Hiệu quả nâng cao cờng độ, chống trơn lầy, chống bụi của giải pháp gia cố tổng hợp cấp phối sỏi đỏ bằng xi măng và nhũ tơng nhựa PGS. TS. TRần tuấn hiệp Trờng Đại học Giao thông Vận tải ThS. Châu thị lê Sở GTVT Bình Thuận Tóm tắt: Bi báo giới thiệu kết quả thi công thử nghiệm v kiểm tra đánh giá hiện trờng về hiệu quả nâng cao cờng độ, độ ổn định, khả năng chống trơn lầy, chống bụi của vật liệu cấp phối sỏi đỏ (laterite) đợc gia cố tổng hợp bằng xi măng v nhũ tơng nhựa lm mặt đờng ô tô. Summary: Continuing experiments in laboratory to determine the rational propotion of cement and emulsion to stabilize compound laterite aggregate together with site experiments, testing & assessment are carried out. The efficiency of increasing strength, ability of decreasing skid and dust of material stabilized is presented in this paper. CT 2 i. Bố trí đoạn đờng thử nghiệm Để kiểm tra thực tế hiệu quả nâng cao cờng độ, độ ổn định, khả năng chống trơn lầy, chống bụi của mặt đờng cấp phối sỏi đỏ đợc gia cố tổng hợp bằng xi măng và nhũ tơng nhựa; sau khi tiến hành thí nghiệm trong phòng, xác định đợc hàm lợng xi măng và nhũ tơng hợp lý dùng cho gia cố; nhóm nghiên cứu tiếp tục tiến hành xây dựng đoạn đờng thử nghiệm. Đoạn thực nghiệm thuộc đờng dẫn đến khu dân c mới Văn Thánh, thị xã Phan Thiết. Đây là đoạn đờng đặc biệt xấu, nền đờng bị h hỏng, mặt đờng đợc xây dựng bằng cấp phối sỏi đỏ, đã phát sinh nhiều ổ gà, ổ voi lớn, mùa nắng bụi nhiều, mùa ma lầy lội. Đặc biệt hiện thời trên đoạn đờng này đang có mật độ xe khá lớn, xe tải trọng nặng hoạt động thờng xuyên do nhu cầu chở vật liệu xây dựng nhà và cơ sở hạ tầng cho khu dân c. Đoạn thử nghiệm dài 500m đợc bố trí thành 15 đoạn nhỏ. Căn cứ kết quả thí nghiệm trong phòng, lớp mặt cấp phối sỏi đỏ từng đoạn có chiều dày 20cm, đợc gia cố với hàm lợng nhũ tơng thay đổi từ 0% - 3%, hàm lợng xi măng thay đổi từ 0% - 6%. Sơ đồ bố trí các đoạn thử nghiệm đợc giới thiệu ở bảng 1. Bảng 1. Bố trí các đoạn thử nghiệm Đoạn thử nghiệm Chiều dài, m Điểm đo và quan trắc Tỉ lệ nhũ tơng và xi măng dùng gia cố Đoạn 01 50 Đ1 và Đ2 0%N + 6%X Đoạn 02 25 Đ3 2%N + 3%X Đoạn 03 50 Đ4 và Đ5 3%N + 3%X Đoạn 04 25 Đ6 0%N + 0%X Đoạn 05 25 Đ7 2%N + 4%X Đoạn 06 25 Đ8 2%N + 5%X Đoạn 07 25 Đ9 2%N + 6%X Đoạn 08 50 Đ10 và Đ11 3%N + 0%X Đoạn 09 25 Đ12 3%N + 4%X Đoạn 10 25 Đ13 3%N + 5%X Đoạn 11 25 Đ14 3%N + 6%X Đoạn 12 25 Đ15 1%N + 3%X Đoạn 13 25 Đ16 1%N + 4%X Đoạn 14 25 Đ17 1%N + 5%X Đoạn 15 75 Đ18, Đ19 và Đ20 2%N + 5%X ii. chuẩn bị hiện trờng v kiểm tra đánh giá cờng độ mặt đờng hiện hữu CT 2 Để tiện kiểm tra đánh giá hiệu quả gia cố, nhóm nghiên cứu đã tiến hành xác định mô đun đàn hồi tại 20 điểm trên các đoạn đờng thử nghiệm, tơng ứng với mặt đờng hiện trạng, mặt đờng sau khi san sửa, bù phụ, lu lèn (cha rải lớp vật liệu cấp phối sỏi đỏ đợc gia cố). Kết quả đo đợc giới thiệu ở bảng 2. Bảng 2. Mô đun đn hồi của măt đờng trớc khi rải lớp vật liệu gia cố Các điểm đo Lý trình điểm đo mô đun đàn hồi Mô đun đàn hồi mặt đờng hiện hữu (KG/cm 2 ) Mô đun đàn hồi mặt đờng sau khi bù phụ, lu lèn (KG/cm 2 ) Đ01 25 414 722 Đ02 40 444 647 Đ03 65 367 649 Đ04 90 482 658 Đ05 115 454 646 Đ06 140 457 739 Đ07 165 531 641 Đ08 190 509 721 Đ09 215 484 652 Đ10 240 490 674 Đ11 265 422 653 Đ12 290 548 725 Đ13 315 597 750 Đ14 340 415 586 Đ15 365 575 798 Đ16 390 574 629 Đ17 415 507 767 Đ18 440 609 756 Đ19 465 592 750 Đ20 490 473 677 iii. Thi công v kiểm tra đánh giá cờng độ mặt đờng thử nghiệm Toàn bộ đoạn đờng thử nghiệm sau khi san sửa, bù phụ, lu lèn, đợc rải lớp mặt bằng cấp phối sỏi đỏ dày 20 cm gia cố bởi các tỉ lệ xi măng và nhũ tơng khác nhau trên từng đoạn nhỏ. - Vật liệu cấp phối đợc khai thác từ mỏ Km 9 - Hàm Thuận Nam, Bình Thuận. - Nhũ tơng: dùng nhũ tơng nhựa phân tích vừa, gốc a xit CSS - 1 mua từ công ty SIME - OSC, Bà Rịa - Vũng Tàu. - Xi măng: dùng xi măng Hà Tiên PC40. - Hàm lợng xi măng và nhũ tơng dùng gia cố: đợc xác định trên cơ sở hàm lợng hợp lý theo kết quả thí nghiệm trong phòng [1]. - Đơn vị thi công: công ty Rạng Đông với dàn thiết bị đồng bộ bao gồm xe chở vật liệu, xe bồn tới nớc, chở nhũ tơng, tổ hợp máy trộn tự hành BOMAG - MPH 100, máy san, xe lu 8T và 12T. CT 2 - Phụ trách thử nghiệm: Ths. Châu Thị Lê, Gám đốc Sở GTVT Bình thuận. Đờng thử nghiệm đợc thi công và đa vào khai thác từ tháng 5/2001, trực tiếp chịu thử thách trong điều kiện thời tiết bất lợi của mùa ma, với tải trọng xe nặng tơng đơng H13. Mô đun đàn hồi của các đoạn thử nghiệm đợc xác định ở các thời điểm: 7 ngày, 28 ngày, 2 tháng, 3 tháng, 4 tháng, 5 tháng sau khi đa đờng vào khai thác, đợc giới thiệu bảng 3. Bảng 3. Mô đun đn hồi của mặt đờng (KG/cm 2 ) tại các thời điểm khác nhau Số hiệu điểm đo, (Đoạn TN) 7 ngày (5/2001) 28 ngày (6/2001) 2 tháng (7/2001) 3 tháng (8/2001) 4 tháng (9/2001) 5 tháng (10/2001) Đ1 (Đoạn 01) 1868 2019 2132 2623 2657 2614 Đ2 (Đoạn 01) 1707 1922 1814 2592 2631 2527 Đ3 (Đoạn 02) 1661 1812 1573 2361 2392 2327 Đ4 (Đoạn 03) 1749 1857 1692 2502 2432 2557 Đ5 (Đoạn 03) 1851 2057 1791 2615 2597 2660 Đ6 (Đoạn 04) 1102 1254 828 1351 1511 1340 Đ7 (Đoạn 05) 1895 2092 1947 2768 2653 2759 Đ8 (Đoạn 06) 1907 2152 1900 2795 2834 2903 Đ9 (Đoạn 07) 2121 2301 2531 3019 3040 2957 Đ10 (Đoạn 08) 1321 1593 1657 1773 1684 1615 Đ11 (Đoạn 08) 1441 1601 1521 1757 1657 1649 Đ12 (Đoạn 09) 1990 2352 1828 2843 2958 2827 Đ13 (Đoạn10) 2229 2425 2675 3121 3058 2999 Đ14 (Đoạn11) 2408 2725 2953 3292 3098 3121 Đ15 (Đoạn12) 1502 1897 2004 2347 2402 2453 Đ16 (Đoạn13) 1698 1975 2218 2455 2412 2454 Đ17 (Đoạn14) 1751 1952 2241 2444 2407 2368 Đ18 (Đoạn15) 1922 2351 2498 2762 2646 2597 Đ19 (Đoạn15) 1975 2411 2623 2779 2655 2652 Đ20 (Đoạn15) 2022 2529 2767 2950 2949 2926 iv. Đánh giá hiệu quả giảm bụi của mặt đờng đợc gia cố Nh phần trên đã nêu, giải pháp gia cố tổng hợp cấp phối sỏi đỏ bằng nhũ tơng nhựa và xi măng là nhằm tăng cờng độ, chống trơn lầy về mùa ma, chống bụi về mùa khô. Để đánh giá hiệu quả giảm bụi ứng với từng đoạn đờng thử nghiệm (tơng ứng với hàm lợng các chất kết dính khác nhau), nhóm nghiên cứu do Ths. Châu Thị Lê phụ trách đã sáng tạo một phơng pháp đo đơn giản nhng khá hiệu quả nh sau: + Quét lên mặt các tờ giấy khổ A2 một lớp keo dính bụi, cân chính xác các tờ giấy đó, + Trãi giấy lên mặt đờng tơng ứng với các đoạn thử nghiệm, + Cho xe tải chạy với vận tốc 60 Km/h, điều chỉnh sao cho các tờ giấy nằm giữa hai bánh xe, CT 2 + Cân lại từng tờ giấy đã bám bụi, chênh lệch trọng lợng giữa hai lần cân chính là lợng bụi tơng ứng với từng đoạn đờng thử nghiệm. Biết diện tích mỗi tờ giấy là 0,252 m 2 , tính đợc lợng bụi (G/m 2 ) do xe gây ra ứng với từng loại mặt đờng thử nghiệm sau mỗi lần xe chạy. Kết quả tổng hợp đợc giới thiệu ở bảng 4 Bảng 4. Lợng bụi ( G/ m 2 ) trên các đoạn đờng thử nghiệm Đoạn thử nghiệm Chiều dài (m) Hàm lợng gia cố Lợng bụi 01 50 0%N + 6%X 0,08 G/m 2 02 25 2%N + 3%X Không cân đợc (lợng bụi bám vào giấy quá bé ) 03 50 3%N + 3%X Không cân đợc 04 25 0%N + 0%X 0,4 G/m 2 05 25 2%N + 4%X Không cân đợc 06 25 2%N + 5%X Không cân đợc 07 25 2%N + 6%X Không cân đợc 08 50 3%N + 0%X Không cân đợc 09 25 3%N + 4%X Không cân đợc 10 25 3%N + 5%X Không cân đợc 11 25 3%N + 6%X Không cân đợc 12 25 1%N + 3%X 0,02 G/m 2 13 25 1%N + 4%X 0,02 G/m 2 14 25 1%N + 5%X 0,02 G/m 2 15 75 2%N + 5%X Không cân đợc iv. Kết luận Từ kết quả thí nghiệm trong phòng, thi công đoạn đờng thử nghiệm, kiểm tra, đánh giá hiện trờng có thể rút ra một số nhận xét và kết luận sau đây: + Gia cố tổng hợp cấp phối sỏi đỏ (laterite) bằng xi măng và nhũ tơng nhựa để xây dựng mặt đờng nông thôn là một giải pháp có hiệu quả. Vật liệu gia cố đợc dùng thích hợp cho xây dựng lớp móng, mặt đờng cho đờng tỉnh, huyện với lu lợng xe trung bình. + Trong thời gian thử nghiệm và quan trắc, đoạn đờng thử nghiệm bị ngập nhiều lần do ma lớn, tuy nhiên mặt đờng đợc gia cố vẫn tốt, không bị trơn lầy (riêng đoạn không gia cố bị hằn vệt bánh xe rõ rệt); điều đó thể hiện khả năng ổn định với nớc tốt của vật liệu gia cố. + ở nớc ta hiện nhiều cơ sở có thiết bị thi công cơ giới đồng bộ cho phép thi công lớp vật liệu gia cố với chất lợng cao. Bảo đảm độ ẩm thích hợp cho vật liệu gia cố là yếu quan trọng quyết định chất lợng thi công; độ ẩm này nên lấy cao hơn độ ẩm tốt nhất (2 - 4) % tuỳ điều kiện thời tiết khi thi công. + Vì bản thân vật liệu cấp phối sỏi đỏ đợc thi công tốt đã có cờng độ khá cao, vậy nên để tăng cờng độ, độ ổn định chống trơn lầy, chống bụi của lớp mặt, có thể chỉ cần gia cố lớp mặt với chiều sâu (7 - 10) cm, điều đó cho phép giảm đáng kể chi phí đầu t xây dựng, trong điều kiện hạn chế về nguồn tài chính. CT 2 + Kiểm tra hiện trờng cho thấy mặt đờng gia cố có cờng độ khá cao, có thể đạt tới 150% đến 200% so với trờng hợp không gia cố. + Vai trò tăng hiệu quả giảm bụi của nhũ tơng khi gia cố biểu hiện khá rõ rệt, đặc biệt khi hàm lợng nhũ tơng chiếm từ 2% trở lên (tuy nhiên để tăng cờng độ và độ ổn định thì cần phối hợp với một lợng xi măng (3 - 6) %. + Thực nghiệm hiện trờng cũng cho thấy kết quả rất phù hợp với thí nghiệm trong phòng về hàm lợng thích hợp của xi măng và nhũ tơng dùng gia cố tổng hợp cấp phối sỏi đỏ; hàm lợng đó là: 3% nhũ tơng và 5 - 6% xi măng. Tài liệu tham khảo [1]. Trần Tuấn Hiệp, Châu Thị Lê. Xác định hàm lợng nhũ tơng và xi măng hợp lý trong công nghệ gia cố tổng hợp cấp phối laterite bằng nhũ tơng và xi măng - Báo cáo khoa học tại hội nghị lần thứ XV, Đại học GTVT, 2003. [2]. Châu Thị Lê. Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật, Đại học GTVT, 2001. [3]. V.M. Benzruk, A.X.Elenovits. Bản dịch của Đỗ Bá Chơng, Dơng Học Hải, Đặng Hữu, Trần Luân Ngô, Nguyễn Xuân Vinh. áo đờng bằng đất gia cố. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 1981Ă . Hiệu quả nâng cao cờng độ, chống trơn lầy, chống bụi của giải pháp gia cố tổng hợp cấp phối sỏi đỏ bằng xi măng và nhũ tơng nhựa PGS. TS. TRần tuấn hiệp Trờng Đại học Giao thông. hiệu quả giảm bụi của mặt đờng đợc gia cố Nh phần trên đã nêu, giải pháp gia cố tổng hợp cấp phối sỏi đỏ bằng nhũ tơng nhựa và xi măng là nhằm tăng cờng độ, chống trơn lầy về mùa ma, chống bụi. nghiệm Để kiểm tra thực tế hiệu quả nâng cao cờng độ, độ ổn định, khả năng chống trơn lầy, chống bụi của mặt đờng cấp phối sỏi đỏ đợc gia cố tổng hợp bằng xi măng và nhũ tơng nhựa; sau khi tiến