, độ ẩm đến mô đun đàn hồi đất dùng đắp đường lâm nghiệp khu vực Lương Sơn - Hồ Bình, (Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật, Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp 2007) Trần Văn Toàn- Đinh Văn Xuyền, Nghiên cứu mối quan hệ độ chặt mô đun đàn hồi đất dùng đắp đường khu vực núi Luốt- Trường Đại học Lâm nghiệp, (Chuyên đề nghiên cứu khoa học 2007) Vi Văn Thắng, Xác định tỷ lệ xi măng pha trộn tối ưu đất chất kết dính ( xi măng) để làm mặt đường nơng thơn khu vực thơn Bùi Trám xã Hồ Sơn huyện Lương Sơn tỉnh Hồ Bình, ( Khố luận tốt nghiệp 2001) 10 Bộ Xây dựng, Tiêu chuẩn Việt Nam (1993), Đất xây dựng- phân loại, TCVN 5747-1993, NXB Xây dựng, Hà Nội 11 Bộ Giao thông vận tải, Tiêu chuẩn ngành (1993), Quy trình thiết kế áo đường mềm, 22TCN 211-93, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội 12 Bộ Giao thông vận tải,Tiêu chuẩn ngành (2006), Quy trình đầm nén đất, đá dăm phịng thí nghiệm, 22 TCN 333 - 06, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội 67 13.Bộ Giao thông vận tải, Tiêu chuẩn ngành (1984), Quy trình thí nghiệm phân tích nhanh thành phần hạt đất điều kiện trường, 22TCN 66-4 14 Bộ Xây dựng, Tiêu chuẩn Việt Nam (1991), Đất xây dựng - Phương pháp lấy, bao gói, vận chuyển bảo quản mẫu, TCVN 2683-1991 15 Bộ Xây dựng, Tiêu chuẩn Việt Nam (1995), Đất xây dựng - Phương pháp xác định giới hạn dẻo giới hạn chảy phịng thí nghiệm, TCVN 4197-1995 16 Bộ Xây dựng, Tiêu chuẩn Việt Nam (1995), Đất xây dựng - Các phương pháp xác định thành phần hạt phòng thí nghiệm, TCVN 4198-1995 17 Bộ Xây dựng, Tiêu chuẩn Việt Nam (1995), Đất xây dựng - Phương pháp xác định độ chặt tiêu chuẩn phịng thí nghiệm, TCVN 4201-1995 18 Bộ Giao thông vận tải, Tiêu chuẩn ngành (1984), Quy trtình thí nghiệm Đất gia cố chất kết dính vơi xi măng, 22TCN 59-84 68 MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Mục tiêu, sở lý thuyết phƣơng pháp gia cố đất 1.1.1 Mục tiêu phƣơng pháp gia cố đất 1.1.2 Cơ sở lý thuyết ảnh hƣởng yếu tố khác đến trình gia cố đất 1.2 Khái quát chung cấp phối đất gia cố xi măng 1.2.1 Khái niệm đất gia cố xi măng 1.2.2 Các yêu cầu sử dụng cấp phối đất gia cố xi măng 10 Chƣơng MỤC TIÊU, PHẠM VI NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 3.1 Mục tiêu 15 3.2 Phạm vi nghiên cứu 15 3.3 Nội dung nghiên cứu 15 3.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 15 Chƣơng ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VỊ TRÍ LẤY MẪU ĐẤT 17 3.1 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 17 3.1.1 Địa lý địa hình 17 3.1.2 Khí hậu thuỷ văn 17 3.1.3 Kinh tế - văn hoá - xã hội 18 3.1.4 Đất đai khu vực nghiên cứu 19 3.1.5 Mạng lƣới giao thông 20 3.2 Xác định vị trí lấy mẫu đất 20 3.2.1 Yêu cầu kĩ thuật đất sử dụng gia cố xi măng làm đƣờng giao thông nông thôn 20 3.2.2 Những vị trí lấy mẫu đất phƣơng pháp lấy mẫu: 21 Chƣơng CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA ĐẤT 22 69 4.1 Phân tích thành phần hạt đất 22 4.1.1 Cơ sở lí thuyết 22 4.1.2 Phạm vi ứng dụng 22 4.1.3 Các dụng cụ thí nghiệm 23 4.1.4 Tiến hành thí nghiệm 23 4.1.5 Xử lý kết thí nghiệm 24 4.2 Xác định giới hạn dẻo, giới hạn chảy đất 26 4.2.1 Phƣơng pháp xác định giới hạn dẻo đất 26 4.2.2 Phƣơng pháp xác định giới hạn chảy đất 27 4.2.3 Kết nhận xét 29 4.3 Quan hệ độ ẩm đầm nén khối lƣợng thể tích khơ đất 30 4.3.1 Nguyên lí phƣơng pháp 30 4.3.2 Nội dung thí nghiệm 32 4.3.3 Xử lí kết thí nghiệm 34 4.3.4 Kết thí nghiệm 35 Chƣơng XÁC ĐINH TỶ LỆ XI MĂNG PHA TRỘN VÀ ĐỘ ẢM THI CÔNG TỐI ƢU 39 5.1 Xác định hàm lƣợng xi măng pha trộn 39 5.1.1 Lựa chọn xi măng tỷ lệ xi măng pha trộn 39 5.1.2 Cƣờng độ chịu nén cấp phối đất gia cố xi măng 40 5.1.3 Vẽ đồ thị lập phƣơng trình tƣơng quan 42 5.1.4 Kết luận, nhận xét 47 5.2 Xác định độ ẩm thi công tối ƣu 47 5.2.1 Nội dung thí nghiệm 48 5.2.2 Quan hệ độ ẩm cƣờng độ chịu nén 50 5.2.3 Kết luận, nhận xét 55 Chƣơng CÔNG NGHỆ THI CƠNG VÀ DỰ TỐN GIÁ THÀNH 56 6.1 Công nghệ thi công lớp cấp phối đất gia cố xi măng 56 6.2 Tính tốn giá thành 59 70 6.2.1 Xác định chiều dày áo đƣờng 59 6.2.2 Tính giá thành xây dựng 60 6.2.3 So sánh tiểu kinh tế với loại mặt đƣờng giao thông nông thôn thƣờng dùng 62 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 71 ... tài: "Sử dụng cấp phối đồi gia cố xi măng xây dựng đường nông thôn xã Hồ Sơn, huyện Lương Sơn, tỉnh Hồ Bình" Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Mục tiêu, sở lý thuyết phƣơng pháp gia cố đất... đất sử dụng gia cố xi măng làm đƣờng giao thông nông thôn Với yêu cầu đất gia cố xi măng kích thƣớc hạt lớn tỷ lệ xi măng đƣa vào gia cố Vì vậy, đất sử dụng để gia cố xi măng phục vụ cho công... liệu đƣợc tạo từ hỗn hợp cấp phối đồi gia cố xi măng để sử dụng xây dựng đƣờng nơng thơn xã Hồ Sơn, huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hồ Bình 3.2 Phạm vi nghiên cứu Do hạn chế thời gian làm khoá luận nên đề