Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết nghiên cứu và phân tích ảnh hưởng của hàm lượng nước trộn đến cường độ đất cải tạo bằng xi măng với đất bùn sét (ở Hậu Giang và Cà Mau) và than bùn hóa (ở Kiên Giang).
ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ NƯỚC TRỘN ĐẾN CHẤT LƯỢNG ĐẤT LOẠI SÉT YẾU CẢI TẠO BẰNG XI MĂNG VÙNG ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG VŨ NGỌC BÌNH*, PHẠM HỒNG CƢỜNG** Effect of water ratio in the quality of soft clayed soils improved by cement in Mekong Delta Abstact: The quality of soft soil improved by cement dependis on many factors such as condition, origin of soil, component charactistics, cement content,etc In addition, the strenght of the cement soil depends on the technology and method of construction as the water ratio Research results in the laboratory with soft clay soil (mud clayed and peat) in the Mekong Delta showed that: with the amount of water added was 50percent of cement, the strength of the reinforced soil was only 30 to 59 percent compared to the non- watered soil (mud clayed soil) and 50 and 78 precent (peat soil) With the amount of water added is equal to the amount of cement (W/c=1), the sample strenght is only 16 to 32 percent less than that of non- water(peat) Keyword: Improvemet of soil, soft soil clay, curing time, unconfined, ratio of mix water ĐẶT VẤN ĐỀ* Công nghệ cải tạo đất yếu xi măng đƣợc nghiên cứu ứng dụng giới từ năm 1960 kỷ trƣớc đến có nhiều nghiên cứu công nghệ thiết bị Hàng năm nƣớc nhƣ Thủy Điển Phần Lan Nhật Bản Trung Quốc sử dụng hàng triệu m3 xi măng để gia cố đất yếu [1] Ở Việt Nam công nghệ đƣợc nghiên cứu từ năm 1967 đến năm 1980 nhiên đến đầu năm 2000 triển khai ứng dụng số dự án thuộc ngành giao thông xây dựng thủy lợi …đến công * Viện Thủy Công DĐ: 0973349666 Email: binhdkt@gmail.com, ** Viện KHTL Việt Nam DĐ: 0913000769 Email: liencuong@.vawr.org.vn 18 nghệ trộn khô (DM) trộn ƣớt (WM) trộn tia (JG) đƣợc ứng dụng rộng rãi Tại vùng đồng sông Cửu Long đất yếu phân bố phổ biến mặt đất tự nhiên đến 20m đa phần thành tạo trẻ có tuổi Holocen có nguồn gốc khác nhƣ sông biển hỗn hợp sông - biển đầm lầy vũng vịnh sông - đầm lầy biển - đầm lầy [3] thành phần đất yếu sét sét pha trạng thái dẻo chảy đến chảy bùn sét bùn sét pha than bùn hóa … Chính việc xây dựng dạng cơng trình cần có biện pháp xử l đất yếu Một giải pháp đƣợc áp dụng cải tạo đất xi măng nhiên cƣờng độ đất gia cố phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ đặc điểm thành phần đất bao gồm (thành phần hạt khống vật hóa học khả trao đổi cation hàm lƣợng muối hòa tan hữu pH) [2] hàm lƣợng xi măng tỷ lệ nƣớc trộn (nƣớc/xi) Tỷ lệ N/x lƣợng nƣớc ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2017 đƣợc thêm vào trình chế tạo mẫu nhƣ đƣợc thêm vào q trình thi cơng tùy thuộc vào phƣơng pháp trộn (trộn khô, trộn ƣớt hay trộn tia) có ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng đất cải tạo Endo 1976 nghiên cứu ảnh hƣởng lƣợng nƣớc đất vịnh Tokyo [1] cách cho hàm lƣợng nƣớc thay đổi từ 60 đến 120% với hàm lƣợng xi măng dùng gia cố từ đến 20% Kết thí nghiệm 60 ngày cho thấy cƣờng độ mẫu giảm với hàm lƣợng Trong nghiên cứu nhóm tác giả nghiên cứu phân tích ảnh hƣởng hàm lƣợng nƣớc trộn đến cƣờng độ đất cải tạo xi măng với đất bùn sét (ở Hậu Giang Cà Mau) than bùn hóa (ở Kiên Giang) ĐẶC ĐIỂM ĐẤT NGHIÊN CỨU Mẫu đất nghiên cứu đƣợc tiến hành với loại đất bùn sét (amQ22-32) phân bố Vị Thanh – Hậu Giang dày 10 đến 15m; đất than bùn hóa (abQ231) phân bố Gò Quao – Kiên Giang, dày 10 đến 12,5m đất bùn sét (amQ231) thành phố Cà Mau, dày 17,7m Các đất đƣợc nghiên cứu đặc tính l kết thí nghiệm đƣợc trình bày bảng Bảng 1: Đặc tính lý đất nghiên cứu Địa điểm TP.Vị Gò Quao, Thanh, K.Giang H.Giang (Than bùn (bùn sét) hóa) Địa điểm TP Cà Mau (bùn sét) 15,3 60,9 - Nhóm hạt sét (%) 40,5 18,3 38,4 Độ ẩm TN (%) 66,5 285 80,3 H.Giang (Than TP Cà Mau (bùn sét) w (T/m3) 27,5 64.2 35,6 Độ sệt B 1,16 1.77 1,19 Góc ma sát (độ) 3o32’ 2o04’ 2o38’ Lực dính C (kPa) 3,73 1.47 3,73 HS nén lún a1-2 (cm2/kG) 0,368 1.649 0,668 Su (kPa) 17,36 10.10 15,10 Su’ (kPa) 3,92 3.24 4,6 1,13 1,52 0,94 0,29 0,84 KL riêng s (T/m3) 2,59 1,90 2,64 Độ bão hòa G (%) 98,5 98,6 99,0 Mơ đun BD Eo (kPa) 676.7 490.3 882,6 Độ rỗng n (%) 63,6 84,6 68,16 Sức chịu tải QƢ, Ro (kPa) 32.4 17.7 32,36 Hệ số rỗng 0 1,745 5,492 2,141 HS thấm, K (cm/s) x10-5 52,1 Giới hạn chảy WT (%) 62,0 235,8 73,6 Thí nghiệm SPT, N30 1 Giới hạn dẻo WP (%) 34,6 171,6 38,0 Hàm lƣợng hữu (%) 2,97 26.56 5,08 RG c (T/m3) Từ kết thí nghiệm tiêu l đất vùng nghiên cứu cho thấy: đất nghiên cứu lớp đất yếu (bùn sét đất than bùn hóa) Đất có tính chất xây dựng hệ số nén lún lớn sức chịu nhỏ hệ số rỗng lớn Các loại đất xây dựng cơng trình phải có biện pháp cải tạo chúng giải pháp móng thích hợp KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT BẰNG XI MĂNG VỚI TỶ LỆ NƢỚC KHÁC NHAU ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2017 cánhh 1,57 KLTT khô AATERBE K.Giang Chỉ số dẻo Wn (%) RG 24,0 - Nhóm hạt bụi (%) AATERBE 0,7 học 66,5 G hạn 35,5 Chỉ tiêu lực - Nhóm hạt cát (%) Chỉ tiêu vật lý Thanh, Chỉ tiêu KLTT tự nhiên G hạn Gò Quao, (bùn sét) bùn hóa) TN cắt Thành phần hạt Chỉ tiêu TP.Vị 12.8 1,05 Mẫu đƣợc chế bị đƣợc tiến hành theo phƣơng pháp trộn khơ TCVN 9403-2012 [4] ngồi có tham khảo tiêu chuẩn JGS 0821-2000 Nhật Bản tiêu chuẩn DBJ08-40-94 Trung Quốc [5] Mẫu đƣợc bảo dƣỡng điều kiện bão hòa sau thí nghiệm nén trục không hạn chế nở hông theo tiêu chuẩn ASTM D2166 [6] ngày tuổi 14 28 91 180 ngày thiết bị máy nén ba trục 3.1 Kết nghiên cứu với đất bùn sét (amQ22-32) Hậu Giang 19 Trầm tích đất loại sét (amQ22-3 2) phân bố rộng rãi khu vực từ Hậu Giang đến Sóc Trăng Bến Tre, Trà Vinh [3], thành phần chủ yếu bùn sét lẫn hữu chiều dày trầm tích từ 10m đến 20m Kết nghiên cứu cải tạo đất bùn sét thành phố Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang với xi măng Hà Tiên PCB40 hàm lƣợng 350 kg/m3 với tỷ lệ N/x=0 (trộn xi măng với đất nguyên trạng) N/x=0 (lƣợng nƣớc 50% lƣợng xi măng) đƣợc trình bày bảng 2, hình Bảng 2: Kết thí nghiệm CĐKN (đất bùn sét - amQ22-32 Hậu Giang với tỷ lệ nƣớc khác nhau) Cƣờng độ kháng nén (qu,kPa) Ngày tuổi BSHGBSHGqu50/qu0 HT350-0% HT350-50% 552,6 277,6 0,50 14 943,9 302,2 0,32 28 1021,3 359,9 0,35 91 1082,8 470,0 0,43 180 1231,9 511,5 0,42 Từ kết thí nghiệm xác định cƣờng độ mẫu đất bùn sét Hậu Giang cải tạo ngày tuổi khác với tỷ lệ N/x= N/x=0,5 cho thấy cƣờng độ mẫu thêm lƣợng nƣớc 50% lƣợng xi măng 32% 14 ngày tuổi đến 50% ngày tuổi so với mẫu khơng thêm nƣớc, qu50 = (0,32÷0,50)qu0, trung bình qu50 tb = 0,41qu0 Hình 1: Ảnh hưởng lượng nước trộn (đất bùn sét - amQ22-32 Hậu Giang) 3.2 Kết nghiên cứu với đất than bùn hóa (abQ231) Kiên Giang Trầm tích (abQ231) phân bố phổ biến vùng ĐBSCL kéo dài từ Hà Tiên, Rạch Giá đến Giồng Riềng Gò Quao Vĩnh Thuận thuộc tỉnh Kiên Giang, phần phía Tây Nam huyện Vị Thanh, Vị Thủy Châu Thành A đến Phụng Hiệp (Hậu Giang), Thanh Trị (Sóc Trăng) Đầm Rơi Cái Nƣớc (Cà Mau), [3] Trong trầm tích phần lớn đất bùn sét lẫn hữu chiều dày từ 10 đến 20m đặc biệt nhiều nơi gặp đất than bùn hóa nhƣ Gò Quao, Rạch Giá (Kiên Giang) Chiều dày lớp than bùn từ đến 7m Kết nghiên cứu cải tạo đất xi măng với đất than bùn hóa lấy xã Vĩnh Hòa huyện Gò Quao, tỉnh Kiên Giang xi măng Hà Tiên PCB40 hàm lƣợng 350 kg/m3 với tỷ lệ N/X=0; (lƣợng nƣớc 100% lƣợng xi măng) đƣợc trình bày bảng 3, hình Bảng 3: Kết thí nghiệm CĐKN (đất than bùn hóa - abQ231 Kiên Giang với tỷ lệ nƣớc khác nhau) K hiệu mẫu TBH-HT350 -100% TBH-HT350 -50% TBH-HT350 -0% qu100/qu50 qu100/qu0 qu50/qu0 20 64,7 194,1 248,1 0,33 0,26 0,78 Cƣờng độ kháng nén ngày tuổi (qu, kPa) 14 28 56 89,9 93,4 64,9 213,7 218,7 255,0 281,6 415,8 348,1 0,42 0,43 0,25 0,32 0,22 0,19 0,76 0,53 0,73 91 51,8 162,8 323,5 0,32 0,16 0,50 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2017 Từ kết thí nghiệm xác định cƣờng độ mẫu đất than bùn hóa Kiên Giang cải tạo xi măng ngày tuổi khác với tỷ lệ N/x=0, 0.5 cho thấy cƣờng độ mẫu thêm lƣợng nƣớc 50% lƣợng xi măng 50% (ở 91 ngày tuổi) 78% (ở ngày tuổi) so với mẫu không thêm nƣớc, qu50 = (0,50÷0,78)qu0, trung bình qu50Tb = 0,66qu0; mẫu thêm 100% nƣớc (N/x=1) 16% (ở 91 ngày) đến 32% (ở 14 ngày) so với mẫu khơng thêm nƣớc, qu100 = (0,19÷0,32)qu0, trung bình qu100Tb = 0,23qu0 lƣợng nƣớc 50% lƣợng xi măng 32% (ở 14 ngày tuổi) đến 59% (ở 91 ngày tuổi) so với mẫu không thêm nƣớc, qu50 = (0,30÷0,59)qu0, trung bình qu50 tb = 0,43qu0 Bảng 4: Kết thí nghiệm CĐKN (đất bùn sét - amQ231 Cà Mau với tỷ lệ nƣớc khác nhau) Ngày tuổi 14 28 91 180 Cƣờng độ kháng nén (qu,kPa) BSCMBSCMqu50/qu0 HT250-0% HT250-50% 565,4 185,0 0,33 643,8 193,6 0,30 822,6 276,7 0,34 951,4 565,7 0,59 1008,5 575,4 0,57 Hình Ảnh hưởng lượng nước trộn (đất than bùn hóa - abQ231 Kiên Giang) 3.3 Kết nghiên cứu với đất bùn sét lẫn hữu (amQ231) TP Cà Mau Trầm tích (amQ231) phân bố khu vực thuộc tỉnh ven biển Nam Bộ từ Trà Cú tỉnh Trà Vinh, Long Phú tỉnh Sóc Trăng Vĩnh Lợi, Bạc Liêu tỉnh Bạc Liêu đến thành phố Cà Mau, huyện Trần Văn Thời, Thới Bình tỉnh Cà Mau [3] Thành phần trầm tích chủ yếu bùn sét, chiều dày từ 12 đến 18m Kết nghiên cứu cải tạo đất xi măng đất thành phố Cà Mau với xi măng Hà Tiên PCB40 hàm lƣợng 250 kg/m3, tỷ lệ N/x=0 đƣợc trình bày bảng 4, hình Từ kết thí nghiệm xác định cƣờng độ mẫu đất bùn sét Cà Mau gia cố với xi măng ngày tuổi khác với tỷ lệ N/x=0 N/x=0,5 cho thấy cƣờng độ mẫu thêm ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2017 Hình 3: Ảnh hưởng lượng nước trộn (đất bùn sét - amQ231 Cà Mau) Nhƣ thêm nƣớc vào đất để trộn xi măng cƣờng độ mẫu đất giảm đáng kể so với mẫu không thêm nƣớc Với đất bùn sét Hậu Giang Cà Mau có hàm lƣợng hữu từ 2,97 đến 08% cƣờng độ mẫu tăng theo thời gian bảo dƣỡng Mẫu than bùn hóa Kiên Giang, đất có hàm lƣợng hữu cao (26 56% bảng 1) đồng thời theo kết nghiên cứu tác giả đất có hàm lƣợng khoáng vật nhƣ pyrit pyrophylit thạch cao, gơtit; oxit sulfit (SO3), SO4-2 lớn so với đất 21 bùn sét nơi khác đất than bùn hóa có pH nhỏ (pH=2 1) đất khác (Hậu Giang pH =6,7, Cà Mau pH=3,5) Do vậy, cƣờng độ mẫu bị suy giảm theo thời gian bảo dƣỡng (hình 2) [2], [7], [8] KẾT LUẬN Khi cải tạo đất xi măng yếu tố ảnh hƣởng khác thành phần đất, hàm lƣợng xi măng thời gian điều kiện bảo dƣỡng lƣợng nƣớc trộn có vai trò quan trọng cƣờng độ đất gia cố Khi lƣợng trộn tăng lên cƣờng độ kháng nén mẫu đất cải tạo giảm điều cho thấy ảnh hƣởng lƣợng nƣớc trộn đến chất lƣợng đất cải tạo lớn Kết nghiên cứu với loại đất gồm bùn sét than bùn hóa địa điểm thuộc ĐBSCL cho thấy, quan hệ cƣờng độ kháng nén đất hàm lƣợng nƣớc khác lập tƣơng quan hàm lƣợng nƣớc trộn đất loại sét yếu vùng + Đất bùn sét : qu50 = (0,30~ 0,59)qu0 + Đất than bùn hóa: qu50= (0,50 ~ 0,78)qu0 qu100= (0,25 ~ 0,43)qu50 qu100= (0,16 ~ 0,32)qu0 Trong đó: qu0, qu50, qu100 cƣờng độ kháng nén mẫu đất tƣơng ứng với tỷ lệ nƣớc trộn 0, 50 100% so với xi măng Kết nghiên cứu tài liệu tham khảo cho việc lựa chọn phƣơng pháp công nghệ thi công biện pháp xử l đất yếu khu vực ĐBSCL TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Quốc Dũng Phùng Vĩnh An Nguyễn Quốc Huy (2005), Công nghệ khoan cao áp xử lý đất yếu Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội [2] Vũ Ngọc Bình (2017) “Ảnh hƣởng đặc điểm thành phần đến chất lƣợng đất loại sét yếu vùng đồng Sông Cửu Long gia cố xi măng” Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Thủy lợi (ISSN 1859-4255) số 38 (5-2017), Tr.64-71 [3] Cục Địa chất Việt Nam (1996) Bản đồ địa chất khoáng sản Việt Nam tỷ lệ 1:200.000 tờ TP Hồ Chí Minh Mỹ Tho, Trà Vinh- Côn Đảo Cà Mau - Bạc Liêu An Biên Sóc Trăng Long Xuyên Phú Quốc – Hà Tiên Châu Đốc Hà Nội [4] TCVN 9403-2012 Gia cố đất yếu trụ đất xi măng Hà Nội 2012 [5] DBJ08-40-94 – Quy phạm kỹ thuật xử l móng (bản dịch) Tiêu chuẩn TP Thượng Hải, năm 1994 [6] ASTM D2166: Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil [7] N Z Mohd Yunus, D Wanatowski, and L R Stace “Effect of Humic Acid on Physical and Engineering Properties of Lime-Treated Organic Clay” World Academy of Science, Engineering and Technology 59 2011 [8] Mohd Yunus N Z, Wanatowski D, and Stace L R “Effects of humic acid and salt additives on the behaviour of lime-stabilised organic clay” Second International Conference on Geotechnique, Construction Materials and Environment, Kuala Lumpur, Malaysia, Nov 14-16, 2012, ISBN: 978-4-9905958-1-4 C3051 Phản biện: PGS TS ĐỖ MINH TOÀN 22 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2017 ... khoan cao áp xử lý đất yếu Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội [2] Vũ Ngọc Bình (2017) Ảnh hƣởng đặc điểm thành phần đến chất lƣợng đất loại sét yếu vùng đồng Sông Cửu Long gia cố xi măng Tạp chí Khoa... trầm tích từ 10m đến 20m Kết nghiên cứu cải tạo đất bùn sét thành phố Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang với xi măng Hà Tiên PCB40 hàm lƣợng 350 kg/m3 với tỷ lệ N/x=0 (trộn xi măng với đất nguyên trạng)... với xi măng ngày tuổi khác với tỷ lệ N/x=0 N/x=0,5 cho thấy cƣờng độ mẫu thêm ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2017 Hình 3: Ảnh hưởng lượng nước trộn (đất bùn sét - amQ231 Cà Mau) Nhƣ thêm nƣớc vào đất để trộn