Nghiên cứu ảnh hưởng của puzolan tự nhiên đến chất lượng hỗn hợp đất gia cố dùng trong công trình giao thông

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết trình bày nghiên cứu về ảnh hưởng của puzolan tự nhiên đến chất lượng hỗn hợp đất gia cố dùng trong công trình giao thông, kết quả nghiên cứu thí nghiệm trong phòng đã chỉ ra cấp phối hợp lý là P8C5L2,5 ( puzolan 8%, xi măng 5%, vôi 2,5%) so với trọng lượng đất khô để thiết kế hỗn hợp đất gia cố đường giao thông.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ảnh hưởng của puzolan tự nhiên đến chất lượng hỗn hợp đất gia cố dùng trong công trình giao thông

286 NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA PUZOLAN TỰ NHIÊN ĐẾN CHẤT LƢỢNG HỖN HỢP ĐẤT GIA CỐ DÙNG TRONG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG Bùi Trƣờng Sơn1,2*, Vũ Bá Thao3, Nguyễn Huy Vƣợng3, Phạm Minh Tân4 1 Trường Đại học Mỏ - Địa chất 2 Nhóm nghiên cứu Địa chất công trình và Địa môi trường (EEG) 3 Viện Thủy công, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam 4 Ban quản lý dự án đầu tư các công trình giao thông tỉnh Ninh Thuận *Tác giả chịu trách nhiệm: buitruongson@humg.edu.vn Tóm tắt Ở Việt Nam, việc khai thác và sử dụng puzolan tự nhiên còn hạn chế, chủ yếu dùng trong chế tạo xi măng puzolan, trong bê tông khối lớn, bê tông đầm lăn, bê tông mặt đường và sản xuất gạch không nung. Nhưng hiện chưa có nhiều các công bố khoa học về nghiên cứu sử dụng puzolan thiên nhiên để gia cố đất yếu, hoặc trộn với đất tại chỗ để xây dựng đường giao thông. Trong báo cáo này sẽ trình bày nghiên cứu về ảnh hưởng của puzolan tự nhiên đến chất lượng hỗn hợp đất gia cố dùng trong công trình giao thông, kết quả nghiên cứu thí nghiệm trong phòng đã chỉ ra cấp phối hợp lý là P8C5L2,5 ( puzolan 8%, xi măng 5%, vôi 2,5%) so với trọng lượng đất khô để thiết kế hỗn hợp đất gia cố đường giao thông. Từ khóa: puzolan tự nhiên; đất gia cố; đường giao thông. 1. Đặt vấn đề Theo các kết quả của nhiều nhà nghiên cứu, puzolan được phát hiện và sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới của (Ruben Snellings và nnk, 2012), trên bản đồ phân bố toàn cầu puzolan tự nhiên, Việt Nam cũng là nước có trữ lượng khá lớn, tập trung khá nhiều ở khu vực miền Trung và Tây Nguyên. Puzolan được phân làm hai loại, puzolan tự nhiên và puzolan nhân tạo; puzolan tự nhiên là sản phẩm của các quá trình hoạt động địa chất nội sinh và ngoại sinh như tro núi lửa, tuff, thuỷ tinh núi lửa, diatomit, trepel, opoka và một số sản phẩm có nguồn gốc biến chất hoặc phong hoá khác. Puzolan nhân tạo không có hoạt tính ở trạng thái tự nhiên, nhưng sau khi đã được xử lý kỹ thuật thích hợp sẽ có đủ tính chất đặc trưng của puzolan như tro bay, muội silic, xỉ than, gạch nung nhẹ lửa. Puzolan tự nhiên là vật liệu chứa SiO2 hoặc chứa SiO2 và Al2O3 có ít hoặc không có tính chất kết dính, nhưng khi được nghiền mịn và trong môi trường ẩm ướt thì có phản ứng hóa học với Ca(OH)2 ở nhiệt độ thường để tạo thành các hợp chất có tính dính kết (K. Harichane và nnk, 2011; A.H.Vakili và nnk, 2013 ). Nhiều nghiên cứu của tác giả nước ngoài đã khẳng định được hiệu quả của puzolan trong bê tông khối lớn và bê tông đầm lăn (M. Mateos, 1977). Khi thay đổi một phần xi măng bằng puzolan, nhiệt thủy hóa sẽ giảm đi, do đó hạ thấp nhiệt độ trong bê tông khối lớn. Các puzolan nghiền mịn còn làm tăng thành phần hạt mịn trong bê tông đầm lăn (BTĐL) làm cho sản phẩm BTĐL sau này được đặc chắc hơn và làm tăng khả năng chống thấm cho đập bê tông đầm lăn. Cường độ ban đầu của bê tông pha phụ gia puzolan thấp hơn cường độ bê tông chỉ dùng xi măng pooclăng, nhưng cường độ tăng cao hơn tại các ngày tuổi 56, 90 (R. C. Mielenz, 1983). Ở Việt Nam, từ năm 1960 đã phát hiện ra puzolan tại một số địa điểm ở Sơn Tây và đã được khai thác để sản xuất vôi - puzolan, vôi - xi măng - puzolan và xi măng puzolan. Việc nghiên cứu sử dụng puzolan tự nhiên trong xây dựng đập bê tông đầm lăn ở Việt Nam đã được tiến hành từ nhiều năm trước đây. Một số đề tài nghiên cứu về các nguồn phụ gia khoáng Việt Nam để làm chất độn mịn cho bê tông đầm lăn; nghiên cứu sử dụng đá bazan Mỏm Chanh làm phụ gia khoáng cho xi măng; nghiên cứu puzolan Long Phước và đá vôi làm phụ gia cho xi măng Sao Mai (Vũ Bá Thao, 2019).
. 287 Việc sử dụng phụ gia puzolan thiên nhiên để làm bê tông đầm lăn đã được Bộ nông nghiệp và Phát triển Nông thôn áp dụng vào đập Định Bình, đập Nước Trong và rất nhiều các đập khác. Bộ Công Thương cũng đã sử dụng puzolan trong thi công bê tông BTĐL cho các đập thủy điện như: Bản Vẽ - Nghệ An, Đồng Nai 3, 4. Khi xây dựng đập thủy điện Sơn La cũng đã đưa puzolan vào chương trình nghiên cứu. Trong luận án tiến sĩ (N, Q. Hiệp, 2005) đã nghiên cứu sử dụng puzolan ở Gia lai để chế tạo bê tông đầm lăn cho đập và mặt đường trong điều kiện Việt Nam. Một số công trình nghiên cứu khác (Đ. H. Hải, 2007; N. Q. Phú, 2013; N. V. Tươi, 2016) cũng tiến hành nghiên cứu và ứng dụng puzolan tự nhiên cho sản xuất xi măng và bê tông đầm lăn. Một số tiêu chuẩn quốc gia (TCVN 3735:1982, TCVN8862:2011, TCVN10379:2014) liên quan đến đánh giá chất lượng, khả năng ứng dụng và hướng dẫn sử dụng puzolan đã được ban hành nhằm tiêu chuẩn hóa việc áp dụng và thúc đẩy việc áp dụng loại nguyên liệu này trong xây dựng công trình bê tông. Trong xu thế phát triển bền vững, sản xuất gạch ngói từ đất sét nung truyền thống đang từng bước được hạn chế, vật liệu xây dựng không nung ngày càng được chú trọng phát triển. Ở các nước công nghiệp tiên tiến, khuynh hướng này đã được chú trọng từ những năm 1960 - 1970. Ở nước ta, trong những năm 1980, vật liệu xây dựng không nung đã được tuyên truyền, giới thiệu, tuy vậy, việc sản xuất vật liệu xây dựng không nung chưa được phát triển đồng bộ, thiếu cơ sở khoa học cả về công nghệ cũng như nguyên liệu và đặc biệt công tác điều tra cơ bản, nghiên cứu về nguồn nguyên liệu đã không được chú trọng, hơn nữa, vấn đề môi trường cũng chưa được đặt đúng với tầm quan trọng như ngày nay, nên ngành sản xuất vật liệu xây dựng không nung ở nước ta đã chưa được quan tâm trong một thời gian dài. Trong những năm qua, Viện Địa chất thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã mở nhiều đề tài nghiên cứu nguyên liệu và công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng không nung từ các nguồn puzolan thiên nhiên, kết quả nghiên cứu đã được thử nghiệm và chuyển giao thành công tại một số tỉnh như Nghệ An, Quảng Trị, Lâm Đồng và Gia Lai (K. Q. Nam, 1997, Vũ Bá Thao 2019). Qua các số liệu thu thập cho thấy Việt Nam có nguồn puzolan tự nhiên phong phú chạy dài khắp các vùng miền trong cả nước. Hầu hết các nguồn puzolan trong nước ta có các chỉ tiêu chất lượng đạt độ hoạt tính theo tiêu chuẩn ASTM C618 quy định. Tuy vậy, việc khai thác và ứng dụng còn rất hạn chế, chủ yếu dùng trong chế tạo xi măng puzolan, trong bê tông khối lớn, bê tông đầm lăn, bê tông mặt đường và sản xuất gạch không nung. Hiện chưa có nhiều các công bố khoa học về nghiên cứu sử dụng puzolan thiên nhiên để gia cố đất yếu, hoặc trộn với đất tại chỗ để xây dựng đường giao thông, chính vì vậy trong báo cáo khoa học này sẽ trình bày nghiên cứu ảnh hưởng của puzolan tự nhiên đến chất lượng hỗn hợp đất gia cố dùng trong công trình giao thông. Bảng 1. Trữ lượng và đặc tính của một số mỏ puzolan ở Việt Nam Trữ lượng Vị trí Tổng hàm lượng TT Tên mỏ dự kiến, (tỉnh) SiO2+Al2O3+Fe2O3 (triệu tấn) 1 Trung Mầu Vĩnh Phúc 0,67 Đ 2 Hương Canh Vĩnh Phúc - KĐ 3 Mậu Thông Vĩnh Phúc 3,2 Đ 4 Núi Đanh Vĩnh Phúc 6,1 Đ 5 Xóm Ca Vĩnh Phúc 1 Đ 6 Sơn Tây Hà Tây 2, Đ 7 Thanh Trắc Hà Tây 0,5 Đ 8 Pháp Cổ Hải Phòng 71,5 Đ 9 Cát Bà Hải Phòng 10 Đ 10 Phương Nhĩ Hà Nam 0,55 Đ 11 Nông Cống Thanh Hóa 5-7 Đ 12 Phủ Quì Nghệ An 5-7 Đ
288 Trữ lượng Vị trí Tổng hàm lượng TT Tên mỏ dự kiến, (tỉnh) SiO2+Al2O3+Fe2O3 (triệu tấn) 13 NúiVoi - Núi Ngang Quảng Ngãi 5 Đ 14 Đông Điền Quảng Ngãi 2 KĐ 15 Thình Thình Quảng Ngãi 5 KĐ 16 Đòng Danh Quảng Ngãi 2 KĐ 17 Trung Sơn Quảng Ngãi 10 KĐ 18 An Dương Bình Định - Đ 19 Núi Mái Nhà Phú Yên 5 - 20 Kon Tum Kon Tum - Đ 21 Thuận An Kon Tum 4 - 22 Chư Nga Buôn Ma Thuột - - 23 Bình Long Bình Phước 1,04 KĐ 24 Lộc Ninh Bình Phước - KĐ 25 Vĩnh Tân Đồng Nai 35 Đ 26 Xuân Lộc Đồng Nai 5 - 27 Núi Nhạn Bà Rịa - Vũng Tàu - - 28 Núi Đất Bà Rịa - Vũng Tàu - Đ 29 Gia Quỳ (Mu Rùa) Bà Rịa - Vũng Tàu 40,7 Đ 30 Cam Nghĩa Quảng Trị 1 KĐ 31 An Giang An Giang - Đ 32 Lâm Đồng Lâm Đồng - Đ Ghi chú: Đ - đạt; KĐ - không đạt (theo tiêu chuẩn ASTM C618); - chưa biết rõ. 2. Vật liệu dùng thí nghiệm 2.1. Puzolan tự nhiên Vật liệu puzolan tự nhiên được lấy ở mỏ Quảng Phú thuộc huyện Krông Nô, tỉnh Đắk Nông. Thành phần vật chất và tính chất vật lý của puzolan tự nhiên trình bày tại bảng 2. Bảng 2. Thành vật chất và tính chất vật lý của puzolan tự nhiên Thành phần Thành phần TT TT TT Tính chất vật lý khoáng vật, % hóa học, % 1 Augit 27,50 1 SiO2 46,60 1 Độ hút vôi 75,38 2 Forsterit 23,00 2 Fe2O3 12,90 2 Độ hoạt tính 75,43 Cường độ hoạt tính 3 Thạch anh 5,25 3 Al2O3 13,43 3 81,77 so với XM 4 Hematit 11,75 4 CaO 8,77 4 Hệ số nghiền 1,15 Khối lượng thể tích, 5 Cristobalit 1,50 5 MgO 8,72 5 18,10 kN/m3 6 Lepidocrocit 5,00 6 Tỷ trọng, kN/m3 28,50 7 Albit 26,00 7 Độ rỗng, % 38,26 Từ kết quả của bảng 2 cho thấy puzolan tự nhiên tại vùng nghiên cứu có tổng hàm lượng SiO2, Al2O3, Fe2O3 là 72,93% > 70%, phù hợp để làm chất kết dính theo tiêu chuẩn ASTM C618- 03. Độ hút vôi của puzolan có độ hoạt tính trung bình. Các mẫu puzolan tự nhiên đều đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật làm phụ gia hoạt tính, nửa hoạt tính trong sản xuất xi măng. Theo các nghiên cứu tương tự về puzolan tự nhiên gia cố đất, loại puzolan này có thể làm chất kết dính để cải tạo đất tại chỗ.
. 289 2.2. Đất dùng thí nghiệm Đất dùng trong nghiên cứu lấy từ tỉnh Ninh Thuận, kết quả phân tích thành phần khoáng vật và hóa học tại Viện Địa chất bằng phương pháp phổ huỳnh quang tia X (XRF) trình bày trong bảng 3. Bảng 3. Thành phần khoáng vật và hóa của đất thí nghiệm Thành phần Thành phần TT TT khoáng vật chính, % hóa học chính, % 1 Quartz 4 1 SiO2 20,83 2 Kaolinite 23 2 TiO2 3,15 3 Gibbsite 61 3 Al2O3 29,63 4 Hematit 4 4 T-Fe2O3 23,87 5 Goetit 7 5 Hữu cơ 0,7 Các chỉ tiêu cơ lý của đất được thí nghiệm tại phòng Nghiên cứu Địa kỹ thuật, Viện Thủy công, được trình bày tại bảng 4. Bảng 4. Một số chỉ tiêu cơ lý của đất thí nghiệm TT Chỉ tiêu thí nghiệm Giá trị TT Chỉ tiêu thí nghiệm Giá trị Đất tự nhiên Đất sau khi chế bị K =0,98 Thành phần hạt P, % 1 Hệ số nén lún a1-2 0,031 - Hạt sạn (20 -2,0) 20,3 2 Góc ma sát trong (bão hòa), độ 18047‟ 1 - Hạt cát (2,0-0,05) 11,5 3 Lực dính (bão hòa) Cbh, kN/m2 29,5 - Hạt bụi ( 0,05-0,005) 37,1 4 Hệ số thấm K, cm/s 4.7710-6 - Hạt sét ( 45%, chỉ số dẻo, Ip > 27 và hàm lượng hạt sét > 30% thì không nên gia cố bằng xi măng. Hơn nữa, theo khuyến cáo của Hiệp hội Công binh Mỹ, đất có WL > 40%, chỉ số dẻo, Ip > 20 thì không nên gia cố với xi măng. So sánh kết quả thí nghiệm đất lấy tại Ninh Thuận, các chỉ tiêu đều vượt quá ngưỡng khuyến cáo gia cố đất với xi măng của hai tiêu chuẩn trên, tức là WL = 52,4% > [40,0%], Ip =20,2 > [20,0], hàm lượng hạt sét 31,1% > [30,0%]. Có thể thấy đất tại khu vực nghiên cứu có các tính chất cơ lý bất lợi khi gia cố bằng xi măng. Tuy vậy, Hiệp hội Công binh Mỹ cũng khẳng định rằng, đối với các loại đất có các chỉ tiêu vượt ngưỡng khuyến cáo vẫn có thể gia cố được với xi măng nếu sử dụng các biện pháp thi công đảm bảo làm tơi đất để trộn được đều xi măng (AUACEW, 1984). Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đã sử dụng loại máy đặc chủng của Đức, có khả năng xới tơi, mịn đất, đã được sử dụng thi công thành công một số tuyến đường tại Việt Nam gia cố đất bằng xi măng và phụ gia RoadCem. 2.3. Xi măng và vôi Xi măng sử dụng dùng để chế tạo mẫu là xi măng pooclăng PCB40 Hà Tiên có thành phần khoáng: Alite (C3S) 16,75%, Belite (C2S) 54,45%, Aluminate (C3A) 14,08%, Ferrites (C4AF) 8,52%, Gypsum 1,4%; Thành phần hóa học: (SiO2,) 3,4%, (Al2O3) 7,1%; (T-Fe2O3) 2,8%; (MgO) 2,4%; (CaO) 60,5%; (Na2O) 0,2%; (K2O) 0,6%; (SO3) 1,4%; Cl
290 3. Lựa chọn cấp phối và tiêu chuẩn thí nghiệm Tham khảo kết quả các nghiên cứu trong và ngoài nước về gia cố đất, nhóm nghiên cứu lựa chọn hàm lượng các chất kết dính như sau: Puzolan tự nhiên (P): 0, 5, 10, 15, 20%; Xi măng (C): 0, 3, 5, 10, 12% và Vôi (L): 0, 4, 8%, ký hiệu các cấp phối là: PxCyLz, trong đó x, y, z là tỉ lệ phần trăm các chất kết dính so với trọng lượng đất khô. Bảng 5. Các tiêu chuẩn áp dụng cho thí nghiệm TT Chỉ tiêu thí nghiệm Tiêu chuẩn 1 Đầm nén 22 TCVN 333: 2006 2 Chế bị và dưỡng hộ mẫu ASTM D1632 3 Cường độ chịu nén ASTM D2166 4 Chỉ số CBR 22TCVN 332-06 5 Cường độ ép chẻ TCVN 8862:2011 6 Mô đun đàn hồi TCVN 9843:2011 Các bước thí nghiệm tiến hành như sau: (1) Thí nghiệm đầm nén hỗn hợp đất gia cố puzolan, xi măng, vôi với các tỷ lệ khác nhau, để xác định khối lượng thể tích khô lớn nhất và độ ẩm tối ưu của hỗn hợp đất gia cố; (2) Chế bị mẫu hình trụ, đường kính d =110 mm, chiều cao h=120 mm; (3) Thí nghiệm cường độ kháng nén của mẫu đất gia cố ở 14 ngày tuổi, trạng thái bão hòa, dưỡng hộ mẫu trong điều kiện chuẩn trong 7 ngày đầu và ngâm bão hòa trong 7 ngày tiếp theo; (4) Căn cứ cường độ kháng nén Rn14bh chọn được hai cấp phối hợp lý; (5) Đối với hai cấp phối hợp lý đã chọn, tiến hành thí nghiệm xác định cường độ kháng nén, ép chẻ, mô đun đàn hồi và CBR ở các ngày tuổi 7 ngày, 28 ngày và 90 ngày. Các chỉ tiêu và tiêu chuẩn thí nghiệm thể hiện trong bảng 5. 4. Kết quả thí nghiệm Các kết quả thí nghiệm của hỗn hợp đất - puzolan - xi măng - vôi với các tỷ lệ đã trình bày ở trên thể hiện trong hình 1 và 2. Từ các kết quả thí nghiệm trên có thể nhận xét như sau: Khi đầm nén, độ rỗng của đất giảm làm sức kháng cắt tăng, tính thấm và tính nén lún giảm theo. Đối với vật liệu đất đắp, khối lượng thể tích khô lớn nhất và độ ẩm tốt nhất là hai chỉ tiêu quan trọng cần xác định để chế bị mẫu và thi công hiện trường. Kết quả thí nghiệm đầm nén một số cấp phối thể hiện tại hình 1, hình 2. Có thể thấy rằng khối lượng thể tích khô lớn nhất của hỗn hợp đất gia cố tỷ lệ thuận với tổng hàm lượng puzolan và xi măng. Độ ẩm tối ưu cũng tỷ lệ thuận với hàm lượng vôi và tỷ lệ ngịch với tổng hàm lượng puzolan và xi măng. Như vậy, sự có mặt của puzolan và xi măng làm tăng khối lượng thể tích khô tốt nhất cho hỗn hợp đất gia cố, có được kết quả như vậy vì khối lượng riêng của puzolan (2,85 kg/cm3) hoặc xi măng (3,18 kg/cm3) đều lớn hơn khối lượng riêng của đất (2,78 kg/cm3). Tỷ lệ phối trộn hợp lý là tỷ lệ puzolan có thể thay thế được hàm lượng xi măng trộn vào trong đất sao cho cường độ đất gia cố đạt được theo tiêu chuẩn TCVN 10379:2014. Để đơn giản hóa kịch bản thí nghiệm, nghiên cứu này đã tiến hành thí nghiệm xác định cường độ kháng nén bão hòa tại 14 ngày tuổi của toàn bộ các cấp phối đã thiết kế trong kịch bản. Kết quả thí nghiệm cho thấy, cường độ kháng nén của hỗn hợp đất gia cố khi sử dụng một loại chất kết dính puzolan 20%, xi măng 12% hay vôi 4% hoặc kết hợp hai loại chất kết dính xi măng - vôi, puzolan- xi măng hay puzolan - vôi đều không đạt yêu cầu về cường độ kháng nén theo TCVN 10379:2014. Mẫu đất không gia cố (P0C0L0) và đất gia cố puzolan (P10L0C0) khi bão hòa nước đều bị tan rã hoàn toàn, chứng tỏ puzolan chỉ là chất trơ không có các phản ứng hóa học nếu thiếu chất xúc tác phù hợp. Với cùng một hàm lượng xi măng, đất gia cố bằng hỗn hợp puzolan - xi măng có cường độ kháng nén thấp hơn mẫu đất gia cố với chỉ xi măng, điều này cho thấy rằng nếu gia cố đất bằng hỗn hợp puzolan và xi măng không hiệu quả. Do đó, để cường độ kháng nén của hỗn hợp thỏa mãn theo TCVN 10379:2014 cần sử dụng hỗn hợp puzolan - xi măng - vôi. Điều này phù
. 291 hợp với phương trình phản ứng hóa học của puzolan, theo đó puzolan phải tác dụng với vôi để tạo ra chất keo CSH, CAH, hoặc CASH. Kết quả thí nghiệm xác định tương quan giữa tỷ lệ phối trộn hỗn hợp puzolan - xi măng - vôi với cường độ kháng nén trong điều kiện bão hòa nước tại 14 ngày tuổi được thể hiện tại hình 3. Hình 1. Ảnh hưởng của puzolan và vôi đến tính Hình 2. Ảnh hưởng của puzolan, xi măng và đầm nện của đất gia cố. vôi đến tính đầm nện của đất gia cố. Khi gia cố puzolan - xi măng - vôi với hàm lượng vôi là 4%, cường độ kháng nén của đất gia cố đạt giá trị lớn nhất khi hàm lượng puzolan 10%. Hàm lượng puzolan lớn hơn 10% thì cường độ kháng nén của hỗn hợp giảm tỷ lệ nghịch với hàm lượng puzolan. Trong phạm vi nghiên cứu, có thế thấy tỷ lệ puzolan/vôi thích hợp là 2,5. Căn cứ vào điều kiện thực tế tại khu vực nghiên cứu, hàm lượng vôi cần sử dụng hạn chế vì phải vận chuyển từ miền Bắc với giá thành cao, nên sử dụng tối đa lượng puzolan sẵn có. lựa chọn tỷ lệ hợp lí puzolan và chất kết dính vô cơ để gia cố đất là P10C5L4. Để giảm tối đa lượng vôi chúng tôi lựa chọn thêm một tỷ lệ để nghiên cứu thí nghiệm là P8C5L2,5. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ học về cường độ kháng nén, ép chẻ, mô đun đàn hồi, CBR của hai tỷ lệ trên ở các độ tuổi khác nhau thể hiện trong bảng 6. Hình 3. Ảnh hưởng của puzolan - xi măng - vôi (4%) đến cường độ kháng nén của đất gia cố. Bảng 6. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ học của hai cấp phối hợp lý Tuổi dưỡng hộ TT Cấp phối Chỉ tiêu 7 14 28 28bh 90 1 P8C5L2,5 1,64 1,91 2,09 1,84 2,24 Rn, MPa 2 P10C5L4 1,70 2,01 2,16 1,9 2,32 3 P8C5L2,5 Rech, 0,16 0,24 0,30 0,25 0,32 4 P10C5L4 MPa 0,19 0,27 0,34 0,29 0,35 5 P8C5L2,5 158,32 254,72 353,96 290,6 385,33 E, MPa 6 P10C5L4 192,84 278,91 366,07 303,84 401,64 7 P8C5L2,5 122,5 CBR 8 P10C5L4 136,9
292 Kết quả thí nghiệm từ bảng 6 cho thấy: (1) đất sau khi gia cố có cấu trúc ổn định khi tác dụng với nước, nghĩa là có khả năng chịu được trong điều kiện ngập nước; (2) Đất gia cố bằng puzolan - xi măng - vôi có các chỉ tiêu cơ học (Rn, Rech, E) tăng nhanh trong 28 ngày đầu và có xu hướng phát triển chậm dần sau 28 ngày; (3) hai cấp phối lựa chọn về cường độ kháng nén và mô đun đàn hồi đạt độ bền cấp II theo TCVN 10379:2014, cường độ kéo khi ép chẻ chỉ đạt độ bền cấp III, giá trị CBR cho thấy đất sau khi gia cố tương đương với đá dăm loại I. Không có sự khác biệt quá lớn giữa hai cấp phối về mặt cường độ kháng nén, kéo khi ép chẻ và mô đun đàn hồi. Từ kết quả trên, nhóm nghiên cứu kiến nghị, chọn cấp phối P8C5L2,5 để thiết kế hỗn hợp đất gia cố đường giao thông khi đi vào thi công thử nghiệm hiện trường. 5. Kết luận Ở Việt Nam có trữ lượng puzolan tự nhiên lớn, có thể sử dụng vào nhiều mục địch khác nhau, trong đó puzolan tự nhiên có thể sử dụng để làm tăng cường độ của hỗn hợp đất dùng cho công trình giao thông. Qua các thí nghiệm đã nghiên cứu được ảnh hưởng của puzolan tự nhiên đất hỗn hợp đất gia cố sử dụng cho công trình giao thông. Đồng thời cũng xác định được tỷ lệ cấp phối hợp lý để kiến nghị cho thi công là puzolan 8%, xi măng 5% và vôi 2,5%, so với trọng lượng đất khô. Lời cảm ơn Nhóm tác giả ghi nhận và trân trọng cảm ơn TS Vũ Bá Thao, Chủ nhiệm đề tài cấp Nhà nước ĐTĐL.CN - 55/16 đã đồng ý cung cấp các số liệu cho nhóm tác giả sử dụng trong báo cáo khoa học này. Nhóm tác giả trân trọng cảm ơn Nhóm nghiên cứu Địa chất công trình và Địa môi trường (EEG) đã tài trợ kinh phí tham dự Hội nghị VietGeo 2023. Tài liệu tham khảo Đ. H. Hải, 2007. Nghiên cứu ứng dụng phụ gia Puzolan vào công nghệ thi công đập bê tông trọng lực ở Việt Nam. Trường Đại học Thủy lợi. N. Q. Hiệp, 2005. Nghiên cứu chế tạo bê tông đằm lăn cho đập và mặt đường trong điều kiện Việt Nam. N. Q. Phú, N. Đ. Nam, and N. T. Lệ, 2013. Ảnh hưởng của phụ gia khoáng tro bay nhiệt điện và Puzolan thiên nhiên đến một số tính chất cơ lý của bê tông đầm lăn (RCC). Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, vol. 2, pp. 94-100. N. V. Tươi and N. Q. Phúc, 2016. Sử dụng phụ gia Puzolan tự nhiên để cải thiện độ chống thấm ion clo và tuổi thọ kết cấu bê tông ở môi trường biển. Tạp chí Giao thông vận tải. Vũ Báo Thao và nnk, 2019. Nghiên cứu sử dụng puzolan tự nhiên trong xây dựng và bảo trì các công trình giao thông nông thôn, thủy lợi trên địa bàn tỉnh đắk nông. Đề tài độc lập cấp Nhà nước ĐTĐL.CN - 55/16. AUACEW, 1984. Soil Stabilization for Pavements Mobilization Construction. Departement of the army U.s.Army corps of engineers Washington DC A.H.Vakili, M.R.Selamat, and H.Moayedi, 2013. Effects of using Puzolan and Porland cement in the treatment of dispersive clay. Sientific World J., vol. 2013. K. Harichane, M. Ghrici, and S. Kenai, 2011. Effect of the combination of lime and natural pozzolana on the compaction and strength of soft clayey soils: A preliminary study. M. Mateos,1977. Strength of natural pozzolan, lime and sand bituminous mixtures. Transp. Road Res. Lab., vol. 3141, pp. 36-42. R. Snellings, G. Mertens, and J. Elsen, 2012. Supplementary Cementitious Materials. Rev. Mineral. Geochemistry, vol. 74, pp. 211-278.. R. C. Mielenz, 1983. Mineral admixtures - history & background. Concr. Int., vol. 5, pp. 34-42. TCVN3735:1982, Phụ gia hoạt tính Puzolan.
. 293 TCVN10379:2014. Gia cố đất bằng chất kết dính vô cơ, hóa chất hoặc gia cố tổng hợp, sử dụng trong xây dựng đường bộ: Thi công và nghiệm thu. TCVN8862:2011. Quy trình thí nghiệm xác định cường độ kéo khi ép chẻ của vật liệu hạt liên kết bằng các chất kết dính. Effects of natural puzolan on the quality of reinforced soil mixtures used in transportation construction Bui Truong Son1,2 *, Vu Ba Thao3, Nguyen Huy Vuong3, Pham Minh Tan4 1 Hanoi University of Mining and Geoolgy 2 Engineering and Geoenvironment (EEG) 3 Hydraulic Construction Institute, Vietnam Institute of Water Resources Science 4 Board of investment project management for traffic works, Ninh Thuan province *Corresponding author: buitruongson@humg.edu.vn Abstract In Vietnam, the exploitation and use of natural pozzolan is still limited, mainly used in the production of pozzolan cement, in mass concrete, roller compacted concrete (RCC), road surface concrete and unburnt brick production. There are currently not many scientific publications on the utilization of natural pozzolan to reinforce soft soil, or mixed with local soil for road construction. In this paper, we will study the effects of natural pozzolans on the quality of reinforced soil mixtures used in traffic works. The results of laboratory experiments have shown that the suitable mixture P8C5L2.5 (pozzolan 8%, cement 5%, lime 2.5% compared to dry soil weight) can be used for road construction. Keywords: natural puzolan, reinforced soil, road.