xây dựng mối quan hệ thực nghiệm giữa cá chỉ tiêu cơ lý của vật liệu xi măng đất phục vụ tính toán xử lý nền đất yếu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI






ĐẶNG ĐÌNH THÀNH






XÂY DỰNG MỐI QUAN HỆ THỰC NGHIỆM GIỮA CÁC
CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU XIMĂNG ĐẤT PHỤC VỤ
TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU








LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội, 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI





ĐẶNG ĐÌNH THÀNH



XÂY DỰNG MỐI QUAN HỆ THỰC NGHIỆM GIỮA CÁC
CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU XIMĂNG ĐẤT PHỤC VỤ

TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU



Chuyên ngành: Xây dựng Công trình Thuỷ
Mã số:60-58-40

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Nguyễn Quốc Dũng
2. TS. Phan Trường Giang










Hà Nội, 2011

Lêi c¶m ¬n
Luận văn “Xây dựng mối quan hệ thực nghiệm giữa các chỉ tiêu cơ lý
của vật liệu xi măng đất phục vụ tính toán xử lý nền đất yếu” được hoàn
thành với đầy đủ nội dung nghiên cứu, đáp ứng yêu cầu đặt ra.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các Thày cô giáo Phòng Đào Tạo Đại
học và Sau Đại học, các Thày cô giáo các bộ môn của Trường Đại học Thuỷ
lợi đã tận tình giúp đỡ và truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian tác giả học
tập tại trường.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Quốc Dũng, TS
Phan Trường Giang, NCS Phùng Vĩnh An đã dành nhiều tâm huyết và lòng
tận tình hướng dẫn để tác giả hoàn thành luận văn này.
Nhân đây tác giả cũng xin chân thành cảm ơn GS Nguyễn Công Mẫn,
giảng viên Trường Đại học Thuỷ Lợi, ThS Đỗ Thế Quynh, ThS Vương Xuân
Huynh cùng toàn thể cán bộ Trung tâm Công trình Ngầm- Viện Thuỷ công đã
nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho t
ác giả công tác cũng như trong
nghiên cứu khoa học.
Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, các bạn cùng lớp,
các bạn đồng nghiệp…đã đóng góp ý kiến, động viên, cổ vũ cho tác giả trong
quá trình hoàn thành luận văn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2011
Tác giả luận văn
Lý lịch khoa học

I. Lý lịch sơ l-ợc:

Họ và tên : Đặng Đình Thành Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh : 14/05/1985 Nơi sinh: Bắc Ninh

Quê quán: TT Chờ -Yên Phong - Bắc Ninh Dân tộc: Kinh
Chức vụ, đơn vị công tác trớc khi đi học tập, nghiên cứu:
Nghiên cứu viên Viện Thuỷ Công - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc :
Số 46 ngõ Liên Việt- Tây Sơn - Đống Đa - Hà Nội

Điện thoại cơ quan: (04) 62761037 Điện thoại nhà riêng:
Fax: (04) 62761037 E-mail:
Di động: 0972409896
II. Quá trình đào tạo:

1. Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo : Thời gian từ / đến /
Nơi học (trờng, thành phố):
Ngành học:

2. Đại học:
Hệ đào tạo : Chính quy Thời gian từ 09/2003 đến 06/2008
Nơi học : Trờng Đại học Thủy lợi Hà nội
Ngành học: Công trình Thủy lợi
Tên đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hồ chứa Bản Lải

Ngày và nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 06/2008 tại Hà Nội
Ngời hớng dẫn: TS. Nguyễn Cảnh Thái

3. Thạc sĩ:
Hệ đào tạo : Chính quy Thời gian từ 9/2009 đến 5/2010
Nơi học : Trờng Đại học Thủy lợi Hà nội
Ngành học: Xây dựng Công trình thuỷ
Tên luận văn: Xây dựng mối quan hệ thực nghiệm giữa các chỉ tiêu cơ lý của vật

liệu Ximăng đất phục vụ tính toán xử lý nền đất yếu.
Ngời hớng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Quốc Dũng
TS. Phan Trờng Giang
Ngày và nơi bảo vệ: 06/2011 tại Hà Nội

4. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh
5. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đợc chính thức cấp; số bằng, ngày cấp và nơi cấp:

ảnh
Học vị : Kỹ s thuỷ lợi
Số hiệu bằng : A0153174
Ngày cấp : 16/06/2008
Nơi cấp : Trờng Đại học Thủy lợi - Hà Nội

III. Quá trình công tác chuyên môn từ khi tốt nghiệp đại học
:

Thời gian Nơi công tác
Công việc đảm
nhiệm
06/2008 ữ
08/2008
Trung tâm thuỷ Công Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt
Nam
Nghiên cứu viên
08/2008 ữ
nay
Viện thuỷ Công Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam Nghiên cứu viên

VI. Khen th-ởng và kỷ lụật trong quá trình học cao học:

- Không

IV. Các công trình khoa học đã công bố :
-Không

Xác nhận của cơ quan công tác Ngày tháng 10 năm 2011
(Ký tên, đóng dấu) Ngời khai ký tên




Đặng Đình Thành
Trường Đại học Thuỷ Lợi 1
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
MỤC LỤC
4TMỞ ĐẦU4T 4
4TCHƯƠNG 14T 7
4TTỔNG QUAN VỀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU4T 7
4TXI MĂNG ĐẤT4T 7
4T1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU4T 7
4T1.1.1 Khái niệm về đất yếu và các tính chất của đất yếu4T 7
4T1.1.2 Sự phân bổ và tính chất các vùng đất yếu ở Việt Nam4T 9
4T1.1.3 Những vấn đề kỹ thuật khi xây dựng công trình trên đất yếu4T 10
4T1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRỘN SÂU VÀ VẬT LIỆU XIMĂNG-
ĐẤT4T 11
4T1.2.1 Lịch sử phát triển, phân loại công nghệ trộn sâu4T 11
4T1.2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ trộn sâu trên thế giới4T 11
4T1.2.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam4T 14
4T1.3 CƠ CHẾ LÀM CỨNG CỦA CỌC XIMĂNG ĐẤT4T 17
4T1.3.1 Giai đoạn hoà tan4T 18

4T1.3.2 Giai đoạn hoá keo4T 19
4T1.3.3 Giai đoạn kết tinh4T 19
4T1.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU XI
MĂNG ĐẤT4T 19
4T1.4.1 Loại đất4T 20
4T1.4.2 Ảnh hưởng của tuổi Ximăng đất4T 22
4T1.4.3 Ảnh hưởng của chất kết dính4T 23
4T1.4.4 Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng4T 24
4T1.4.5 Ảnh hưởng của lượng nước4T 25
4T1.5 KẾT LUẬN4T 26
4TCHƯƠNG 24T 27
4TPHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG4T 27
4TCỌC XI MĂNG ĐẤT4T 27
4T2.1 CÁC TIÊU CHUẨN HIỆN HÀNH VỀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN XỬ
LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XIMĂNG ĐẤT4T 27
4T2.1.1 Hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam4T 27
Trường Đại học Thuỷ Lợi 2
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
4T2.1.2 Hệ thống tiêu chuẩn nước ngoài4T 27
4T2.1.3 Các Tiêu chuẩn khác có liên quan trong và ngoài nước gồm4T 27
4T2.2 MỤC ĐÍCH GIA CỐ ĐẤT YẾU BẰNG CỌC XIMĂNG ĐẤT4T 28
4T2.3 TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN BẰNG CỌC XIMĂNG ĐẤT VÀ CÁC VẤN ĐỀ
ĐẶT RA4T 30
4T2.3.1 Phương pháp tính toán theo quan điểm cột làm việc như “cọc”4T 30
4T2.3.2 Phương pháp tính toán theo quan điểm như nền tương đương4T 33
4T2.3.3 Phương pháp tính toán theo quan điểm hỗn hợp4T 36
4T2.4 KẾT LUẬN4T 37
4TCHƯƠNG 34T 39
4TXÂY DỰNG MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU
XI MĂNG ĐẤT

4T 39
4T3.1 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CỦA CỌC
XIMĂNG ĐẤT TRONG THIẾT KẾ4T 39
4T3.1.1 Giới thiệu chung4T 39
4T3.1.2 Phương pháp thí nghiệm xác định chỉ tiêu cơ lý của vật liệu Ximăng đất4T 44
4T3.2 MỘT SỐ KẾT QUẢ THÍ NGIỆM KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC
XIMĂNG ĐẤT4T 45
4T3.2.1 Quy trình thí nghiệm đánh giá chất lượng cọc Ximăng đất4T 45
4T3.2.2 Một số kết quả thí nghiệm xác định chỉ tiêu cơ lý của cọc Ximăng đất4T 47
4T3.3 XÂY DỰNG BIỂU ĐỒ QUAN HỆ GIỮA CƯỜNG ĐỘ NÉN NỞ HÔNG
CỦA VẬT LIỆU XIMĂNG ĐẤT VỚI HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ TRONG
ĐẤT4T 47
4T3.4 XÂY DỰNG MỐI QUAN HỆ GIỮA CƯỜNG ĐỘ NÉN NỞ HÔNG qu VỚI
GÓC MA SÁT TRONG ϕ VÀ LỰC DÍNH ĐƠN VỊ C CỦA VẬT LIỆU
XIMĂNG ĐẤT
4T 49
4T3.4.1 Xây dựng mối quan hệ giữa các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu Ximăng đất đối
với đất nền miền Bắc4T 49
4T3.4.2 Xây dựng mối quan hệ giữa các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu Ximăng đất đối
với đất nền miền Trung4T 51
4T3.4.3 Xây dựng mối quan hệ giữa các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu Ximăng đất đối
với đất nền miền Nam4T 53
4T3.5 KẾT LUẬN4T 56
4TCHƯƠNG 44T 58
Trường Đại học Thuỷ Lợi 3
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
4TTÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN KÈ KIẾN GIANG BẰNG CỌC XIMĂNG ĐẤT4T 58
4T4.1 TỔNG QUÁT CÔNG TRÌNH KÈ KIẾN GIANG4T 58
4T4.1.1 Điều kiện vị địa lý, địa hình, địa mạo4T 58
4T4.1.2 Địa chất công trình4T 59

4T4.1.4 Các thông số cơ bản của công trình4T 62
4T4.1.5 Các chỉ tiêu tính toán thiết kế4T 62
4T4.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH4T 63
4T4.2.1 Thiết kế các kích thước hạng mục công trình4T 63
4T4.2.2 Sơ bộ tính toán ổn định các hạng mục công trình4T 66
4T4.2.3 Tính toán sức chịu tải của nền móng tường kè4T 70
4T4.3 LỰA CHỌN CÁC CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN DỰA VÀO MỐI QUAN HỆ
Q
R
U
R VỚI ϕ,C, ECỦA VẬT LIỆU XIMĂNG ĐẤT4T 72
4T4.3.1 Phương án gia cố4T 72
4T4.3.2 Lựa chọn các chỉ tiêu tính toán dựa vào mối quan hệ qu với ϕ,C, E của
vật liệu Ximăng đất
4T 72
4T4.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN4T 73
4T4.4.1 Tính toán sức chịu tải của nền4T 73
4T4.4.2.Tính toán ổn định tổng thể4T 74
4T4.4.3 Tính toán độ lún4T 75
4T4.5 KẾT QUẢ QUAN TRẮC SAU KHI THI CÔNG4T 78
4T4.6 KẾT LUẬN4T 81
4TKẾT LUẬN KIẾN NGHỊ4T 82
4TTÀI LIỆU THAM KHẢO4T 83
4TPHỤ LỤC4T 84

Trường Đại học Thuỷ Lợi 4
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
MỞ ĐẦU

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Đất nước ta đang trong thời kì phát triển mạnh mẽ, việc xây dựng các
công trình nói chung và công trình Thủy lợi nói riêng để phục vụ cho nhu cầu
thực tiễn là rất lớn. Tuy nhiên việc xây dựng các công trình ấy cũng gặp
những khó khăn nhất định, nhất là việc xây dựng các công trình trên nền đất
yếu.
Trong việc thiết kế và xây dựng các công trình trên nền đất yếu cũng đã
sử dụng một số biện pháp sau: Thay đất yếu của nền cũ bằng lớp đất mới có
tính chất tốt hơn ; Gia cố nền bằng cọc tre, cọc tràm…và một số ứng dụng các
công nghệ tiến tiến như: Xử lý nền bằng bấc thấm; Đệm cát; Cọc cát; Cọc đá;
Cọc bê tông cốt thép Tuy nhiên qua các biện pháp trên đã bộc lộ một số giới
hạn như: Hiệu quả thấp, không tận dụng được khả năng làm việc của đất nền,
thi công phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.
Hiện nay trên thế giới công nghệ Jet-Grouting tạo cọc xi măng đất đang
được ứng dụng rộng rãi và có giá trị về nhiều mặt. Ở Việt Nam ta, việc ứng
dụng công nghệ này vào xử lý nền công trình đã đạt được một số kết quả nhất
định. Ưu điểm của công nghệ là tốc độ thi công nhanh, ít phụ thuộc vào yếu
tố thời tiết, không ảnh hưởng tới môi trường, một phần vật liệu tạo cọc chính
là đất nền, do vậy điều kiện vật liệu luôn đảm bảo, xử lý hiệu quả khi tầng đất
yếu dày…
Tuy nhiên, việc tính toán thiết kế xử lý nền thế nào lại phụ thuộc rất lớn
vào chỉ tiêu cơ lý của cọc xi măng đất. Chính vì vậy, để thiết kế xử lý nền
đảm bảo được tính kinh tế và kĩ thuật thì đề tài “Xây dựng mối quan hệ thực
nghiệm giữa các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu xi măng đất phục vụ tính toán
xử lý nền đất yếu” là thiết thực và không thể thiếu trong giai đoạn hiện nay.
Trường Đại học Thuỷ Lợi 5
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
- Dựa vào tài liệu trong và ngoài nước, kết quả nghiên cứu thí nghiệm
trên một công trình cụ thể đã thực hiện:
+ Xác định các yếu tố địa chất ảnh hưởng tới tính chất cọc xi măng đất.

+ Xây dựng mối quan hệ thực nghiệm giữa cường độ nén không nở
hông q
R
u
R với mô đuyn đàn hồi E, góc ma sát trong ϕ, lực dính đơn vị C cho
một số loại đất điển hình phục vụ tính toán xử lý nền đất yếu.
- Phạm vi nghiên cứu:
Cọc xi măng đất thi công bằng công nghệ Jet -grouting.
3. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Cách tiếp cận
3.1.1 Tiếp cận trên cơ sở đánh giá nhu cầu
Hiện nay việc xây công trình trên nền đất yếu ở nước ta là rất lớn. Các
giải pháp xử lý nền hiện có chỉ đáp ứng được một phần nhu cầu này. Việc
nghiên cứu và ứng dụng cọc măng-đất thi công bằng công nghệ Jet- grouting
là yêu cầu cấp bách.
3.1.2 Tiếp cận trên cơ sở đảm bảo các tiêu chuẩn hiện hành
- Các tiêu chuẩn xử lý nền công trình trên nền đất yếu.
- Các tiêu chuẩn về vật liệu.
3.1.3 Tiếp cận với thực tiễn công trình
- Qua các công đã ứng dụng cọc xi măng đất thấy rằng việc lựa chọn
các chỉ tiêu tính toán ban đầu thường lấy theo một công trình tương tự nào đó.
Việc lựa chọn các chỉ tiêu này rất khó khăn, do ban đầu không có những công
trình và nghiên cứu cụ thể về vấn đề này. Các kết quả thí nghiệm về cọc xi
măng đất chỉ có mỗi giá trị q
R
u
R. Đối với người thiết kế, chỉ mỗi giá trị qR
u
R thì
không biết chọn các chỉ tiêu ϕ, C, E như thế nào? Vậy mối quan hệ giữa q

R
u
R và
ϕ, C, E như thế nào, và lựa chọn yếu tố địa chất nào ảnh hưởng tới q
R
u
R?
Trường Đại học Thuỷ Lợi 6
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
- Hiện nay, do các công trình và nghiên cứu về xi măng đất tương đối
nhiều, vì vậy có thể xây dựng mối quan hệ trên bằng công thức kinh nghiệm.
3.1.4 Tiếp cận trên cơ sở Hợp tác Quốc tế
- Công nghệ thông tin ngày càng phát triển cho phép tiếp cận nhanh
chóng với các tiến bộ kỹ thuật của thế giới.
- Tham khảo ý kiến chuyên gia nước ngoài.
3.2 Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập thông tin:
+ Thu thập từ các đề tài nghiên cứu , sách báo nói về việc xử lý nền đất
yếu bằng cọc xi măng đất thi công theo công nghệ Jet- grouting.
+ Dự án liên quan đến xử lý nền đất yếu bằng cọc xi măng đất thi công
theo công nghệ Jet- grouting.
+ Thu thập từ mạng Internet công nghệ xử lý nền đất yếu bằng cọc xi
măng đất.
- Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia.
- Xử lý thông tin:
+ Các cơ chế làm cứng cọc xi măng đất.
+ Thống kê tính chất cọc xi măng đất, từ đó xác định các yếu tố ảnh địa
chất ảnh hưởng tới q
R
u

R.
+ Xây dựng mối quan hệ thực nghiệm giữa cường độ nén không nở
hông q
R
u
R với mô đuyn đàn hồi E, góc ma sát trong ϕ, lực dính đơn vị C.




Trường Đại học Thuỷ Lợi 7
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU
XI MĂNG ĐẤT

1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU
1.1.1 Khái niệm về đất yếu và các tính chất của đất yếu
Đất yếu là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0,5 – 1,0
daN/cm
P
2
P) có tính nén lún lớn, hầu như bão hoà nước, có hệ số rỗng lớn (e>1),
môdun biến dạng thấp (E
R
o
R<50 daN/cmP
2
P), lực chống cắt nhỏ. Nói chung các
loại đất yếu thường có những đặc điểm sau:

- Đất sét có lẫn hữu cơ hoặc nhiều hoặc ít
- Hàm lượng nước cao và trọng lượng đơn vị thể tích nhỏ
- Tính thấm nước rất nhỏ
- Cường độ chống cắt nhỏ và tính nén lún cao
Với những đặc tính nêu trên nếu không có các biện pháp xử lý đúng đắn
thì việc xây dựng công trình trên đất yếu sẽ rất khó khăn hoặc không thể thực
hiện được.
Về nguồn gốc, đất yếu có thể được thành tạo trong điều kiện lục địa,
vũng vịnh hoặc vịnh biển. Tùy theo thành phần vật chất, phương pháp và điều
kiện hình thành, vị trí không gian, điều kiện địa lý và khí hậu mà tồn tại các
loại đất yếu khác nhau như đất sét mềm, cát hạt mịn, than bùn, các loại trầm
tích bị mùn hóa, than bùn hóa Việt Nam chúng ta thường gặp các loại đất
yếu sau đây.
1.1.1.1 Bùn
Theo quan điểm địa chất thì bùn là các lớp đất mới được tạo thành
trong môi trường nước ngọt hoặc trong môi trường biển, gồm các hạt rất mịn
(nhỏ hơn 200 µ) với tỷ lệ phần trăm các hạt < 2 µ cao, bản chất khoáng vật
Trường Đại học Thuỷ Lợi 8
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
thay đổi và thường có kết cấu tổ ong. Theo quy phạm Liên Xô SNIP II-1.62
thì bùn là trầm tích thuộc giai đoạn đầu của quá trình hình thành đất đá loại
sét, được thành tạo trong nước, có sự tham gia của các quá trình vi sinh vật.
Theo thành phần hạt, bùn có thể là á cát, á sét và cũng có thể là cát mịn và đều
có chứa một hàm lượng hữu cơ nhất định (đôi khi đến 10-12%), càng xuống
sâu hàm lượng này càng giảm. Trong thành phần khoáng vật của bùn biển
thường chứa nhiều khoáng vật sét thuộc nhóm ilit và mônmônilônit. Trong
bùn nước ngọt thì có nhiều ilit và kaolinit.
Khả năng chịu tải của bùn rất nhỏ, biến dạng rất lớn, mô dun biến dạng
chỉ vào khoảng 1-5 daN/cm
P

2
P (với bùn sét) và từ 10-25 daN/cmP
2
P (với bùn á sét
và bùn á cát), hệ số nén lún thì có thể đặt tới 2-3 cm
P
2
P/daN.
1.1.1.2 Bùn thối
Bùn thối là loại bùn nước ngọt, được hình thành từ sản vật phân rã xác.
Chủ yếu là thực vật dưới vùng nước đọng, chứa trên 10% khối lượng vật chất
hữu cơ dưới dạng mùn và tàn tích thực vật.
Bùn thối có hệ số rỗng e
R
o
R > 3, độ sệt B > 1, tính phân tán cao, lượng
chứa các hạt lớn hơn 0,25 mm thường không vượt quá 5% theo khối lượng.
1.1.1.3 Than bùn
Là loại đất hữu cơ được hình thành từ các thực vật chết khô tự nhiên
vùng đầm lầy chưa phân hủy hoàn toàn do không đủ dưỡng khí trong điều
kiện độ ẩm cao, chứa trên 50% khối lượng các vật chất hữu cơ. Than bùn có
dung trọng khô rất thấp (3-9 kN/m
P
3
P), hàm lượng hữu cơ chiếm từ 20-80%,
thường có màu đen hoặc nâu sẫm, cấu trúc không mịn, còn thấy tàn dư thực
vật.
1.1.1.4 Đất than bùn
Đất than bùn là loại đất cát và đất sét, chứa 10 đến 50% khối lượng
than bùn khi cân khô.

Trường Đại học Thuỷ Lợi 9
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
1.1.1.5 Đất sét mềm
Đất sét mềm là các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, bão hòa nước
và có cường độ cao hơn so với bùn. Theo cách phân loại thì loại đất này có
chỉ số dẻo > 17 và độ sệt từ 0,5 ÷ 0,7. Đất sét gồm chủ yếu là các hạt nhỏ như
thạch anh, fenspat và các khoáng vật sét. Các khoáng vật sét này là các silicat
alumin có thể chứa các ion Mg, K, Ca, Na và Fe chia thành 3 loại chính là
ilit, kaolinit và môn-mônilônit. Đây là những khoáng vật làm cho đất sét có
đặc tính riêng của nó.
1.1.2 Sự phân bổ và tính chất các vùng đất yếu ở Việt Nam
Giống như khu vực Đông Nam Á, các vùng đất mềm yếu ở Việt Nam
chủ yếu là những tầng trầm tích mới được thành tạo trong thế kỷ thứ tư. Theo
kết quả nghiên cứu về địa chất, tầng trầm tích này chủ yếu là trầm tích tam
giác châu, thường gặp ở các miền đồng bằng. Căn cứ vào nguồn gốc và điều
kiện hình thành có thể có một số nhận xét như sau:
1.1.2.1 Đất yếu đồng bằng Bắc Bộ
Theo tài liệu địa chất kiến tạo thì đồng bằng Bắc Bộ được hình thành
trên một miền võng rộng lớn. Đầu tiên chịu chế độ biển rồi đến chế độ vũng
hồ, sau đó là trầm tích kỷ thứ tư. Về mặt địa hình, địa mạo thì đây là miền
đồng bằng thuộc loại địa hình bồi tụ. Do các điều kiện địa hình, địa chất nên
chiều dày tầng trầm tích kỷ thứ tư rất dày, từ hàng chục mét.
1.1.2.2 Đất yếu đồng bằng ven biển Miền Trung
Là đồng bằng mài mòn bồi tụ điển hình. Trầm tích kỷ thứ 4 ở đây
thường thấy ở vùng thung lũng các sông và thường là loại phù sa bồi tích. So
với vùng đồng bằng Bắc bộ, tầng trầm tích kỷ thứ 4 ở đây không dày lắm.
Tuy nhiên, các trầm tích ở đây cũng rất đa dạng, có loại trầm tích bồi tụ tam
giác châu, có loại trầm tích bồi tụ ven biển. Vùng duyên hải Miền trung thuộc
loại trầm tích phát triển trên các đầm phá cạn dần và nó chính là bồi tích trong
điều kiện lắng đọng tĩnh.

Trường Đại học Thuỷ Lợi 10
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
1.1.2.3 Đất yếu đồng bằng sông Cửu Long
Vùng đồng bằng sông Cửu Long là vùng đồng bằng châu thổ của hệ
thống sông Mê Kông chảy vào nước ta. Đây là vùng phân bố các trầm tích
mềm yếu có bề dày lớn, nguồn vật liệu xây dựng khóang tự nhiên hầu như rất
khan hiếm. Theo các tài liệu nghiên cứu về địa chất, trong vùng chủ yếu các
thành tạo trầm tích.
Ở Việt Nam ta đã xây dựng nhiều công trình trên nền đất yếu, điển hình
là các hệ thống đê điều. Ngày nay, do tốc độ phát triển nhanh chóng của nền
kinh tế - xã hội, công tác xây dựng đòi hỏi không được phép kéo dài thời gian
thi công, việc chọn tuyến công trình nhiều khi không tránh được việc phải đặt
trên đất yếu. Để xử lý nền đất yếu hiện nay có nhiều phương pháp, trong đó
phương pháp sử dụng công nghệ trộn sâu tạo cọc xi măng đất (XMĐ) là
phương pháp mới để giải quyết vấn để này.
1.1.3 Những vấn đề kỹ thuật khi xây dựng công trình trên đất yếu
Chi phí xử lý nền móng khi xây dựng công trình trên nền đất yếu
thường chiếm một tỷ trọng lớn trong toàn bộ giá thành xây dựng công trình.
Bài toán cần đặt ra để giải quyết khi xây dựng công trình trên nền đất
yếu là:
- Độ lún tuyệt đối và chênh lệch lún: độ lún tuyệt đối có giá trị lớn và
kéo dài, nhưng chênh lệch lún giữa các bộ phận của kết cấu mới là vấn đề
quan trọng. Nhiều trường hợp do chênh lệch lún đã làm phá hủy kết cấu, gây
nứt, vỡ
- Ổn định tổng thể: Do cường độ đất nền không đủ khả năng chịu tải
dẫn đến phá hoại mái dốc. Bài toán phải giải quyết là tính toán tính sức chịu
tải của móng, ổn định của nền đắp, ổn định của mái dốc, áp lực đất lên tường
chắn, sức chịu tải ngang của cọc…
- Số liệu đầu vào phục vụ thiết kế xử lý đất yếu là hết sức quan trọng,
bao gồm: phương pháp khảo sát, phương pháp thí nghiệm và thiết bị thí

Trường Đại học Thuỷ Lợi 11
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
nghiệm, lựa chọn thông số đầu vào ứng với các trạng thái làm việc, lựa chọn
mô hình tính,
Những vấn đề trên chỉ là quan tâm bắt buộc khi tính toán xử lý nền đất
yếu nói chung, nó cũng là vấn đề hết sức quan trọng khi xử lý bằng cọc XMĐ.
1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRỘN SÂU VÀ VẬT LIỆU
XIMĂNG-ĐẤT
1.2.1 Lịch sử phát triển, phân loại công nghệ trộn sâu
Công nghệ trộn sâu (Deep mixing method - DM) là công nghệ trộn
chất kết dính với đất tại chỗ dưới sâu. Tùy thuộc vào vật liệu kết dính và
phương pháp trộn mà nó được phân thành các loại khác nhau.
Theo thiết bị trộn, có 2 kiểu là phương pháp trộn kiểu tia (Jet–
Grouting) và phương pháp trộn cánh cơ khí (Mechanical). Theo vật liệu trộn,
có kiểu trộn ướt (vữa) và kiểu trộn khô (phun xi măng khô).

0B
Hình 1.1- Phân loại DMM theo phương pháp trộn và vật liệu kết dính
Trong thực tế nghiên cứu và sản suất cho thấy chất lượng của vật liệu
XMĐ trộn ướt tốt hơn nhiều so với trộn khô. Chính vì vậy, trong Luận văn
chỉ tập trung nghiên cứu XMĐ trộn kiểu tia (Jet-grouting).
1.2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ trộn sâu trên thế giới
Từ năm 1960, Nhật Bản là nước dẫn đầu trong việc nghiên cứu và phát
triển công nghệ DM. Ban đầu chất kết dính được nghiên cứu là vôi (DLM).
Trường Đại học Thuỷ Lợi 12
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
Năm 1975, phương pháp trộn ướt sử dụng chất kết dính là xi măng (CDM) ra
đời.
Việc nghiên cứu sau đó ở Nhật Bản được thực hiện một cách bài bản
để nâng cao hiệu quả gia cố. Bao gồm 3 vấn đề: (1) Các nghiên cứu lý thuyết

phục vụ cho thiết kế. Ví dụ như nghiên cứu về khả năng chịu động đất
(Inatomi và nnk, 1984, 1986) về tính chất của xi măng- đất (Honjo, 1982),
khả năng chống hoá lỏng (Hirama và Toriihara, 1983; Suzuki và nnk, 1986),
khả năng chịu rung động (Inatomi và nnk, 1985), kiểm soát hố đào (Tanaka,
1993; Matsushi ta và nnk, 1993); (2) Các nghiên cứu cải tiến thiết bị thi
công. Ví dụ như của Nishibafashi, 1985. Các nghiên cứu này tập trung vào
phương pháp phụt áp suất cao, công nghệ tạo ra cột XMĐ có hình dạng khác
nhau; (3) Các nghiên cứu về kiểm soát chất lượng như của Mitsuhashi và nnk,
1996; Zheng và shi, 1996.
Năm 1980, Bộ Xây dựng Nhật Bản đã phát triển phương pháp khoan
phụt khô gọi tắt là DJM dựa trên các tài liệu của Thủy Điển. Ngày nay,
phương pháp này đang được sử dụng nhiều và có nhiều cải tiến thiết bị để
nâng cao năng suất thi công.
Hiện nay, Nhật bản có 3 tài liệu cơ bản phục vụ cho thiết kế thi công
xử lý đất yếu bằng cọc XMĐ. Bao gồm: (1) Mục đích, thiết kế và thi công
bằng phương pháp trộn sâu do Viện nghiên cứu và phát triển Cảng đường
Thủy xuất bản; (2) Hướng dẫn thiết kế, thi công và kiểm soát chất lượng do
hiệp hội XMĐ Nhật bản xuất bản; (3) Hướng dẫn thiết kế và quản lý chất
lượng xử lý nền móng nông và sâu các công trình xây dựng bằng phương
pháp trộn sâu do Viện quản lý đất đai và Cơ sở hạ tầng hợp tác với Viện
nghiên cứu kiến trúc xuất bản.
Tiếp cận với công nghệ xử lý đất yếu bằng công nghệ trộn sâu từ
những năm 1960. Năm 1978, được sử dụng để xử lý nền các khu công
Trường Đại học Thuỷ Lợi 13
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
nghiệp ở Thượng Hải. Hiện nay, Trung Quốc trên cơ sở thiết bị của Nhật Bản
đã chế tạo được thiết bị riêng và có một số cải tiến so với thiết bị gốc. Trong
tính toán, thiết kế Trung Quốc cũng đã xuất bản tiêu chuẩn “Gia cố đất yếu”
DBJ-08-40-94 chủ yếu sử dụng cho phương pháp trộn cơ khí.
Tại châu Âu, việc nghiên cứu và ứng dụng bắt đầu ở Thụy Điển và

Phần Lan. Thiết bị sử dụng theo kiểu trộn cơ khí với chất kết dính là vôi. Thử
nghiệm đầu tiên tại sân bay Ska Edeby. Năm 1974, một đê đất thử nghiệm
cao 6 m, dài 8 m đã được xây dựng ở Phần Lan sử dụng cột vôi đất, nhằm
mục đích phân tích hiệu quả của hình dạng và chiều dài cột về mặt khả năng
chịu tải (Rathmayer và Liminen, 1980).
Từ những năm 1970 và đến những năm 1980, các công trình nghiên
cứu và ứng dụng tập trung chủ yếu vào việc tạo ra vật liệu gia cố, tối ưu hoá
hỗn hợp ứng với các loại đất khác nhau. Trong thời gian này, nhiều loại phụ
gia khác như thạch cao, tro bay…vvv đã được nghiên cứu làm chất độn để
cứng hoá nhanh hơn. Ví dụ, các nghiên cứu của Nieminen 1977, Viitanen,
1977, Kujala, 1982 hoặc của Holin và nnk (1983). Do khó khăn trong bước
thiết kế ban đầu, Kukko và Ruohomaki (1995) dựa trên kết quả của 1355 thí
nghiệm trong phòng với 195 loại hỗn hợp và 21 loại đất đã xây dựng một mô
hình toán để dự đoán cường độ kháng nén cực hạn của XMĐ theo tỉ lệ nước-
xi măng, hàm lượng mùn, và tỉ lệ hạt mịn.
Năm 1977, sổ tay “Cột đất vôi và xi măng vôi, hướng dẫn lập dự án,
xây dựng và kiểm soát chất lượng” do Viện địa kỹ thuật Thụy Điển thực
hiện. Năm 1995, tài liệu này được tái bản lần 2 và đến nay nó vẫn được sử
dụng.
Ra đời trước nhưng do việc ứng dụng trong thực tế rất chậm, mãi đến
cuối những năm 80, việc ứng dụng ở Mỹ mới bắt đầu với các thiết bị thi công
của Nhật Bản. Ban đầu, chỉ với mục đích chống thấm và ổn định hố đào. Ví
Trường Đại học Thuỷ Lợi 14
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
dụ như đập đất Lockington ở Ohio (Walker, 1994); đập đất Jackson Lake ở
Wyoming (Taki và Yang, 1991); đập đất Cushman ở Washington (Yang và
Takeshima, 1994) …vv. Sau đó lan ra các lĩnh vực khác.
Năm 2000, Bộ Giao thông Vận tải Mỹ cũng xuất bản tiêu chuẩn
“Phương pháp trộn sâu trong các ứng dụng địa kỹ thuật” FHWA-RD-99-138.
Trong tiêu chuẩn này, nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực Xây dựng, Giao

thông, Thủy lợi đã được giới thiệu một cách khá tỷ mỷ. Đặc biệt là chống
thấm cho đập đất và xử lý nền móng cho các công trình dưới nước.
Qua nghiên cứu và qua công trình thực tế, các chuyên gia trong lĩnh
vực cho rằng vật liệu XMĐ bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố sau:
- Đất tại chỗ
- Ngày tuổi
- Chất kết dính
- Hàm lượng xi măng
- Phụ gia
1.2.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu gia cố đất trộn sâu theo phương pháp trộn
cơ khí đã được bắt đầu nghiên cứu từ những năm đầu thập kỷ 80. Một số các
kết quả nghiên cứu liên quan đến công nghệ này về tính chất vật liệu XMĐ,
các yếu tố ảnh hưởng như loại đất, tỷ lệ kết dính, nhân tố thời gian vv như
của TS. Hồ Chất, TS. Đỗ Minh Toàn, tuy nhiên cả 2 nghiên cứu trên đều được
thực hiện ở trong phòng thí nghiệm. Do đó, kết quả nghiên cứu mang tính
định hướng là chính.
Năm 2001, Công ty Hecules kết hợp với Công ty Phát triển Kỹ thuật
Xây dựng thi công cột XMĐ làm nền móng cho bể chứa xăng dầu tại khu
công nghiệp Trà Nóc – Cần Thơ với khối lượng 50.000 m dài cột. Tại công
trình này, những nghiên cứu cơ bản như thí nghiệm hàm lượng xi măng thích
hợp, đo đạc, quan trắc lún sau khi thi công công trình đã được thực hiện.
Trường Đại học Thuỷ Lợi 15
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
Năm 2002, dự án cảng Ba Ngòi - Khánh Hoà đã sử dụng 4000m cọc
XMĐ có đường kính 600 cm thi công bằng trộn khô. Xử lý nền cho bồn chứa
xăng dầu đường kính 35m, cao 4m ở Cần Thơ. Cùng thời gian này, Viện
KHCN Xây dựng đã có đề tài nghiên cứu về cọc Ximăng – vôi.
Năm 2004, cọc XMĐ được sử dụng để gia cố nền móng cho nhà máy
nước huyện Vụ Bản - Hà Nam, xử lý móng cho bồn chứa xăng dầu ở Đình Vũ

- Hải Phòng.
Cho đến nay nhiều dự án sử dụng phương pháp trộn cơ khí đã, đang và
sẽ được triển khai trong các lĩnh vực Giao Thông và Xây dựng. Tiêu biểu là
các dự án đường Láng – Hòa Lạc, đại lộ Đông Tây, đường sắt Bắc Nam…vv.
Trong lĩnh vực xây dựng là khu đô thị Phú Mỹ Hưng, Building Sai Gon
Times Square, dự án nhiệt điện Ô Mon, …vv. Bộ Xây dựng đã ban hành
TCXDVN 385:2006 “Gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng” áp dụng chủ
yếu cho phương pháp này.
Phương pháp trộn kiểu tia xâm nhập vào nước ta muộn hơn. Việc
nghiên cứu được bắt đầu từ năm 2005. Cho đến nay, công nghệ này đã có
nhiều ứng dụng thực tế trên cả 3 lĩnh vực Xây dựng, Giao thông và Thủy lợi
cho mục đích chống thấm và xử lý đất yếu.
- Ứng dụng cho mục đích xử lý đất yếu:
Năm 2007, ứng dụng xử lý nền cho các cống thuộc dự án Omon –
Xano là Mương Đình, Rạch Gập, Tám thước, 9500 ……vv.
Năm 2008, 2009 ứng dụng xử lý nền cho công trình kè AnKer – Vũng
Tàu và cống KG 2, cống Lung Dừa tại Cà Mau; hỗ trợ thi công tường vây
cọc Barret tại tòa nhà Vinafood – Hà Nội.
Năm 2010, đã hoàn thành việc xử lý nền cho 2 công trình có ý nghĩa
lớn là công trình đập Khe Ngang – Huế và đê nối tiếp cống Trà Linh –Thái
Bình. Cũng trong thời gian này, cũng đã hoàn thành việc xử lý nền cho cống
Trường Đại học Thuỷ Lợi 16
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
Hói Đại và kè sông Kiến Giang - Quảng Bình. Sau đó, đã xử lý thành công túi
bùn của công trình Trung tâm Thương mại Chợ Mơ – Hà Nội và xử lý chống
lún nghiêng cho tòa nhà Phúc Lộc Thọ đường Trần Duy Hưng – Hà nội.
Hiện nay cọc XMĐ nói chung và cọc XMĐ thi công bằng công nghệ
Jet Grouting nói chung đang được sự quan tâm chú ý trong lĩnh vực xây dựng.

1B

Hình 1.2- Xử lý nền cho các công trình Thủy lợi xây dựng trên đất yếu

2B
Hình 1.3- Xử lý nền cho các công trình Dân dụng trên đất yếu
Mặc dù đã có một số đề tài nghiên cứu, một số luận văn thực hiện tại
trường Đại học Thủy lợi và một số ứng dụng bước đầu, tuy nhiên hiện nay đối
với việc thiết kế cọc XMĐ thi công bằng công nghệ Jet grouting còn gặp một
số khó khăn:
Trường Đại học Thuỷ Lợi 17
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
- Việc lựa chọn độ bền cọc XMĐ (ϕ, c) thiết kế gặp khó khăn vì trong
các tiêu chuẩn, quy phạm và các tài liệu trong và ngoài nước có liên quan rất
ít. Phụ thuộc lớn vào kinh nghiệm của người thiết kế. Vì thế, cùng với một số
liệu đầu vào việc lựa chọn các chỉ tiêu này nhiều khi khác nhau.
- Việc lựa chọn độ cứng của cọc XMĐ (E, µ) cho thiết kế thông thường
theo các cách:
+ Theo TCVN 385 – 2006. E = (50 ÷ 100)C
R
c
R hoặc E = (25 ÷ 50) qR
u
R;
+ Theo tiêu chuẩn Mỹ FHWH – RD -99-138. E = (100 ÷ 300) q
R
u
R;
+ Theo kết quả thí nghiệm của các công trình tương tự.
Vì vậy, luận văn đặt vấn đề nghiên cứu tính chất cọc XMĐ (thi công
bằng công nghệ Jet Grouting ở Việt nam) làm cơ sở cho việc lựa chọn độ bền
và độ cứng phục vụ việc tính toán thiết kế.

1.3 CƠ CHẾ LÀM CỨNG CỦA CỌC XIMĂNG ĐẤT
Trong quá trình trộn xi măng với đất, có 3 loại phản ứng (theo
Diamond và Kinter, 1965; Assarson và nnk, 1974) đó là:
- Quá trình Hydrat hoá
- Quá trình trao đổi ion
- Phản ứng Puzơlan hoá
Trong quá trình hydrat hoá, nước trong hỗn hợp sẽ được xi măng hút
và tạo ra Hidroxit Canxi Ca(OH)
R
2
R. Nồng độ Hidroxit Canxi trong nước làm
tăng sự tập trung điện tử và pH của nước lỗ rỗng, kết quả là các điện tích
Ca
P
++
P sẽ hút vào các hạt đất mang điện tích âm (Assarson và nnk, 1974). Sự
trao đổi ion như vậy làm kết bông các hạt đất.
Cường độ kháng cắt của xi măng - đất tăng lên từ từ theo thời gian, chủ
yếu do kết quả của phản ứng puzơlan hoá. Hydroxit Canxi trong đất sẽ phản
ứng với puzơlan (Silicat và nhôm) tạo ra vật liệu xi măng hoá. Cần chú ý
rằng, nếu một hỗn hợp đất sét và chất gia cố được trộn sơ bộ, các hạt đất sét
sẽ hình thành các huyền phù bao bọc bởi vữa.
Trường Đại học Thuỷ Lợi 18
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành

Hình 1.4- Cơ chế làm cứng.
Đây là quá trình biến đổi hoá lý phức tạp, chia làm hai thời kỳ: thời kỳ
ninh kết và thời kỳ rắn chắc. Trong thời kỳ ninh kết, vữa xi măng mất dần
tính dẻo và đặc dần lại nhưng chưa có cường độ. Trong thời kỳ rắn chắc, chủ
yếu xảy ra quá trình thuỷ hoá các thành phần khoáng vật của clinke, gồm

silicattricalcit 3CaO.SiO
R
2
R, silicat bicalcit 2CaO.SiOR
2
R, aluminat tricalcit
3CaO.Al
R
2
ROR
3
R, fero-aluminat tetracalcit 4CaO.AlR
2
ROR
3
RFeR
2
ROR
3
R:
3CaO.SiO
R
2
R + nHR
2
RO ⇒ Ca(OH)R
2
R + 2CaO.SiOR
2
R(n-1)HR

2
RO.
2CaO.SiO
R
2
R + mH2O ⇒ 2CaO.SiOR
2
RmH2O.
3CaO.Al
R
2
ROR
3
R + 6HR
2
RO ⇒ 3CaO.AlR
2
ROR
3
R.6HR
2
RO.
4CaO.Al
R
2
ROR
3
RFeR
2
ROR

3
R + nHR
2
RO ⇒ 3CaO.AlR
2
ROR
3
R.6HR
2
RO +CaO.FeR
2
ROR
3
R.mHR
2
RO
Các sản phẩm chủ yếu được hình thành sau quá trình thuỷ hoá là
Ca(OH)
R
2
R, 3CaO.AlR
2
ROR
3
R.6HR
2
RO, 2CaO.SiOR
2
RmHR
2

RO và CaO.FeR
2
ROR
3
R.mHR
2
RO. Quá
trình rắn chắc của xi măng có thể chia ra làm 3 giai đoạn:
1.3.1 Giai đoạn hoà tan
Các chất Ca(OH)
R
2
R, 3CaO.AlR
2
ROR
3
R.6HR
2
RO sinh ra sau quá trình thuỷ hoá
hoà tan được trong nước sẽ ngay lập tức hoà tan tạo thành thể dịch bao quanh
mặt hạt xi măng.
Trường Đại học Thuỷ Lợi 19
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
1.3.2 Giai đoạn hoá keo
Đến một giới hạn nào đó, lượng các chất Ca(OH)
R
2
R, 3CaO.AlR
2
ROR

3
R.6HR
2
RO
không hoà tan được nữa sẽ tồn tại ở thể keo. Chất silicat bicalcit (2CaO.SiO
R
2
R)
vốn không hoàtan sẽ tách ra ở dạng phân tán nhỏ trong dung dịch, tạo thành
keo phân tán. Lượng keo này ngày càng sinh ra nhiều, làm cho các hạt keo
phân tán tương đối nhỏ tụ lại thành những hạt keo lớn hơn ở dạng sệt khiến
cho xi măng mất dần tính dẻo và ninh kết lại dần dần nhưng chưa hình thành
cường độ.
1.3.3 Giai đoạn kết tinh
Các chất Ca(OH)
R
2
R, 3CaO.AlR
2
ROR
3
R.6HR
2
RO từ thể ngưng keo chuyển sang
dạng kết tinh, các tinh thể nhỏ đan chéo nhau làm cho xi măng bắt đầu có
cường độ, chất 2CaO.SiO
R
2
RmHR
2

RO tồn tại ở thể keo rất lâu, sau đó có một phần
chuyển thành tinh thể. Do lượng nước ngày càng mất đi, keo dần dần bị khô,
kết chặt lại và trở nên rắn chắc. Sản phẩm của giai đoạn này chính là vật liệu
XMĐ.

1.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU XI
MĂNG ĐẤT
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến cường độ của đất gia cố nhân tạo. Một
vài yếu tố quan trọng nhất rút ra từ các thí nghiệm là:
- Bản chất hoá lý của đất như kích thước hạt, độ khoáng, hàm lượng
nước, hàm lượng mùn hữu cơ, pH và giới hạn Atterberg;
- Số lượng và chất lượng của chất làm cứng và các phụ gia (nếu có);
- Điều kiện trộn và điều kiện đóng rắn như tỉ lệ nước/ximăng, thời gian
trộn và thời gian ninh kết;
- Phương pháp chế mẫu và thí nghiệm như sự phân bố mẫu, loại thiết
bị của phòng thí nghiệm, cấp biến dạng và phương pháp đo biến dạng.
Trường Đại học Thuỷ Lợi 20
Luận văn Thạc sĩ Đặng Đình Thành
1.4.1 Loại đất
Bản chất lý hoá của đất (như đường cong thành phần hạt, hàm lượng
ngậm nước, giới hạn Silicát và nhôm, pH của nước lỗ rỗng và hàm lượng
chất mùn hữu cơ) ảnh hưởng đến tính chất của khối XMĐ.
1.4.1.1 Thành phần hạt
Theo tài liệu “Cơ học đất và phân loại nền móng công trình” của tạp chí
kỹ thuật Mỹ: Loại đất là nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới tính chất của
vật liệu XMĐ. Nếu loại đất không phù hợp( Thành phần hạt, hàm lượng các
chất) sẽ ảnh hưởng tới kết quả của vật liệu XMĐ. Nhìn chung kinh nghiệm đã
chỉ ra rằng loại đất có thành phần dưới đây có thể làm cho vật liệu XMĐ có
cường độ lớn hơn:
- Phần trăm hạt nhỏ nhất (0.002mm) nhỏ hơn 35%

- Phần trăm hạt 4.76mm lớn hơn 55%
- Hạt có kích thước lớn nhất (3inch) 7,62 cm
- Giới chảy nhỏ hơn 50%
- Chỉ số dẻo nhỏ hơn 25%
Thí nghiệm kiểm tra từ nhiều mẫu đất từ nhiều vùng khác nhau bởi
Catton chỉ ra rằng kích thước hạt, độ chặt, hàm lượng nước, hàm lượng chất
hữu cơ ảnh hưởng tới hàm lượng gia cố Ximăng.
Bảng thông số cường độ vật liệu XMĐ khi gia cố 10% theo khối lượng
của các loại đất khác nhau.
Bảng1.1- Thông số cường độ XMĐ
TT
Loại đất
Hàm lượng Ximăng
q
R
u

%
KN/m
P
2

1
Đất sét và đất hữu cơ
10
<352
2
Bùn phù sa, bùn sét, đất ít hữu cơ
10
352-1056

3
Đất bùn sét, sét pha
10
704-1760
4
Đất bùn cát, cát pha
10
1760-3521