Nghiên cứu sử dụng đất bauxite và bùn thải từ tuyển quặng bauxite gia cố với xi măng và tro bay để chế tạo vật liệu làm đường giao thông nông nông thôn vùng cao nguyên việt nam
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (14.49 MB, 130 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-------------------
TRẦN NGỌC KIỀU NGA
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ĐẤT BAUXITE VÀ BÙN
THẢI TỪ TUYỂN QUẶNG BAUXITE GIA CỐ VỚI
XI MĂNG VÀ TRO BAY ĐỂ CHẾ TẠO VẬT LIỆU
LÀM ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN VÙNG
CAO NGUYÊN VIỆT NAM
Chuyên ngành: VẬT LIỆU & CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU XÂY DỰNG
Mã số ngành:
60.58.80
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 20
CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. NGUYỄN VĂN CHÁNH
Cán bộ chấm nhận xét 1: …………………………………………..
Cán bộ chấm nhận xét 2: …………………………………………..
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.
HCM, Ngày … Tháng … Năm 2011
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. …………………………………………………………………..
2. …………………………………………………………………..
3. …………………………………………………………………..
4. …………………………………………………………………..
5. …………………………………………………………………..
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV
Bộ môn quản lý chuyên ngành
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo----
Tp. HCM, ngày…tháng…năm 2011
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ
Họ và tên học viên: TRẦN NGỌC KIỀU NGA
Ngày, tháng, năm sinh : 13/06/1985
Chuyên ngành: VẬT LIỆU & CÔNG NGHỆ VLXD
Khóa (năm trúng tuyển): 2009
Phái: Nữ
Nơi sinh: TP.HCM
MSHV: 09190666
1. TÊN ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu sử dụng đất bauxite và bùn thải từ tuyển quặng bauxite gia
cố với xi măng-tro bay để chế tạo vật liệu làm đường giao thông nông thôn vùng cao
nguyên Việt Nam.”
2. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
Chương 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu vật liệu làm đường giao thông nông thôn
từ đất và vật liệu phế thải
Chương 2. Nghiên cứu cơ sở khoa học gia cố hỗn hợp đất bauxite - bùn thải bằng xi
măng và tro bay.
Chương 3. Nghiên cứu tính chất của nguyên liệu tro bay, bùn thải và đất bauxite.
Chương 4. Nghiên cứu các tính chất cơ lý của vật liệu hỗn hợp dựa trên cơ sở khoa
học và thực nghiệm trong phịng thí nghiệm.
Chương 5. Nghiên cứu quy trình thi cơng vật liệu làm đường giao thông nông thôn
bằng hỗn hợp đất - bùn thải gia cố với xi măng và tro bay
Kết luận và kiến nghị
3. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
Tháng 06 Năm 2010
4. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
Tháng 06 Năm 2011
5. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
PGS. TS. NGUYỄN VĂN CHÁNH
Nội dung Luận văn Thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
PGS. TS. Nguyễn văn Chánh
PGS. TS. Nguyễn văn Chánh
LỜI CẢM ƠN
Q trình thực hiện và hồn tất luận văn thạc sĩ cũng như thời gian học tập
và nghiên cứu tại trường đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh đối với tơi là
một giai đoạn quan trọng trong sự nghiệp và trong cuộc sống. Trong suốt chặn
đường này, đồng hành với những nỗ lực cố gắng của bản thân tôi là những yêu
thương, những giúp đỡ tận tình và sự chỉ bảo vơ cùng q giá của Thầy Cơ, gia
đình, bạn bè, đồng nghiệp.
Xin được bày tỏ sự trân trọng và biết ơn sâu sắc đối với Thầy PGS. TS.
Nguyễn Văn Chánh – giảng viên hướng dẫn chính của luận văn, người đã dành thời
gian và tâm huyết truyền đạt kiến thức chuyên môn để luận văn được hoàn thành
một cách trọn vẹn.
Xin gửi lời cảm ơn sự hợp tác và giúp đỡ của các phịng thí nghiệm chun
ngành trong q trình thực hiện luận văn: Phịng thí nghiệm Vật Liệu Xây Dựng,
Phịng thí nghiệm Đường Ơ Tô – Bộ môn Cầu Đường Trường Đại Học Bách Khoa
TPHCM. Phịng thí nghiệm Vật liệu Polime – Phịng thí nghiệm trọng điểm Đại học
Quốc gia Tp.HCM, Phịng phân tích kính hiển vi điện tử quét – Viện Khoa học và
Cơng nghệ Việt Nam Tp.HCM, Phịng thí nghiệm của cơng ty kiểm định Sài Gịn.
Một lần nữa, tơi muốn bày tỏ sự cảm mến và trân trọng dành cho Thầy Cô,
các bạn sinh viên bộ môn vật liệu xây dựng, cùng với bạn bè, đồng nghiệp và gia
đình. Xin được biết ơn tất cả vì đã tạo niềm tin và hỗ trợ nhiệt tình trong suốt một
thời gian dài thực hiện luận văn.
Trân Trọng,
TP HCM, Ngày 30 Tháng 06 Năm 2011
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
-i-
TÓM TẮT
Vật liệu làm đường từ hỗn hợp đất bauxite - bùn thải, kết hợp với xi măng,
tro bay được nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết gia cố và ổn định đất. Quá trình
nghiên cứu thực nghiệm của luận văn dựa trên hai phương pháp nghiên cứu chủ
yếu: phương pháp nghiên cứu tính chất cơ lý trong phịng thí nghiệm và phương
pháp nghiên cứu cấu trúc nhằm xác định các tính chất của nguyên liệu và các đặc
trưng kỹ thuật của vật liệu.
Thí nghiệm tiến hành trên các mẫu thử được chế tạo với các tỷ lệ tro bay, xi
măng, đất bauxite và bùn thải khác nhau, để đi đến kết luận về khả năng ứng dụng
làm đường của vật liệu. Trong luận văn này, tác giả tập trung nghiên cứu và kết luận
những ảnh hưởng của hàm lượng các nguyên liệu thành phần đến các tính chất cơ lý
của vật liệu như là: cường độ chịu nén, hệ số mềm hóa, cường độ ép chẻ, module
đàn hồi...v.v trong điều kiện dưỡng hộ như nhau. Mẫu thử được tạo hình theo
phương pháp đầm nén proctor cải tiến và được dưỡng hộ trong điều kiện của phịng
thí nghiệm. Bên cạnh đó, các thí nghiệm trên một số cấp phối đạt yêu cầu kỹ thuật
nhằm xác định các thông số thiết kế của vật liệu như: chỉ số CBR, độ chảy rửa kiềm
cũng được tiến hành.
Từ kết quả thực nghiệm, tác giả đi đến kết luận khả năng làm thay đổi tính
dẻo và độ trương nở đất của tro bay, đồng thời cũng nhận thấy cấp phối sử dụng
40% bùn thải thay thế đất bauxite gia cố với 12% tro bay và 8% xi măng có những
đặc trưng về độ bền và khả năng đầm chặt cao, đưa vào sử dụng được một lượng
lớn bùn thải.
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- ii -
ABSTRACT
Road construction material made from a mixture of bauxite soil - mud,
combined with cement, fly ash was studied based on the theory of soil
stabilization. Empirical process of this thesis is based on two main research
methods: research methods of physical properties in the laboratory and research
methods to identify structural properties of materials and technical characteristics of
the material.
Experiments conducted on samples made with the percentage of fly ash,
cement, soil and mud bauxite different, to come to the conclusion about the
applicability of road construction materials. In this thesis, the author focus on
research and concluded from the effects of ingredients to the mechanical properties
of materials such as compressive strength, water resistance factor, splitting tensile
strength, modulus of elasticity...etc, in the same curing conditions. The sample is
formed by the method of Proctor compaction and curing improvements in the
conditions of the laboratory. In addition, experiments on satisfactory mixture in
order to determine the design parameters of materials such as California Bearing
Ratio test (CBR), leach rate were also conducted.
From the experimental results, the authors concluded the ability to alter the
soil plasticity and soil swell potentiality of fly ash, also found that the mixture use
40% bauxite residue mud reinforced with 12%, fly ash and 8% cement shows high
durability and high compaction capabilities, moreover, it shows ability to reuse a
large amount of waste mud.
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- iii -
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Thành phần khoáng vật của Bauxite ...................................................... 19
Bảng 2.2: Thành phần hóa học của Bauxite ở khu vực cao nguyên Việt Nam........ 20
Bảng 2.3: Thành phần hóa học và phân loại tro bay .............................................. 28
Bảng 2.4: Thành phần hóa học tiêu biểu của các loại tro bay và xi măng
37
Bảng 3.1: Các chỉ tiêu thí nghiệm xi măng PCB40 Holcim................................... 43
Bảng 3.2: Tính chất cơ lý của tro bay .................................................................... 43
Bảng 3.2: Thành phần hóa học của tro bay theo phương pháp XRF....................... 44
Bảng 3.4: Kết quả giới hạn Atterberg của đất bauxite ............................................ 45
Bảng 3.5: Kết quả thí nghiệm độ trương nở của đất Bauxite .................................. 46
Bảng 3.6: Thành phần hạt của đất Bauxite............................................................. 47
Bảng 3.7: Thành phần hóa của đất bauxite............................................................. 47
Bảng 3.8: Kết quả quan hệ độ ẩm và dung trọng khô của đất bauxite..................... 49
Bảng 3.9: Thành phần hạt của đất bùn thải ............................................................ 50
Bảng 3.10: Thành phần hóa của bùn thải ............................................................... 51
Bảng 3.11: Bảng cấp phối khảo sát ........................................................................ 53
Bảng 4.1: Kết quả thí nghiệm thành phần hạt .......................................................56
Bảng 4.2: Kết quả thí nghiệm chỉ số dẻo................................................................57
Bảng 4.3: Kết quả thí nghiệm độ trương nở ...........................................................59
Bảng 4.4: Kết quả dung trọng khô của vật liệu: .....................................................61
Bảng 4.5: Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén ..................................................65
Bảng 4.6: Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén ..................................................68
Bảng 4.7: Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén ..................................................70
Bảng 4.8: Kết quả thí nghiệm cường độ ép chẻ......................................................71
Bảng 4.9: Kết quả thí nghiệm độ hút nước.............................................................73
Bảng 4.10: Kết quả thí nghiệm hệ số mềm hóa của vật liệu ...................................74
Bảng 4.11: Kết quả thí nghiệm module đàn hồi .....................................................78
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- iv -
Bảng 4.12: Số liệu kết quả thí nghiệm độ chảy rửa kiềm .......................................80
Bảng 4.13: Kết quả thí nghiệm CBR......................................................................89
Bảng 5.1: Yêu cầu kỹ thuật của nước….…………………………………………100
Bảng 5.2: Thiết bị thi công………………………………………………………..101
Bảng 5.3: Thông số kỹ thuật của một số loại lu tham khảo……………..………..106
DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ
Hình 1.1: Vị trí địa lý Tây Ngun Việt nam……………………………………….1
Hình 1.2: Nhu cầu phát triển giao thông nông thôn vùng cao ngun……………...2
Hình 1.3: Tình trạng giao thơng nơng thơn vùng cao nguyên Việt nam……………3
Hình 1.4: Sự phân bố trữ lượng Bauxite ở Việt Nam………………………………4
Hình 1.5: Cơng nghệ khai thác và chế biến Bauxite………………………………...5
Hình 1.6: Tro bay với trữ lượng lớn đang được thải ra mơi trường…………………6
Hình 1.7: Tro bay được sử dụng để xây dựng mặt đường ở Australia……………...7
Hình 1.8: Thi cơng gia cố đất bằng tro bay………………………………………….8
Hình 1.9: Kết quả gia cố đất bằng tro bay…………………………………………11
Hình 1.10: Biểu đồ biến dạng khi nén của mẫu gia cố phế thải……………….......12
Hình 2.1: Tam giác cấu thành các loại trầm tích tiêu biểu...................................... 15
Hinh 2.2: Mặt cắt địa chất điển hình ...................................................................... 17
Hình 2.3: Trạng thái vật lý của tro bay................................................................... 26
Hình 2.4: Phân tích SEM các hình thể dạng cầu của tro bay .................................. 27
Hinh 2.5: Khả năng trương nở của khống sét trong đất khi gặp nước ................... 32
Hình 2.6: Sự kết tinh của ximăng Portland ............................................................ 35
Hình 2.8: Đường cong đầm nén tiêu biểu theo phương pháp.................................. 39
Hình 2.9: Quan hệ giữa độ ẩm và dung trọng cho thấy sự gia tăng của .................. 40
Hình 2.10: Ảnh hưởng của cơng đầm đến kết cấu đất ............................................ 41
Hình 2.11: Sự thay đổi khả năng nén theo độ ẩm tạo mẫu...................................... 42
Hình 3.1: Thành phần hạt theo phương pháp laser của tro bay............................... 44
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
-v-
Hình3.2: Kết quả phân tích nhiễu xạ X-ray của tro bay.......................................... 44
Hình 3.3: Đường cong cấp phối hạt của đất Bauxite .............................................. 47
Hình 3.4: Biểu đồ nhiễu xạ X-ray của đất bauxite.................................................. 48
Hình 3.5: Biểu đồ quan hệ độ ẩm và dung trọng khơ của đất bauxite ..................... 50
Hình 3.6: Đường cong cấp phối hạt của bùn thải ................................................... 51
Hình 3.7: Biểu đồ nhiễu xạ X-ray của bùn thải ...................................................... 51
Hình 3.8: Lược đồ tóm tắt cơ sở phối trộn……………………….………….……..54
Hình 4.1: Biểu đồ phân tích thành phần hạt của hỗn hợp Đất Bauxite – Bùn thải...55
Hình 4.2: Ảnh hưởng của các thành phần đến chỉ số dẻo .......................................58
Hình 4.3: Độ trương nở của vật liệu.......................................................................59
Hình 4.4: Biểu đồ quan hệ dung trọng khơ – độ ẩm ...............................................63
Hình 4.5: Biểu đồ quan hệ dung trọng khơ – độ ẩm ...............................................63
Hình 4.6: Ảnh hưởng của tỷ lệ CKD: (đất-bùn)………………………………….. 63
Hình 4.7: Ảnh hưởng của tỷ lệ Đ:B .......................................................................64
Hình 4.8: Ảnh hưởng của tỷ lệ XM: TB đến dung trọng khô của vật liệu...............64
Hình 4.9: Biểu đồ thể hiện mối quan hệ tỷ lệ XM: TB và cường độ chịu nén.........66
Hình 4.10: Thí nghiệm nén mẫu vật liệu................................................................67
Hình 4.11: Ảnh hưởng của tỷ lệ Đ:B đến cường độ của vật liệu.............................69
Hình 4.12: Sự phát triển cường độ theo thời gian...................................................71
Hình 4.14: Ảnh hưởng của tỷ lệ XM:TB……………………………….……….....71
Hình 4.15: Ảnh hưởng của tỷ lệ Đất:Bùn...............................................................72
Hình 4.16: Ảnh hưởng của tỷ lệ XM:TB…………………………………………..73
Hình 4.17: Ảnh hưởng của tỷ lệ Đất:Bùn...............................................................73
Hình 4.18: Ảnh hưởng của tỷ lệ XM:TB đến hệ số mềm hóa của vật liệu ..............76
Hình 4.19: Ảnh hưởng của tỷ lệ Đ:B đến hệ số Km của vật liệu ............................77
Hình 4.20: Làm phẳng mặt mẫu và đo kích thước mẫu ..........................................77
Hình 4.21: Thí nghiệm xác định Module đàn hồi...................................................78
Hình 4.22: Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đối với module đàn hồi .................79
Hình 4.23: Ảnh hưởng của tỷ lệ Đ:B đối với module đàn hồi ................................80
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- vi -
Hình 4.24: Thí nghiệm xác định độ chảy rửa kiềm ................................................81
Hình 4.25: Kết quả thí nghiệm độ chảy rửa của vật liệu.........................................82
Hình 4.26: Chuẩn bị khn thí nghiệm CBR………………………………………87
Hình 4.27: Dụng cụ thí nghiệm CBR………………………………………………87
Hình 4.28: Lấy mẫu thí nghiệm CBR ....................................................................86
Hình 4.29: Tạo mẫu thí nghiệm CBR ....................................................................87
Hình 4.30: Biểu đồ kết quả theo dõi độ trương nở của các mẫu đầm......................88
Hình 4.31: Đo độ trương nở của mẫu.....................................................................88
Hình 4.32: Biểu đồ quan hệ áp lực nén - chiều sâu ép lún......................................90
Hình 4.33: Biểu đồ quan hệ CBR- độ chặt K .........................................................91
Hình 4.34: Nén mẫu thử CBR................................................................................91
Hình 4.35: Mẫu thử 8%XM – 12%TB – 40%Đ – 40%B........................................93
Hình 4.36: Mẫu thử 8%XM – 12%TB – 80%Đ .....................................................94
Hình 5.1: Sơ đồ các cấp thiết kế đường giao thông nông thơn……….………..…….97
Hình 5.2: Sơ đồ các tầng lớp của kết cấu áo đường………………………………......98
Hình 5.3: Thiết bị cày đât…………………………………………………………102
Hình 5.4: Thiết bị gạt phẳng đât…………………………………………………..102
Hình 5.5: Máy rải xi măng………………………………………………………..103
Hình 5.6: Trộn vật liệu bằng thiết bị cày trộn…………………………………….103
Hình 5.7: Tưới nước làm ẩm…………………………………………….………..104
Hình 5.8: Đầm chặt bằng thiết bị lu………………………………………………105
Hình 5.9: Thiết bị lu bánh sắt……………………………………………………..105
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- vii -
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT
ASTM
: Tiêu chuẩn Hoa Kỳ (American Society of Testing and Material)
TCVN
: Tiêu chuẩn Việt Nam
GTNT
: Giao thơng nơng thơn
SEM
: Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope)
XRD
: X - Ray Diffraction
hh (Đất – Bùn) : Hỗn hợp đất bauxite và bùn thải
CKD
: Chất kết dính
CBR
: California Bearing Ratio
XM
: Xi măng
TB
: Tro bay
Đ
: Đất bauxite
B
: Bùn thải
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- viii -
MỤC LỤC
Nhiệm vụ luận văn Thạc sĩ
Lời cảm ơn
Tóm tắt
i
Danh mục các bảng biểu
iii
Danh mục các hình ảnh và đồ thị
iv
Danh mục các ký hiệu, viết tắt
vii
Mục lục
viii
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1
I.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................................ 1
I.1.1. Tình hình giao thơng nơng thơn cao ngun Việt Nam.................................... 11
I.1.2. Công nghệ sản xuất nhôm phát triển đang thải ra lượng bùn thải lớn............... 44
I.1.3. Tiềm năng nguồn tro bay .................................................................................. 6
I.1.4. Ý nghĩa đề tài nghiên cứu ................................................................................. 7
I.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU LÀM ĐƯỜNG GIAO THƠNG NÔNG
THÔN TỪ ĐẤT VÀ CÁC LOẠI PHẾ THẢI ................................................................ 8
I.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới ..................................................................... 8
I.2.1.1. Các nghiên cứu gia cố bằng tro bay...............................................................8
I.2.1.2. Các nghiên cứu gia cố bằng tro bay và xi măng 12
I.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước .................................................................... 12
I.3. KẾT LUẬN........................................................................................................... 13
I.4. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI .......................................................... 14
I.4.1. Mục tiêu của đề tài.......................................................................................... 14
I.4.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài......................................................................... 14
I.4.3. Nhiệm vụ của đề tài ....................................................................................... 14
CHƯƠNG II: CƠ SỞ KHOA HỌC ................................................................................. 15
II.1. CƠ SỞ KHOA HỌC DỰA TRÊN ĐẶC TRƯNG CỦA NGUYÊN LIỆU ........ 1515
II.1.1. Đất Bauxite ................................................................................................... 15
II.1.1.1. Nguồn gốc hình thành.................................................................................15
II.1.1.2. Thành phần khống và thành phần hóa học................................................18
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- ix -
II.1.1.3. Nguyên lý gia cố đất dựa trên đặc trưng của đất........................................20
II.1.2. Bùn thải từ tuyển quặng Bauxite.................................................................... 24
II.1.2.1. Nguồn gốc...................................................................................................24
II.1.2.2. Quá trình tuyển rửa quặng bauxite.............................................................24
II.1.2.3. Đặc trưng tính chất của bùn thải.................................................................25
II.1.3. Tro bay.......................................................................................................... 26
II.1.3.1. Tính chất vật lý của tro bay........................................................................26
II.1.3.2. Cấu trúc của tro bay....................................................................................27
II.1.3.2. Thành phần hóa học của tro bay.................................................................28
II.2. SỰ RẮN CHẮC CỦA VẬT LIỆU HỖN HỢP DỰA TRÊN CƠ SỞ CÁC
NGUYÊN LÝ GIA CỐ ............................................................................................... 29
II.2.1. Cơ chế gia cố vật liệu bằng tro bay ................................................................ 29
II.2.1.1. Những cơ chế phản ứng chủ yếu................................................................29
II.2.1.2. Ảnh hưởng của tro bay đối với đất được gia cố.........................................31
II.2.2. Cơ chế gia cố vật liệu bằng xi măng .............................................................. 33
II.2.3. Cơ chế gia cố vật liệu bằng tro bay kết hợp với xi măng................................. 36
II.2.3.1. Sự bổ sung thành phần hóa học khi gia cố bằng hỗn hợp XM và TB
36
II.2.3.2. Phản ứng hóa học tạo cường độ.................................................................37
II.3. Sự rắn chắc của vật liệu hỗn hợp trên cơ sở đầm chặt ........................................... 38
II.3.1. Nguyên lý đầm chặt....................................................................................... 38
II.3.2. Đường cong đầm nén .................................................................................... 39
II.3.3. Tính chất và kết cấu của đất đầm chặt............................................................ 41
CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN VẬT LIỆU................... 43
III.1. XI MĂNG .......................................................................................................... 43
III.2. TRO BAY .......................................................................................................... 43
III.2.1. Tính chất cơ lý của tro bay ........................................................................... 43
III.2.2. Thành phần hạt............................................................................................. 44
III.2.3. Thành phần hóa học ..................................................................................... 44
III.3. ĐẤT BAUXITE ................................................................................................. 45
III.3.1. Chỉ số dẻo .................................................................................................... 45
III.3.2. Độ trương nở................................................................................................ 46
III.3.3. Thành phần hạt............................................................................................. 47
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
-x-
III.3.4. Thành phần hóa học ..................................................................................... 47
III.3.5. Thành phần khống ...................................................................................... 48
III.3.6. Dung trọng khô và độ ẩm đầm chặt của đất Bauxite ..................................... 48
III.3.6.1. Thí nghiệm đầm nén Proctor theo phương pháp cải tiến..........................48
III.3.6.2. Kết quả dung trọng khô và độ ẩm đầm chặt của đất Bauxite....................49
III.4. BÙN THẢI ......................................................................................................... 50
III.4.1. Thành phần hạt............................................................................................. 50
III.4.2. Thành phần hóa học ..................................................................................... 51
III.4.3. Thành phần khoáng của bùn thải .................................................................. 51
III.5. CƠ SỞ LỰA CHỌN CÁC CẤP PHỐI THÍ NGHIỆM ........................................ 52
III.5.1. Cơ sở phối trộn nguyên vật liệu.................................................................... 52
III.5.2. Bảng cấp phối khảo sát................................................................................. 53
CHƯƠNG IV : NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU TỪ ĐẤT BAUXITE VÀ
BÙN THẢI GIA CỐ VỚI XI MĂNG - TRO BAY VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG NGUYÊN
LIỆU............................................................................................................................... 55
IV.1. NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÀNH PHẦN PHỐI TRỘN
ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA HỖN HỢP ĐẤT……………………....55
IV.1.1. Thành phần hạt của hỗn hợp đất................................................................... 55
IV.1.2. Chỉ số dẻo của đất........................................................................................ 57
IV.1.3. Độ trương nở của đất ................................................................................... 58
IV.2. NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU HỖN HỢP TỪ XI
MĂNG – TRO BAY – BÙN THẢI VÀ ĐẤT BAUXITE ............................................ 60
IV.2.1. PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO MẪU.............................................................. 60
IV.2.2. DUNG TRỌNG KHÔ CỦA VẬT LIỆU ...................................................... 61
IV.2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN............................................................................. 65
IV.2.3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ XM:TB đến cường độ chịu nén...............................65
IV.2.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ Đ:B đến cường độ chịu
nén.....................................6868
IV.2.3.3. Sự phát triển cường độ theo thời gian.......................................................70
IV.2.4. CƯỜNG ĐỘ ÉP CHẺ.................................................................................. 71
IV.2.5. ĐỘ HÚT NƯỚC.......................................................................................... 73
IV.2.6. HỆ SỐ MỀM HÓA...................................................................................... 74
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- xi -
IV.2.7. MODULE ĐÀN HỒI................................................................................... 77
IV.2.8. ĐỘ CHẢY RỬA.......................................................................................... 80
IV.2.9. XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ CBR (CALIFORNIA BEARING RATIO) CỦA HỖN
HỢP VẬT LIỆU TRO BAY-XI MĂNG-BÙN THẢI .............................................. 82
IV.2.10. NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU HỖN HỢP TỪ XI MĂNG –
TRO BAY – BÙN THẢI VÀ ĐẤT BAUXITE........................................................ 92
IV.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG IV ................................................................................. 95
CHƯƠNG V: QUY TRÌNH THI CÔNG ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN BẰNG
VẬT LIỆU ĐẤT BAUXITE VÀ BÙN THẢI GIA CỐ VỚI XI MĂNG VÀ TRO BAY...96
V.1. Tổng quan quy mô kỹ thuật đường giao thông nông thôn..................................... 96
V.1.1. Quy mô kỹ thuật............................................................................................ 96
V.1.2. Tiêu chuẩn kỹ thật vật liệu làm đường giao thông nông thôn ..................... 9797
V.2. Quy trình thi cơng vật liệu đất – bùn thải gia cố bằng xi măng và tro bay ............. 98
V.2.1. Vật liệu ......................................................................................................... 98
V.2.1.1. Đất bauxite và bùn thải...............................................................................98
V.2.1.2. Xi măng......................................................................................................99
V.2.1.3. Tro bay.......................................................................................................99
V.2.1.4. Nước...........................................................................................................99
V.2.2. Công nghệ thi công đường giao thông nông thôn bằng vật liệu đất bauxite và
bùn thải gia cố với xi măng và tro bay ................................................................... 100
V.2.2.1. Công tác chuẩn bị.....................................................................................100
V.2.2.2. Nội dung các bước thi công.....................................................................101
V.2.3. Kiểm tra chất lượng lớp gia cố .................................................................. ..107
KẾT LUẬN CHUNG.........................................................................................................109
KIẾN NGHỊ.......................................................................................................................110
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………..………….………...111
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CƠNG BỐ……………...……………………...…...114
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- Trang 1 -
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
I.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
I.1.1. Tình hình giao thơng nơng thơn cao ngun Việt Nam
Nằm ở phía tây và tây nam nước ta,
trên cao nguyên, vùng cao nguyên
Việt Nam nói chung và Tây Nguyên
nói riêng là nơi đặc biệt quan trọng
đối với việc phát triển kinh tế – xã
hội, quốc phòng – an ninh của đất
nước. Tây Nguyên gồm năm tỉnh: Gia
Lai, Kon Tum, Đắc Lắc, Đắc Nơng và
Lâm đồng, có diện tích tự nhiên
56.119 km2, chiếm 16,95% diện tích
của cả nước. Dân số gần triệu người
với 47 dân tộc anh em cùng chung
sống và là vùng đất giàu tiềm năng,
với thế mạnh của vùng cây cơng
nghiệp xuất khẩu như cà phê, hồ tiêu,
Hình 1.1: Vị trí địa lý Tây Ngun Việt nam
cao su. Ngồi những đặc điểm trên,
Tây Nguyên còn là nơi hội tụ của nhiều dân tộc anh em, từng ngày hình thành một
nền văn hóa dân tộc đa dạng, phong phú với những nét văn hóa đặc sắc riêng.
Tây Nguyên hàng năm vẫn được nhà nước quan tâm đầu tư xây dựng với nguồn
vốn lớn, tuy nhiên do điều kiện giao thông chưa đáp ứng yêu cầu phát triển nên tốc
độ phát triển của Tây nguyên vẫn chưa theo kịp các đô thị khác. Ngày nay, các vùng
cao mước ta vẫn đang đối mặt với nhiều khó khăn, thách thức trong quá trình xây
dựng để có thể trở thành một trong những trung tâm quan trọng về vị trí chính trị, xã
hội và kinh tế.
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- Trang 2 -
Hạn chế lớn nhất của các tỉnh Tây Ngun trong việc thu hút đầu tư đó chính là
hạ tầng cơ sở và yếu tố nhân lực. Trong đó, hạ tầng giao thơng là một trong những
vấn đề được quan tâm nhiều nhất. Nhưng trên thực tế, mạng lưới giao thơng đường
bộ vẫn chưa hồn thiện, nhiều đoạn đường vẫn đang trong tình trạng xấu, chưa đảm
bảo được sự thuận lợi cho các phương tiện vận chuyển hàng hóa, nhất là phục vụ
cho các dự án đầu tư lớn.
Nhìn bao qt tồn thể hệ thống giao thơng vùng cao, giao thông nông thôn ở
cao nguyên được kết nối với các trục đường quốc lộ, tỉnh lộ, trung tâm hành chính
huyện… tạo thành hệ thống giao thơng liên hồn liên quan trực tiếp đến đời sống
kinh tế, văn hoá xã hội của gần 76,5% dân số và 73% lực lượng lao động xã hội của
cả nước ở khu vực nơng thơn, miền núi.
Hình 1.2: Nhu cầu phát triển giao thông nông thôn vùng cao nguyên
Nông thôn cao nguyên sẽ có thể đổi mới, giàu có, văn minh nếu được phát triển
tồn diện cùng với một hệ thống giao thơng nơng thơn hồn thiện và bền vững. Bởi
có phát triển giao thơng nơng thơn cao ngun thì hàng hóa mới lưu thông, cải thiện
được cơ cấu sản xuất; thu hút đầu tư, kỹ thuật, cơng nghệ và nâng cao trình độ dân
trí, v.v… góp phần quan trọng để thực hiện các chiến lược làm thay đổi bộ mặt
nông thôn, vùng dân tộc thiểu số và miền núi của nhà nước. Việc rút ngắn khoảng
cách giữa thành thị với nông thôn, giữa miền núi với đồng bằng là một phần quan
trọng gắn liền với sự phát triển và hoàn thiện của hệ thống giao thông ở vùng cao
của đất nước.
Hiện nay, cả nước có 172.437 km đường giao thơng nơng thơn miền núi trong
đó đường huyện khoảng hơn 42.000 km và đường xã khoảng 130.000 km. Như vậy
về đường bộ, giao thông nông thôn miền núi chiếm tới 80% tổng mạng lưới đường
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- Trang 3 -
bộ toàn quốc. Trong tổng số 172.437 km đường giao thơng nơng thơn, chỉ có 0,56%
mặt đường bê tông nhựa, 7,2% mặt đường nhựa, 42,9% mặt đường cấp phối, còn lại
là đường đất, chiếm 49,2%. Vấn đề đầu tư và phát triển ở khu vực này của đất nước
trở nên vô cùng cấp thiết.
Một đoạn QL14C trên tỉnh Gia Lai
Hình 1.3: Tình trạng giao thơng nơng thơn vùng cao nguyên Việt nam
Hơn nữa, nhìn ở gốc độ khác Tây Ngun nói riêng cịn là một trong những địa
bàn thuộc khu vực Tam giác phát triển Campuchia - Lào - Việt Nam, nhưng hệ
thống giao thông liên kết giữa các trung tâm kinh tế trong khu vực chưa hồn thiện.
Vì vậy, để thúc đẩy sự giao lưu phát triển kinh tế - xã hội, thì việc đầu tư cơ sở hạ
tầng giao thông sẽ mở ra nhiều cơ hội, góp phần quan trọng trong việc giao lưu phát
triển kinh tế - xã hội.
Kết luận: Vấn đề phát triển giao thông vùng cao Việt Nam đang là vấn đề cấp
thiết đòi hỏi nhiều kế hoạch đầu tư nghiên cứu quy mô. Tuy nhiên, trong phạm vi
nghiên cứu của luận văn, tác giả mong muốn đóng góp một phần nhỏ trong vấn đề
giao thông ở cao nguyên: xây dựng những con đường nông thôn bền vững để cải
thiện điều kiện đi lại của nhân dân vùng cao, hy vọng sẽ rút ngắn sự chênh lệch phát
triển giữa nông thôn ở cao nguyên Viêt Nam và các trung tâm kinh tế khác của đất
nước.
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- Trang 4 -
I.1.2. Công nghệ sản xuất nhôm phát triển đang thải ra lượng bùn thải lớn
Bauxite là một trong những khoáng sản phổ biến trên bề mặt trái đất để chế biến
thành nhôm kim loại và là một trong những nguồn tài ngun khống sản có trữ
lượng lớn của Việt Nam. Theo kết quả điều tra thăm dò địa chất chưa đầy đủ, ở
nước ta khoáng sản Bauxite phân bố rộng từ Nam đến Bắc với trữ lượng khoảng 5,4
tỷ tấn quặng nguyên khai, tương đương với 2,3 tỷ tấn quặng tinh; tập trung chủ yếu
ở Tây Nguyên -Đăk Nơng, Lâm Đồng [1].
Hình 1.4: Sự phân bố trữ lượng Bauxite ở Việt Nam
Theo báo cáo “Tổng quan về tài nguyên quặng Bauxite và quy hoạch phân vùng
thăm dò, khai thác, chế biến, sử dụng quặng Bauxit giai đoạn 2007-2015 có xét đến
năm 2025” của Tập đồn Cơng nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam và các cơ
quan chịu trách nhiệm chính trong việc đầu tư thực hiện quy hoạch Bauxite tại Tây
Nguyên thì đến năm 2015, Việt Nam sẽ sản xuất từ 6,0-8,5 triệu tấn Alumin và 0,20,4 triệu tấn Nhôm. Tại vùng Tây Nguyên sẽ xây dựng 6 nhà máy Alumin, 1 nhà
máy điện phân nhôm, 1 đường sắt khổ đơn dài 270 km, rộng 1,43m từ Đăk Nơng
đến Bình Thuận và 1 cảng biển chun dụng cơng suất 10 - 15 triệu tấn tại Bình
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- Trang 5 -
Thuận. Đến năm 2025 sẽ xây dựng và nâng công suất của 7 nhà máy Alumin, 2 nhà
máy điện phân nhôm, 1 đường sắt khổ đôi rộng 1,43 mét và 1 cảng biển công suất
25 - 30 triệu tấn để sản xuất từ 12-18 triệu tấn alumin/năm. Tổng đầu tư cho tồn bộ
chương trình này đến năm 2025 ước khoảng 20 tỷ USD. Nhà máy Alumin tại Bảo
Lộc – Lâm Đồng đã khởi công xây dựng (tháng 7/2008) với công suất 600.000
tấn/năm. Nhà máy Alumin Nhân Cơ – Đắc Nông cũng được triển khai với công suất
tương tự [1].
Hình 1.5: Cơng nghệ khai thác và chế biến Bauxite[1]
Trong tình hình đó, khi mà sự phát triển của nền công nghiệp nhôm ở Việt Nam
đang trở nên mạnh mẽ, hứa hẹn nhiều lợi ích kinh tế cho đất nước, chúng ta cũng
không thể bỏ qua những hệ quả đi kèm, đặc biệt là khi nó có liên quan đến vấn đề
dân sinh và môi trường. Như đã biết, để sản xuất Alumina, nhiều nhà đầu tư đã sử
dụng phương pháp Bayer với quy trình cơng nghệ phức tạp (gồm 5 giai đoạn). Chất
thải chính của q trình sản xuất Alumin là bùn thải và bùn đỏ [2].
Như vậy, khi nền công nghiệp sản xuất nhôm càng phát triển thì lượng sản
phẩm phụ đi kèm như bùn thải và bùn đỏ cũng ngày càng tăng lên. Và nếu không
được xử lý hoặc có những phương hướng tái sử dụng hợp lý thì lượng sản phẩm phụ
này có thể sẽ tạo nên gánh nặng về mặt môi trường.
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- Trang 6 -
I.1.3. Tiềm năng nguồn tro bay
Ở nhiều nước trên thế giới, như Mỹ, Ấn Độ, Nhật Bản, Trung Quốc…, sản phẩm
phụ của cơng nghiệp đốt than có rất nhiều ứng dụng. Theo Hiệp hội Tro Than Mỹ
(ACAA), vào năm 2003 đã có hơn 121 triệu tấn tro than thải ra, bao gồm: 70 triệu
tấn tro bay, còn lại là các loại tro khác. Theo ước lượng, có khoảng 46.3 triệu tấn tro
trong năm 2003 được tái sử dụng trong nhiều chương trình tận dụng vật liệu, trong
đó có khoảng 58% là tro bay.
Ở Mỹ, sản lượng tro bay vẫn tăng đều kể từ năm 1981 đến năm 2004 (hình 1.7).
Theo các số liệu ghi nhận trên biểu đồ, lượng tro bay tái sử dụng đang dần tăng lên
từ 10 triệu tấn vào năm 1981 lên đến 25 triệu tấn vào năm 2004. Và cho đến nay,
ngày càng có nhiều chương trình tái sử dụng đã và đang được ACAA xúc tiến nhằm
khuyến khích việc tận dụng tro bay nói riêng và các loại tro thải khác nói chung [5].
Hiện nay tại Mỹ hàng năm có hơn 131 triệu tấn tro bay được sản xuất từ 460 triệu
tấn chất đốt than. Và theo một cuộc khảo sát vào năm 2008 thì có 43% trong số đó
được tái sử dụng.
Hình 1.6: Tro bay với trữ lượng lớn đang được thải ra môi trường [21]
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- Trang 7 -
Hình 1.7: Sản lượng và tình hình tận dụng tro bay ở Mỹ, 2005 [5]
Tại Việt Nam, riêng nhà máy Nhiệt điện Phả lại, trữ lượng thải ra khoảng 1 triệu
tấn/năm và dự kiến đến năm 2015, tổng trữ lượng thải ra của các nhà máy nhiệt điện
đốt than lên tới 5 triệu tấn/năm. Như vậy, phải sử dụng một diện tích khá lớn ao hồ,
đất canh tác nơng nghiệp để làm diện tích chứa lượng phế thải này. Với thành phần
hạt có trọng lượng nhẹ, kích thước hạt rất nhỏ nên tro xỉ có thể bay tự do trong
khơng khí, gây ơ nhiễm mơi trường, ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống, sinh hoạt
của nhân dân. Hiện nay, lượng tro bay được đưa vào tái sử dụng lại là rất ít, phần
lớn cịn lại có thể là nguyên nhân của các vấn đề môi trường.
I.1.4. Ý nghĩa đề tài nghiên cứu
Khi công nghiệp phát triển, kèm theo là sự gia tăng của một số loại chất thải và
sản phẩm phụ ngày càng nhiều, điều này đang làm cho mối quan ngại về vấn đề môi
trường ngày càng lớn. Về việc xử lý các loại vật liệu thải, có hai xu hướng chủ yếu:
xử lý tiêu hủy hoặc tận dụng chúng để mang lại lợi ích kinh tế. Hiện nay, vấn đề xử
lý phế thải đang trở nên quá tải, vì vậy mà xu hướng tận dụng chúng để làm ra các
loại vật liệu mới, mang lại giá trị sử dụng cao hơn đang là mục tiêu của nhiều đề tài
nghiên cứu. Sử dụng phế thải công nghiệp để sản xuất vật liệu xây dựng có thể cung
cấp nguyên vật liệu cho công tác xây dựng, đồng thời cũng là một giải pháp xử lý
chất thải một cách hiệu quả. Chính vì vậy, tác giả luận văn mong muốn kết hợp hai
mục tiêu vừa tận dụng được các sản phẩm phế thải, giải quyết vấn đề môi trường,
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- Trang 8 -
vừa góp một phần trong sự phát triển giao thông nông thôn vùng cao nguyên, mà
trước hết là góp phần phát triển xây dựng đường giao thơn ở những nơi sản sinh
nguồn phế thải.
I.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU LÀM ĐƯỜNG GIAO THÔNG
NÔNG THÔN TỪ ĐẤT VÀ CÁC LOẠI PHẾ THẢI
I.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới:
I.2.1.1. Các nghiên cứu gia cố bằng tro bay
Theo [16], Peerapong Jitsangiam đã sử dụng hỗn hợp vật liệu, trong đó thành
phần chủ yếu là bùn thải để nghiên cứu và đánh giá tính chất cơ lý đặc trưng cho vật
liệu làm đường. Trong nghiên cứu này ông đã sử dụng thêm vôi và tro bay loại F
với hàm lượng thay đổi từ 20-40% để khảo sát các mục tiêu cơ lý như cường độ,
khối lượng thể tích khơ, mô đun đàn hồi…Nghiên cứu đi đến kết luận rằng, vật liệu
từ bùn thải nếu được gia cố thêm tro bay, vơi với tỷ lệ hợp lý sẽ có được những đặc
trưng về độ bền nén, độ biến dạng… thích hợp cho xây dựng đường giao thông.
Theo [9], cho đến năm 2008 có nhiều dự án xây dựng đường giao thơng sử dụng
một lượng lớn tro bay. Điển hình là dự án Northern Hume Alliance, Coolac Bypass,
Hume Highway Southern Alliance, đã sử dụng hơn 70 000 tấn tro bay để xây dựng
các tuyến đường lớn. Trong đó, lượng tro dùng cho lớp nến là 160kg/m3, cho lớp
mặt là 80 kg/m3.
Hình 1.8: Tro bay được sử dụng để xây dựng mặt đường ở Australia [9]
Tro bay là loại vật liệu có rất nhiều ứng dụng trong xây dựng đường giao thông
và cho đến hơm nay, những ứng dụng đó đang ngày một tăng lên, phát triển theo
nhiều hướng mới. Những ứng dụng của tro bay trong xây dựng đường giao thông đã
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- Trang 9 -
từng được biết đến như: Kết hợp với xi măng Portland để làm bêtông, dùng trong
gia cố nền đường, dùng trong vật liệu đắp gia tải, dùng trong cải tạo đất tại chỗ,
dùng trong vật liệu làm mặt đường Asphalt.
Hình 1.9: Thi cơng gia cố đất bằng tro bay [5]
Theo [4], năm 2005, tro bay được sử dụng với hàm lượng 10-20% cho công tác
gia cố nhiều loại đất khác nhau tại Iowa. Kết quả cho thấy tro bay có ảnh hưởng đến
rất nhiều đặc trưng cơ lý của các loại đất đươc gia cố. Cũng theo tài liệu này, việc
sử dụng tro bay đã mang lại những kết quả sau:
o Khi có sử dụng tro bay với hàm lương như trên, dung trọng khô sau
khi đầm chặt của vật liệu tăng lên và độ ẩm tạo hình tối thuận giảm
xuống
o Cường độ của vật liệu đất-tro bay phụ thuộc vào thời gian, nhiệt độ
dưỡng hộ, năng lượng tạo hình
o Tro bay có tác động đến trạng thái của vật liệu, nó giúp cho vật liệu
đạt được một cường độ ban đầu nhất định, điều này có lợi cho công
tác thi công trong điều kiện ẩm ướt và nến đất không ổn định.
o Vật liệu đất-tro bay thể hiện tính bền trong điều kiện đóng băng và tan
băng nhiều hơn
Một số nghiên cứu khác cũng cho thấy sự có mặt của tro bay có những ảnh
hưởng đáng kể đến các đặc trưng cơ lý của vật liệu làm đường:
Năm 1988, cơng trình xây dựng đường đua Heartland Park Race Track ở
Topeka, Kansas đã sử dụng loại tro bay có hàm lượng Ca(OH)2 trong khoảng 28%
đến 33% cho lớp nền đường. Hàm lượng tro bay được nghiên cứu tăng dần từ 14%,
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
- Trang 10 -
16% và 18%. Sau đó, căn cứ vào khả năng đầm nén và cường độ, dự án đã chọn tro
bay với hàm lượng tối ưu là 16% trong điều kiện công tác đầm nén kéo dài dưới 2
giờ. Và với độ ẩm khoảng 0- 4%, vật liệu có thể đạt được cường độ cao nhất có thể.
Lớp đất nền dùng tro bay dày 12 inch, được hoàn tất vào cuối tháng 12 năm 1988.
Nhiệt độ vật liệu được theo dõi rất khắt khe trong suốt quá trình xây dựng. Có
những nơi nhiệt độ xuống dưới 4.4oC, vật liệu vẫn giữ được sự ổn định. Cho đến
năm 1992, tức là sau 4 năm sử dụng, mặt đường đua được xác định là vẫn ở trong
tình trạng rất tốt [4].
Theo [13], Parsons và Kneebone sử dụng 12-16% tro bay để gia cố gia cố
cho ba loại đất khác nhau. Kết quả nghiên cứu cho thấy khi sử dụng 16% tro bay sẽ
cho cường độ cao hơn và dung trọng khơ sau khi đầm nén thấp hơn. Bên cạnh đó
tác giả cũng đã lưu ý những kết quả sau:
o Sử dụng tro bay làm giảm sự thay đổi thể tích. Bởi vì, bản thân nó
cũng ít co ngót thay trương nở khi gặp nước. Ngoài ra thành phần CaO
trong tro bay thơng qua q trình trao đổi ion sẽ làm giảm ái lực giữa các
hạt sét trong đất và nước (Ferguso và Levorson, 1999)
o Sử dụng tro bay làm tăng cường độ của đất. Cường độ ban đầu của
mẫu thử cao do tác dụng của quá trình đầm nén.
Theo [23], năm 2010, một nghiên cứu về sự thay đổi các tính chất của đất khi
gia cố bằng tro bay được tiến hành. Nghiên cứu khẳng định loại đất khảo sát ban
đầu có những tính chất bất lợi như cường độ thấp, tính dẻo và tính thấm hút nước
cao và có xu hướng giữ nước, duy trì độ ẩm tự nhiên khá cao, tuy nhiên trong quá
trình gia cố, một số tính chất đặc trưng đó đã thay đổi đáng kể. Theo tác giả, trước
đó, hầu hết các phương pháp gia cố phổ biến để nâng các tinh chất cơ lý của đất đều
dựa trên cơ sở chỉ sử dụng xi măng, nhưng kết quả nghiên cứu đã cho thấy nhiều
tính chất bất lợi của đất đã được cải thiện nhiều hơn bằng tro bay. Nghiên cứu đã đi
đến một số kết luận như sau:
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trần Ngọc Kiều Nga
