Chương 2 ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA TRO XỈ THAN ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐỒI
2.2. Ảnh hưởng của tro xỉ than đến các tính chất địa kỹ thuật của hỗn hợp đất
2.2.2. Khả năng đầm chặt (thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn)
Việc xác định dung trọng khô lớn nhất tương ứng tại độ ẩm tốt nhất là được thực hiện theo phương pháp thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn đã được mô tả tại các quy trình nhƣ : ASTM-D1557 ((ASTM), 2009) đƣợc áp dụng tại (A.Binal, 2016), ASTM D4546-96 đƣợc áp dụng tại (Alper, et al., 2006), (RAJIB K. G., 2004)
a. Ảnh hưởng đến dung trọng khô lớn nhất, k,max
Nhìn chung, sự có mặt của tro xỉ than trong hỗn hợp đất phối trộn sẽ làm giảm dung trọng khô lớn nhất (k,max), điều này đƣợc giải thích là do khối lƣợng riêng của tro xỉ thường thấp hơn khối lượng riêng của đất. Tuy nhiên, mức độ giảm sút dung trọng khô lớn nhất còn tùy thuộc vào đặc điểm của đất nền, đặc điểm hóa học của tro xỉ, v.v…. Điều này nó đƣợc thể hiện qua các kết quả thí nghiệm đã đƣợc công bố tại các bài báo khoa học và đã đƣợc tổng hợp tại bảng sau
Bảng 3. Bảng tổng hợp các kết quả thực nghiệm đã công bố
Tro xỉ than Đất
Hỗn hợp đất đã phối
trộn Trích dẫn Ghi chú Tỷ lệ
theo TL, fa (%)
S/A Tỷ trọng,
tro
Tỷ lệ theo TL, (%)
S/
[F+A]
Ac k,max
(kN/m
3)
0 1.42 2.63 100 3.12 1.12 17.85 (A.Binal, 2016)
Sét hoạt tính trung bình
- 1.73 - 0.48 17.10 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (A)
- 1.73 - 0.97 15.70 (Prabakar Sét hoạt tính
DUT.LRCC
, et al., 2004)
trung bình (B)
- 1.73 - 0.67 14.3 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (C)
1.59 2.46 5.39 1.48 14.52 (Alper, et al., 2006)
Sét hoạt tính cao
2.63 2.46 1.82 1.32 15.4 (RAJIB
K. G., 2004)
Đất laterite, hoạt tính cao
5 1.42 2.63 95 3.12 1.12 16.5 (A.Binal, 2016)
Sét hoạt tính trung bình
9 - 1.73 91 - 0.48 15.8 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (A)
- 1.73 91 - 0.97 15.2 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính trung bình (B)
- 1.73 91 - 0.67 13.8 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (C)
10 1.42 2.63 90 3.12 1.12 15.84 (A.Binal, 2016)
Sét hoạt tính trung bình 10 1.59 2.46 90 5.39 1.48 14.13 (Alper, et
al., 2006)
Sét hoạt tính cao
15 1.42 2.63 85 3.12 1.12 15.15 (A.Binal, 2016)
Sét hoạt tính trung bình 15 1.59 2.46 85 5.39 1.48 13.83 (Alper, et
al., 2006)
Sét hoạt tính cao
20 1.42 2.63 80 3.12 1.12 14.72 (A.Binal, Sét hoạt tính
DUT.LRCC
2016) trung bình
20 - 1.73 80 - 0.48 15.7 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (A)
20 - 1.73 80 - 0.97 14.1 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính trung bình (B)
20 - 1.73 80 - 0.67 13.5 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (C)
20 1.59 2.46 80 5.39 1.48 13.64 (Alper, et al., 2006)
Sét hoạt tính cao
20 2.63 2.46 80 1.82 1.32 15.4 (RAJIB K. G., 2004)
Đất laterite, hoạt tính cao
25 1.42 2.63 75 3.12 1.12 14.17 (A.Binal, 2016)
Sét hoạt tính trung bình
28.5 - 1.73 71.5 - 0.48 14.4 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (A)
- 1.73 71.5 - 0.97 13.9 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính trung bình (B)
- 1.73 71.5 - 0.67 13.1 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (C)
35 2.63 2.46 65 1.82 1.32 14.6 (RAJIB K. G., 2004)
Đất laterite, hoạt tính cao
35.5 - 1.73 64.5 - 0.48 13.9 (Prabakar
, et al.,
Sét hoạt tính
DUT.LRCC
2004) thấp (A)
- 1.73 64.5 - 0.97 13.4 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính trung bình (B)
- 1.73 64.5 - 0.67 12.4 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (C)
41.2 - 1.73 58.8 - 0.48 13.6 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (A)
- 1.73 58.8 - 0.97 13.0 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính trung bình (B)
- 1.73 58.8 - 0.67 12.5 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (C)
46.0 - 1.73 54.0 - 0.48 13.4 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (A)
- 1.73 54.0 - 0.97 12.9 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính trung bình (B)
- 1.73 54.0 - 0.67 12.1 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (C)
50 2.63 2.46 50.0 1.82 1.32 14.5 (RAJIB K. G., 2004)
Đất laterite, hoạt tính cao
DUT.LRCC
Sự giảm sút dung trọng khô lớn nhất của hỗn hợp đất sau khi phối trộn tro xỉ, xảy ra với hầu hết các loại đất và hầu hết các loại tro xỉ than, kết quả đƣợc thể hiện tại hình 10
Hình 10. Ảnh hưởng của fa đến dung trọng khô của đất
Với hình 10, ta có thể nhận thấy, sự giảm sút độ ẩm tốt nhất tỷ lệ thuận với hàm lƣợng tro xỉ than có mặt trong hỗn hợp đất sau phối trộn, tuy nhiên, tốc độ sút giảm của mỗi loại đất còn phụ thuộc nhiều vào hoạt tính của tro xỉ thông qua tỷ lệ SiO2/Al23 trong thành phần hóa học của nó, điều này thể hiện qua hình 11 nhƣ sau:
Hình 11. Ảnh hưởng của tham số fa đến tốc độ thay đổi kmax của đất
Sự sút giảm của của tham số k,max đƣợc cho là có sự chênh lệch về giá trị tỷ trọng hạt giữa của đất (h,đất) với của tro xỉ (h,tro), tuy nhiên, mức độ sút giảm này (dk/dfa) sẽ giảm đi khi hàm lƣợng tro xỉ trong hỗn hợp đƣợc tăng lên, điều này đƣợc giải thích là do phản ứng pozzolan đã bắt đầu xảy ra ngay cả trong thời gian đang tiến hành thí nghiệm đầm nén. Tuy nhiên, mức độ sút giảm ban đầu và mối liên quan giữa
10 12 14 16 18 20
1 11 21 31 41
Dung trọng khô, k,max [kN/m3]
Hàm lượng tro xỉ, fa (%)
A. Binal, 2016
Prabakar et al., 2014 (đất A) Prabakar et al., 2014 (đất B) Prabakar et al., 2014 (đất C) Sezer et al., 2006
Rajib, 2004
-0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0
0 10 20 30 40 50
dk/ dfa
Hàm lượng tro xỉ, fa (%)
S/A = 1.42 (A.Binal, 2016)
S/A = 1.59 (Sezer et al., 2006)
S/A = 2.63 (Rajib, 2004)
DUT.LRCC
khả năng sút giảm của tham số (k,max) với hàm lƣợng tro xỉ trong hỗn hợp (fa) là tùy thuộc vào tỷ lệ S/A của tro xỉ (hình 11)
b. Ảnh hưởng đến độ ẩm tối ưu, Wtn .
Cùng bản chất của sự việc, sự có mặt của tro xỉ than trong hỗn hợp đất phối trộn sẽ làm tăng độ ẩm tối ƣu (Wtn) trong thí nghiệm đầm nén để xác định dung trọng khô lớn nhất (k,max), điều này được giải thích là do thành phần cỡ hạt của tro xỉ thường nhỏ hơn của đất. Tuy nhiên, mức độ tăng độ ẩm tốt nhất của hỗn hợp cũng còn tùy thuộc vào đặc điểm của đất nền, đặc điểm hóa học của tro xỉ, v.v…. và đã đƣợc tổng hợp tại bảng 4 từ các kết quả nghiên cứu đƣợc trích dẫn nhƣ sau:
Bảng 4. Tổng hợp kết quả thực nghiệm về sự ảnh hưởng của tham số fa đến giá trị tham số k,max
Tro xỉ than Đất
Hỗn hợp đất
Trích dẫn Ghi chú Tỷ lệ
theo TL, fa (%)
S/A Tỷ trọng,
tro
Tỷ lệ theo
TL, (%)
S/
[F+A]
Ac Wtn (%)
0 1.42 2.63 100 3.12 1.12 30 (A.Binal, 2016)
Sét hoạt tính trung
bình
- 1.73 - 0.48 14.57 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (A)
- 1.73 - 0.97 24.81 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính trung bình (B)
- 1.73 - 0.67 30.09 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (C)
1.59 2.46 5.39 1.48 22.0 (Alper, et Sét hoạt
DUT.LRCC
al., 2006) tính cao
2.63 2.46 1.82 1.32 24.12 (RAJIB
K. G., 2004)
Đất laterite, hoạt tính cao
5 1.42 2.63 95 3.12 1.12 31.5 (A.Binal, 2016)
Sét hoạt tính trung bình
9 - 1.73 91 - 0.48 15.8 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (A)
- 1.73 91 - 0.97 24.8 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính trung bình (B)
- 1.73 91 - 0.67 29.5 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (C)
10 1.42 2.63 90 3.12 1.12 32.1 (A.Binal, 2016)
Sét hoạt tính trung bình 10 1.59 2.46 90 5.39 1.48 22.9 (Alper, et
al., 2006)
Sét hoạt tính cao 15 1.42 2.63 85 3.12 1.12 32.53 (A.Binal,
2016)
Sét hoạt tính trung bình 15 1.59 2.46 85 5.39 1.48 23.0 (Alper, et
al., 2006)
Sét hoạt tính cao 20 1.42 2.63 80 3.12 1.12 33.33 (A.Binal,
2016)
Sét hoạt tính trung bình
DUT.LRCC
20 - 1.73 80 - 0.48 17.98 (Prabakar , et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (A)
20 - 1.73 80 - 0.97 25.2 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính trung bình (B)
20 - 1.73 80 - 0.67 29.5 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (C)
20 1.59 2.46 80 5.39 1.48 24.0 (Alper, et al., 2006)
Sét hoạt tính cao 20 2.63 2.46 80 1.82 1.32 22.89 (RAJIB
K. G., 2004)
Đất laterite, hoạt tính cao
25 1.42 2.63 75 3.12 1.12 34.84 (A.Binal, 2016)
Sét hoạt tính trung bình
28.5 - 1.73 71.5 - 0.48 20.4 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (A)
- 1.73 71.5 - 0.97 25.76 (Prabakar , et al., 2004)
Sét hoạt tính trung bình (B) - 1.73 71.5 - 0.67 30.05 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (C)
35 2.63 2.46 65 1.82 1.32 23.77 (RAJIB K. G., 2004)
Đất laterite, hoạt tính cao
DUT.LRCC
35.5 - 1.73 64.5 - 0.48 22.3 (Prabakar , et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (A)
- 1.73 64.5 - 0.97 28.3 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính trung bình (B)
- 1.73 64.5 - 0.67 31.9 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (C)
41.2 - 1.73 58.8 - 0.48 25.2 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (A)
- 1.73 58.8 - 0.97 29.8 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính trung bình (B)
- 1.73 58.8 - 0.67 33.3 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (C)
46.0 - 1.73 54.0 - 0.48 27.2 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (A)
- 1.73 54.0 - 0.97 30.2 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính trung bình (B) - 1.73 54.0 - 0.67 34.26 (Prabakar
, et al., 2004)
Sét hoạt tính thấp (C)
50 2.63 2.46 50.0 1.82 1.32 24.12 (RAJIB K. G., 2004)
Đất laterite, hoạt tính cao
DUT.LRCC
Sự gia tăng độ ẩm tốt nhất trong thí nghiệm đầm nén đối với hỗn hợp đất sau khi phối trộn tro xỉ là xảy ra đối với hầu hết các loại đất khi sử dụng các loại tro xỉ than khác nhau, kết quả đƣợc thể hiện tại hình 12
Hình 12. Ảnh hưởng của fa đến giá trị Wtn
Hàm lƣợng tro xỉ trong đất tỷ lệ thuận với sự gia tăng độ ẩm tốt nhất trong hỗn hợp đất gia cố (hình …) bởi sự có mặt của nó tạo sẽ thúc đẩy các phản ứng pouzzoland giữa đất và tro xỉ than, đặc biệt là tỷ lệ S/A trong thành phần hóa học của tro xỉ là tác nhân chính trong sự thúc đẩy tốc độ phản ứng này và dẫn đến sự gia tăng độ ẩm tốt nhất nhƣ đã nói trên (hình13)
Hình 13. Ảnh hưởng của fa đến tốc độ thay đổi của Wtn trong hỗn hợp
12 16 20 24 28 32 36
0 10 20 30 40 50
Độ ẩm, W,tn [%]
Hàm lượng tro xỉ, fa (%)
A. Binal, 2016
Prabakar et al., 2014 (đất A) Prabakar et al., 2014 (đất B) Prabakar et al., 2014 (đất C) Sezer et al., 2006
Rajib, 2004
-0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
0 10 20 30 40 50
dWtn/ dfa
Hàm lượng tro xỉ, fa (%)
S/A = 1.42 (A.Binal, 2016)
S/A = 1.59 (Sezer et al., 2006)
S/A = 2.63 (Rajib, 2004)
DUT.LRCC
Nhìn chung, tùy thuộc vào giá trị S/A của tro xỉ, tốc độ gia tăng độ ẩm tốt nhất lần 2 đƣợc bắt đầu khi hàm lƣợng tro xỉ than trong hỗn hợp đạt đến một ngƣỡng nào đó (hình …), điều này thể hiện sự ảnh hưởng của hàm lượng tro xỉ đối với tốc độ phản ứng pouzzoland trong hỗn hợp đất sau khi phối trộn.