Nghiờn cứu chi tiết về ảnh hưởng của chất hữu cơ tới vật liệu XMĐ được thực hiện bởi Clare và Sherwood, họ chỉ ra rằng hỗn hợp chất hữu cơ với trọng lượng phõn tử cao như những chất mang tớnh kiềm khụng ảnh hưởng lớn tới cường độ vật liệu Ximăngđất; mặt khỏc chất hữu cơ với trọng lượng phõn tử thấp như chất mang tớnh acid làm giảm cường độ của vật liệu XMĐ. Thớ nghiệm nghiờn cứu kỹ thuật thực hiện bởi Military tại Anh chỉ ra chất hữu cơ rất bất lợi tới xự ra cố của Ximăng.
Theo nghiờn cứu “ứng sử của đất hữu cơ trong xử lý nền đất yếu bằng Ximăng” của Huie Chen và Qing Wang, khoa Xõy dựng ĐH Tổng hợp Jinlin Trung Quốc: Thành phần chớnh của đất hữu cơ và đất bựn là chất mựn, chỳng được chia ra làm 3 loại mựn gồm mựn liờn kết lỏng lẻo, mựn liờn kết vừa và mựn liờn kết chặt. Mựn liờn kết lỏng lẻo là loại mựn linh hoạt nhất và cú xu hướng dễ liờn kết với cỏc chất khỏc. Mặt khỏc thành phần đại diện của chất hữu cơ là a xớt humic, a xớt fluvic và humin, Humin là thành phẩn chớnh của
đất mựn liờn kết chặt, trong khi đú a xớt humic và a xớt fluvic khụng chỉ cú trong đất mựn liờn kết lỏng lẻo mà cũn cú trong đất mựn liờn kết vừa.
Cường độ của XMĐ quyết định bởi phản ứng hoỏ lý xảy ra trong đú, bao gồm quỏ trỡnh thuỷ hoỏ và cứng hoỏ của ximăng. Tuy nhiờn, cỏc chất hữu cơ cú tớnh giữ nước cao và cấu trỳc đặc biệt nú làm cho cỏc phõn tử hữu cơ bị hấp thụ trờn bề mặt của hạt ximăng và hạt đất, điều đú ngăn cản sự hỡnh thành quỏ trỡnh thuỷ hoỏ ximăng và sự tương tỏc giữa cỏc hạt đất và sản phẩm của quỏ trỡnh thuỷ hoỏ này. Kết quả là hạn chế sự gia tăng cường độ của XMĐ.
Cỏc axớt trong chất hữu cơ cú tớnh chất thu hỳt canxi mạnh, do đú khi canxi hỡnh thành cỏc, cỏc axớt cú thể tỏc dụng với can xi tạo thành axớt canxi hữu cơ khụng hoà tan. Sự kết hợp giữa cỏc axớt hữu cơ với ion canxi tạo ra trong quỏ trỡnh hydrat hoỏ sẽ làm khú khăn cho quỏ trỡnh tinh thể hoỏ canxi mà nú cú vai trũ rất lớn trong việc tăng cường độ của XMĐ. Axớt fluvic trong chất hữu cơ cú xu hướng kết hợp với cỏc loại hạt khoỏng chất cú chứa nhụm, điều đú cú thể gõy ra sự mục rữa cỏc mạng tinh thể. Đầu tiờn, Axớt fluvic trong thoỏt ra dưới dạng hoà tan được trong nước và quỏ trỡnh hydrat ximăng bắt đầu ngay khi ximăng tiếp xỳc với axớt fluvic. Tuy nhiờn, một lớp hấp thụ gõy ra bởi phản ứng của axớt fluvic và cỏc hạt khoỏng ximăng sẽ ngăn quỏ trỡnh thuỷ hoỏ ximăng. Hơn nữa axớt fluvic cú thể phõn huỷ cỏc tinh thể đi vào như hydrat nhụm canxi, hydrat nhụm sufat canxi và hydrat nhụm sắt, điều đú ngăn cản sự hỡnh thành cấu trỳc đất ximăng.
1.4.2 Ảnh hưởng của tuổi Ximăng đất
Cường độ của XMĐ tăng lờn theo thời gian, tương tự như bờ tụng. Hỡnh dưới đó chỉ ra ảnh hưởng của tuổi từ 2 đến 2000 ngày, đối với đất sột biển gia cố bởi ximăng Poiland.
Ở đõy, qRu28R là cường độ 28 ngày tuổi tớnh theo Kpa. Hiệp hội CDMA của Nhật Bản (Cement Deep Mixing association of Japan, 1994) đó hiệu chỉnh quan hệ trờn thành:
QRu28R= (1,49 ~ 1,56) qRu7
QRu91R= (1,85 ~ 1,97) qRu7
QRu91R= (1,2 ~ 1,33) qRu28
Ở đõy, qRu7R, qRu28R và qRu91R là cường độ nộn khụng nở hụng của XMĐ sau xử lý 7 ngày, 28 ngày, 91 ngày.
C ườn g độ nén khô ng nở hông kN /m 2000 2 103 10 10 1
Thời gian ninh kết: ngày
0 100 1000 10% 5% 5000 2 3000 4000 15%
Lượng ngậm nước = 100%Đất ở vịnh Tokyo
6000 Hàm lượng xi măng = 20%
Hỡnh 1.6- Ảnh hưởng của tuổi
1.4.3 Ảnh hưởng của chất kết dớnh
Loại, chất lượng và số lượng chất kết dớnh ảnh hưởng đến sự phỏt triển cường độ đối với mọi loại đất.
Kết quả nghiờn cứu này cho thấy rằng xi măng tro nhiệt điện sử dụng rất tốt, cường độ nộn cao và sai lệch cường độ thấp. Nú cũng lưu ý rằng, cựng với cỏc yếu tố khỏc, thành phần hoỏ học của chất gia cố ảnh hưởng khỏc nhau đến quỏ trỡnh cứng hoỏ
Cỏc chất cứng hoỏ khỏc nhau (xi măng, vụi, tro bay) cũng phản ứng khỏc nhau đối với từng loại đất, và do đú hiệu quả gia cố cũng khỏc nhau.
Hỡnh sau so sỏnh hiệu quả của xi măng, vụi và hỗn hợp xi măng vụi khi trộn với cỏc loại đất khỏc nhau ở Thụy Điển.
cường độ cắt của đất C ườn g độ cắt của bê tông đất ( q /2) Sét bùn Bùn sét 0 20 15 10 5 Gyttja Sét vùn g gyt tija Sét h ữu cơ Sắt S unphát Sét bi ển Sét pha Sét u 30 40 35 25 Vôi Vôi + xi măng Xi măng
Hỡnh 1.7- Ảnh hưởng của chất ninh kết đến cường độ cỏc loại đất ở Thụy Điển
1.4.4 Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng
C hỉ s ố phát tr iển cư ờn g độ ( S D I) Hàm lượng xi măng: %
Thí nghiệm nén khơng nở hông 10 0 30 0 10 20 Đất không xử lý 50 40 30 20 24 16 12 86 4 32 1 Sét Bangkok 40 tuần Thời gian ninh kết
Dĩ nhiờn là khi lượng chất gia cố tăng thỡ cường độ của XMĐ cũng tăng, phụ thuộc vào loại đất và tớnh chất của chất gia cố. Hàm lượng xi măng thường tớnh theo lượng xi măng trờn một mP
3
Pđất, và chỉ số phỏt triển cường độ (SDI) khi gia cố cho một nền đất yếu. Chỉ số SDI được định nghĩa là tỉ số cường độ giữa đất đó xử lý và chưa xử lý thu được qua thớ nghiệm nộn khụng nở hụng.
1.4.5 Ảnh hưởng của lượng nước
Việc tăng lượng nước trong đất sẽ làm giảm cường độ khối XMĐ. Hàm lượng nước thay đổi từ 60 đến 120% trờn mẫu thớ nghiệm cho một loại đất biển xử lý với 5 ~ 20% xi măng, sau 60 ngày ninh kết. Kết quả cho thấy cường độ giảm cho mọi hàm lượng xi măng.
C ường độ nén không nở hô ng k N /m 6000 Hàm lượng xi măng: % 15 10 0 0 0 20 25 4000 2000 100% 120% Lượng nước ban đầu = 60% Thời gian ninh kết = 60 giờ
Đất ở vịnh Tokyo
2
10000
8000
80%
Hỡnh 1.9- Ảnh hưởng của lượng nước ban đầu đến cường độ nộn
Nhận Xột: Qua cỏc tài liệu nghiờn cứu trong và ngoài nước cho thấy
cú rất nhiều yếu tố ảnh hưởng tới tớnh chất của vật liệu XMĐ và ảnh hưởng của loại đất là quan trọng nhất. Nhưng trong mỗi loại đất lại cú cỏc yếu tố khỏc nhau như: thành phần hạt, hàm lượng chất hữu cơ, độ PH, lượng ngậm
nước…Tuy nhiờn cỏc yếu tố trong đất ảnh hưởng thế nào tới tớnh chất vật liệu XMĐ thỡ chưa thấy tài liệu nào núi rừ. Chớnh vỡ vậy, cần nghiờn cứu đi sõu vào từng yếu tố đất, xem chỳng ảnh hưởng như thế nào tới tớnh chất của vật liệu XMĐ. Vỡ tài liệu và thời gian cú hạn nờn trong luận văn chỉ nghiờn cứu ảnh hưởng của hàm lượng hữu cơ trong đất tới tớnh chất của vật liệu XMĐ.
1.5 KẾT LUẬN
Hiện nay việc xõy dựng cỏc cụng trỡnh trờn nền đất yếu là khụng thể trỏnh khỏi: Như kố trờn sụng cú nền bựn, Cống trền nền bựn, đờ đập trờn nền đất yếu… Khi ấy việc xử lý nền là tất yếu và phương phỏp tạo cọc XMĐ để gia cố nền cụng trỡnh đang được ứng dụng rộng rói. Tuy nhiờn viện lựa chọn cỏc chỉ tiờu để thiết kế rất quan trọng và thường phải thụng qua lấy mẫu đất hiện trường về thớ nghiệm để xỏc định cỏc chỉ tiờu. Mặt khỏc cường độ của vật liệu XMĐ lại phụ thuộc rất nhiều yếu tố, trong đú yếu tố loại đất là quan trọng nhất. Trong đất yếu, đặc biệt là cỏc loại đất bựn thỡ hàm lượng chất hữu cơ lại ảnh hưởng rất lớn tới tớnh chất của vật liệu XMĐ. Chớnh vỡ vậy, cần xõy dựng biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng hữu cơ trong đất với cường độ của vật liệu XMĐ với cỏc tỷ lệ gia cố Ximăng khỏc nhau để giỳp người thiết kế lựa chọn cỏc chỉ tiờu cơ lý của vật liệu XMĐ một cỏch chớnh xỏc và nhanh nhất.
CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ XỬ Lí NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT