Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu đặc tính cơ lý của chất thải rắn sinh hoạt phục vụ đánh giá ổn định bãi chứa và khả năng sử dụng tro đáy trong xây dựng đường

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật "Nghiên cứu đặc tính cơ lý của chất thải rắn sinh hoạt phục vụ đánh giá ổn định bãi chứa và khả năng sử dụng tro đáy trong xây dựng đường" được nghiên cứu với mục tiêu: Xác định được đặc tính cơ lý của CTRSH phục vụ đánh giá ổn định bãi chứa; Xác định được đặc tính cơ lý của tro đáy phục vụ đánh giá khả năng sử dụng chúng làm vật liệu xây dựng đường ô tô.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu đặc tính cơ lý của chất thải rắn sinh hoạt phục vụ đánh giá ổn định bãi chứa và khả năng sử dụng tro đáy trong xây dựng đường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CƠ-LÝ CỦA CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT PHỤC VỤ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH BÃI CHỨA VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG TRO ĐÁY TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông Mã số: 9580205 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÀ NỘI – 2024
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Giao thông Vận tải Người hường dẫn khoa học: 1. PGS.TS Nguyễn Châu Lân Trường Đại học Giao thông Vận tải 2. TS Phí Hồng Thịnh Trường Đại học Giao thông Vận tải Phản biện 1: PGS. TS. Hoàng Quốc Long Phản biện 2: PGS. TS. Tạ Đức Thịnh Phản biện 3: GS.TS. Đỗ Minh Đức Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại Trường Đại học Giao thông Vận tải vào hồi 8 giờ 30 ngày tháng năm 2024 Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: - Thư viện Quốc Gia Việt Nam - Thư viện Trường Đại học Giao thông Vận tải
1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề nghiên cứu Tại nước ta, cùng với sự gia tăng dân số và phát triển vượt bậc về kinh tế, nhu cầu tiêu dùng hàng hóa, nguyên vật liệu, năng lượng tăng lên và cũng làm gia tăng nhanh chóng lượng chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH). Các tính chất cơ lý phức tạp và ứng xử cơ học của CTRSH đã và đang gây ra một số vấn đề địa kỹ thuật tại các bãi chứa như mất ổn định mái dốc bãi chứa, sụt lún và thấm nước rỉ rác. Các vấn đề này gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng tiêu cực đến công trình hạ tầng, hoạt động sản xuất và tính mạng người dân sống xung quanh các bãi chứa CTRSH. Việc nghiên cứu đặc tính cơ lý của CTRSH được đặt ra nhằm tìm ra các giải pháp giải quyết các vấn đề nêu trên. Thời gian gần đây, việc xử lý CTRSH theo công nghệ đốt CTRSH phát điện tiên tiến được Chính phủ khuyến khích áp dụng và đang được nhân rộng. Tuy nhiên, sản phẩm tro đáy sau khi đốt CTRSH (tro đáy) đang bị loại bỏ như phế phẩm và lại được mang đi chôn lấp tại các bãi chứa, gây lãng phí tài nguyên. Trong khi đó, cùng với việc đẩy mạnh xây dựng cơ sở hạ tầng trong cả nước, vật liệu xây dựng nói chung, vật liệu xây dựng đường ô tô nói riêng đang dần trở nên khan hiếm và đắt đỏ. Việc nghiên cứu sử dụng sản phẩm tro đáy làm vật liệu xây dựng đường ô tô sẽ góp phần bổ sung giải pháp xử lý CTRSH. Tuy nhiên, vấn đề này còn khá mới mẻ và chưa được nghiên cứu ở Việt Nam. Xuất phát từ những nhu cầu thực tiễn nêu trên, đề tài “Nghiên cứu đặc tính cơ lý của chất thải rắn sinh hoạt phục vụ đánh giá ổn định bãi chứa và khả năng sử dụng tro đáy trong xây dựng đường” là cần thiết. 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án - Góp phần làm sáng tỏ khả năng sử dụng các phương pháp thực nghiệm ở hiện trường và trong phòng trong việc xác định đặc tính cơ lý của CTRSH phục vụ đánh giá ổn định các bãi chứa Cam Ly (Đà Lạt, Lâm Đồng) và Kiêu Kỵ (Gia Lâm, Hà Nội), từ đó có thể áp dụng cho các bãi chứa tương tự. - Làm sáng tỏ nguyên nhân và cơ chế mất ổn định bãi chứa CTRSH Cam Ly, thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng. - Đánh giá được khả năng ứng dụng tro đáy làm vật liệu xây dựng đường ô tô. 3. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được đặc tính cơ lý của CTRSH phục vụ đánh giá ổn định bãi chứa. - Xác định được đặc tính cơ lý của tro đáy phục vụ đánh giá khả năng sử dụng chúng làm vật liệu xây dựng đường ô tô. 4. Đối tượng nghiên cứu Đặc tính cơ lý của CTRSH tại các bãi chứa và đặc tính cơ lý của tro đáy làm
2 vật liệu đắp nền đường và móng đường cấp thấp. 5. Phương pháp nghiên cứu Trong nghiên cứu này, các phương pháp sau được sử dụng: - Phương pháp tổng hợp, thống kê, phân tích. - Phương pháp thực nghiệm. - Phương pháp mô hình số. 6. Cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu và phần kết luận, kiến nghị, luận án được chia thành bốn chương, như sau: Chương 1. Tổng quan về chất thải rắn sinh hoạt tại các bãi chứa và khả năng sử dụng các sản phẩm của chúng sau khi đốt. Chương 2. Nghiên cứu xác định đặc tính cơ lý của chất thải rắn sinh hoạt phục vụ đánh giá ổn định của bãi chứa. Chương 3. Nghiên cứu khả năng sử dụng tro đáy làm vật liệu đắp nền đường. Chương 4. Nghiên cứu khả năng sử dụng tro đáy làm móng cho đường cấp thấp. TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT TẠI CÁC BÃI CHỨA VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG SẢN PHẨM CỦA CHÚNG SAU KHI ĐỐT 1.1. Tổng quan về chất thải rắn sinh hoạt tại các bãi chứa 1.1.1. Các khái niệm liên quan - Chất thải rắn (CTR) được định nghĩa như các vật liệu không thể phân hủy tự nhiên trong thời gian ngắn và thường được thải ra từ các hoạt động sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, hoặc sinh hoạt hàng ngày. - CTR sinh hoạt (CTRSH) là chất thải rắn phát sinh trong sinh hoạt thường ngày của con người. - Bãi chứa CTRSH là một khoảng đất lưu trữ CTRSH với số lượng lớn, trong thời gian dài, theo các tiêu chuẩn hiện hành cần phải thiết kế, thi công đảm bảo yêu cầu bãi chôn lấp hợp vệ sinh. 1.1.2. Khối lượng phát sinh chất thải rắn sinh hoạt Theo báo cáo Triển vọng quản lý chất thải toàn cầu năm 2024 của ISWA [59], khối lượng CTRSH phát sinh trên toàn cầu vào khoảng 2,1 tỷ tấn (năm 2023). Theo Cục Kiểm soát ô nhiễm - Bộ TN & MT năm 2023 [26], tổng khối lượng CTRSH phát sinh tại Việt Nam là 19 triệu tấn/năm (khu vực đô thị là 12,8 triệu /năm và khu vực nông thôn là 6,2 triệu tấn/năm). 1.1.3. Nguồn phát sinh và thành phần chất thải rắn sinh hoạt CTRSH được phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau trong hoạt động kinh tế -
3 xã hội. Theo Báo cáo hiện trạng mội trường Quốc gia năm 2019 của Bộ TN & MT [12], thành phần CTRSH tại một số quốc gia trên thế giới được chỉ ra trong Hình 1.1. Có thể nhận thấy rằng thành phần CTRSH tại Việt Nam khá tương đồng so với một số quốc gia trong khu vực châu Á như Trung Quốc, Thái Lan, Ấn Độ. Hình 1.1 Thành phần CTRSH tại một số quốc gia - theo % khối lượng ướt 1.1.4. Thực trạng xử lý chất thải rắn sinh hoạt tại Việt Nam Theo Cục Kiểm soát ô nhiễm - Bộ TN & MT năm 2023 [26], hiện nay trên cả nước có 1.712 cơ sở xử lý CTRSH, gồm 467 lò đốt CTRSH, 38 dây chuyền sản xuất phân compost, 1.207 bãi chứa, trong đó có nhiều bãi chứa không hợp vệ sinh. Một số cơ sở áp dụng phương pháp đốt CTRSH để thu hồi năng lượng phát điện hoặc có kết hợp nhiều phương pháp xử lý. Trên tổng khối lượng CTRSH được thu gom, khoảng 71% (35.000 tấn/ngày) được xử lý bằng phương pháp chôn lấp; 16% (7.900 tấn/ngày) được xử lý tại các nhà máy chế biến compost; 13% (6.400 tấn/ngày) được xử lý bằng phương pháp đốt. Như vậy, xu hướng xử lý CTRSH tại Việt Nam chuyển dịch từ phương pháp xử lý bằng chôn lấp sang đốt. 1.2. Một số vấn đề địa kỹ thuật tại các bãi chứa chất thải rắn sinh hoạt tại Việt Nam 1.2.1. Đặc tính cơ lý của chất thải rắn sinh hoạt tại các bãi chứa 1.2.1.1. Trên thế giới Mondelli và cộng sự (2006) [68], Machado và cộng sự (2010) [67], Hamid (2013, 2015) [53, 54], Aranda và cộng sự (2021) [28], Sarmah và cộng sự (2021) [73] đã nghiên cứu áp dụng các thí nghiệm hiện trường để xác định chỉ tiêu cơ lý của CTRSH như phương pháp khoan thăm dò nhằm xác định địa tầng và mực nước rỉ rác, lấy mẫu; phương pháp địa-vật lý (đo sâu điện) nhằm đánh giá sự phân bố nước và độ ẩm trong CTRSH tại các bãi chứa; thí nghiệm xuyên động (DCP) để xác định trọng lượng thể tích khô và góc ma sát trong của CTRSH;
4 thí nghiệm xuyên tĩnh (CPTu), xuyên tiêu chuẩn (SPT) để xác định địa tầng, mức độ đồng nhất và độ chặt của CTRSH trong các bãi chứa; thí nghiệm thấm xác định tính thấm của CTRSH. Hettiarachchi và các cộng sự (2009) [55], Reddy và cộng sự (2009) [72] đã thực hiện thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn CTRSH trong phòng thí nghiệm. Yu và cộng sự (2011) [82] nghiên cứu sự biến đổi trọng lượng thể tích CTRSH theo không gian và thời gian tại các bãi chứa trên thế giới. Bray và cộng sự (2009) [36], Reddy và cộng sự (2009) [71], Gomes và cộng sự (2013) [52], Vilar và cộng sự (2005) [78], Feng và cộng sự (2016) [48] đã nghiên cứu sức chống cắt CTRSH với các thí nghiệm cắt trực tiếp mẫu có kích thước lớn, thí nghiệm nén ba trục các loại CTRSH có tuổi và thành phần khác nhau. 1.2.1.2. Tại Việt Nam Một số nhà khoa học nghiên cứu về đặc tính cơ lý của CTRSH nhưng còn đơn giản, rời rạc và chỉ tập trung tại một số điểm nóng. Nguyễn Châu Lân (2013) [63] đã nghiên cứu sức chống cắt của CTRSH tại Hà Nội bằng thí nghiệm nén ba trục CU. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, CTRSH tại Hà Nội có giá trị góc ma sát trong (φ) khoảng 20º và lực dính kết đơn vị (c) khoảng 10 kPa. Nguyễn Văn Giảng và cộng sự (2018) [51] đã nghiên cứu cấu trúc địa chất tại bãi chứa Nam Sơn (Sóc Sơn, Hà Nội) bằng thí nghiệm địa-vật lý. Đây là nghiên cứu hiếm hoi về cấu trúc địa chất tại các bãi chứa CTRSH tại Việt Nam. Nghiên cứu đã xác định được sự phân bố lớp CTRSH và các lớp đất nền phía dưới. 1.2.2. Đánh giá ổn định bãi chứa chất thải rắn sinh hoạt Nghiên cứu của Zhang và cộng sự (2020) [86] chỉ ra ba dạng mất ổn định bãi chứa CTRSH: (a) mặt trượt tạo ra bên trong chất thải; (b) mặt trượt qua lớp đất nền; và (c) mặt trượt xuất hiện dọc theo bề mặt tiếp xúc giữa lớp lót đáy và chất thải, trong đó dạng (a) là dạng mất ổn định phổ biến nhất (như hình 1.2). Eid và cộng sự (2000) [43], Blight (2008) [35], Zhang và cộng sự (2020) [86] chỉ ra các nguyên nhân chính gây mất ổn định bãi chứa CTRSH: (1) mức nước rỉ rác cao; (2) CTRSH chưa được nén chặt và che phủ phù hợp; (3) đất nền có sức chịu tải kém; (4) bề mặt tiếp xúc giữa lớp lót đáy và CTRSH có sức chống cắt thấp; (5) sự giải phóng nhanh Hình 1.2 Các dạng mất ổn định mái dốc chóng khí từ bãi chứa. bãi chứa CTRSH [86] Có thể đánh giá ổn định bãi chứa CTRSH theo phương pháp cân bằng giới hạn bằng phần mềm Geoslope và phương pháp phần tử hữu hạn bằng phần mềm Plaxis thông qua xác định hệ số ổn định (FS). Hiện nay, tại Việt Nam chưa có
5 tiêu chuẩn quy định giá trị FS giới hạn cho bãi chứa và chưa có nghiên cứu chuyên sâu về phương pháp phân tích và đánh giá ổn định bãi chứa CTRSH. 1.3. Khả năng sử dụng sản phẩm của chất thải rắn sinh hoạt sau đốt trong xây dựng công trình giao thông 1.3.1. Tính chất cơ lý của tro đáy sau khi đốt chất thải rắn sinh hoạt England (2009) [44], Hjelmar và cộng sự (2007) [56], Izquierdo và cộng sự (2011) [60], Lentz và cộng sự (1994) [64] đã chỉ ra rằng tro đáy có thể được phân loại tương tự như phân loại đất theo các tiêu chuẩn hiện hành. Tro đáy nhà máy đốt CTRSH đã được phân loại thành cát cấp phối tốt (SW), cát bụi (SM) hoặc cát bụi cấp phối kém (SP-SM). Theo Hiệp hội Đường cao tốc và Giao thông Hoa Kỳ (AASHTO), các mẫu tro đáy này thuộc loại A-1, được coi là loại vật liệu tốt để đắp đường. Nghiên cứu của Arm (2000) [29] cho thấy tro đáy từ nhà máy đốt CTRSH có hình dạng góc cạnh làm cho việc đầm chặt khó khăn, tuy nhiên độ chặt có thể đạt tới 90%. Kết quả thí nghiệm đầm chặt cho thấy phần lớn mẫu tro đáy có độ ẩm tối ưu từ 12% đến 18% và trọng lượng thể tích khô tối đa từ 11,77 đến 17,66 kN/m3. Lentz và cộng sự (1994) [64], Becquart và cộng sự (2099) [34], Arm (2000) [29], Chimenos và cộng sự (2005) [40] nghiên cứu tính chất cơ học của tro đáy, thấy rằng lực dính đơn vị của tro đáy có thể đạt 20 kPa, mô đun đàn hồi có thể đạt từ 35 đến 90 MPa, mô đun đàn hồi động có thể đạt từ 50 đến 150 MPa. 1.3.2. Ứng dụng của tro đáy cho công trình giao thông Nghiên cứu của Asembly (1992) [30], Chandler và cộng sự (1997) [37], European Community (2008) [45], Arm (2000) [29], Cosentino và cộng sự (1995) [42], Fallman (2000) [47], Sawyers (1996) [74], Wiles và Shephered (1999) [79] cho thấy tro đáy sau khi đốt CTRSH được coi là một loại vật liệu hạt thô. Thí nghiệm nén ba trục và CBR đã xác nhận rằng tro đáy có tính chất cơ học như cát tự nhiên dùng trong xây dựng. Thêm vào đó, tính chất liên quan đến biến dạng như mô đun biến dạng và hệ số Poisson, liên quan đến sức chống cắt như góc ma sát trong và lực dính đơn vị của tro đáy từ nhà máy đốt CTRSH đáp ứng được yêu cầu vật liệu đắp nền đường và làm móng đường. Các đặc tính khác như thành phần hạt, hàm lượng hữu cơ, độ ẩm tối ưu và trọng lượng thể tích khô lớn nhất, đặc điểm hóa học và môi trường của tro đáy cũng thỏa mãn các yêu cầu và có thể sử dụng làm móng trên, móng dưới và cả nền đường, cho bê tông và cho bê tông xi măng. 1.3.3. Tình hình nghiên cứu tro đáy làm vật liệu cho xây dựng đường ở Việt Nam Hiện nay mới chỉ có các nghiên cứu về tro xỉ nhà máy nhiệt điện đã được thực hiện và ứng dụng trong lĩnh vực xây dựng đường ô tô. Bùi Tuấn Anh (2016) [14], Chu Thị Hồng Nhạn và cộng sự (2014) [17], Nguyễn Thanh Sang (2023)
6 [24] chỉ ra rằng, tro đáy từ các nhà máy nhiệt điện đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật làm vật liệu đắp đường; khi trộn thêm phụ gia và xi măng với các tỷ lệ khác nhau, chúng có thể sử dụng làm lớp móng trên và móng dưới cho đường ô tô. Tại Việt Nam, chưa có nghiên cứu bài bản về tro đáy sau khi đốt CTRSH làm vật liệu đắp và vật liệu móng đường ô tô. 1.4. Nội dung nghiên cứu của luận án Từ các vấn đề nêu trên, luận án cần thực hiện các nội dung nghiên cứu sau: (1) Nghiên cứu đặc tính cơ lý của CTRSH phục vụ đánh giá ổn định bãi chứa tại Việt Nam thông qua kết quả công tác thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm hiện trường; (2) Nghiên cứu các phương pháp đánh giá ổn định bãi chứa CTRSH; (3) Nghiên cứu đặc tính cơ lý của tro đáy sau khi đốt CTRSH tại Việt Nam; (4) Nghiên cứu khả năng sử dụng tro đáy làm vật liệu đắp nền đường và móng đường cấp thấp. 1.5. Phương pháp nghiên cứu của luận án Kế thừa các kết quả nghiên cứu đã công bố trong nước và trên thế giới liên quan đến CTRSH, theo nội dung và mục tiêu nghiên cứu đã đề ra, luận án sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu như đã chỉ ra trong mục 5 của Phần mở đầu. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH CƠ LÝ CỦA CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT PHỤC VỤ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH CỦA BÃI CHỨA 2.1. Đặt vấn đề, nội dung nghiên cứu thực nghiệm xác định các đặc tính cơ lý của chất thải rắn sinh hoạt 2.1.1. Đặt vấn đề Các tham số cần thiết trong việc giá ổn định của bãi chứa là góc ma sát trong, lực dính đơn vị và diện phân bố của CTRSH đã được tổng hợp từ một số nghiên cứu. Sự thay đổi các chỉ tiêu này theo thời gian ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định mái dốc ở các bãi chứa. NCS đề xuất quy trình nghiên cứu đặc tính cơ lý CTRSH theo các bước sau đây: Bước 1: Thu thập và tổng hợp thông tin về bãi chứa CTRSH (địa hình, địa chất công trình, địa chất thủy văn, bản thiết kế bãi chôn lấp, quá trình thi công và vận hành bãi chứa...); Bước 2: Khảo sát hiện trường (khảo sát địa-vật lý, khoan (nếu có), lấy mẫu, thí nghiệm hiện trường: xuyên động DCP, góc nghỉ tự nhiên và trọng lượng thể tích của CTRSH); Bước 3: Thí nghiệm trong phòng xác định đặc tính cơ lý của CTRSH; Bước 4: Chỉnh lý thống kê và phân tích kết quả thí nghiệm theo TCVN 9153:2012 [8].
7 2.1.2. Lựa chọn khu vực bãi chứa nghiên cứu Để nghiên cứu sự biến đổi đặc tính cơ lý của CTRSH, NCS đã lựa chọn bãi chứa Kiêu Kỵ - bãi chứa lớn của thủ đô Hà Nội. Đồng thời, để nghiên cứu ổn định của bãi chứa, bãi chứa Cam Ly được lựa chọn. Đây là bãi chứa đã mất ổn định, phù hợp để áp dụng phương pháp phân tích ngược nhằm đánh giá số liệu thực nghiệm và xác định mô hình số kiểm toán ổn định bãi chứa. Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc địa chất Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc địa chất khu vực bãi chứa Kiêu Kỵ khu vực bãi chứa Cam Ly 2.1.3. Nội dung thực nghiệm 2.1.3.1. Các thí nghiệm hiện trường a) Khảo sát địa-vật lý xác định địa tầng tại bãi chứa Khảo sát địa-vật lý tại bãi chứa Kiêu Kỵ: đo sâu điện trên 2 tuyến với tổng số điểm đo là 12 điểm. Chiều sâu nghiên cứu từ bề mặt đất đến độ sâu 25 m. Đây là các mặt cắt có nguy cơ sạt trượt cao tại bãi chứa, vị trí các điểm đo trùng với các vị trí đã lấy mẫu thí nghiệm thành phần CTRSH, độ ẩm và khối lượng thể tích. Khảo sát địa-vật lý tại bãi chứa Cam Ly: đo sâu điện trên 1 tuyến với tổng số điểm đo là 49 điểm. Chiều sâu nghiên cứu từ bề mặt đến độ sâu 50 m. Tuyến đo bổ sung là phạm vi đã xảy ra hiện tượng sạt trượt vào các năm 2019 và 2020. b) Thí nghiệm xác định trọng lượng thể tích, thành phần và độ ẩm của CTRSH Hố đào có kích thước (0,5x0,5x0,5) m được thực hiện tại các vị trí có cao độ khác nhau trong khu vực bãi chứa nhằm xác định trọng lượng thể tích và độ ẩm của CTRSH, đồng thời tiến hành xác định thành phần CTRSH. c) Thí nghiệm xuyên động DCP xác định góc ma sát trong của CTRSH Thí nghiệm xuyên động DCP được thực hiện tại 10 vị trí ở bãi chứa Kiêu Kỵ và 10 vị trí ở bãi chứa Cam Ly. Vị trí thí nghiệm được thực hiện cạnh các hố đào hoặc trên bề mặt các ô chôn lấp của bãi chứa nhằm mục đích cung cấp số liệu về góc ma sát trong của CTRSH ở các cao độ và độ sâu khác nhau. Thí nghiệm được tiến hành theo tiêu chuẩn ASTM D6951-18 [32]. .
8 2.1.3.2. Các thí nghiệm trong phòng Bảng 2-1 Tổng hợp thí nghiệm mẫu CTRSH Chỉ tiêu Số thí TT Nội dung thí nghiệm xác định nghiệm 1 Thí nghiệm độ ẩm Độ ẩm 20 2 Thí nghiệm thành phần hạt Thành phần hạt 02 Khối lượng thể tích khô 3 Thí nghiệm đầm chặt 02 lớn nhất và độ ẩm tối ưu Thí nghiệm xác định 4 Hàm lượng hữu cơ 02 hàm lượng hữu cơ Thí nghiệm cắt trực tiếp Góc ma sát trong và lực 5 12 kích thước nhỏ dính đơn vị Thí nghiệm cắt trực tiếp Góc ma sát trong và lực 6 12 kích thước lớn dính đơn vị 2.2. Kết quả thực nghiệm 2.2.1. Kết quả thí nghiệm hiện trường 2.2.1.1. Khảo sát địa-vật lý Kết quả khảo sát địa-vật lý xác định địa tầng tương đối phù hợp với kết quả khoan khảo sát. Hình 2.3 Minh giải địa tầng Hình 2.4 Minh giải địa tầng bãi chứa Kiêu Kỵ bãi chứa Cam Ly Mối tương quan giữa điện trở suất và độ ẩm thể tích của CTRSH được thiết lập và thể hiện trên hình 2.5. 150 y = 0.51x-2.49 Điện trở suất ρ 100 R² = 0.82 (Ωm) 50 θ 0 0.00 0.10 0.20 0.30 Độ ẩm thể tích θ (%) Hình 2.5 Biểu đồ quan hệ giữa điện trở suất và độ ẩm thể tích của CTRSH tại bãi chứa Kiêu Kỵ
9 2.2.1.2. Kết quả xác định thành phần và trọng lượng thể tích của CTRSH Theo kết quả tổng hợp thành phần CTRSH từ 20 hố đào, thành phần chiếm nhiều nhất là đất (61,02~72,36)%, vải xơ sợi (9,15~12,97)%, gỗ và nhựa (5,94~8)%, ngoài ra còn có thủy tinh, gạch vụn, sắt thép. Thí nghiệm trong các hố đào cho thấy trọng lượng thể tích tự nhiên của CTRSH là 2,58 kN/m3 (bãi chứa Kiêu Kỵ) và 4,03 kN/m3 (bãi chứa Cam Ly). 2.2.1.3. Kết quả thí nghiệm xuyên động DCP Từ chỉ số xuyên động DCPI có thể tính toán góc ma sát trong (φ) của CTRSH. Quan hệ giữa DCPI và φ được thiết lập và thể hiện trên hình 2.6. Kết quả thí nghiệm xuyên động cho thấy góc ma sát trong của CTRSH thay đổi từ 10o đến 25o. 2.2.1.4. Kết quả mô hình 3D địa tầng khu vực bãi chứa Cam Ly Mô hình 3D được xây dựng dựa vào kết quả khoan khảo sát và phần mềm Civil 3D, kết quả cho thấy phân bố theo không gian của các lớp đất đá và CTRSH (hình 2.7). Hình 2.6 Biểu đồ quan hệ giữa Hình 2.7 Địa tầng 3D khu vực bãi chứa φ của CTRSH và DCPI Cam Ly (do NCS thực hiện) 2.2.2. Kết quả thí nghiệm trong phòng 2.2.2.1 Kết quả thí nghiệm chỉ tiêu vật lý Kết quả thí nghiệm thành phần hạt CTRSH được chôn lấp lâu năm tại hai bãi chứa cho thấy chúng thuộc loại cát bụi (SM), bụi dẻo và ít dẻo (ML, MH) chứa 15,5% hữu cơ. Kết quả này phản ánh sự phân huỷ các chất hữu cơ (từ khoảng 40% đối với CTRSH mới chôn lấp [18] xuống còn 15,5%). Các mẫu CTRSH chôn lấp lâu năm có thể được thí nghiệm và gọi tên theo các tiêu chuẩn hiện hành áp dụng cho đất. 2.2.2.2. Kết quả thí nghiệm đầm chặt Kết quả thí nghiệm đầm chặt tiêu chuẩn các mẫu CTRSH cho thấy trọng lượng thể tích khô lớn nhất 𝛾 𝑘 𝑚𝑎𝑥 bằng 15 kN/m3, độ ẩm tối ưu Wopt bằng 18,1%. 2.2.2.3. Kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp a) Mẫu CTRSH tại bãi chứa Kiêu Kỵ - Kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp kích thước nhỏ (D=62 mm)
10 Đối với mẫu đầm chặt K90, giá trị góc ma sát trong trung bình là 36°16', giá trị lực dính đơn vị trung bình là 44,77 kPa; Đối với mẫu đầm chặt K95, góc ma sát trong trung bình là 44°17', giá trị lực dính đơn vị trung bình là 59,40 kPa. Như vậy, việc đầm chặt CTRSH làm gia tăng cả lực dính đơn vị khoảng 15 kPa và góc ma sát trong khoảng 10o. Việc đầm chặt đầm chặt CTRSH sẽ làm tăng mức độ ổn định của bãi chứa . - Kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp kích thước lớn (300x300x140) mm Đối với mẫu chỉ có mùn thì giá trị góc ma sát trong trung bình là 13°33', giá trị lực dính đơn vị trung bình là 39,72 kPa; trong khi đó đối với mẫu gồm cả mùn và CTRSH thì góc ma sát trong trung bình là 17°23', giá trị lực dính đơn vị trung bình là 13,48 kPa. Lý do là quá trình phân hủy CTRSH dẫn đến thành phần và kích thước hạt thay đổi, ảnh hưởng đến đặc tính chống cắt của Hình 2.8 Biểu đồ kết quả thí nghiệm cắt CTRSH. kích thước lớn mẫu tại bãi chứa Kiêu Kỵ b) Mẫu CTRSH tại bãi chứa Cam Ly - Kết quả các thí nghiệm cắt trực tiếp kích thước nhỏ (D=62 mm) Đối với mẫu đầm chặt K90, giá trị góc ma sát trong trung bình là 34°26', giá trị lực dính đơn vị trung bình là 45,34 kPa; Đối với mẫu đầm chặt K95, giá trị góc ma sát trong trung bình là 37°59', giá trị lực dính đơn vị trung bình là 48,97 kPa. Như vậy, việc đầm chặt CTRSH cũng làm gia tăng sức chống cắt, tuy nhiên sự gia tăng này không nhiều . - Kết quả các thí nghiệm cắt trực tiếp kích thước lớn (100x100x100) mm Trường hợp mẫu bão hòa: Đối với mẫu đầm chặt K90, giá trị góc ma sát trong trung bình là 22°24', giá trị lực dính đơn vị trung bình là 29,59 kPa; Đối với mẫu đầm chặt K95, giá trị góc ma sát trong trung bình là 38°11', giá trị lực dính đơn vị trung bình là 26,43 kPa. Như vậy, việc đầm chặt CTRSH làm gia tăng sức chống cắt; giá trị góc ma sát trong tăng khoảng 15o. 2.3. Nhận xét kết quả thí nghiệm trong phòng Từ kết quả thí nghiệm trong phòng tại hai bãi chứa, rút ra được một số kết luận như sau:
11 2.3.1. Ảnh hưởng của độ bão hòa đến sức chống cắt của CTRSH Trong điều kiện bão hoà, giá trị lực dính đơn vị của CTRSH giảm từ 34% đến 38%, góc ma sát trong cũng có xu hướng giảm từ 2o đến 3o. Kết quả cho thấy ảnh hưởng của nước rỉ rác và lượng mưa đến sức chống cắt của CTRSH. 200 240 180 220 160 200 ứng suất tiếp, t (kPa) ứng suất tiếp, t (kPa) 140 180 120 160 100 140 t=s.tang 0,89+46 80 R2=0,97 120 t=s.tang 0,43+37.75 60 R2=0,91 100 40 80 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 Ứng suất pháp, s (kPa) Ứng suất pháp, s (kPa) Hình 2.9 Kết quả thí nghiệm cắt cho Hình 2.10 Kết quả thí nghiệm cắt mẫu K90 (100x100x100) mm cho mẫu K95 (100x100x100) mm (bãi chứa Cam Ly) (bãi chứa Cam Ly) 2.3.2. Ảnh hưởng của kích thước hạt đến sức chống cắt của CTRSH Kết quả cho thấy, ứng với thí nghiệm cắt trực tiếp kích thước lớn, giá trị lực dính đơn vị và góc ma sát trong (giá trị góc ma sát trong trung bình từ 23°28' đến 41°13', giá trị lực dính đơn vị trung bình từ 41,13 kPa đến 47,95 kPa) nhỏ hơn so với thí nghiệm cắt trực tiếp kích thước nhỏ (góc ma sát trong trung bình từ 34°26' đến 37°59', giá trị lực dính đơn vị trung bình từ 45,34 kPa đến 48,97 kPa). Nguyên nhân sai khác là do các hạt có kích thước lớn hơn 5mm đã được sàng lọc khi thí nghiệm mẫu kích thước nhỏ theo quy định của TCVN 4199 : 2012. 2.3.3. Ảnh hưởng của thành phần CTRSH đến sức chống cắt Kết quả cho thấy, khi mẫu CTRSH có chứa nhiều thành phần kích thước lớn (nilon, xơ sợi, nhựa…) thì lực dính đơn vị c giảm so với trường hợp mẫu CTRSH chứa nhiều thành phần kích thước nhỏ hơn (chủ yếu là mùn): c giảm còn 13,48 kPa so với giá trị ban đầu là 39,72 kPa; góc ma sát trong  tăng:  tăng lên 17°23' so với giá trị ban đầu là 13°33'). 2.3.4. So sánh với các nghiên cứu khác So sánh với các nghiên cứu khác: Giá trị c’ có sự thay đổi từ 0-67 kPa và góc ma sát trong ' thay đổi từ 0 đến 49º thì giá trị sức chống cắt thu được nằm trong giá trị khuyến cáo. Ngoài ra đối với thí nghiệm cắt trực tiếp kích thước lớn, giá trị thu được khá tương đồng với nghiên cứu của Reddy (2019) [60], cả hai thí nghiệm đều áp dụng cho mẫu 100mm, giá trị c = (31–64) kPa, = (26–30) o theo Reddy (2019) và theo NCS thực hiện: c = (40,03–47,95) kPa,  = (23–41) o với mẫu có độ ẩm tối ưu); c =
12 (26,43-29,59) kPa,  = (22–38) o với mẫu bão hòa cho mẫu Cam Ly. 2.4. Phân tích ổn định bãi chứa 2.4.1. Phương pháp phân tích ổn định cho bãi chứa chất thải rắn sinh hoạt Để đánh giá ổn định cho bãi chứa CTRSH có hai phương pháp: - Phương pháp phân tích cân bằng giới hạn: đây là phương pháp truyền thống, sử dụng phần mềm Geoslope để tính toán ổn định cho bãi chứa. - Phương pháp phần tử hữu hạn: phương pháp này đã xem xét đến quan hệ ứng suất - biến dạng của vật liệu, sự hình thành vùng phá hoại dựa trên các tính chất giới hạn của CTRSH và được coi là chính xác và đáng tin cậy hơn. 2.4.2. Nghiên cứu ổn định bãi chứa 2.4.2.1. Đánh giá ổn định ở một số vị trí điển hình tại bãi chứa Kiêu Kỵ Hình 2.11 Mặt trượt tại bãi chứa Hình 2.12 Mô hình phân tích Kiêu Kỵ theo phần mềm Geoslope, ổn định bãi chứa Kiêu Kỵ dùng thông số ứng với trường hợp theo phần mềm Plaxis, dùng thông số CTRSH tại độ ẩm tối ưu ứng với trường hợp CTRSH tại độ ẩm (FS=3,607>1) tối ưu (FS=2,848>1) 2.4.2.2. Đánh giá ổn định ở một số vị trí điển hình tại bãi chứa Cam Ly Hình 2.13 Mặt trượt tại bãi chứa Hình 2.14 Mặt phá hoại bãi chứa Cam Cam Ly theo phần mềm Ly theo phần mềm Plaxis số ứng với Geoslope, dùng thông số ứng với trường hợp CTRSH ở trạng thái bão trường hợp CTRSH ở trạng thái hoà (FS=0,4) bão hoà (FS=0,423
13 2.4.2.3. So sánh kết quả tính toán tại bãi chứa Cam Ly Kết quả tính toán bằng 2 phương pháp cho kết quả khá tương đồng nhau. Bảng 2-2 So sánh kết quả phân tích theo 2 phương pháp cho bãi chứa Cam Ly Phương pháp cân Phương pháp Thông số bằng giới hạn phần tử hữu hạn (Geoslope) (Plaxis) Hệ số Có mực nước an toàn ngầm nằm sâu 0,842 0,700 tổng Trường hợp thể, FS bão hòa mẫu 0,423 0,400 2.5. Kết luận chương 2 Kết quả thí nghiệm hiện trường và thí nghiệm trong phòng được thực hiện cho bãi chứa Kiêu Kỵ (Hà Nội) và bãi chứa Cam Ly (Lâm Đồng) có thể rút ra được một số đặc điểm sau: - Thành phần chủ yếu của các bãi chứa là 60~70% đất và mùn phân hủy từ CTRSH, các vật liệu vải, xơ sợi chiếm 10%, gỗ và nhựa cũng chiểm khoảng 8%. - Phương pháp xuyên động DCP phù hợp để xác định sơ bộ sức chống cắt của CTRSH tại hiện trường. - Kết quả khảo sát địa-vật lý cho thấy CTRSH thường có điện trở suất thấp (< 30 Ωm), khác biệt so với đất nền, có thể dùng phương pháp địa- vật lý để xác định diện phân bố của CTRSH tại các bãi chứa. - Kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp mẫu CTRSH kích thước lớn là kết quả mới. Khi cắt bão hòa, lực dính đơn vị của CTRSH đạt giá trị (26,43- 29,59) kPa, góc ma sát trong đạt giá trị (22-38) o . Kết quả thí nghiệm cho phép đánh giá ổn định và sức chịu tải của bãi chứa CTRSH trong điều kiện bất lợi (mưa dài ngày, CTRSH bão hòa nước). - Nguyên nhân gây mất ổn định mái dốc bãi chứa Cam Ly là do địa hình dốc, CTRSH không được đầm chặt, mưa kéo dài gây bão hòa, giảm sức chống cắt của CTRSH dẫn đến mất ổn định bãi chứa theo cơ chế trượt bề mặt. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG TRO ĐÁY LÀM VẬT LIỆU ĐẮP NỀN ĐƯỜNG 3.1. Giới thiệu về nhà máy đốt CTRSH Thành Quang và Xuân Sơn Đây là hai nhà máy đều dùng công nghệ lò “ghi cơ học” Martin, là công nghệ đốt rác đang được áp dụng phổ biến tại Việt Nam và trên thế giới. Cơ chế hoạt động công nghệ này dựa trên nguyên lý vừa đốt cháy vừa phân hủy tại buồng thứ cấp khá giống với lò đốt “thùng quay” và phụ thuộc và lượng khí cung cấp. Nhiệt độ lò đốt sơ cấp dao động từ 900 - 1.100 oC, lò thứ cấp từ 1.000
14 - 1.300 oC. Từ các ngưỡng nhiệt lượng trên, hiệu suất đốt thiêu hủy rác của các lò đang đạt ở mức 80%; 20% còn lại là các chất trơ không đốt được (gạch, đá, đất, than tổ ong) và trong số này chỉ có 5-7% là tro xỉ. Kết quả này đã góp phần giảm thiểu tối đa khối lượng phải CTRSH đem đi chôn lấp. 3.2. Yêu cầu về vật liệu đắp nền đường Vật liệu được sử dụng đắp nền đường phải thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9436 : 2012 (quy định hệ số đầm chặt, hệ số CBR) và yêu cầu về môi trường theo quy chuẩn Việt Nam QCVN 07 : 2009/BTNMT (quy định về hàm lượng các chất độc hại). 3.3. Thí nghiệm trong phòng xác định chỉ tiêu cơ lý cho vật liệu tro đáy Mẫu tro đáy được thí nghiệm xác định các chỉ tiêu chỉ tiêu vật lý, chỉ tiêu cơ học, hàm lượng các chất độc hại, cấu trúc vi mô, thành phần khoáng vật và thành phần hoá học tại các phòng thí nghiệm của Đại học Giao thông vận tải, Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông vận tải, Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế Công trình Địa kỹ thuật và Trường Đại học Khoa học tự nhiên. Sau đó đánh giá khả năng sử dụng tro đáy làm vật liệu đắp đường theo các bước sau. Bước 1: Xác định chỉ tiêu vật lý, chỉ tiêu cơ học, hàm lượng các chất độc hại, cấu trúc vi mô, thành phần khoáng vật và thành phần hoá học của tro đáy từ nhà máy đốt CTRSH Bước 2: Xét ảnh hưởng của đầm chặt và ảnh hưởng kích thước mẫu đến sức chống cắt của vật liệu tro đáy Bước 3: Đánh giá khả năng sử dụng tro đáy làm vật liệu đắp nền đường cho công trình giao thông Bảng 3-1 Khối lượng thí nghiệm trong phòng đối với tro đáy từ nhà máy Thành Quang và nhà máy Xuân Sơn Số thí TT Nội dung thí nghiệm Chỉ tiêu thí nghiệm nghiệm 1 Thí nghiệm xác định các chất độc Thành phần các chất 2 hại độc hại 2 Thí nghiệm vi mô chụp ảnh kính Cấu trúc vi mô, thành 4 hiển vi điện tử quét SEM và thí phần khoáng vật, thành nghiệm nhiễu xạ tia X (XRD) phần hoá học 3 Thí nghiệm độ ẩm Độ ẩm 12 4 Thí nghiệm xác định thành phần Thành phần hạt 12 hạt 5 Thí nghiệm đầm chặt Khối lượng thể tích khô 06
15 Số thí TT Nội dung thí nghiệm Chỉ tiêu thí nghiệm nghiệm lớn nhất và độ ẩm tối ưu 6 Thí nghiệm CBR Chỉ số sức chịu tải CBR 06 7 Thí nghiệm cắt trực tiếp kích Góc ma sát trong và lực 12 thước nhỏ D=62 mm dính đơn vị 8 Thí nghiệm cắt trực tiếp kích Góc ma sát trong và lực 12 thước lớn (300x300x140) mm dính đơn vị 9 Thí nghiệm ba trục động Mô đun đàn hồi động 3 Trong đó mẫu kích thước lớn được chuẩn bị cho hai trường hợp K90 và K95 để xác định ảnh hưởng của đầm chặt đến sức chống cắt của tro đáy. Đối với thí nghiệm cắt kích thước lớn được thực hiện cho hộp cắt có kích thước lớn (300  300  140) mm. Đối với mẫu kích thước lớn, áp lực thẳng đứng được lấy là 100 kPa, 200 kPa và 300 kPa. Sau đó mẫu được cắt với tốc 1,2 mm/phút. Hình 3.1 Thí nghiệm đầm chặt Hình 3.2 Mẫu đầm vào hộp cắt kích (chuẩn bị mẫu cho thí nghiệm cắt thước lớn (300  300x140) mm của kích thước lớn) thiết bị cắt trực tiếp kích thước lớn Để có thể sử dụng tro đáy như vật liệu nền hay cho vật liệu móng dưới, mô đun động (Mr) được xác định bằng máy ba trục lặp. Thí nghiệm xác định Mr của mẫu đất nền đắp được tiến hành với các thông số tần số, áp lực dọc trục và áp lực hông tham khảo theo tiêu chuẩn AASHTO T307 - 03. 3.4. Kết quả thí nghiệm của vật liệu tro đáy 3.4.1. Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng các chất độc hại của tro đáy Kết quả phân tích hàm lượng các chất độc hại của tro đáy từ nhà máy đốt CTRSH Thành Quang và Xuân Sơn thoả mãn QCVN 07 : 2009/BTNMT không gây hại cho môi trường, có thể sử dụng làm vật liệu xây dựng. 3.4.2. Kết quả thí nghiệm XRD và SEM 3.4.2.1.Kết quả thí nghiệm XRD Kết quả thí nghiệm XRD cho thấy hàm lượng thạch anh (SiO2) và calci carbonat (CaCO3) chiếm phần lớn. Thành phần của tro đáy của nhà máy Thành Quang và Xuân Sơn chứa các oxit silic SiO2, oxit nhôm Al2O, oxit sắt Fe2O3, calcit CaO…
16 3.4.2.2. Thí nghiệm SEM xác định cấu trúc vi mô kết cấu tro đáy Kết quả chụp SEM cho 2 mẫu tro đáy của Nhà máy đốt CTRSH Thành Quang và Xuân Sơn được thể hiện ở Hình 3.3 và Hình 3.4, hình ảnh phóng đại của tro đáy cho thấy mẫu tương đối góc cạnh, dẫn đến góc ma sát trong của mẫu cao. Hình 3.3 Kết quả SEM cho Hình 3.4 Kết quả SEM cho mẫu tro đáy Thành Quang mẫu tro đáy Xuân Sơn 3.4.3. Thí nghiệm vật lý tro đáy Thí nghiệm vật lý xác định được trọng lượng thể tích tự nhiên (16,0 kN/m3), tỷ trọng (2,64) và cho thấy tính chất của tro đáy tương tự cát cấp phối tốt (SW). 3.4.4. Kết quả thí nghiệm cơ học của vật liệu tro đáy 3.4.4.1. Kết quả thí nghiệm đầm chặt Kết quả thí nghiệm đầm chặt cho mẫu Thành Quang cho mẫu có kích thước nhỏ xác định được Wopt=24,8 % và kmax=12,6 kN/m3. Kết quả của thí nghiệm đầm chặt với mẫu Xuân Sơn Wopt=19% và kmax=15,7 kN/m3. 3.4.4.2. Kết quả thí nghiệm CBR Kết quả cho thấy mẫu tro đáy Thành Quang và mẫu tro đáy Xuân Sơn từ 38,0% đến đến 54,9% (ứng với độ chặt K95) và từ 45,4% đến đến 59,5% (ứng với độ chặt K98), đáp ứng được yêu cầu CBR>6% để sử dụng làm vật liệu đắp nền đường. 3.4.4.3. Kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp Các thí nghiệm cắt trực tiếp cho thấy ở độ chặt K90, tro đáy có góc ma sát trong từ 32°09’ đến 33°39’ và lực dính đơn vị từ 49,3 đến 52,5 kPa; ở độ chặt K95, tro đáy có góc ma sát trong từ 35°40’ đến 38°18’ và lực dính đơn vị từ 68,5 đến 74,0 kPa. 3.4.4.4. Nhận xét kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp kích thước lớn a) Ảnh hưởng của đầm chặt đến sức chống cắt Giá trị lực dính đơn vị của mẫu đầm chặt K95 lớn hơn 20 kPa so với mẫu K90, tuy nhiên giá trị góc ma sát trong các mẫu K95 và K90 gần như thay đổi rất ít (từ 32°09' lên 35°40'). Giá trị hệ số biến đổi từ 0,05 đến 0,39, nhỏ hơn các giá trị cho phép (0,3), kết quả thí nghiệm đảm bảo độ tin cậy.
17 Mẫu K90 400 400 Mẫu K95 350 300 øng suÊt tiÕp, t, (kPa) t, Ứng suất tiếp (kPa) 300 250 200 200 150 100 Đầm chặt K95 Đầm chặt K90 100 0 50 0 100 200 300 400 100 150 200 250 300 s, Ứng suất pháp (kPa) s, øng suÊt ph¸p (kPa) Hình 3.5 Biểu đồ xác định sức chống cắt Hình 3.6 Biểu đồ xác định sức cho mẫu Thành Quang chống cắt cho mẫu Xuân Sơn Kết quả cắt trực tiếp ở mẫu kích thước lớn cho thấy khi đầm chặt với độ chặt K95 thì giá trị góc ma sát trong của tro đáy lớn hơn khá nhiều so với trường hợp có độ chặt K90, lực dính đơn vị cũng khá cao. b) Ảnh hưởng của đường kính hạt đến sức chống cắt Góc ma sát trong của mẫu tro đáy từ 32- 38 là phù hợp với các nghiên cứu trên thế giới. Giá trị góc ma sát của mẫu kích thước lớn có giá trị cao hơn do tồn tại các hạt khá lớn, độ góc cạnh cao hơn, dẫn tới ma sát cao. 3.5. Kết luận chương 3 Kết quả nghiên cứu khả năng sử dụng tro đáy sau khi đốt CTRSH trong xây dựng đường ô tô ở Việt Nam cho thấy: - Các đặc tính của tro đáy nhà máy đốt CTRSH thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật mà các TCVN quy định đối với vật liệu đắp nền đường ô tô và quy chuẩn Việt Nam về môi trường. Do đó tro đáy nhà máy đốt CTRSH có thể sử dụng làm vật liệu đắp nền đường tại Việt Nam. - Bước đầu thí nghiệm nén ba trục lặp xác định được mô đun đàn hồi động cho mẫu tro đáy. - Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy sự tương đồng với các nghiên cứu khác trên thế giới. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG TRO ĐÁY LÀM MÓNG ĐƯỜNG CẤP THẤP 4.1. Nghiên cứu khả năng sử dụng tro đáy làm móng đường cấp thấp Ngoài việc nghiên cứu khả năng sử dụng tro đáy làm vật liệu đắp, đề tài luận án còn xem xét khả năng sử dụng vật liệu tro đáy trộn với chất kết dính là xi măng để làm móng trên và móng dưới của đường ô tô cấp thấp (cấp IV, V). Các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu của vật liệu làm móng đường. Đối với đất gia cố, cần thỏa mãn yêu cầu của TCVN 10379 : 2014 và tiêu chuẩn TCVN 8858 : 2023.
18 Sau khi tham khảo các nghiên cứu đã thực hiện [34, 75] và dựa trên tính phù hợp về kinh tế và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mẫu tro đáy lấy từ Nhà máy Xuân Sơn được trộn với xi măng theo hàm lượng 4 % (mẫu M2), 6 % (mẫu M3), và 8 % (mẫu M4), sau đó các hỗn hợp được tiến hành xác định các chỉ tiêu cơ học cơ bản bằng các thí nghiệm trong phòng như đầm chặt, CBR, cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo. Ngoài ra để phân tích lý do hình thành cường độ của tro đáy trộn với xi măng, luận án cũng thực hiện thí nghiệm SEM và XRD để phân tích sự hình thành và phát triển cường độ của hỗn hợp tro đáy gia cố xi măng. Các thí nghiệm được thực hiện tại các phòng thí nghiệm của Đại học Giao thông vận tải, Viện nền móng và công trình ngầm Fecon và Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Để đánh giá được các mục tiêu trên, cần tiến hành các thí nghiệm với khối lượng các thí nghiệm được cho như ở Bảng 4-1. Sử dụng phần mềm Minitab 21, Phân tích phương sai ANOVA và phân tích hậu định phát hiện giá trị sai khác theo chuẩn Tukey. Các biến đầu vào của thiết kế thực nghiệm là 2 biến: - Tỷ lệ xi măng (XM): có 3 tỷ lệ là 4%; 6%; 8%. - Tuổi mẫu: có 3 loại tuổi là 7, 14, 28 ngày. - Các hàm phân tích: Cường độ chịu nén (Rn) và cường độ chịu ép chẻ (Rec). Số lượng kết quả thí nghiệm cho mỗi loại cường độ hoặc mô đun đàn hồi là: 3 (tỷ lệ xi măng) x 3 (độ tuổi) x 3 (mẫu/ tỷ lệ xi măng x độ tuổi)= 27 mẫu. Tổng số kết quả thí nghiệm 27 x 2 = 54. Bảng 4-1 Tổng hợp thí nghiệm mẫu tro đáy kết hợp xi măng TT Nội dung thí nghiệm Số thí nghiệm 1 Thí nghiệm đầm chặt 4 mẫu (TCVN 12790 : 2020) 2 Thí nghiệm CBR 4 mẫu (TCVN 12792 : 2020) 3 Cường độ chịu nén 9 tổ mẫu (3 tỷ lệ trộn x 7, 14, 28 (TCVN 8821 : 2011) ngày, mỗi tổ mẫu có 3 mẫu thử) 4 Cường độ chịu kéo (ép chẻ) 9 tổ mẫu (3 tỷ lệ trộn x 7, 14, 28 (TCVN 8862 : 2011) ngày, mỗi tổ mẫu có 3 mẫu thử) 5 Thí nghiệm vi mô SEM, XRD 6 mẫu 4.2. Thí nghiệm tro đáy trộn với xi măng Để phục vụ thiết kế, tính toán vật liệu gia cố chất kết dính vô cơ phải được đặc trưng bằng cường độ chịu nén R n và cường độ chịu kéo R k .