2.1 Nghiờn cứu cơ sở khoa học sử dụng vật liệu đất, đỏ gia cố chất kết dớnh vụ cơ trong xõy dựng mặt đường ụ tụ dớnh vụ cơ trong xõy dựng mặt đường ụ tụ
2.1.1 Khỏi niệm chung về gia cố vật liệu
Quỏ trỡnh tỏc động vật lý và cơ học do nghiền nhỏ cốt liệu, trộn và đầm nộn để tạo
khả năng tiếp xỳc chặt chẽ giữa cỏc hạt đất, đỏ cũng như cỏc chất trộn thờm vào.
Kết quả của quỏ trỡnh này là làm tăng thờm một cỏch đỏng kể cường độ khỏng nộn,
khỏng uốn và chỉ tiờu CBR, những đặc trưng cơ bản cú lợi trong thi cụng xõy dựng
đường. Cỏc chất liờn kết vụ cơ điển hỡnh như xi măng, vụi, puzolan… khi đưa vào
trộn gia cố với cấp phối vật liệu đất đỏ thải sẽ xảy ra những tương tỏc về húa lý giữa chỳng, kết quảlàm thay đổi về chất một cỏch cơ bản. Tớnh chất cơ lý và độ chặt của
nú được cải thiện, làm tăng khả năng ổn định với nước và hạn chế những tỏc động
cú hại trong mụi trường. Tuy nhiờn hiệu quả gia cố chỉ lớn nhất với điều kiện là
chọn đỳng chất liờn kết phự hợp với nhúm đất hay nhúm vật liệu hạt cần gia cố.
Đồng thời chất liờn kết phải được phõn bốđồng đều kết hợp đầm nộn và ởđộ ẩm tốt nhất.
Hỗn hợp vật liệu sau khi gia cố tạo ra một loại vật liệu mới thường cú cường độ lớn
hơn vừa ổn định với nước hơn so với vật liệu chưa gia cố. Khi cỏc phương tiện
tham gia giao thụng qua lại trờn đường sẽ khụng tạo nờn những biến dạng rừ rệt,
đồng thời cú tớnh dớnh kết và cường độ cao ở trạng thỏi khụ cũng như khi bóo hũa
nước. Khả năng ổn định vật liệu được gia cố trong xõy dựng đường sẽ cao hơn,
khụng bị tan ró trong nước và tớnh trương nở ớt, độhỳt ẩm nhỏ hơn đỏng kể khi chưa
gia cố.
Mức độ thể hiện những tớnh chất núi trờn cú thể dao động trong một phạm vi nhất
định và cũn tựy thuộc phương phỏp gia cố cũng như thuộc tớnh của vật liệu đưa vào
gia cố. Ngoài ra cũn phải kểthờm đến tớnh chất của vật liệu và cỏc hợp chất húa học
hoặc phụ gia khỏc cho thờm vào vật liệu gia cố.
Theo cỏch phõn loại trong [5], đất đỏ gia cố được được xếp vào loại vật liệu nửa
cứng thường dựng trong kết cấu ỏo đường ụ tụ. Điểm đặc trưng của đất gia cố nửa
cứng là cú liờn kết - kết tinh vững chắc và ngưng kết, do đú chỳng cú khả năng
chống lại ứng suất kộo khi chịu uốn. Những vật liệu này khụng cú tớnh xỳc biến và vỡ thế đất gia cố nửa cứng (như đất xi măng) khụng cú khả năng khụi phục liờn kết bị phỏ hoại khi đầm nộn trựng phục. Cường độ và tớnh biến dạng của đất gia cố thuộc loại kết cấu nửa cứng sẽ tương đối ớt phụ thuộc vào điều kiện bờn ngoài như nhiệt độ, độ ẩm. Xỏc định cường độ trong điều kiện kộo khi uốn để đặc trưng cho
loại hợp lý nhất.
Kết quả nghiờn cứu nhiều năm và nhiều mặt trong lĩnh vực gia cố vật liệu hạt núi chung phản ỏnh ở cỏc tài liệu khỏc nhau đều chứng tỏ rằng cỏc quỏ trỡnh biến cứng và hỡnh thành cấu trỳc cơ học của vật liệu gia cố bị chi phối bởi thành phần hạt, thành phần khoỏng húa của nú [25].
Tựy theo thành phần, nguyờn nhõn hỡnh thành và điều kiện cấu trỳc tầng lớp của vật liệu hạt, trong lỗ rỗng của đất, cú thể hỡnh thành mụi trường a xớt, trung hũa hoặc
kiềm được đặc trưng bằng chỉ tiờu PH. Đối với sự biến cứng mụi trường tốt nhất cú
thể sẽ khỏc nhau ứng với cỏc loại chất liờn kết khỏc nhau. Thành phần và tớnh chất của chất liờn kết hoặc phụ gia được dựng khi xử lý gia cố sẽ cú ảnh hưởng lớn đến kết quả gia cố vật liệu [27].
Nếu dựng đất từ cỏc vật liệu bị vỡ vụn khụng cú tớnh dớnh ở trạng thỏi tự nhiờn thỡ
loại cỡ hạt từ 2-50mm khụng lớn hơn 50% tớnh toỏn theo khối lượng, cho phộp dựng cỡ hạt lớn hơn 50mm nhưng khụng lớn hơn 70mm với hàm lượng khụng vượt quỏ 10% tớnh theo khối lượng. Nếu dựng đất cú chứa cỏc cỡ hạt dưới 25mm thỡ cỏc
cỡ hạt 2-25mm khụng được quỏ 70% tớnh theo khối lượng.
Cho phộp dựng đất cú tớnh dớnh (đất sột loại nhẹ, ỏ sột, ỏ cỏt cú nguồn gốc bồi tớch,
tàn tớch), đất lẫn sỏi sạn và đất sỏi ong cú thành phần hạt phự hợp với yờu cầu nờu ở
trờn, đất Bazan, đất cỏt cỏc loại để gia cố [28].
Đất hữu cơ chỉ được phộp dựng để gia cố khi hàm lượng hữu cơ chứa trong đất
khụng quỏ 6% khối lượng, đất cú phản ứng chua (pH nhỏ hơn 4,0) cú thể dựng để
gia cố bằng xi măng nhưng phải khử chua bằng vụi.
Đất chứa cỏc muối hũa tan chỉ được dựng để gia cốkhi hàm lượng cỏc muối clorua, sunfat clorua khụng quỏ 4% tớnh theo khối lượng. Đất cú chứa muối sunfat chỉđược
dựng để gia cốkhi lượng muối khụng quỏ 2% [29].
2.1.2. Sự hỡnh thành cường độ của đất gia cố chất kết dớnh vụ cơ
Đất gia cố chất kết dớnh vụ cơ là hỡnh thức trộn đều đất được làm nhỏ, chất kết dớnh
vụ cơ và nước theo một tỷ lệ nhất định trong thiết bị hoặc ở hiện trường, sau đú
được rải và lu lốn đến độ chặt yờu cầu tạo thành cỏc lớp vật liệu múng mặt đường.
Cường độ của đất gia cố sẽ tăng theo thời gian để đạt được cường độ thiết kế yờu
cầu.
Chất kết dớnh vụ cơ thường được sử dụng là cỏc chất kết dớnh quen thuộc như xi
măng, vụi thủy hoặc cỏc phế liệu cụng nghiệp ... Thành phần chủ yếu của cỏc chất
Cỏc ụxớt này là thành phần quyết định cỏc chỉ tiờu chớnh của chất kết dớnh cũng như
hỗn hợp vật liệu gia cố vỡ vậy người ta thường dựng biểu đồ tam giỏc (với ba cạnh là Cao, SiO2, và Al2O3) để so sỏnh cỏc chất kết dớnh vụ cơ như Hỡnh 2.2 [27].