zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kiến trúc - Xây dựng

Tổng quan về công nghệ đất trộn xi măng: Cơ chế hình thành và nhân tố ảnh hưởng đến cường độ đất – xi măng

Chia sẻ: ViJakarta2711 ViJakarta2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Báo xấu

60
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết trình bày tổng quan về cơ chế hình thành cũng như những nhân tố cơ bản ảnh hưởng đến cường độ và ổn định của hỗn hợp xi măng đất. Trên cơ sở đó làm nền tảng cho những nghiên cứu tiếp theo về ứng dụng công nghệ cho những công trình cụ thể tại Việt Nam.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tổng quan về công nghệ đất trộn xi măng: Cơ chế hình thành và nhân tố ảnh hưởng đến cường độ đất – xi măng

Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 82 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐẤT TRỘN XI MĂNG: CƠ CHẾ HÌNH THÀNH VÀ NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CƯỜNG ĐỘ ĐẤT – XI MĂNG ThS. Lương Thị Bích Khoa Cầu đường, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung Tóm tắt: Trên cơ sở thu thập, tổng hợp các kết quả nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên thế giới về lĩnh vực xử lý nền đất yếu bằng công nghệ đất trộn xi măng. Bài viết trình bày tổng quan về cơ chế hình thành cũng như những nhân tố cơ bản ảnh hưởng đến cường độ và ổn định của hỗn hợp xi măng đất. Trên cơ sở đó làm nền tảng cho những nghiên cứu tiếp theo về ứng dụng công nghệ cho những công trình cụ thể tại Việt Nam. Từ khóa: Đất - xi măng, soilcrete. 1. Đặt vấn đề dạng, giảm tính thấm của đất yếu hoặc Đối với nền móng công trình xây để vệ sinh các khu nhiễm độc. Nói dựng, đất là môi trường chịu toàn bộ tải cách khác là làm thay đổi đất, nâng cao trọng công trình. Tính chất cơ lý của đất chất lượng của đất bằng cách cứng hóa (cường độ, tính biến dạng, tính thấm, tại chỗ. v.v.) có ảnh hưởng lớn đến sự ổn định, Công nghệ đất trộn xi măng đã có biến dạng, và hiệu quả khai thác công rất nhiều các đánh giá tổng hợp được trình. Với xã hội ngày càng phát triển, trình bày trong suốt những thập niên qua nhu cầu xây dựng các công trình cầu tại các hội nghị, nhiều bài báo nghiên đường, bến cảng v.v... ngày càng nhiều cứu kết quả đất trộn xi măng bằng thực và trong nhiều trường hợp, vị trí công nghiệm trong phòng hay hiện trường với trình phải xây dựng ở nơi có địa chất các điều kiện địa chất khác nhau, trong yếu, vì vậy việc gia cố xử lý là cần thiết đó có cả những kết quả đồng thuận và trước khi xây dựng công trình. Hiện nay không đồng thuận của các nhà nghiên cũng có rất nhiều giải pháp xử lý đất cứu. Do đó, việc nghiên cứu tổng quan yếu, tùy thuộc vào tình hình đất nền, lại, từ đó rút ra được cơ sở lý thuyết áp loại và qui mô công trình, mức độ thuận dụng phù hợp với điều kiện địa chất lợi, thời gian thi công, kinh tế, môi công trình thực tế ở Việt Nam là điều trường mà chọn giải pháp cho hợp lý. cần thiết. Trong đó có một giải pháp đang được 2. Cơ chế hình thành cường độ đất - quan tâm ở Việt Nam mà nó đã phát xi măng triển và ứng dụng ở nhiều nước trên thế Xử lý đất yếu bằng đất trộn xi giới đó là tận dụng đất tại chỗ trộn với xi măng, mục đích chính là dựa vào các măng gọi là công nghệ đất trộn xi măng. phản ứng hóa học giữa cát pha trong đất Mục đích gia cố của công nghệ này là với các thành phần hóa học, khoáng vật làm tăng cường độ, khống chế biến của xi măng theo chiều hướng có lợi làm
Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 83 tăng khả năng làm việc, chỉ tiêu cơ lý kết tinh được một phần. Một phần phân của đất. chia ra các ion Ca2+ và (OH)- làm tăng Trong đất gồm 3 pha: Pha rắn gồm chỉ số pH của nước lỗ rỗng. Với điều thành phần khoáng và thành phần hạt kiện pH cao, ở nhiệt độ bình thường xảy chiếm tỷ lệ lớn trong đất, pha lỏng ra các phản ứng giữa Ca2+ và puzolan chính là nước trong đất gồm có nước (SiO2 và Al2O3) có trong khoáng chất bề trong hạt khoáng vật, nước liên kết mặt hạt sét hoặc vật liệu vô định hình. mặt ngoài và nước tự do chứa trong Phản ứng này được gọi là phản ứng các lỗ rỗng, pha khí: nếu các lỗ rỗng pozzolanic, sản phẩm của phản ứng trong đất mà không chứa đầy nước thì pozzolanic (CSH, CAH) hóa rắn theo khí chiếm chỗ trong các lỗ rỗng ấy. thời gian bảo dưỡng, tăng cường độ và Trong đất sét gồm 3 khoáng vật chính: độ ổn định đất yếu. Ilit, Kaolinít, Montmoriolít. Trong số Phản ứng hóa học giữa các thành đó thì khoáng vật Montmoriolít đóng phần trong hỗn hợp đất xi măng được vai trò quan trọng nhất trong quá trình thể hiện trong các phương trình sau: tương tác với các vật chất mới được C3S + H2O →C3S2Hx (hydrate gel)+Ca(OH)2 (1) đưa từ bên ngoài vào. Ca(OH)2 → Ca2+ + 2 (OH)- (2) Trong xi măng Portland có bốn Ca2+ + 2 (OH)- + SiO2 (Soil silica) → CSH (3) thành phần khoáng vật chính, bao gồm 2+ - Ca + 2(OH) + Al2O3(Soil alumina)→ CAH (4) Tricalcium Silicate (C3S) (3CaO.SiO2), Khi pH
Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 84 3. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường măng portland (PC) làm chất gia độ đất – xi măng (soilcrete) cường mang lại hiệu quả cao hơn so 3.1. Loại xi măng với việc sử dụng vôi, tro bay… trong Sự hình thành cường độ cọc đất hầu hết các điều kiện khác nhau. xi măng là dựa vào các phản ứng giữa Saitoh (1988), làm thí nghiệm cho các thành phần hóa học của xi măng hai loại xi măng đó là xi măng pooclăng với các thành phần khoáng của đất, tạo và xi măng trộn xỉ lò cao loại B cho hai ra những sản phẩm có lợi, làm tăng loại đất sét được lấy ở Cảng Yokohama cường độ, cải thiện các đặc trưng cơ lý và cảng Osaka. Mỗi loại được thí của đất. Như vậy có nghĩa là cường nghiệm cho ba hàm lượng ximăng độ, mức độ cải thiện của đất nền là 100kg/m 3, 200kg/m 3, 300kg/m 3, cùng phụ thuộc thành phần hóa học của chất kết dính. Với một điều kiện nhất định, thời gian bảo dưỡng. Kết quả cho thấy các loại chất kết dính khác nhau thì tỷ số qu tc/qu 28 của đất trộn xi măng xỉ cho kết quả khác nhau. Nhiều nghiên lò cao loại B lớn hơn cho cả hai loại cứu trên thế giới cho thấy sử dụng xi đất (Hình 1). Hình 1. Ảnh hưởng của loại xi măng đến cường độ soilcrete 3.2. Hàm lượng xi măng gia cố là được yêu cầu để cải thiện Ngoài loại xi măng, thì hàm lượng cường độ của đất cần xử lý. xi măng cũng quyết định đến cường độ đất nền sau khi xử lý. Hàm lượng xi măng tăng thì cường độ soilcrete tăng. Mối quan hệ giữa cường độ soilcrete và hàm lượng xi măng thể hiện ở Hình 2. Tuy nhiên, khi hàm lượng xi măng vượt quá một giá trị nào đó, cường độ của soilcrete giảm, hàm lượng xi măng thêm vào tùy thuộc loại đất và thuộc tính mỗi loại đất, vì vậy, việc xác định hàm Hình 2. Ảnh hưởng của hàm lượng xi lượng xi măng tối thiểu cho từng loại đất măng đến cường độ soilcrete
Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 85 3.3. Thời gian bảo dưỡng trong đất chậm, kéo dài nên cường độ Qua nghiên cứu của nhiều tác giả của đất nền được gia tăng theo thời gian. đưa ra kết luận cường độ soilcrete tăng Tuy nhiên, khi thời gian bảo dưỡng đủ theo thời gian bảo dưỡng, sự gia tăng lâu (lớn hơn 4 tháng) thì cường độ cường độ là do tốc độ của phản ứng soilcrete hầu như tăng không đáng kể pozzolanic giữa sản phẩm của quá trình (Hình 3). thủy hóa xi măng với các khoáng chất Hình 3. Ảnh hưởng thời gian bảo dưỡng đến cường độ Soilcrete ứng với các hàm lượng ximăng khác nhau Michell (1981) đã thiết lập mối đất, khả năng trao đổi ion, hàm lượng quan hệ giữa cường độ nén không nở silicat và aluminat, độ pH của nước hông với hàm lượng xi măng và thời trong lỗ rỗng và hàm lượng chất hữu cơ gian bảo dưỡng theo (6). có tác động đến tính chất của đất sau khi qu (t)=q u (t0) + K log (t/t0) (6) xử lý. Trong đó: qu(t): cường độ nén nở Nhiều nhà nghiên cứu như Kaki và hông ở t ngày (kPa), qu(t0 ): cường độ Yang (1991), Tan et al. (2002), Bell nén nở hông ở t0 ngày (kPa) (to < t), K= (1993) đã làm thí nghiệm cho ba loại đất 480.C với đất rời và 70.C với đất mịn, đó là cát, sét và sỏi với hàm lượng xi C: hàm lượng xi măng (% thể tích). Qua măng tăng dần kết quả cho thấy đối với phương trình (6) rõ ràng là cường độ đất cát trộn xi măng đạt cường độ cao cọc đất xi măng tăng theo thời gian và hơn và hao tốn lượng xi măng ít hơn so tỷ lệ tăng này còn phụ thuộc vào hàm với đất sét và sỏi, kết quả này thể hiện ở lượng xi măng, tỷ lệ nước/ xi măng thể hiện ở Hình 3. Hình 1. Đất có thành phần hạt sét kích 3.4. Loại đất cỡ nhỏ càng nhiều, diện tích bề mặt tiếp Những tính chất cơ lý của đất nền xúc lớn, để đạt cường độ yêu cầu thì đỏi như cỡ hạt, lượng nước, giới hạn hỏi lượng xi măng lớn để liên kết hết với Atterbergs, các loại khoáng vật trong cát hạt sét.
Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 86 3.6. Độ pH Độ pH của đất có ảnh hưởng đến cường độ soilcrete, độ pH cao là một trong những điều kiện thuận lợi cho phản ứng pozzolanic xảy ra, để hình thành cường độ cho soilcrete. Elias et al. (2001) cho rằng độ pH trong đất phải lớn hơn 5 thì cường độ soilcrete mới phát triển. 3.7. Hàm lượng hữu cơ Hình 4. Ảnh hưởng của loại đất đến Hàm lượng hữu cơ trong đất ảnh cường độ soilcrete hưởng đến cường của soilcrete, hàm 3.5. Độ ẩm lượng hữu cơ càng cao thì cường độ hỗn Theo kết quả nghiên cứu của nhiều hợp càng giảm. tác giả kết luận với một độ ẩm tối ưu thì Đất có hàm lượng hữu cơ cao, và cường độ soilcrete là tốt nhất. Nước lỗ những nơi mà hàm lượng muối trong đất rỗng đóng vai trò là chất tham gia phản lớn, đặc biệt là muối Sunfat, chúng có thể ứng thủy hóa hình thành cường độ sau ngăn cản quá trình Hydrate của xi măng khi xử lý và đồng thời là dung môi cho làm giảm cường độ của đất sau xử lý. phản ứng pozzolanic để tăng cường độ Cơ chế của sự can thiệp hàm lượng theo thời gian. Vì vậy, để cường độ của hữu cơ trong việc tăng cường độ hỗn hợp được phát triển tốt đòi hỏi hàm soilcrete được cho như sau: lượng nước trong hỗn hợp đất xi măng + Chất hữu cơ có thể làm thay đổi phải lớn hơn một giá trị tối thiểu. Nếu thành phần và cấu trúc của sản phẩm hàm lượng nước quá cao sẽ ảnh hưởng phản ứng pozzolanic (C-S-H), ở dạng đến sự hình thành cường độ của hỗn hợp keo để liên kết các hạt đất và cũng có thể đất xi măng. làm thay đổi cả về loại và số lượng của một số sản phẩm hidrat khác. + Chất hữu cơ giữ nước làm hạn chế lượng nước cho quá trình hidrát hóa. + Chất hữu cơ phản ứng với nhôm silicát và các ion kim loại trong đất làm cản trở quá trình hidrat hóa. Trong đất có hàm lượng hữu cơ cao, cần phải rất thận trọng khi dùng phương pháp trộn xi măng, khi cần thiết Hình 5. Ảnh hưởng của hàm lượng nước phải tăng lượng xi măng hoặc phải dùng tới cường độ soilcrete các phụ gia đóng rắn nhanh.
Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 87 3.8. Ảnh hưởng của điều kiện trộn + Năng lượng trộn, tốc độ rút và Chất lượng, cường độ khối xi quay của cần trộn; măng đất còn phụ thuộc vào mức độ + Năng lượng đầm. đồng đều trong quá trình thi công. Nền 4. Kết luận đất của một công trình có thể có nhiều Loại xi măng có ảnh hưởng đến tầng địa chất khác nhau, vì vậy khi thi cường độ nén của xi măng – đất. Cường công ngoài việc bơm lượng xi măng độ của xi măng – đất tăng đáng kể theo phù hợp cho tầng đất đó còn phải tính hàm lượng xi măng trong vòng một toán chọn thiết bị thi công sao cho hiệu tháng tuổi và tiếp tục tăng theo thời gian quả nhất. Mục đích của quá trình trộn với tốc độ chậm hơn. Cùng hàm lượng là phân tán chất kết dính vào trong đất xi măng đất cát trộn xi măng cho cường tạo điều kiện tốt nhất cho quá trình xảy độ cao hơn so với đất sét. Độ ẩm trong ra các phản ứng hóa học. Các nhân tố đất ảnh hưởng đến cường độ xi măng - ảnh hưởng liên quan đến quá trình thi đất, khi vượt quá giá trị độ ẩm tối ưu thì công bao gồm: độ ẩm càng tăng cường độ xi măng - đất + Tính lưu biến của đất; hàm càng giảm. Hàm lượng hữu cơ trong đất lượng chất kết dính; càng cao làm ngăn cản quá trình hydrat + Áp suất và hàm lượng khí nén; hóa của xi măng, làm giảm cường độ + Hình dạng cánh trộn liên quan nén. Khi độ pH > 5, độ pH càng tăng thì đến phân bố xi măng; cường độ xi măng - đất càng tăng. + Số lượng lưỡi trộn; TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A.H.M. Kamruzzaman. 2002. Physico-Chemical and Engineering of cement treated Singapore marine clay, M.Eng. Thesis, National University of Singapore, Singapore, 184 pp. [2] S. Bhattacharja and J.I. Bhatty. 2003. Comparative Performanceof Portland Cement and Lime Stabilization of Moderate to High Plasticity Clay Soils RD125, Portland Cement Association, Skokie, Illinois, USA, 21 pp. [3] Coastal Development Institute of Technology (CDIT 2002). 2002. The deep mixing method: principle, design and construction, Tokyo, Balkema, 123 pp. [4] B.B.K. Huat, S. Maail, and T.A. Mohamed. 2005. Effect of Chemical Admixtures on the Engineering Properties of Tropical Peat Soils, American Journal of Applied Sciences, Vol. 7, pp. 1113-1120. [5] T.S.Tan, T.L. Goh, and K.Y. Yong. Properties of Singapore Marine Clays Improved by Cement Mixing, Geotechnical Testing Journal, Vol. 25, No. 4, 12. [6] J. Jacobson. 2002. Factors Affecting Strength Gain in Lime - Cement Columns and Development of a Laboratory Testing Procedure, MA. Thesis, the Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University, Virginia, 62 pp. [7] S. Horpibulsuk, N. Miura, and T.S. Nagaraj. 2003. Assessment of strength development in cement-admixture high water content clays with Abram’s law a basis, Geotechnique 53, No. 4, pp. 439-444. [8] M. Janz and S.E. Johansson. 2002. The Function of Different Binding Agents in Deep Stabilization, Swedish Geotechnical Institute, SE-581 93 Linkoping, Sweden, 47 pp.

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2430 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.