Bản chất của cỏc phương phỏp này là đưa vào nền đất cỏc vật liệu kết dớnh như ximăng, vụi, bitum...nhằm tạo ra cỏc liờn kết mới bền vững hơn nhờ cỏc quỏ trỡnh hoỏ lý và hoỏ học diễn ra trong đất, dẫn đến làm thay đổi tớnh chất cơ lý của
đất nền. Tựy vật liệu đưa vào mà cú những cụng nghệ như sau:
3.2.3.1. Gia cố nền bằng phương phỏp trộn vụi:
Khi trộn vụi vào đất, vụi cú tỏc dụng hỳt ẩm làm giảm độẩm của đất và đúng vai trũ là chất kết dớnh liờn kết cỏc hạt đất. Khi tỏc dụng với nước, vụi chưa tụi cú khả năng ngưng kết và đụng cứng nhanh trong vũng 5 đến 10 phỳt. Qỳa trỡnh hyđrỏt hoỏ vụi chưa tụi cú khả năng hấp thụ một khối lượng nước lớn (32 đến 100% khối lượng ban đầu) nờn nhanh chúng làm nền đất khụ rỏo, dẫn đến đất nền được nộn chặt.
44
Vụi tỏc dụng với nước sẽ tăng thể tớch nờn tiết diện cỏc cọc vụi sẽ tăng lờn làm tăng
độ chặt của nền. Ngoài ra cỏc tỏc động của vật lý và húa học sẽ làm tăng độ bền nộn, lực dớnh và gúc ma sỏt trong làm cho sức chịu tải tổng hợp của khối đất gia cố
tăng lờn.
3.2.3.2. Gia cố nền bằng phương phỏp trộn ximăng:
Khi trộn ximăng vào đất sẽ xảy ra qỳa trỡnh kiềm và sau đú là quỏ trỡnh thứ
sinh. Quỏ trỡnh kiềm là quỏ trỡnh thủy phõn và hyđrỏt húa ximăng, được coi là quỏ trỡnh hỡnh thành nờn độ bền của đất gia cố. Qỳa trỡnh kiềm sẽ tạo ra một lượng lớn hyđroxyt canxi làm tăng độ pH của nước lỗ rỗng trong đất, tạo điều kiện thỳc đẩy qỳa trỡnh thứ sinh. Ở điều kiện bỡnh thường, cỏc khoỏng vật sột cú thành phần hoỏ học chớnh là cỏc ụxớt nhụm và silớc khỏ bền vững, khú bị hũa tan, song trong mụi trường kiềm cú độ pH cao, chỳng dễ bị hoà tan dẫn đến sự phỏ hủy của khoỏng vật. Cỏc ụ xớt nhụm và silớc ở dạng hũa tan tạo nờn một phần vật liệu đụng cứng và làm tăng cường độ của hỗn hợp đất ximăng. Quỏ trỡnh thứ sinh xảy ra chậm chạp trong thời gian dài.
3.2.3.3. Gia cố nền bằng phương phỏp trộn bi tum:
Bitum là chất kết dớnh hữu cơ gồm cỏc chất cỏcbuahydro khỏc nhau và cỏc dẫn xuất khụng kim loại như ụ xy, lưu huỳnh và nitơ.
Khi trộn bitum vào đất, bitum cú tỏc dụng chủ yếu với cỏc hạt sột, cũn cỏc hạt bụi và hạt cỏt nhờ cú bitum mà được dớnh kết, tớch tụ lại dưới dạng ổ hoặc thấu kớnh với hỡnh dạng và kớch thước khỏc nhau. Bitum tỏc dụng với hạt sột tạo thành hỗn hợp hấp phụ lẫn nhau, cú tớnh đàn hồi, cú khả năng gắn chặt cỏc hạt, kết quả là nhận được vật liệu mới đất - bitum liờn kết bởi màng đàn hồi vật chất sột - bitum, ổn
định đối với nước. Phương phỏp gia cố đất bằng bitum thường được sử dụng nền
đường giao thụng cú chiều dày gia cố nhỏ.
3.2.3.4. Gia cố nền bằng keo polime tổng hợp:
Cỏc chất polime tổng hợp khụng cú sẵn trong thiờn nhiờn mà được tổng hợp từ dầu mỏ, khớ đốt, than đỏ....Phõn tử của chỳng gồm rất nhiều khõu, nối với nhau bởi liờn kết húa học, tạo nờn những chuỗi xớch cú cấu trỳc thẳng, phõn nhỏnh và
45
mạng 3 chiều. Keo polyme tổng hợp cú tớnh bỏm dớnh cao, thời gian đụng cứng nhanh. Khi cho keo vào đất cỏc qỳa trỡnh hoỏ lý, vật lý và hoỏ học phức tạp giữa cỏc hạt đất và keo, tạo thành chuỗi xớch thẳng đi xuyờn qua khối đất, hỡnh thành bộ
khung khụng gian bao bọc cỏc hạt đất hoặc tiếp xỳc cỏc hạt đất, tạo nờn cấu trỳc khụng gian thống nhất với polime. Keo polime tổng hợp thường được sử dụng để
gia cố nền hay làm múng hay mặt đường giao thụng với đất khụng chứa cacbonat và cú độ pH nhỏ hơn 7.
3.2.3.5. Gia cố nền bằng dung dịch vữa ximăng:
Bản chất của phương phỏp là phun vào lỗ rỗng của đất đỏ một lượng vữa ximăng cần thiết để sau khi đụng cứng, làm giảm tớnh thấm và tăng sức chịu tải của nền. Phương phỏp này được sử dụng rộng rói đối với cỏc cụng trỡnh thủy lợi, thớch hợp với cỏc loại cỏt, đất sỏi và cỏc loại nền đỏ nứt nẻ, đặc biệt hiệu qủa khi kớch thước khe nứt > 0,15 mm, tốc độ thấm > 80m/ngđ nhưng khụng vượt quỏ 200m/ngđ.
3.2.3.6. Gia cố nền bằng phụt dung dịch Silicỏt:
Nếu nền đất và nền đỏ cú độ rỗng và khe nứt nhỏ khụng thể sử dụng phương phỏp phụt vữa ximăng thỡ người ta dựng phương phỏp bơm húa chất để gia cố. Chất húa học thường dựng là natri silicat ( thủy tinh lỏng - Na2O2SiO2) và canxi clorua (CaCl2). Phương phỏp này sử dụng thớch hợp nhất khi đất nền là:
- Cỏt khụ và bóo hũa nước, cú hệ số thấm từ 2 đến 80 m/ngđ. - Cỏt nhỏ và cỏt bụi, cú hệ số thấm từ 0,5 đến 5 m/ngđ
- Đất hoàng thổ cú hệ số thấm từ 0,1 đến 2m/ngđ.
Trường hợp đất cú thấm ướt cỏc loại dầu mỡ, tạp chất của dầu hỏa hoặc khi nước ngầm cú độ pH > 9 thỡ khụng sử dụng được phương phỏp này.
3.2.3.7. Gia cố nền bằng phương phỏp phụt nhựa bitum:
Phương phỏp phụt nhựa bitum sử dụng thớch hợp trờn cỏc nền đỏ dăm, cuội, sỏi hoặc trong nền đỏ cú nhiều khe nứt. Hiện nay, trờn thế giới người ta thường dựng hai phương phỏp phụt nhựa bitum: phụt nhựa bitum núng và phụt nhựa bitum lạnh.
46
- Phương phỏp phụt nhựa bitum núng dựng thớch hợp trong đỏ cứng nứt nẻ, hang hốc và trong cuội sỏi. Nội dung của phương phỏp là phụt nhựa bitum lỏng qua những lỗ khoan hoặc ống phụt vào trong lỗ rỗng của nền hoặc khe nứt. Nhược điểm của phương phỏp này là thiết bị thi cụng cồng kềnh, phức tạp, nhựa bitum sau khi lạnh thể tớch bị giảm nờn dễ gõy ra biến dạng.
- Phương phỏp phụt nhựa bi tum lạnh, cũn gọi là phương phỏp phụt nhũ
tương bi tum, dựng để gia cố nền đất cỏt và đỏ gốc cú khe nứt nhỏ. Thường dựng nhũ tương bitum lỏng gồm 65% bitum, 35 ữ 40% nước và chất gõy ra nhũ tương.