Ế
Ấ
Ố Ề
Ọ
NG PHÁP LU N C A VI C NG D NG PH NG PHÁP Ệ Ứ ƯƠ Ủ Ụ Ậ gia cố
- xi măng - VÔI
C S GIA C N N Đ T Y U B NG C C CÁT - XI MĂNG - VÔI Ằ Ơ Ở by Bichuoi on Fri Nov 23, 2007 12:31 am C S PH Ơ Ở ƯƠ n n đ t y u ấ ế ề c c cát B NG ọ Ằ
T Đ C TH NH1, VŨ THI T HÙNG2 Ạ Ứ Ế Ị
ấ ạ ỏ ị 1Đ i h c M - Đ a ch t, Đông Ng c, T Liêm, Hà N i ộ 2Vi n nghiên c u Đ a ch t và khoáng s n, Thanh Xuân, Hà N i ộ ạ ọ ệ ừ ả ứ ấ ị
t: Ph – xi măng – vôi là m tộ ắ ươ ng pháp m i đ ố ề ụ ự ự ộ ỏ ng pháp này. ươ ắ
ả ự ư ố ế c c cát gia c n n đ t y u ấ ế b ng ằ ọ c áp d ng có hi u qu trong m t s công trình xây d ng. Tuy ệ ộ ố ả ng pháp này ớ các quy mô xây d ng nh và l n ươ ở ng pháp lu n ch c ch n cho ph ắ ậ ơ ế ặ ơ ọ ng đ c a c c và đ t n n, cũng nh các nguyên t c đo đ c s c ch u t ư ạ ứ ị ả ắ ng pháp Tóm t ph ớ ượ ươ nhiên, đ có th áp d ng r ng rãi ph ể ể ụ c n ph i xây d ng m t c s ph ả ộ ơ ở ươ ự ầ ố ề Đi u c b n là ph i d a trên s phân tích c ch và các quá trình hoá lý khi gia c n n ự ề ơ ả đ t c a công trình, nh là: quá trình nén ch t c h c, quá trình c k t, quá trình gia ấ ủ tăng c i và ấ ề ộ ủ ọ bi n d ng c a n n đ t sau gia c . ố ấ ủ ề ế ườ ạ
Đ T V N Đ Ặ Ấ Ề
ạ ệ ậ ờ ỹ ậ ướ ơ ở ạ ầ ớ ơ , giao thông thu n l ấ ườ ế ấ ườ i b t l ồ ự i nh ng l ư ậ ợ ng r t ph c t p, g m nhi u l p đ t y u, có chi u dày l n, phân ứ ạ ấ ệ c vào th i kỳ công nghi p hoá, hi n đ i hoá, các khu công nghi p ệ c xây d ng v i t c đ ớ ố ộ ượ ự ị ớ ệ ng t p trung nh ng n i có đi u ki n ở ữ ề ạ i v đi u ki n đ a ch t công trình. T i ị ệ ấ ế ạ ấ ợ ề ề ề ớ ề ề ặ ả ọ ừ ng g p nhi u khó khăn. Khó khăn là i pháp n n móng th ề ườ ề ặ ọ ở ỗ ằ ả ố ọ ố ề ế ố ạ ơ ở ủ ề ả ệ ế ộ ậ i pháp gia c n n móng thích h p cho các công trình có quy mô, t ợ N c ta đang b ướ t p trung, c s h t ng k thu t, khu đô th m i … đang đ ậ ngày càng l n. Các công trình xây d ng th kinh t đây, c u trúc n n th ớ b ngay trên m t. Khi xây d ng các công trình có quy mô, t i tr ng v a và nh , vi c ệ ự ố ỏ l a ch n gi ọ ch , ch n ả ự i pháp c c bê tông c t thép thì giá thành cao, ch n gi gi i pháp gia c n n b ng c c tre ọ ọ ả và c c tràm thì c s lý thuy t không rõ ràng, chi u sâu gia c h n ch , thi công b ng ằ ế ọ không cao. Vì v y, nghiên ng pháp th công nên ti n đ ch m, hi u qu kinh t ph ậ ế ươ ừ i tr ng v a c u gi ả ọ ả ứ và nh xây d ng trên n n đ t y u là nhu c u c p bách và thi ấ ế ỏ ố ề ề t th c. ự ầ ấ ự ế
ng pháp m t s đ a ph ầ ụ ươ ươ ở ộ ố ị ng đã m nh d n áp d ng ph ạ ạ ụ ụ ự ứ ử ấ ế b ng ằ ỏ ạ ứ - xi măng - vôi. L u tr Đ i h c M - Đ a ch t]. Đây là ph ỏ ị ượ ữ ạ ọ ươ ủ ư c nh ng u đi m c a ph ồ ề ươ c c cát ọ ợ ữ ư ậ ụ ả ả ộ ẫ ộ cao. Tuy nhiên, ư ng pháp gia c b ng c ngu n nguyên li u t ệ ạ t Nam nên làm gi m giá thành công trình, mang l ạ ị ạ ắ ươ ế ự ệ ữ ả ế ặ M t vài năm g n đây, gia cố ộ c c cát n n đ t y u - xi măng - vôi ph c v xây d ng các công trình có quy mô ọ ề ằ v a và nh [T Đ c Th nh và nnk, 2001. Báo cáo nghiên c u x lý n n đ t y u b ng ấ ế ị ừ ng pháp m i, c c cát ớ ọ ấ ọ ấ xi , c c đ t - phát huy đ ể ố ằ i ch , phù h p v i đi u ki n măng, đ t - vôi, t n d ng đ ệ ớ ỗ ề ượ ấ i hi u qu kinh t Vi ế ệ ệ vi c áp d ng r ng rãi ph ng pháp này v n còn b h n ch , m t ph n là do ch a xây ế ụ ầ ệ c c s lý thuy t và th c nghi m v ng ch c, ph n khác là do công ngh thi d ng đ ầ ượ ơ ở ự công còn l c h u. Do đó, bài toán đ t ra là ph i xây d ng đ ượ ơ ở ự ạ ậ ph ể ể ệ c c s lý thuy t cho ệ ng pháp, ti n hành các nghiên c u th c nghi m đ ki m ch ng và hoàn thi n ươ ứ ự ứ ế ệ
ề ệ ệ ch c, nhi u cá nhân cùng tham gia. Có nh v y, gi ả xây ờ ứ i pháp ư ậ c áp d ng r ng rãi trong th c t ộ ể ượ ụ i hi u qu kinh t ớ cao. ủ công ngh thi công. Công vi c này đňi h i nhi u th i gian, công s c và kinh phí c a ỏ ố ề ấ nhi u t gia c n n đ t ề ề ổ ứ - xi măng - vôi m i có th đ c c cát y uế b ng ằ ự ế ọ d ng, mang l ế ệ ạ ự ả
NG PHÁP gia c n n đ t y u Ủ Ế ƯƠ ố ề ấ ế B NGẰ C S LÝ THUY T C A PH Ơ Ở - xi măng - VÔI c c cát ọ
ng pháp gia cố
ng nâng cao s c ch u t ươ ấ ế b ng ằ ứ ươ ấ ơ ầ ề ế ạ ộ ủ ấ ủ ề ị - xi măng - vôi. Làm sáng t c ch c a nh ng quá ỏ ơ ế ủ ằ ng pháp tính toán n n chính là ẽ ả ữ ề ươ c c s lý thuy t c a ph ả ạ gia c n n đ t y u ấ ế khác, ph ng pháp c i t o, Cũng nh các ph ố ề ư - xi măng - vôi nh m thay đ i tính ch t c lý c a đ t theo c c cát n n đ t y u ủ ấ ổ ằ ọ ề i, gi m bi n d ng c a n n. V n đ là c n làm sáng t ỏ ơ c h ả ấ ị ả ướ ng đ c a đ t, xác đ nh các quá trình nào s x y ra trong ch c a quá trình gia tăng c ườ ế ủ đ t khi gia c n n b ng c c cát ọ ố ề ấ trình c h c và hoá lý x y ra trong đ t, hoàn thi n ph ệ ả ng pháp. đã xây d ng đ ượ ơ ở ấ ế ủ ơ ọ ự ươ
ươ ế ằ , c c đ t - ọ ấ xi - xi măng - ơ ở ấ ể ậ ấ c c cát Trên c s phân tích lý thuy t các ph ọ măng, đ t - vôi có th nh n th y, khi c c cát ọ vôi, trong n n đ t s di n ra các quá trình c h c và hoá lý sau đây: ng pháp gia c n n b ng ố ề ố ề ấ ế b ng ằ gia c n n đ t y u ơ ọ ấ ẽ ễ ề
1. Quá trình nén ch t c h c ặ ơ ọ
ư ằ ề c c cát ọ ấ ướ ạ ợ ỗ ổ i, k t qu là đ t n n đ ặ Gia c n n b ng ố ề v t li u vào n n đ t d ọ ỗ ậ ệ xi măng và vôi này s chi m ch các l ẽ các h t đ t s p x p l ấ ề ượ ế ạ ạ ấ ắ tích ban đ u Vo , th tích h t r n Vho , th tích l ể ể ầ - xi măng - vôi là dùng thi i d ng c c h n h p cát - ỗ ế ả ế ạ ắ ộ ượ ng t b chuyên d ng đ a m t l ụ ế ị ng v t li u cát, xi măng - vôi. L ượ ậ ệ r ng gi m đi, h ng trong đ t làm cho đ l ả ộ ỗ ỗ ấ ể c nén ch t. Xét m t kh i đ t có th ố ấ ộ ỗ ỗ r ng ban đ u Vro, ta có: ầ
Vo = Vho + Vro (1)
Sau khi gia c , th tích kh i đ t s là V, th tích h t r n là Vh, th tích l r ng Vr : ố ấ ẽ ạ ắ ể ể ể ố ỗ ỗ
V = Vh + Vr (2)
Nh v y, s thay đ i th tích kh i đ t là: ổ ố ấ ư ậ ự ể
D V = Vo – V (3)
= (Vho + Vro) - (Vh + Vr)
c coi nh không đ i trong quá trình gia c , nghĩa là Vho = Vh , ạ ắ ượ ư ổ ố Th tích các h t r n đ ể do đó :
D V = Vro - Vr
D V = D Vr (4)
ố ấ ự ể ổ ố Bi u th c (4) cho th y: s thay đ i th tích kh i đ t khi gia c chính là s thay đ i ổ ứ th tích l ấ r ng trong kh i đ t. ự ố ấ ỗ ỗ ể ể
ệ ặ ấ ẽ ả ề ể ư ậ ờ ụ ậ ệ ượ ư ả ư ữ ả ọ ọ . Còn chi u sâu gia c ph thu c vào ư ố ớ c c cát ọ ề ộ i đáy móng công trình, nghĩa là, t ố ụ i đ sâu mà ạ ộ ở ề - xi măng - vôi quá trình nén ch t đ t s x y ra Nh v y, khi gia c n n b ng c c cát ằ ố ề ọ c đ a vào n n, nghĩa t c th i. Hi u qu nén ch t ph thu c vào th tích v t li u đ ặ ả ụ ộ ứ ng, đ là ph thu c vào s l ạ ng kính cũng nh kho ng cách gi a các c c, hình d ng ữ ố ượ ườ ộ ọ ơ ồ ố ng kính c c, kho ng cách gi a các c c và s đ b trí b trí c c. Vi c xác đ nh đ ọ ườ ị ệ ố c c hoàn toàn có th xác đ nh nh đ i v i ị ể ọ chi u sâu vùng ho t đ ng nén ép d ướ ạ ộ đó tho mãn m t trong các đi u ki n sau đây: ệ ề ả ộ
- ng su t nén ép (s z ) nh h n ho c b ng 0,1 ng su t b n thân (s bt) c a đ t. ủ ấ ặ ằ ấ ả ỏ ơ ứ ứ ấ
- ng su t nén ép (s z) nh h n ho c b ng áp l c b t đ u c k t th m c a đ t. ự ắ ầ ố ế ủ ấ ặ ằ ỏ ơ ứ ấ ấ
- ng su t nén ép s z £ 20 – 30 kPa. ứ ấ
ng tác d ng nén ch t đ t khi gia c n n b ng ị ệ ể ụ ằ ặ ấ ươ ể ự ề c b ng nhi u ph ị ư ố ượ ệ ố ỗ ọ ể ấ ể ạ - c c cát ọ ng pháp nh khoan l y m u đ t ấ ẫ ng th tích c a ủ ệ ề Vi c ki m tra đánh giá đ nh l ố ề ượ xi măng - vôi có th th c hi n đ ư ệ ượ ằ trong ph m vi gi a các c c đ xác đ nh h s r ng cũng nh kh i l ữ đ t sau gia c ho c dùng thí nghi m xuyên tĩnh hay nén tĩnh n n. Các công vi c này ệ ặ ấ đ n gi n, d ti n hành. ơ ố ễ ế ả
2. Quá trình c k t th m ố ế ấ
- xi măng - vôi còn có tác d ng làm tăng nhanh ặ ấ c c cát ọ ụ Ngoài tác d ng nén ch t đ t, quá trình c k t c a đ t n n. ụ ố ế ủ ấ ề
- xi măng - vôi đ ỗ ề ướ ạ xi ướ ng n ấ ể ạ ổ ợ ế c l n ch a trong l ứ c đ a vào n n d ượ ư c trong đ t n n đ t o ra v a ấ ề ạ ữ xi măng làm t n th t m t l ủ ấ c gia c xong, toàn xi i d ng khô nên h n h p cát - ữ xi măng, sau đó bi n thành đá ỗ ộ ượ ố ế ủ ề ề ướ ớ ấ ấ ượ ắ ầ ế ố ế ố ở ộ ắ ờ ắ i nh ng ch a có c ế ặ ầ ạ ờ ẻ ườ ư ư ộ ữ xi măng m t d n tính d o và đ c d n l ỷ ờ ấ ầ ủ ế ắ ả ầ
Do c c cát ọ măng - vôi s hút n ẽ măng. Quá trình t o v a h ng c a đ t, nghĩa là làm tăng nhanh quá trình c k t c a n n đ t. Quá trình này x y ả ổ ra ngay sau khi b t đ u gia c và kéo dài cho đ n khi n n đ t đ b ộ c c cát - xi măng - vôi tr thành m t lo i bê tông . Đây là quá trình bi n đ i hoá lý ổ ạ ọ ph c t p, chia làm hai th i kỳ: th i kỳ ninh k t và th i kỳ r n ch c. Trong th i kỳ ninh ờ ứ ạ ng đ . Trong k t, v a ế th i kỳ r n ch c, ch y u x y ra quá trình thu hoá các thành ph n khoáng v t c a ậ ủ ắ ờ clinke, g m silicat tricalcit 3CaO.SiO2, silicat bicalcit 2CaO.SiO2, aluminat tricalcit ồ 3CaO.Al2O3, fero-aluminat tetracalcit 4CaO.Al2O3Fe2O3:
3CaO.SiO2 + nH2O Þ Ca(OH)2 + 2CaO.SiO2(n-1)H2O.
2CaO.SiO2 + mH2O Þ 2CaO.SiO2mH2O.
3CaO.Al2O3 + 6H2O Þ 3CaO.Al2O3.6H2O.
4CaO.Al2O3Fe2O3 + nH2O Þ 3CaO.Al2O3.6H2O +CaO.Fe2O3.mH2O
ả ủ ế ượ ỷ c hình thành sau quá trình thu hoá là Ca(OH)2, ắ Các s n ph m ch y u đ ẩ ắ ủ 3CaO.Al2O3.6H2O, 2CaO.SiO2mH2O và CaO.Fe2O3.mH2O. Quá trình r n ch c c a xi măng có th chia ra làm 3 giai đo n : ể ạ
ạ c trong n ỷ ấ ặ c s ngay l p t c hoà tan t o thành th d ch bao quanh m t ướ ẽ ể ị ượ ạ a) Giai đo n hoà tan: các ch t Ca(OH)2, 3CaO.Al2O3.6H2O sinh ra sau quá trình thu hoá hoà tan đ ậ ứ h t ạ xi măng.
ộ ạ ế ớ ạ ng các ch t Ca(OH)2 , ấ i i h n nào đó, l ượ ữ ẽ ồ ạ ở ể ấ ượ c n a s t n t ở ạ ỏ ố ị ạ ng đ i nh t ố ệ ớ i d n d n nh ng ch a hình thành c b) Giai đo n hoá keo: đ n m t gi 3CaO.Al2O3.6H2O không hoà tan đ (2CaO.SiO2) v n không hoà tan s tách ra ẽ thành keo phân tán. L ượ tán t l ỏ ụ ạ m t d n tính d o và ninh k t l ẻ th keo. Ch t silicat bicalcit ạ d ng phân tán nh trong dung d ch, t o ng keo này ngày càng sinh ra nhi u, làm cho các h t keo phân i thành nh ng h t keo l n h n xi măng ơ ở ạ ạ ư ầ ề d ng s t khi n cho ế ng đ . ộ ườ ữ ế ạ ầ ươ ấ ầ ư
ạ ế ừ ể ư ế ể ấ ng n ể th ng ng keo chuy n ườ ng th keo r t lâu, sau đó có m t ph n chuy n thành i và tr nên ở xi măng b t đ u có c ắ ầ ầ ặ ạ c ngày càng m t đi, keo d n d n b khô, k t ch t l ầ ỏ i ồ ạ ở ể ấ ộ ế ượ ướ ầ ị c) Giai đo n k t tinh: các ch t Ca(OH)2 , 3CaO.Al2O3.6H2O t ấ sang d ng k t tinh, các tinh th nh đan chéo nhau làm cho ạ ể đ , ch t 2CaO.SiO2mH2O t n t ấ ộ tinh th . Do l ể r n ch c. ắ ắ
ạ ộ ậ ế ả ả ồ ẽ ỗ ụ c l n và to nhi ệ ả ả ờ ồ t làm tăng ỷ Các giai đo n hoà tan, hoá keo và k t tinh không x y ra đ c l p, mà x y ra đ ng th i ờ ư ấ ắ v i nhau, xen k nhau. Ngoài ra, vôi trong h n h p t o c c có tác d ng nh ch t g n ớ k t gi ng nh ố ế s c kháng c t c a c c và tăng nhanh quá trình c k t c a đ t n n. Quá trình thu hoá ứ vôi kèm theo s to nhi c bi u di n b ng ph n ng sau : ợ ạ ọ ư xi măng, đ ng th i có kh năng h p th n ấ ụ ướ ớ ắ ủ ọ ố ế ủ ấ ề ự ả t đ ệ ượ ả ứ ể ễ ằ
CaO + H2O Þ Ca(OH)2 + 15,5 kcalo
ườ ộ ủ ỗ ả ứ ầ ầ ợ ộ ộ ượ ư ế C ng đ c a h n h p tăng lên m t ph n do ph n ng silicat, m t ph n do ph n ng ả ứ ng CaCO3 còn d trong vôi s tr thành nh ng m m k t tinh, bao quanh carbonat, l ữ b i các h t keo và tinh th , chúng phát tri n và tăng d n c ầ ườ ạ ở ầ ng đ . ộ ẽ ở ể ể
ặ ố ộ ư ứ ể ự ư ộ ướ ế ố ớ c trong l ệ ươ ạ ủ ữ xi măng, cát và vôi cũng nh thành ph n h t c a l M t khác, n u t ph i tr n gi a ế ỷ ệ ầ c thoát qua c c cát cát h p lý thì - xi măng - vôi sau khi đông c ng v n có th cho n ẫ ọ ợ ướ . D iướ ư c c cát c th ng đ ng, gi ng nh nh m t gi ng thu n và làm vi c t ng t ẳ ứ ệ ươ ọ tác d ng c a t i tr ng ngoài, cùng v i th i gian, ng su t h u hi u tăng lên, ng su t ấ ờ ứ ấ ữ ứ ủ ả ọ ụ ọ ồ ng ngang vào c c r i trung tính gi m đi, n ủ ấ ẽ ấ ướ ả sau đó thoát ra ngoài d c theo chi u dài c c. ọ ọ r ng c a đ t s th m theo ph ỗ ỗ ề
ố ế ấ ủ ề ấ ố ế ư Bài toán c k t th m c a n n đ t khi gia c b ng ố ằ ủ ề c c cát nh bài toán c k t th m c a n n khi dùng ọ ấ nghiên c u. Năm 1935, L.Rendulic đã đ a ra ph ươ - xi măng - vôi cũng gi ngố c c cát ọ c nhi u nhà khoa h c và đã đ ọ ề ượ ng trình vi phân c k t đ i x ng đ ố ế ố ứ ư ứ ể
c l ổ ự ướ ỗ ỗ ề ợ ủ ấ ng xuyên tâm. K.Terzaghi đã dùng ph ố ế ng pháp gi i tích đ gi ươ ả ấ ướ ấ ứ ề ẳ ng xuyên tâm. Năm 1948, R.A.Barron đã đ a ra l ề ể ả ả i gi ướ ấ ờ ộ c c cát ọ ụ ấ ứ xác đ nh tr s áp l c n r ng trong n n và năm 1942, N.Carrillo đã phân bài toán ề ị ố ị c k t th m 3 chi u thành t ng h p c a bài toán c k t th m theo chi u th ng đ ng ứ ẳ ố ế i bài toán và theo h ố c k t th m theo chi u th ng đ ng, còn R.E.Glover, R.A.Barron đã gi i bài toán c ố ế ệ i toàn di n k t th m theo h ả ư ế đ u tiên cho bài toán c k t c a tr đ t có ch a m t (cát - xi măng - vôi) ở ố ế ủ ầ gi a.ữ
ấ ươ ng ng đ ng, do đó có th - xi măng - vôi, chi u dài đ ườ ng th m theo ph ứ ươ c c cát ọ ề ầ c theo ph ề ng ngang c a ướ ề ườ ng th m theo ph ấ ủ c c cát ọ ấ ố ế ủ ề ủ ế ộ ố ế ng xác đ nh đ c k t ị ng ngang và theo ườ ươ ả ổ ướ ế ầ Khi trong n n có các ề ngang s nh h n nhi u l n chi u dài đ ể ỏ ơ ẽ coi vai trò thoát n - xi măng - vôi là ch y u. Tuy ươ v y, trong tính toán quá trình c k t c a n n đ t gia c v n th ố ẫ ậ toàn ph n (k t qu t ng h p c a quá trình thoát n c theo ph ph ng đ ng) b ng đ nh đ Carrillo: ị ợ ủ ề ươ ứ ằ
P = 1 - (1 - Ph)(1 - Pv)
trong đó :
P : đ c k t toàn ph n c a đ t ầ ủ ấ ộ ố ế
Ph : đ c k t trung bình c a đ t theo ph ng ngang ộ ố ế ủ ấ ươ
Pv : đ c k t trung bình c a đ t theo ph ộ ố ế ủ ấ ươ ng đ ng ứ
ề ưở ế ủ ề ủ c c cát ọ ề
- xi măng - vôi làm vi c t ươ ế ể ả
ế ả c c cát ọ ủ ậ ệ ọ ầ ấ ỷ ệ xi măng, cát và vôi khác nhau và ti n hành thí ượ ế ạ ệ ể ế ị ố ế ủ ng nhi u đ n quá trình c k t c a H s th m c a - xi măng - vôi nh h ệ ố ấ ả n n đ t. Theo nhi u nghiên c u, khi h s th m ngang c a n n đ t kh < 1.10-7 cm/s ề ấ ứ ấ ệ ố ấ ng ngang Ch < 1.10-4 m2/ng.đ thì tác d ng c k t c a ố ế ủ ho c h s c k t theo ph ặ ệ ố ố ế ụ t trong quá n n đ t s b h n ch . Đ đ m b o ấ ẽ ị ạ ề ệ ố ầ trình c k t thì h s th m c a v t li u c c c n l y > 2¸ 3 m/ng.đ. Mu n v y, c n ệ ố ấ ố ế ậ ố l ch t o m u ch b v i các t ế ị ớ ẫ nghi m m u xác đ nh h s th m. Đ đánh giá đ nh l ị ệ ố ấ ị ẫ c c cát đ t khi gia c b ng ể ặ ọ ấ r ng t ướ ể ỗ - xi măng - vôi có th đ t các thi c l c, sau khi gia c và trong th i gian s d ng công trình. ờ ng quá trình c k t c a n n ố ế ủ ề t b đo áp l c n ự ướ ỗ ử ụ ố ằ i các th i đi m tr ờ ạ ố
3. Quá trình gia tăng c ườ ng đ c a c c gia c và s c kháng c t c a đ t n n ắ ủ ấ ề ứ ộ ủ ọ ố
, s c kháng c t c a d ứ c c cát ọ ướ ị ấ ế b ng ằ ị i tác d ng c a ủ ụ ủ i tr ng ngoài xác đ nh theo đ nh lu t Coulomb t = s tgj , v i j là góc ma sát trong c a ắ ủ c c cát ọ ớ ậ xi măng và vôi vào cát, do hình thành liên k t ế xi măng - vôi trong ự ắ ủ ọ ộ ả ị ự ể ố ể ứ - xi măng - vôi xác đ nh theo bi u th c t = s tgj + Cxm , v i ớ ị ế xi măng - vôi. Giá tr Cxm có th xác đ nh ị ể trong phòng. Khi gia c n n đ t y u ố ề t ả ọ cát. Khi tr n thêm ứ c c nên kh năng ch u l c nén và l c c t c a c c gia c tăng lên đáng k . Lúc đó, s c ọ ắ ủ c c cát kháng c t c a ị ọ Cxm là l c dính đ ự đ ờ ượ c t o nên b i liên k t ượ ạ ở c nh thí nghi m c t các m u ch b ế ị ở ẫ ắ ệ
Nh v y, khác v i , c c cát ư ậ ớ c c cát ọ ọ - xi măng - vôi có đ b n l n nh l c dính trong ộ ề ớ ờ ự
ợ ạ ọ ự ộ - xi măng - vôi ph thu c vào l c dính ụ xi măng và vôi trong ng ộ ề ủ c c cát ộ ọ ụ ượ h n h p t o c c tăng lên. Đ b n c a ỗ trong liên k t ế xi măng - vôi, nghĩa là ph thu c vào hàm l h n h p t o c c. ỗ ợ ạ ọ
ặ ề ộ xi măng, vôi vào trong cát và đ a v t li u vào n n đ t, ấ ề ẽ ả trong l p đi n kép bao quanh ế ả ứ ớ ư ậ ệ ổ ị ở ể ệ ầ ệ ặ i đi n âm trên m t ướ ị c c a l p đi n kép và do đó làm tăng c kích th ướ ủ ớ ệ ơ ữ ủ ấ ủ ẫ ẽ ậ ng n ả ứ ấ ạ ợ ớ ộ ề ự ấ ề ủ ấ ướ ố ẫ ườ ọ ự ấ ở ặ ế m t ti p M t khác, khi tr n xúc gi a c c và đ t n n s x y ra quá trình trao đ i ion và ph n ng puzolan. Các ion ữ ọ calci hoá tr 2 thay th các ion natri và hydro hoá tr 1 ị m i h t khoáng v t sét. Vì c n ít h n calci hoá tr 2 đ trung hoà l ơ ậ ỗ ạ c a m i khoáng v t sét nên gi m đ ượ ả ậ ỗ ủ l c hút c a các h t sét, d n đ n l c dính c a đ t tăng lên. H n n a, silic và nhôm ế ự ạ ự trong khoáng v t sét s ph n ng v i silicat calci và hydrat nhôm calci trong ph n ng ả ứ ữ c. Nh ng puzolan, t o ra các h p ch t có đ b n cao và r t b n trong môi tr quá trình này làm tăng l c ma sát và l c dính c a đ t xung quanh c c gia c , d n đ n ế làm gia tăng c ng đ c a đ t n n. ộ ủ ấ ề ườ
ầ ấ ả ố ế ạ ng đ c a c c và đ t n n khi gia c b ng ấ ề ằ ộ ủ ọ ố ằ ườ t c các quá trình nén ch t c h c, quá trình c k t, quá ặ ơ ọ c c cát - xi măng - vôi ọ ớ ộ ậ ễ C n ph i nh n m nh r ng, t ấ ả trình gia tăng c đ u có liên h h u c v i nhau. Các quá trình này không đ c l p v i nhau mà di n ra ề đ ng th i v i nhau, là đ ng l c thúc đ y phát tri n c a nhau. ự ồ ệ ữ ơ ớ ộ ể ủ ờ ớ ẩ
4. Tính toán s c ch u t ị ả ứ i và bi n d ng c a n n đ t sau gia c ủ ề ế ạ ấ ố
ệ ệ ị ả ọ ứ ấ ố ằ ế ạ ộ ố c c cát i và bi n d ng c a n n gia c b ng ọ ủ ề ị ư ả ị ố ị ứ ư ố ớ ọ ứ ể ề ượ ạ ả ấ ở ầ ứ ự ế ề ứ ạ vai trò mang t ủ ấ ề ệ ọ ề ế ả ờ ấ ế ơ ấ ơ ồ ề ố
ệ ướ ng đ ọ ề ẽ ơ ớ ấ ế ỉ ớ ấ ơ ổ ộ ơ ng th tích, l c dính, góc ma sát trong ự ệ ố ỗ ể ả ố ề ượ ầ ể ư ộ ẩ ờ ặ ơ ọ ả ứ ự ủ ụ ứ ệ ậ ố ư ố ớ ề ể ộ ng h p thi công nhanh và tr t hai tr - xi Hi n nay, vi c tính toán s c ch u t ế măng - vôi đang còn là v n đ tranh cãi. M t s nhà khoa h c ki n ngh tính toán nh ề i đ ngh tính toán nh đ i v i n n thiên nhiên, có tác gi đ i v i c c c ng, s khác l ư ố ớ ề ạ ề ố ớ ọ ứ i nh đ i v i c c c ng, còn bi n d ng thì tính toán i đ ngh tính toán s c ch u t l ế ị ả ạ ề ề ấ theo n n. S dĩ còn nhi u nh ng quan đi m trái ng c nhau là vì b n thân v n đ r t ữ ph c t p, c n ph i có nhi u công trình nghiên c u lý thuy t và th c nghi m làm sáng ả ề ề t i c a c c, c a đ t n n xung quanh c c, nghĩa là xem c c và n n ả ủ ọ ỏ cùng đ ng th i làm vi c. Theo chúng tôi, v n đ s đ n gi n h n nhi u n u quan ấ ệ ni m n n đ t y u đã đ c gia c là m t n n m i, có tính ch t c lý m i. Rõ ràng là, ộ ề ượ tr c khi gia c , n n thiên nhiên là m t n n đ t y u v i các tính ch t c lý không đáp ộ ề ớ c yêu c u xây d ng. Sau khi gia c , các ch tiêu c lý đã thay đ i m t cách ứ ố đáng k nh đ m, h s r ng gi m, kh i l ố ượ tăng nh các quá trình nén ch t c h c, c k t và tác d ng c a các ph n ng hoá lý ố ế gi a ữ xi măng, vôi và đ t n n trong quá trình gia c . Vì v y, vi c tính toán s c ch u t ị ả i ầ và đ lún c a n n sau gia c có th tính nh đ i v i n n thiên nhiên. Tuy nhiên, c n ng h p thi công ch m. phân bi ậ ấ ề ố ng h p là tr ợ ủ ề ườ ườ ườ ệ ợ ợ
a. Tr ng h p thi công ch m: ườ ậ ợ
i tr ng đó là ụ ấ ả ọ ề
ố ượ ể ỗ ỗ ướ ứ i tr ng ngoài vào n n đ t (t ộ ả ọ xi măng - vôi đ a vào n n) gây ra quá trình nén ch t c h c ặ ơ ọ ề ư r ng trong đ t), quá trình xi măng - vôi chi m ch th tích l ấ ỗ ể ế ữ xi măng, thoát n c làm đông c ng v a r ng gi m) và các ph n ng hoá lý c a Khi gia c n n, t c là đã tác d ng m t t ứ ố ề ng v t li u cát - kh i l ậ ệ (do th tích v t li u cát - ậ ệ c k t c a đ t n n (do hút n ố ế ủ ấ ề c l h u hi u tăng, áp l c n ữ c do áp l c ự ủ xi măng, vôi v iớ ướ ự ướ ỗ ỗ ả ứ ệ ả
ồ ờ ắ ầ ờ ườ ư ấ ế ế ố ế ủ ấ ề ể ố ớ ấ ề ẽ ế ẽ ế ơ ộ ế ế ậ ủ ờ ớ ườ ộ ề ế ớ ứ ấ ố c phân b l ng đ t y u. Các quá trình này x y ra đ ng th i ngay sau khi b t đ u gia c môi tr ố ả ặ ơ ọ ẽ ế n n nh ng k t thúc vào các th i đi m khác nhau. Quá trình nén ch t c h c s k t ề thúc ngay sau khi hoàn thành gia c . Quá trình c k t c a đ t n n và tác d ng hoá lý ụ c a ủ xi măng, vôi v i đ t n n s k t thúc mu n h n và sau bao lâu s k t thúc thì c n ầ t. Do v y, n u sau khi gia c m t th i gian, khi mà quá trình ph i có nghiên c u chi ti ố ộ ả c k t và các ph n ng hoá lý c a môi tr ng đã k t thúc, m i xây d ng công trình thì ố ế rõ ràng là, n n đ t gia c đã tr thành m t n n m i, ng su t trong n n gia c đã ố đ ượ ứ ả ứ ề ấ i, tính ch t c lý c a n n đã thay đ i v i các giá tr m i. ố ạ ự ề ị ớ ở ấ ơ ủ ề ổ ớ
b. Tr ng h p thi công nhanh: ườ ợ
ợ ế ế ườ ế ẫ ườ ỉ ủ ớ ủ ế ố ề ặ ơ ọ ế ễ ế ậ ề ể ế ư ả ứ ẫ ụ ế ủ ư ư ế ố ế ự ủ ậ ng còn ch a k t thúc, b ng cách đ a thêm vào áp l c gây lún m t tr s ư ườ ự ằ ng v t li u cát - ậ ệ ượ xi măng - vôi gây ra. Tr sị ố ố ọ ủ ể ướ ằ ố ng cát - ấ ố ượ ộ ả ọ ự ủ ạ ị ị ố ự ị ướ ự ự ố ỉ ng h p thi công nhanh, nghĩa là, sau khi quá trình gia c n n k t thúc thì ti n hành Tr xây d ng công trình ngay. Lúc này, ch có quá trình nén ch t c h c là k t thúc, còn quá ự trình c k t và các ph n ng hoá lý c a môi tr ng v n ti p di n. Tuy nhiên, quá trình ố ế ả ứ ố nén ch t c h c m i là ch y u, mà quá trình này thì đã k t thúc ngay sau khi gia c . ặ ơ ọ Do v y, vi c tính toán n n, theo chúng tôi, v n có th ti n hành nh đ i v i tr ư ố ớ ườ ng ệ h p thi công ch m, nh ng có l u ý đ n tác d ng c a quá trình c k t và ph n ng hoá ợ lý c a môi tr ộ ị ố nào đó c a "áp l c gia c " do tr ng l ắ c tính b ng 1/2 "áp l c gia c ". M t s nhà chuyên môn có th th c m c, này có th ể ắ ộ ố ự khi tính nh v y thì kh i l xi măng - vôi đ a vào n n m t đi đâu ? T i sao ạ ư ề ư ậ ỉ i tr ng này vào giá tr áp l c gây lún c a công trình mà l l i ch i không đ a toàn b t ư ạ ị đ a vào m t giá tr nào đó ? Th c ra, vi c đ a thêm vào tr s áp l c gây lún m t giá tr ộ ự ệ ư ộ ư b ng 1/2 "áp l c gia c " cũng ch mang tính quy ơ ở c d a vào các phân tích c s ằ ph ươ ng pháp lu n c a v n đ . ề ậ ủ ấ
ể ọ ố ượ ụ ấ ụ ư ề ng d c và ph ề xi măng - vôi đ a vào n n có th coi là m t t ộ ả i ề i tr ng này, trong n n đ t s xu t hi n ng su t ph ấ ẽ ấ ệ ứ ị ố ủ ứ ng ngang). Tr s c a ng ươ ươ ọ ng cát - Chúng tôi cho r ng, kh i l ằ tr ng ngoài. D i tác d ng c a t ủ ả ọ ướ thêm s z gây bi n d ng n n (c theo ph ả ạ ế su t ph thêm b ng : ụ ấ ằ
s z = s + U
trong đó, s - ng su t h u hi u do h t đ t ti p thu ạ ấ ế ấ ữ ứ ệ
U - ng su t trung tính do n ứ ấ ướ c ti p thu ế
ờ ớ ệ ứ ả ứ i m i t ng quan trên. Trong tr ờ ể ấ ữ ề ấ ẫ ồ ạ ặ ơ ọ ấ ố ươ ố ế i tr ng ngoài (l ộ ả ọ ả ứ ượ ế ng đã k t thúc. Khi đó toàn b t ứ ị ệ ế ấ ậ ườ ạ ấ ế ị ộ ề ặ ở ớ
ặ ơ ọ ề ỉ ế ề ấ Cùng v i th i gian, ng su t h u hi u tăng lên, ng su t trung tính gi m đi, nh ng ư ở ng b t kỳ th i đi m nào trong n n đ t v n t n t ườ ấ ữ xi h p thi công ch m, các quá trình nén ch t c h c, c k t và ph n ng hoá lý gi a ợ xi măng - ng cát - măng và môi tr t tiêu (U=0), bi n d ng n n vôi) do h t đ t ti p thu (s z = s ), ng su t trung tính b tri ề ạ ng c nén ch t hoàn toàn, tr thành m t n n m i. Trong tr đ t tr s n đ nh, n n đ ườ ề ượ ạ ị ố ổ h p thi công nhanh, ch quá trình nén ch t c h c là k t thúc, còn quá trình c k t và ố ế ế ỉ ợ ữ xi măng, vôi và n n ch a k t thúc, n n đ t ch bi n d ng các ph n ng hoá lý gi a ạ ư ế ả ọ i tr ng i v n ti p t c di n ra cùng v i quá trình nén lún do t m t ph n, ph n còn l ớ ạ ẫ ả ứ ầ ế ụ ễ ầ ộ
ng cát - ề ự ạ ấ ướ ươ ứ ể ạ ẽ ẫ ữ xi măng, vôi và đ t n n. Do ụ ớ ị ế ng cát - ng ng v i quá trình c k t và tác d ng hoá lý gi a ố ế ầ ị ằ ự ộ xi măng - vôi đ a vào n n. ng cát - xi măng - vôi đã c, m t n a l công trình xây d ng. Nh v y, có th quy ộ ử ượ ư ậ ng ng v i quá trình nén ch t c h c đã truy n cho h t đ t làm n n b bi n d ng, t ặ ơ ọ ớ ề ề xi măng - vôi s v n ti p t c gây ra bi n d ng n n, k t thúc; còn m t n a l ế ạ ế ụ ộ ử ượ ế t ấ ề ươ ứ ộ ử đó, khi tính lún công trình c n thêm vào tr s áp l c gây lún m t giá tr b ng m t n a ị ố kh i l ề ố ượ ư
ớ ệ ố ộ ể ượ c tính b ng ph ằ ươ ng V i quan ni m nh v y, đ lún c a n n sau gia c có th đ ủ ề ư ậ pháp c ng lún t ng l p theo công th c : ứ ớ ừ ộ
trong đó: n - s l p đ t phân chia trong chi u sâu ch u nén c a công trình ố ớ ủ ề ấ ị
s i - ng su t trung bình ph thêm gi a l p đ t phân t th i ụ ứ ấ ở ữ ớ ấ ố ứ
hi - chi u dày l p phân t th i ề ớ ố ứ
b - h s không th nguyên, ph thu c vào h n hông c a đ t ủ ấ ụ ệ ở ệ ố ứ ộ
E0i - môđun t ng bi n d ng c a l p đ t th i, xác đ nh b ng bàn nén hi n tr ng. ủ ớ ứ ế ạ ấ ằ ổ ị ở ệ ườ
Cũng có th tính đ lún theo công th c: ộ ứ ể
ng cong nén lún trong h to đ ủ ấ ỉ ố ị ườ ệ ạ ộ trong đó : Cc - ch s nén c a đ t, xác đ nh theo đ bán logarit
h - chi u dày l p đ t tính lún ớ ề ấ
e 0 - h s r ng ban đ u c a đ t ầ ủ ấ ệ ố ỗ
s 0 - áp l c nén ban đ u c a d t do tr ng l ng b n thân c a đ t gây ra ầ ủ ấ ự ọ ượ ủ ấ ả
D s - áp l c do t ự ả ọ i tr ng ngoài tác d ng lên l p tính lún. ụ ớ
K T LU N Ậ Ế
ị ở ấ ề ể ẳ ng pháp ể ng pháp lu n c a ph gia c n n đ t y u ươ ậ ủ trên có th kh ng đ nh r ng, hoàn toàn có th xây ằ ấ ế b ng ằ c cọ
ủ ấ ề ườ ư ủ ề ơ ở ộ ủ ọ ạ ằ ố ệ ự ạ ế ầ ủ ụ c c cát ọ i tr ng v a và nh , mang l ố ế ứ - xi măng - vôi có th đ ừ ố ề ặ ơ ọ ố ơ ở ệ ể ượ ỏ c áp d ng r ng rãi ệ ả ọ ạ ả cao. T nh ng v n đ đã trình bày ừ ữ c c s ph d ng đ ượ ơ ở ươ ự cát - xi măng - vôi. Các c s này là các quá trình nén ch t c h c, quá trình c k t, ố ế ng đ c a c c và c a đ t n n khi gia c cũng nh nguyên lý tính quá trình gia tăng c c ượ i và bi n d ng c a n n sau gia c . N u các c s lý thuy t này đ toán s c ch u t ế ị ả ứ ươ ng minh ho và ki m ch ng b ng các s li u nghiên c u th c nghi m đ y đ thì ph ứ ể pháp gia c n n đ t y u ố ề ấ ế b ng ằ ộ trong xây d ng các công trình có quy mô, t i hi u qu kinh ự t ế
VĂN LI UỆ
ữ 1. Bergado D. T., Chai J. C., Alfaro M. C., Balasubramanian A. S., 1994. Nh ng bi n ệ pháp kĩ thu t m i c i t o đ t y u trong xây d ng. Nxb Giáo d c, Hà N i. ộ ớ ả ạ ấ ế ụ ự ậ
ng pháp xây d ng công ầ ươ ự 2. Hoàng Văn Tân, Tr n Đěnh Ngô và nnk, 1973. Nh ng ph trình trên n n đ t y u. Nxb Khoa h c k thu t, Hà N i. ữ ộ ọ ỹ ấ ế ề ậ
ấ ễ ễ ạ ả ạ ng pháp c c đ t - vôi, đ t - ọ ấ ng trình ng d ng ti n b KHKT 26-03-03- ộ ế ươ ứ ụ ố ễ 3. Nguy n Tr p, Nguy n M nh Dân, Nguy n H ng Sinh, Ph m Quy H o, Nguy n ồ ễ ố ề ấ ế b ng các ph Anh Dũng, 1985. gia c n n đ t y u ấ xi ằ c ch t o s n. Ch măng và c t thoát n ế ạ ẵ ươ ướ 07. Vi n KHKT Xây d ng, Hà N i. ộ ự ệ
