Nghiên cứu tận dụng đất nạo vét từ dự án luồng tàu biển nối sông tiền vào sông hậu gia cố kết hợp tro bay làm móng kết cấu áo đường ô tô tại tỉnh trà vinh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

PHAN VĂN KHA

NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG ĐẤT NẠO VÉT TỪ DỰ ÁN
LUỒNG TÀU BIỂN NỐI SÔNG TIỀN VÀO SÔNG HẬU
GIA CỐ KẾT HỢP TRO BAY LÀM MĨNG KẾT CẤU
ÁO ĐƯỜNG Ơ TƠ TẠI TỈNH TRÀ VINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THƠNG

Đà Nẵng - Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

PHAN VĂN KHA

NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG ĐẤT NẠO VÉT TỪ DỰ ÁN
LUỒNG TÀU BIỂN NỐI SÔNG TIỀN VÀO SÔNG HẬU
GIA CỐ KẾT HỢP TRO BAY LÀM MĨNG KẾT CẤU
ÁO ĐƯỜNG Ơ TƠ TẠI TỈNH TRÀ VINH

Chuyên ngành
Mã số

: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thơng
: 85.80.205

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. CHÂU TRƯỜNG LINH

Đà Nẵng - Năm 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng
bố trong bất kỳ cơng trình khoa học nào khác.
Tác giả luận văn

Phan Văn Kha


MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Tóm tắt luận văn
Danh mục các bảng
Danh mục các hình
Danh mục các ký hiệu và từ viết tắt
MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề ...............................................................................................................1

2. Mục tiêu nghiên cứu ..............................................................................................2
3. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................3
4. Phạm vi nghiên cứu ...............................................................................................3
5. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................3
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiển của đề tài.............................................................4
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP GIA CỐ ĐẤT ĐỂ LÀM MĨNG KẾT
CẤU ÁO ĐƯỜNG VÀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MĨNG KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
TẠI TRÀ VINH .............................................................................................................5
1.1. Tổng quan về gia cố đất bằng chất kết dính vơ cơ làm kết cấu áo đường ô
tô, tại Trà Vinh...........................................................................................................5
1.2.1. Gia cố bằng vôi...............................................................................................6
1.2.2. Gia cố bằng xi măng ......................................................................................8
1.2.3. Gia cố bằng tro bay ......................................................................................10
1.2.4. Gia cố bằng tro bay với xi măng hoặc vôi...................................................11
1.2. Các tiêu chuẩn hiện hành về gia cố đất...........................................................11
1.3. Tham khảo một số tiêu chuẩn trong và ngoài nước ......................................14
1.3.1. Nghiên cứu trong nước ...............................................................................14
1.3.2. Nghiên cứu trên thế giới..............................................................................20
1.4. Tình hình sử dụng vật liệu kết cấu áo đường và làm lớp móng áo đường ô
tô tại Trà Vinh..........................................................................................................22
1.4.1. Thành phần đất gia cố (đất đào nguyên thổ)..............................................24
1.4.2. Thành phần phế phẩm công nghiệp tro bay (Tro, xỉ) ................................25
1.4.3. Chỉ tiêu cơ lý hóa của xi măng....................................................................26
1.4.4. Thành phần cấp phối đá dăm......................................................................27
1.5. Các yêu cầu đối với vật liệu làm tầng móng kết cấu áo đường ơtơ - các thí
nghiệm (móng trên, móng dưới) .............................................................................27
1.5.1. Yêu cầu về loại đá ........................................................................................27
1.5.2. Yêu cầu về thành phần hạt của vật liệu CPĐD ..........................................28
1.5.3. Yêu cầu đối với vật liệu nền móng ..............................................................28

1.6. Phương hướng sử dụng nguồn vật liệu thải (tro bay trong quá trình hoạt
động các nhà máy nhiệt điện duyên hải và đất nạo vét về trữ lượng tại các bãi
thải khu k2, 3, 4, 5, ...và khu k8).............................................................................29
1.7. Kết luận chương 1.............................................................................................30
Chương 2: QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH TỶ LỆ PHỐI TRỘN
HỢP LÝ ĐẤT NẠO VÉT GIA CỐ - TRO BAY - XI MĂNG.................................31
2.1. Kinh nghiệm sử dụng tro xỉ nhiệt điện duyên hải .........................................31
2.1.1. Khái niệm tro - xỉ .........................................................................................31
2.1.2. Công dụng sử dụng vật liệu tro - xỉ.............................................................31
2.1.3. Tính chất của tro bay (fly ash) ....................................................................32
2.1.4. Phân loại tro bay ..........................................................................................33
2.1.5. Đặc điểm tro bay của nhà máy nhiệt điện duyên hải .................................34
2.1.6. Xi măng dùng để gia cố cho cấp phối thiên nhiên tại tỉnh Trà Vinh ........36
2.1.7. Một số nghiên cứu, kinh nghiệm sử dụng tro xỉ nhiệt điện Duyên Hải ...36
2.2. Quy hoạch thực nghiệm ...................................................................................37
2.2.1. Đối với cấp phối thiên nhiên chưa gia cố ...................................................37
2.2.2. Đối với chất kết dính vơ cơ ..........................................................................38
2.2.3. Số lượng mẫu thí nghiệm ............................................................................38
2.3. Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của loại cấp phối thiên sử dụng
thực nghiệm ..............................................................................................................41
2.3.1. Thí nghiệm thành phần hạt hỗn hợp (TCVN 7572:2006) .........................41
2.3.2. Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn (TCVN 4201:2012).................................42
2.4. Thực nghiệm và đánh giá phân tích kết quả thí nghiệm hỗn hợp cấp phối
thiên nhiên gia cố đất, tro bay với chất hoạt hóa là xi măng ...............................43
2.4.1. Thí nghiệm cường độ chịu nén TCVN 9403:2012)....................................43
2.4.2. Thí nghiệm ép chẻ (TCVN 8862:2011) .......................................................45
2.4.3. Thí nghiệm CBR (Dựa theo tiêu chuẩn 22TCN 332-06) ...........................47
2.4.4. Sức kháng cắt (TCVN 4199:2012) ..............................................................48
2.4.5. Thí nghiệm Mơ đun đàn hồi........................................................................50

2.4.6. Thí nghiệm hệ số thấm (TCVN 4200:2012)................................................51
2.4.7. Tổng hợp các kết quả thí nghiệm ................................................................53
2.5. Đề xuất chọn tỷ lệ phối trộn hợp lý .................................................................53
2.5.1. Đánh giá kết quả các tổ mẫu thực nghiệm của hởn hợp Đ-T-XM (G2, G4,
G6 và G8)................................................................................................................53
2.5.2. Nhận xét kết quả thí nghiệm .......................................................................54
2.5.3. Đánh giá trữ lượng, chất lượng đất tại các bãi chứa.................................55
2.5.4. Đánh giá trữ lượng, chất lượng Tro bay tại các bãi chứa .........................55
2.6. Kết luận chương 2.............................................................................................55
Chương 3: ĐỀ XUẤT KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG Ô TÔ TẠI TRÀ VINH SỬ DỤNG
MÓNG ĐẤT NẠO VÉT GIA CỐ TRO BAY - XI MĂNG .....................................57


3.1. Kết cấu áo đường tuyến đặc trưng..................................................................57
3.2. Đề xuất thay lớp móng cho loại kết cấu áo đường tầng mặt cấp A1............58
3.3. Đế xuất thay lớp móng cho loại kết cấu áo đường tầng mặt cấp A2............62
3.4. Đế xuất thay lớp móng cho loại kết cấu áo đường tầng mặt cấp B1............63
3.5. Đế xuất thay lớp móng cho loại kết cấu áo đường tầng mặt cấp B2............64
3.6. Đề xuất kết cấu áo đường đặc trưng cho từng loại đường có sử dụng lớp vật
liệu gia cố ..................................................................................................................67
3.7 Tính tốn lún và đề xuất kết cấu áo đường đặc trưng cho từng loại đường
có sử dụng lớp vật liệu gia cố ..................................................................................68
3.7.1. Tính tốn lún đối với kết cấu áo đường cho từng loại đường có sử dụng
vật liệu gia cố..........................................................................................................68
3.7.2. Đề xuất kết cấu áo đường đặc trưng...........................................................76
3.8. Kết luận chương 3.............................................................................................77
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.....................................................................................78
1. Kết luận.................................................................................................................78
2. Kiến nghị...............................................................................................................79
3. Những hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp theo.................................................79

TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................81
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT
C

: Lực dính

ϕ

: Gốc ma sát nội

WL
WP
IP

: Giới hạn chảy
: Giới hạn dẻo
: Chỉ số dẻo

γ k max : Dung trọng khô lớn nhất
Mk
P
F
ρ
τ
σ
Ech
ER

Rn
Rbh
Rec
Rku

: chỉ số kiềm
: Tải trọng khi phá hoại mẫu
: Tiết diện ngang trung bình của mẫu
:Khối lượng riêng của đất
: sức chống cắt
: Áp lực thẳng đứng trên mặt phẳng cắt
: Mô đun đàn hồi yêu cầu
: Mô đun đàn hồi
: Cường độ kháng nén
: Độ bền nén ở trạng thái bảo hòa
: Độ bền ép chẻ
: Cường độ kéo uốn.


NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG ĐẤT NẠO VÉT TỪ DỰ ÁN LUỒNG TÀU BIỂN
NỐI SÔNG TIỀN VÀO SÔNG HẬU GIA CỐ KẾT HỢP TRO BAY
LÀM MĨNG KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG Ơ TÔ TẠI TỈNH TRÀ VINH
Học viên
Mã số

: Phan Văn Kha, Chun ngành: KTXD cơng trình giao thơng
: 85.80.205, Khóa: K36 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Tóm tắt: Với nguồn đất thải nạo vét từ dự án Luồng tàu biển có trọng tải lớn vào sơng Hậu
“nối Sơng Tiền vào Sông Hậu” được đề tài nghiên cứu thực nghiệm nhằm thay thế cho vật liệu

truyền thống làm móng kết cấu áo đường đang khan hiếm tại tỉnh Trà Vinh bằng cách gia cố kết
hợp tro bay từ nhà máy nhiệt điện Duyên Hải (tro bay loại F: từ nguồn kết quả phân tích tro bay
của nhà máy nhiệt điện Duyên Hải theo TCVN 10302:2014) và chất kết dính liên kết xi măng
thông dụng tại địa phương. Hỗn hợp vật liệu đất - tro bay - xi măng được quy hoạch thực nghiệm
xác định tỷ lệ phối trộn hợp lý với đất nạo vét gia cố tro bay, xi măng trình bày trong chương 2
với tổ hợp mẫu G2, G4, G6 và G8. Qua kết quả thí nghiệm và mơ phỏng sự làm việc của lớp
móng vật liệu truyền thống chưa gia cố và vật liệu có gia cố trên phần mềm Plaxis, kết quả cho
thấy: Giá trị CBR đạt từ 21,7% ÷ 29,5 %; mơ đun đàn hồi Eđh = 250 Mpa (G6- 6% xi măng), Eđh
= 287 Mpa (G8 - 8% xi măng) đạt độ bền cấp III đối với vật liệu là đất gia cố; đảm bảo sử dụng
để làm lớp móng dưới kết cấu áo đường thay cho các lớp cấp phối thiên nhiên và lớp cấp phối đá
dăm; Riêng đối với nền đường (thông thường không yêu cầu cấp độ bền hay yêu cầu nhỏ) đảm
bảo sử dụng các mẫu G2 - 2% xi măng; G4 - 4% xi măng. Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể
làm cơ sở tham khảo, phục vụ cơng tác thiết kế các cơng trình xây dựng, cơng trình giao thơng
(lớp móng dưới kết cấu áo đường ơ tơ) tại tỉnh Trà Vinh.
Từ khóa: Dự án Luồng tàu biển vào sơng Hậu; móng kết cấu áo đường; tro bay; nhiệt điện
Duyên Hải; hỗn hợp vật liệu đất - tro bay - xi măng.

RESEARCH TO UTILIZE DREDGE LAND FROM PROJECT FOR
CONSTRUCTION INVESTMENT OF LARGE LOAD VESSELS IN
AND OUT HAU RIVER COMBINED WITH FLY ASH TO
SUBGRADE OF ROAD PAVEMENT IN TRA VINH PROVINCE
Abstract: With the utilize dredge land from project for construction investment of large load
vessels in and out Hau river by empirical research to replace scarcity of traditional materials
making subgrade of road pavement in Tra Vinh province by reinforcementing fly ash from Duyen
Hai power plant (with type F fly ash from the results of the analysis fly ash in Duyen Hai power
plant according to TCVN 10302:2014) and the local common cement. The soil - fly ash - cement
mixture is empirical planned to determine the ratio of reasonable mixing to the dredging soil
reinforced fly ash, the cement presented in Chapter 2 with the sample combination G2, G4, G6
and G8. Through the results of the experiment and simulating the work of the traditional or
reinforced of subgrade of road pavement on the Plaxis software, the results showed: The value of

CBR reaches from 21.7% ÷ 29.5%; elastic modulus of G6 (6% cement) is 250 Mpa and G8 (8%
cement) is 287 Mpa; the reinforced material of subgrade of road pavement has endurance level III
make sure to use the base to subgrade of road pavement instead of the natural gravel layer and
macadam; As for the road base (usually not required or requested reliability level small) to ensure
use templates G2 - 2% cement; G4 - 4% cement. The research results of the study can serve as a
basis for reference, serving the design of buildings, transport works (subgrade of road pavement)
in Tra Vinh province.
Keyword: Project for construction investment of large load vessels in and out Hau river;
subgrade of road pavement; Duyen Hai power plant; soil - fly ash - cement mixture.


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10

2.11
2.11
2.13
2.14
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8

Tên bảng
Trang
Chỉ tiêu cơ lý của đất xây dựng gia cố
6
Phân loại vôi theo 02 chỉ tiêu cơ bản là hàm lượng CaO+MgO
8
Tổng hợp cường chịu nén của đất hỗn hợp
17
Các chỉ tiêu cơ – lý – hóa của tro bay
26
Thành phần hóa học của Xi măng
27
Các chỉ tiêu cơ lý hóa của xi măng
27
Cường độ gạch đá làm nền móng
28
Chỉ tiêu chất lượng tro bay dùng cho bê tông và vữa xây

33
Phân loại tro bay theo ASTM 618
34
Kết quả thí nghiệm tro bay
35
Thành phần hóa học
36
Quy hoạch số lượng mẫu thí nghiệm
40
Các chỉ tiêu dung trọng, độ ẩm mẫu hỗn hợp vật liệu
42
Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu hỗn hợp vật liệu
44
Kết quả thí nghiệm cường độ ép chẻ (Rec) hổn hợp vật liệu
46
Kết quả sức chống cắt hỗn hợp vật liệu
50
Kết quả đo môđun đàn hồi hỗn hợp Đ-T-X
50
Kết quả đo môđun đàn hồi hỗn hợp Đ-T-X
52
Tổng hợp kết quả thí nghiệm hỗn hợp Đ - T – X
53
So sánh chỉ tiêu cơ lý của vật liệu gia cố TCNV 10379-2014
54
Bảng tổng hợp cấp độ bền hổn hợp
54
Tính tốn Etb của kết cấu hỗn hợp vật liệu giảm chiều dày
58
Kết quả tính đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tìm Etb’

59
Tính đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tính Etb’
61
Thơng số của các lớp vật liệu trong kết cấu Nguyễn Đáng
68
Tính chất cơ lý các lớp đất nền mơ phỏng trong Plaxis
69
Tính chất cơ lý các lớp vật liệ kết cấu áo đường mô phỏng trong
70
Plaxis
Bảng tổng hợp quy đổi xe
71
Độ lún nền đường
76


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
1
2
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10

1.11
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2. 14
3.1
3.2
3.3

Tên bảng
Trang
Tổng quan Dự án Luồng cho tàu trọng tải lớn vào sông Hậu
1
Tổng quan khu Nhiệt điện Duyên Hải
2
Biểu đồ cường độ chịu nén theo thời gian
17
Cường độ nén Rn nhóm mẫu 1 ở các ngày tuổi khác nhau
18
Mơ đun đàn hồi Eđh nhóm mẫu 1 ở các ngày tuổi khác nhau

19
Sức chịu tải CBR nhóm mẫu 1 ở ngày tuổi 28
19
Biểu đồ nén trục đơn của đất hỗn hợp tro bay (a) nhà máy
20
Wabash River và nhà, máy A. B. Brown
Biểu đồ sức kháng cắt của đất hỗn hợp tro bay (a) nhà máy
20
Wabash River và (b) nhà máy A. B. Brown
Biểu đồ hệ số thấm của đất hỗn hợp theo hàm lượng tro bay
21
Biểu đồ sức kháng nén của đất hỗn hợp ở thời gian 1 ngày và 7
21
ngày
Khu bãi chứa thải K5- DA Luồng tàu (đào nguyên thổ)
25
Khu lò chứa tro bay và xỉ than
25
Mẫu Tro bay đi thí nghiệm
26
Các silo chứa tro bay sau khi được thu gom bằng hệ thống tĩnh
35
điện
Biểu đồ Cấp phối mẫu hỗn hợp vật liệu
42
Biểu đồ đầm chặt proctor - đường bảo hòa mẫu hỗn hợp vật liệu
42
Thí nghiệm cường độ chịu nén tuổi mẫu 14, 28, 56 và 90 ngày
44
Biểu đồ quan hệ cường độ chịu nén đơn trục (mẫu G2,G4,G6,

44
G8)
Thí nghiệm cường độ ép chẻ (Rec)
45
Biểu đồ cường độ chịu kéo khi ép chẻ mẫu hỗn hợp vật liệu
46
Thí nghiệm CBR của hổn hợp G2, G4,G6,G8 (28 ngày)
47
Biểu đồ sức chịu tải CBR mẫu hỗn hợp mẫu G2, G4,G6,G8
48
Đồ thị ứng suất cắt - ứng suất pháp
49
Mẫu thí nghiệm sức kháng cắt, nén nhanh là mẫu dao vịng
49
Mẫu thí nghiệm Mơ đun đàn hồi
50
Biểu đồ quan hệ môđun đàn hồi hỗn hợp Đ-T-X
51
Biểu đồ thấm theo áp lực nén theo cấp
52
Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu áo đường mềm và kết cấu nền57
áo đường
Kết cấu áo đường tầng mặt A1 tại Trà Vinh
58
Kết cấu ao đường tầng mặt A1 thay thế bằng vật liệu đất gia cố
58


3.4
3.5

3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
3.19
3.20
3.21
3.22
3.23
3.24
3.25
3.26

tro-xi măng
Kết cấu áo đường tầng mặt A2 đang sử dụng
Kết cấu ao đường tầng mặt A2 sử dụng móng trên bằng vật liệu
đất gia cố tro bay-xi măng
Kết cấu ao đường tầng mặt B1 đang sử dụng
Kết cấu ao đường tầng mặt B1 sử dụng móng bằng vật liệu đất
gia cố tro bay-xi măng
Kết cấu ao đường tầng mặt B2 đang sử dụng

Kết cấu ao đường tầng mặt B2 thay thế bằng vật liệu đất gia cố
tro-xi măng
Kết cấu áo đường tuyến đường Nguyễn Đán
Lựa chọn mặt cắt tính tốn
Mặt cắt ngang mơ phỏng cho trường hợp 1
Mực nước ngầm theo báo cáo địa chất ở độ sâu -1,8m
Độ lún nền đường cho trường hợp 1 – S=30.87mm
Mặt cắt ngang mô phỏng cho trường hợp 2 - 1
Mực nước ngầm theo báo cáo địa chất ở độ sâu -1,8m
Độ lún nền đường cho trường hợp 2 - 1 – S=28.93mm
Mặt cắt ngang mô phỏng cho trường hợp 2-2
Mực nước ngầm theo báo cáo địa chất ở độ sâu -1,8m
Độ lún nền đường cho trường hợp 2-2 – S=28,76mm
Mặt cắt ngang mô phỏng cho trường hợp 3-1
Mực nước ngầm theo báo cáo địa chất ở độ sâu -1,8m
Độ lún nền đường cho trường hợp 1 – S=27.05mm
Mặt cắt ngang mô phỏng cho trường hợp 3-2
Mực nước ngầm theo báo cáo địa chất ở độ sâu -1,8m
Độ lún nền đường cho trường hợp 3-2 – S=26,64mm

62
63
63
63
64
64
67
68
71
72

72
72
73
73
73
74
74
74
75
75
75
76
76


1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Trong bối cảnh phát triển kinh tế, xã hội của đất nước nói chung thì tỉnh Trà
Vinh là một trong các tỉnh có tiền năng phát triển trong khu vực đồng bằng sông Cửu
Long. Nhằm thúc đẩy các nguồn lực kinh tế - xã hội phát triển và ưu tiên việc phát
triển kinh tế lên hàng đầu nên tỉnh Trà Vinh được Chính phủ, các Bộ ngành quan tâm
đầu tư xây dựng trên địa bàn tỉnh, cụ thể là huyện Duyên Hải (nay thị xã Duyên Hải)
được đầu tư xây dựng mới với 02 dự án trọng điểm Quốc gia, với tổng mức đầu tư
hàng chục ngàn tỷ đồng và quy mô đầu tư xây dựng cho từng dự án hàng trăm hecta
diện tích đất như sau:
Thứ nhất: Dự án Luồng cho tàu biển có trọng tải lớn vào sông Hậu “nối Sông
Tiền vào Sông Hậu” đóng vai trị rất quan trọng đến sự phát triển kinh tế - xã hội của
tỉnh Trà Vinh và một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL); là lối ra, huyết

mạch ổn định lâu dài, giúp hàng hóa xuất nhập khẩu của tỉnh Trà Vinh và khu vực
ĐBSCL được vận chuyển thẳng bằng tàu có trọng tải lớn từ sông Hậu đi các nơi mà
không phải trung chuyển lên các cảng khu vực Thành phố Hồ Chí Minh.Từ đó,
giúp nâng cao sự thu hút đầu tư vào các khu cơng nghiệp, khu kinh tế của tỉnh; giảm
chi phí vận chuyển, tăng sức cạnh tranh hàng hóa của khu vực, giảm áp lực, vận tải
đường bộ, giảm tai nạn, ùn tắc, áp lực lên hệ thống ngành Giao thông vận tải (GTVT)
đường bộ trong khu vực. Được Bộ GTVT phê duyệt tại Quyết định số 3744/QĐBGTVT ngày 30/11/2007 và điều chỉnh tại Quyết định số 2368/QĐ-BGTVT ngày
09/8/2013 với mục tiêu xây dựng luồng cho tàu biển có trọng tải 10.000 DWT đầy tải
và tàu 20.000 DWT giảm tải vào các cảng trên sông Hậu. Dự án đi qua địa bàn 02
huyện là huyện Duyên Hải và huyện Trà Cú, tỉnh Trà Vinh, bao gồm Huyện Duyên
Hải có 05 xã: xã Dân Thành, Long Vĩnh, Long Khánh, Long Toàn và Ngũ Lạc; huyện
Trà Cú gồm 04 xã: Định An, Đại An, Đơn Xn và Đơn Châu.

Hình 1. Tổng quan Dự án Luồng cho tàu trọng tải lớn vào sông Hậu
“nối Sông Tiền vào Sông Hậu”


2
Thứ hai: Dự án Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải nhằm nâng cao chất lượng phục
vụ sản xuất công nghiệp, nơng nghiệp và đời sống sinh hoạt. Được Chính phủ đã ban
hành kèm theo Quyết định số 1208/QĐ-TTg phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực
Quốc gia giai đoạn 2011- 2020, dự kiến theo kế hoạch dự án sau khi hoàn thành, đưa
vào hoạt động các tổ máy (03 tổ máy), đến năm 2020 với tổng công suất đạt khoảng
36.000 MW, điện sản xuất trên 150 tỷ kWh (chiếm khoảng 50 % sản lượng điện sản
xuất) và đến năm 2030 công suất nâng lên khoảng là 72.000 MW, mức tiêu thụ hàng
trăm triệu tấn than và thải ra môi trường khoảng chục triệu tấn tro xỉ, lượng lớn khí
SOx độc hại. Dự án được triển khai trên địa bàn xã Dân Thành, huyện Duyên Hải (nay
là thị xã Duyên Hải);

Hình 2. Tổng quan khu Nhiệt điện Duyên Hải

Từ đó, cho thấy Tỉnh Trà Vinh rất có tiền năng phát triển, theo đó cũng được
Trung ương ưu tiên đầu tư quy hoạch xây dựng nông thôn mới và trong giai đoạn gấp
rút hồn thiện mạng lưới hạ tầng giao thơng nơng thơn là một trong những tiêu trí khó
đạt theo bộ tiêu chí của nơng thơn mới và mục tiêu đặt ra là đến năm 2020 cơ bản hoàn
thành xây dựng nông thôn mới.
Từ các vấn đề nêu trên, học viên quan tâm và thực hiện chọn đề tài “Nghiên cứu
tận dụng đất nạo vét từ Dự án Luồng tàu biển nối Sông Tiền vào Sông Hậu gia cố
kết hợp tro bay làm móng kết cấu áo đường ơ tơ tại tỉnh Trà Vinh”. Việc nghiên
cứu bằng thực nghiệm, kết hợp lý thuyết tính tốn bằng số liệu cụ thể để từ kết quả
tính tốn, học viên sẽ đưa ra những nhận định và các đề xuất, kiến nghị nhằm sử dụng
lại các nguồn vật liệu thải đất, tro bay và xi măng tạo ra sản phẩm hổn hợp ứng dụng
vào cơng trình xây dựng, cơng trình giao thơng đạt hiệu quả về kinh tế, kỹ thuật nhằm
giảm tải về diện tích đất làm các bãi chứa thải; đồng thời hạn chế ảnh hưởng các yếu tố
môi trường tại địa phương.
2. Mục tiêu nghiên cứu
2.1. Mục tiêu tổng quát
Nghiên cứu tạo ra nguồn nguyên vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ để thay thế
cho vật liệu truyền thống làm móng kết cấu áo đường khan hiếm hiện nay tại tỉnh
Trà Vinh.


3
2.2. Mục tiêu cụ thể
- Nghiên cứu thành phần tro bay, xác lập quan hệ tỷ lệ chất liên kết.
- Hổn hợp tro bay, chất liên kết lợp lý và đất nạo vét làm tăng cường độ hổn hợp
đảm bảo về kinh tế - kỹ thuật.
- Từ mô phỏng sự làm việc của lớp móng gia cố và theo tiêu chuẩn, đề xuất chiều
dày hợp lý của lớp đất móng gia cố tương ứng cho từng loại kết cấu áo đường ô tô tại
Trà Vinh.
- Sử dụng nguyên liệu sẵn có tại địa phương như đất, tro bay để nghiên cứu, ứng

dụng vào ngành xây dựng. Nhằm giảm giá thành xây dựng cơng trình, tiết kiệm được
quỷ đất làm các bãi chứa thải và góp phần làm giảm yếu tố mơi trường vì chất thải tro
bay phải được xử lý, chôn lấp.
3. Đối tượng nghiên cứu
- Nguồn thải đất thải nạo vét từ dự án Luồng tàu biển vào sông Hậu “nối Sông
Tiền vào Sông Hậu”; Tro bay từ nhà máy nhiệt điện Duyên Hải và chất kết dính liên
kết xi măng thông dụng tại địa phương;
- Các nguồn cấp phối thiên truyền thống thường được sử dụng làm móng áo
đường tại Trà Vinh (qua tìm hiểu, nghiên cứu thì tỉnh Trà Vinh khơng có mỏ cấp phối
thiên nhiên mà phải vận chuyển từ các mỏ khác); Nghiên cứu tham khảo về kết quả
các tỷ lệ phối trộn hổn hợp một số vật liệu gia cố (tro bay, đất, ...và vôi, xi măng), một
số các chỉ tiêu cơ lý của hổn hợp;
4. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết cấp phối thiên nhiên khi gia cố ( đất - tro bay – xi măng);
kết hợp với thực nghiệm trong phịng thí nghiệm;
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính tốn về nền, móng kết cấu áo đường và các
nguồn vật liệu làm móng kết cấu áo đường thỏa mãn, tính chất cơ lý theo Tiêu chuẩn
thiết kế TCVN 4054 : 2005; tiêu chuẩn ngành 22TCN 211-06.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập thông tin;
- Thu thập từ các bài báo, báo cáo kết quả về vật liệu cấp phối thiên nhiên gia cố
chất liên kết vô cơ;
- Thu thập tài liệu, số liệu và đặc tính, tính chất liên quan đến đất, tro bay, xi
măng và chất phụ gia tạo liên kết;
- Tài liệu nghiên cứu các công nghệ gia cố móng cấp phối thiên nhiên đất bằng
chất kết dính vơ cơ (xi măng, vơi);
- Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của hổn hợp vật liệu đất, tro bay, xi
măng và các chỉ tiêu liên quan;
- Mơ phỏng sự làm việc của lớp móng vật liệu truyền thống chưa gia cố và vật
liệu có gia cố trên phần mềm Plaxis.

4
- Tính hiệu quả về kinh tế giữa cấp phối thiên nhiên về tiến độ, sử dụng vật liệu
tại địa phương và giải quyết bài toán xử lý các bãi chứa tro bay, đất thải.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiển của đề tài
6.1.Ý nghĩa khoa học
Đánh giá mức độ ổn định, ứng suất và biến dạng của liệu gia cố (khả năng làm
việc của hỗn hợp nhằm tăng sức chịu tải của nền đất - móng dưới áo đường ơ tơ);
Đề xuất chiều dày lớp móng gia cố hợp lý đảm bảo tính kinh tế - kỹ thuật.
6.2.Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể làm cơ sở tham khảo, phục vụ cơng tác
thiết kế các cơng trình xây dựng, cơng trình giao thơng (lớp móng kết cấu áo đường ơ
tơ), góp phần tận dụng được các nguồn nguyên vật liệu thải sẳn có taị địa phương từ
02 dự án nêu trên, nhằm giảm thiểu các yếu tố ô nhiễm môi trường, tiết kiệm diện tích
đất dùng làm bãi chứa thải; ứng dụng nguồn ngun vật liệu mới vào cơng trình xây
dựng góp phần tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên có xu hướng cạn kiệt, khan hiếm, bảo
đảm phát triển bền vững.
- Từ kết quả nghiên cứu giúp chủ đầu tư, các đơn vị tư vấn thiết kế có thêm
phương án so sánh, lựa chọn tối ưu và giải quyết bài toán xử lý, gia cố nền móng
đường trên nền đất yếu (móng kết cấu áo đường ơ tơ) do biến đổi khí hậu.


5
Chương 1

TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP GIA CỐ ĐẤT ĐỂ LÀM MĨNG
KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG VÀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÓNG
KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG TẠI TRÀ VINH
1.1. Tổng quan về gia cố đất bằng chất kết dính vơ cơ làm kết cấu áo đường ô tô,

tại Trà Vinh
Thực tế hiện nay các loại vật liệu được dùng trong xây dựng đường ô tô truyền
thống như đá, cấp phối thiên nhiên, sỏi đỏ, … đạt yêu cầu chất lượng ngày càng trở
nên khan hiếm, khó khai thác. Với xu hướng phát triển sử dụng nguyên vật liệu tại địa
phương, cấp phối thiên nhiên khi gia cố thay thế các vật liệu truyền thống bằng các
chất kết dính vơ cơ là việc làm rất có ý nghĩa và quan trọng.
Chất kết dính vô cơ là những vật liệu dạng hạt mịn (bột) khi trộn với nước hoặc
dung mơi thích hợp cho hỗn hợp dẻo có thể gắn kết các vật liệu rời lại với nhau (thủy
hóa). Bao gồm một số chất là xi măng, xi măng kết hợp tro bay, . . và vơi (vơi nghiền),
các loại phụ gia (nếu có).
Để q trình hoạt hóa diễn ra trong vật liệu gia cố khác nhau, cịn tùy thuộc vào
tính chất của loại vật liệu gia cố, chất kết dính tạo liên kết, tỷ lệ gia cố, ...và các chất
phụ gia; các quá trình hoạt hóa, thủy hóa như sau:
* Q trình hóa học
Xảy ra trong q trình hoạt hóa Hiđrát (xi măng), sự tương tác về thành phần hạt,
sự trùng hợp của chất tổng hợp gây ra sự tương tác hóa học với những chất hoạt hóa,
biến cứng khác nhau.
* Q trình hóa lý
Xảy ra trong q trình trao đổi chất thủy hóa giữa các phần tử hạt mịn (xi măng,
tro bay, . . .) phân tán chất hoạt tính cation hoặc anion và xi măng hóa.
* Q trình lý hóa và cơ học
Sự liên kết các thành phần hổn hợp trộn lẫn tro bay, xi măng hay các chất liên kết
và phụ gia khác. Việc tạo nên độ ẩm, đầm nén tốt lớn nhất của hổn hợp đất khi đã gia
cố, việc bảo dưỡng ở trong một điều kiện về độ ẩm, nhiệt độ, thời gian… thích hợp
cho việc thủy hóa biến cứng.
Các tương tác xảy ra trong quá trình gia cố là rất phức tạp, khác nhau và liên
quan chặt chẽ với nhau trong điều kiện thích hợp. Khi nghiên cứu đất gia cố chúng ta
phải kết hợp các quá trình hoạt hóa tạo điều kiện cho đất gia cố trở thành một vật liệu
xây dựng có tính tồn khối đảm bảo về cường độ cao, ổn định nước, nhiệt.

6
Đất xây dựng gia cố chất kết dính vơ cơ là hổn hợp trộn đều một tỷ lệ nhất định
chất kết dính vơ cơ hoặc các hóa chất hoạt hóa (nếu có) với vật liệu ở một độ ẩm tốt
nhất, đầm chặt được hỗn hợp đảm bảo cường độ nhất định, khi đó các loại vật liệu sẽ
mất đi tính chất đặc trưng của nó như tính trương nở của thành phần sét trong các loại
vật liệu. Đồng thời chất kết dính vơ cơ đảm bảo cho tính chất cơ lý của vật liệu, thay
đổi cường độ cao hơn bình thường và có khả năng liên kết chặt với các loại chất kết
dính vơ cơ xi măng để tạo nên một kết cấu khối, biến cứng vững chắc và ổn định trong
nước, đảm bảo sử dụng trong điều kiện thủy nhiệt phức tạp.
Sau khi biến cứng đất xây dựng trong điều kiện bảo dưỡng, đất gia cố có độ bền
và các chỉ tiêu cơ lý thỏa mãn các trị số yêu cầu kỹ thuật (theo tiêu chuẩn TCVN
10379:2014 - Gia cố đất bằng chất kết dính vơ cơ, hóa chất hoặc gia cố tổng hợp, sử
dụng trong xây dựng đường bộ thi công và nghiệm thu);
Bảng 1.1. Chỉ tiêu cơ lý của đất xây dựng gia cố
Yêu cầu

Chỉ tiêu

Độ bền cấp I

Độ bền cấp II Độ bền cấp III

1. Độ bền khi nén (Mpa)
- Đối với mẫu 28 ngày ở độ ẩm
bảo hịa khơng nhỏ hơn

3

2

1

- Đối với mẫu 7 ngày ở độ ẩm bão
hịa khơng nhỏ hơn

2

1

0,5

1,2

0,8

Khơng cần thí
nghiệm

2. Độ bền chịu ép chẻ (Mpa)
Đối với mẫu 28 ngày ở độ ẩm bão
hịa khơng nhỏ hơn

Cấp độ bền của vật liệu gia cố được quy định theo trị số mơ đun đàn hồi tính tốn
tương ứng 3 cấp độ bền:
+ Độ bền cấp I
+ Độ bền cấp II
+ Độ bền cấp III

khi môđun đàn hồi đạt 400 Mpa

khi môđun đàn hồi đạt 350 Mpa
khi môđun đàn hồi đạt 200 Mpa

1.2.1. Gia cố bằng vôi
Vôi là vật liệu truyền thống dùng để gia cố, cải tạo đất chua phèn, đất có hàm
lượng sét (hàm lượng hạt < 0,005mm) và phù sa (<0,0074mm) cao, lực dính cao. Các
loại đất có thành phần hạt > 25% lọt qua sàn 0,074mm và chỉ số dẻo (PI) >10% sử
dụng vôi để gia cố, cải tạo là tốt nhất.
Một số phản ứng xảy ra khi vôi được bổ sung vào đất sét với độ ẩm tốt nhất của
hỗn hợp.


7
Các phản ứng này là trao đổi cation, keo tụ, phản ứng cacbonat và phản ứng
pozzolanic. Trao đổi cation và phản ứng keo tụ xảy ra ngay lập tức sau khi trộn hỗn
hợp và các phản ứng này gây ra thay đổi ngay lập tức cường độ, chỉ số dẻo và độ tơi
xốp của đất. Cacbonat hóa là phản ứng của khí carbon dioxide trong pha khí của đất
với vơi, tính gắng kết tương đối yếu.
Phản ứng Pozzolanic xảy ra giữa vơi và silic, alumin của khống sét và sản xuất
vật liệu có tính kết dính bao gồm calci silicate-hydrat và hydrat canxi nhôm. Kết quả
về lâu dài của phản ứng pozzolanic (phương trình (1) và (2) là tăng cường độ của đất.
Tỷ lệ các phản ứng pozzolanic phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ.
Phương trình phản ứng pozzolanic:
Ca(OH)2 + SiO2 -> CaO - SiO2 - H2O (1)
Ca(OH)2 + Al2O3 -> CaO - Al2O3 - H2O (2)
a. Yêu cầu đối với đất xây dựng
- Đất dùng để gia cố vôi thường là các loại đất được phép dùng để đắp nền đường
(theo TCVN 9436:2012);
- Các loại đất thuộc nhóm A1-A3 (AASHTO M145-91-2004) gia cố vơi kém
hiệu quả. Các nhóm A4- A7 gia cố vơi có hiệu quả hơn;

- Các loại đất có giới hạn chảy nhỏ hơn 55% và chỉ số dẻo IP lớn hơn 4 đều có
thể gia cố vơi;
- Các loại đất có tính axít, đất có nhiều mùn gia cố vơi sẽ có hiệu quả cao hơn gia
cố xi măng nếu cùng một tỷ lệ chất liên kết.
b. Yêu cầu đối với vôi
- Vôi dùng để gia cố đất tốt nhất là loại vôi sống hoặc là vơi thủy hóa;
- Vơi bột nghiền: Vơi sống (CaO) là loại vôi sau khi nung không bị ảnh hưởng
của độ ẩm được sản xuất bằng cách nghiền ngay (hoặc được bảo quản khơng bị ẩm)
đóng thành bao kín. Vơi sống dùng để gia cố đất có hiệu quả nhất vì hoạt tính mạnh;
- Vơi tơi: Vơi sau khi nung được tôi no nước thành hỗn hợp nhão;
- Vôi tả: Vơi thủy hóa Ca(OH)2 là dạng vơi bột (vơi sau khi nung tự hút ẩm), loại
vơi này hoạt tính kém, thời gian hình thành cường độ kéo dài và khó thi cơng nên ít dùng;
- Ngồi ra có thể dùng loại vôi sống không nghiền (dạng cục) xếp trong thùng
chứa và xối nước để tưới trên nền đất đã chuẩn bị để trộn và gia cố đất;
Vôi được phân loại chất lượng theo 2 chỉ tiêu cơ bản là hàm lượng (CaO + MgO)
và độ mịn theo Bảng 2. Sử dụng loại nào tùy theo điều kiện kinh tế kỹ thuật cụ thể và
do thiết kế quy định (Tiêu chuẩn TCVN 10379:2014 - Gia cố đất bằng chất kết dính vơ
cơ, hóa chất hoặc gia cố tổng hợp, sử dụng trong xây dựng đường bộ thi công và
nghiệm thu).


8
Bảng 1.2. Phân loại vôi theo 02 chỉ tiêu cơ bản là hàm lượng CaO+MgO
Loại vôi

Hàm lượng
CaO+MgO

Độ mịn

Ghi chú

Qua sàng 2mm: 100%
Qua sàng 0,1 mm: ≥

thử nghiệm hàm lượng
CaO tự do theoTCVN

80%

2231-89

A. Vôi bột nghiền
Loại 1

≥ 90%

Qua sàng 2mm: 100%
Loại 2

≥ 50%

Qua sàng 0,1 mm: ≥
80%

B. Vơi đã thủy hóa
Qua sàng 2mm: 100%
Loại 1
Qua sàng 0,1 mm: ≥
≥ 90%

80%
Qua sàng 2mm: 100%
Loại 2
≥ 50%
Qua sàng 0,1 mm: ≥
80%
Trong trường hợp tận dụng vơi có hàm lượng CaO + MgO tự do dưới 50% thì
phải nghiên cứu thiết kế ở trong phịng thí nghiệm trước và phải được sự chấp thuận
của tư vấn và chủ đầu tư.
- Yêu cầu bảo quản với vôi: Vôi bột nghiền dùng để gia cố đất cần được bảo
quản và chống ẩm tốt (không đặt trực tiếp trên đất và phải có mái che). Thời gian bảo
quản vôi tôi không nên quá 50 ngày.
1.2.2. Gia cố bằng xi măng
Xi măng có các thành phần hóa học tương tự vôi nên sử dụng xi măng để gia cố
đất xây dựng, cát, cấp phối đá dăm, cấp phối thiên nhiên cũng là một giải pháp truyền
thống được áp dụng.
Đất xây dựng gia cố xi măng là hỗn hợp có các q trình phản ứng lý - hóa phức
tạp với hàm lượng nước tối ưu. Xi măng có thể được sử dụng để gia cố bất kỳ loại đất
nào, trừ các loại đất có hàm lượng hữu cơ >2% hoặc có độ PH<5,3%
Q trình phản ứng lý - hóa của việc gia cố đất bằng xi măng khác với ngun lý
đóng rắn của bê tơng. Đóng rắn của bê tông chủ yếu là xi măng thực hiện tác dụng thủy
giải và thủy hóa trong cốt liệu thơ và cốt liệu nhỏ, do đó tốc độ đóng rắn rất nhanh. Khi
dùng xi măng gia cố đất, do lượng xi măng trộn vào đất rất ít (chỉ chiếm 7% đến 15%
trọng lượng đất gia cố), phản ứng thủy giải và thủy hóa của xi măng hồn tồn thực hiện
trong mơi trường có hoạt tính nhất định - sự quay kín của đất, do đó tốc độ đóng rắn
chậm và tác dụng phức tạp, cho nên quá trình tăng trưởng cường độ xi măng gia cố đất
cũng chậm hơn bê tông.


9

Nguyên lý cơ bản của việc gia cố xi măng đất là xi măng sau khi trộn với đất sẽ
sinh ra một loạt phản ứng hóa học rồi dần dần đóng rắn lại, các phản ứng chủ yếu của
chúng là:
- Phản ứng thủy giải và thủy hóa của xi măng: xi măng phổ thông chủ yếu do các
chất Oxyd và Oxyd Calci, Oxyd Silic lần lượt tạo thành các khoáng vật xi măng khác
nhau: Silicat tricalci, Aluminat tricalci, Silicat dicalci, … Khi dùng xi măng gia cố đất
yếu, các khoáng vật trên bề mặt xi măng nhanh chóng xảy ra phản ứng thủy giải và
thủy hóa với nước trong đất yếu tạo thành các hợp chất như Hydroxyd Calci, Silicat
calci ngậm nước, Aluminat calci ngậm nước, … theo các công thức sau:
Xi măng + Nước = CSH-gel + Hydroxyd calci
- Tác dụng của hạt đất sét với các chất thủy hóa của xi măng: sau khi các chất
thủy hóa của xi măng được tạo thành, tự thân nó trực tiếp đóng rắn, hình thành bộ
khung xương đá xi măng, tiếp đến phản ứng với các hạt đất sét có một hoạt tính nhất
định ở xung quanh.
- Tác dụng cacbonat hóa: Hydroxyd Calci trơi nổi trong chất thủy hóa xi măng có
thể hấp thụ Cacbonic trong nước và trong khơng khí sinh ra phản ứng Cacbonat tạo
thành Cacbonat Calci không tan trong nước.
a. Yêu cầu đối với đất
Đất dùng để gia cố xi măng trước hết phải là các loại đất được phép dùng để
đắp nền đường (theo tiêu chuẩn TCVN 9436:2012 Nền đường ô tô - Thi công và
nghiệm thu).
Các loại đất sau đây không dùng để gia cố:
- Đất bùn, đất lẫn than bùn (nhóm A8 theo AASHTO M145);
- Đất mùn lẫn hữu cơ có thành phần hữu cơ quá 10%, đất có lẫn cỏ và rễ cây, lẫn
rác thải sinh hoạt (AASHTO T267 - 86);
- Đất lẫn các thành phần muối dễ hòa tan quá 5% (xác định theo TCVN 7572 15:2006 );
- Đất sét có độ trương nở cao vượt quá 3%;
- Đất sét nhóm A-7-6 (theo AASHTO M145) có chỉ số nhóm từ 20 trở lên;
- Độ pH <4 (xác định theo TCVN 4506 : 2012);
- Khơng nên dùng loại đất có giới hạn chảy lớn hơn 45, chỉ số dẻo IP > 27 và

lượng hạt sét quá 30% để gia cố xi măng;
b. Yêu cầu đối với xi măng
- Xi măng thường dùng trong đất gia cố xi măng là các loại xi măng Pooclăng có
các đặc trưng kỹ thuật phù hợp với các quy định tại TCVN 2682:2009 hoặc xi măng
Pooclăng hỗn hợp có các đặc trưng kỹ thuật phù hợp với các quy định tại TCVN
6260:2009.
Yêu cầu xi măng dùng để gia cố đất có mác từ 30 MPa trở lên.


10
- Tùy thuộc vào chức năng của các lớp kết cấu và trên cơ sở số liệu thí nghiệm có
thể sử dụng các loại xi măng có mác nhỏ hơn 30 MPa (xi măng xuống cấp, xi măng
địa phương) để gia cố đất. Xi măng mác thấp chỉ nên dùng để gia cố với đất làm lớp
dưới của móng hoặc làm móng của mặt đường cấp thấp. Để đảm bảo điều kiện thi
công, thời gian bắt đầu ninh kết của xi măng không được nhỏ hơn 2 giờ và thời gian
ninh kết xong không lớn hơn 12 giờ.
1.2.3. Gia cố bằng tro bay
Tro bay là một loại puzơlan nhân tạo có các silic oxít, nhơm oxít, canxi oxit,
manhê oxít và lưu huỳnh oxít. Là loại vật liệu khơng tự kết dính, nhưng khi ở dạng
mịn và trong điều kiện độ ẩm phù hợp, sẽ phản ứng với Canxi Hydroxit (vôi) ở nhiệt
độ bình thường tạo ra các sản phẩm kết dính như xi măng. Ngồi ra, có thể chứa một
lượng than chưa cháy, yêu cầu không được quá 6% trọng lượng tro bay. Tro bay càng
mịn càng tốt. Đường kính của phần lớn các hạt nằm trong khoảng nhỏ hơn 1 µm tới
100 µm, tỷ diện khoảng 250 đến 600 m2/kg.
Tro bay là loại Puzzolan phổ biến cho bê tông.
- Tính chất hóa học:
+ Thành phần chính: SiO2, Al2O3, Fe2O3.
+ Tính chất: Alkali.
+ Các tính chất khác: Hoạt tính Pozzolan (Phản ứng Pozzolan: Là hiện tượng xảy
ra khi xi măng đông đặc thành bê tông, một phần vôi tự do khơng được phản ứng cịn

sót lại sẽ kết hợp với nước và thành phần chính của tro bay là Silica, Ơxit nhơm gây
nên phản ứng chậm, có tác dụng làm tăng cường độ của xi măng kể từ sau 28 ngày).
Tro bay được phân thành 02 loại là F và C (theo ASTM C618). Tro bay loại C có
chứa một phần lớn Oxit Canxi và có khả năng tự dính kết nhanh khi trộn với nước. Tro
bay loại F thường khơng có tính tự dính kết và thơng thường sử dụng với vôi hoặc các
chất phụ gia khác để cải tạo và ổn định đất. Do đặc tính kết dính kết tuyệt vời của nó,
phần lớn lượng Tro bay loại C được sử dụng để ổn định và gia cố đất nền mềm yếu.
Vật liệu gia cố Tro bay có khả năng kháng Sunfat, phản ứng với Canxi oxit, cải thiện
đặt tính thi cơng, chống thấm tốt, tăng cường độ, giảm nhệt đối với bê tơng , giảm co
ngót và khả năng kháng kiềm cao.
Việc sử dụng phụ gia tro bay trong xây dựng đường đã được nghiên cứu bước
đầu và chưa được ứng dụng nhiều trong sản xuất. Dưới đây là một số ứng dụng cần
nghiên cứu về vấn đề này. [Phạm Huy Khan]
+ Trong việc xây dựng các loại mặt đường cứng (đường ô tô và mặt đường sân
bay), cũng có các yêu cầu như đối với các loại cơng trình khác sử dụng bê tơng.
Những vấn đề cơ bản ở đây là : Yêu cầu về cường độ, về không chế phát sinh nhiệt
chống nứt, về công tác đầm lèn bê tông vv... Nếu nghiên cứu sử dụng phụ gia tro bay
chắc chắn sẽ đạt hiệu quả cao.


11
+ Với tính chất của tro bay, nếu chúng chiếm 1 tỷ lệ hợp lý trong chất dính kết
của cấp phối đá dăm sẽ tăng độ dính kết, giảm độ phân tầng cho cấp phối đá dăm, tăng
cường độ cho vật liệu.
+ Trong bê tông nhựa, theo các tài liệu của Mỹ, tro bay cịn làm phụ gia cho bê
tơng nhựa, giảm lượng nhựa đồng thời tăng ổn định dính bám giữa các cốt liệu, chống
hố già cho bê tơng nhựa.
+ Trong đất gia cố, nếu dùng đất gia cố với tro bay sẽ có cường độ khá cao, loại
vật liệu này hồn tồn có thể sánh với gia cố vơi và một số hố chất chất khác. Loại
đất gia cố này dùng làm móng đường hoặc gia cố lề, mái dốc ta luy sẽ có hiệu quả cao

vì độ ổn định và tính dính kết của nó.
1.2.4. Gia cố bằng tro bay với xi măng hoặc vôi
Tro bay là một loại puzơlan nhân tạo, Puzơlan chứa nhiều oxit silic vơ định hình
có hoạt tính, tức là có tác dụng ở nhiệt độ thường với Ca (OH)2 sinh ra khi xi măng
thủy hoá để tạo thành CaO.SiO2.nH2O bền vững ngay cả khi ẩm ướt và ở trong nước.
Và với tro bay loại F thì khơng thể sử dụng riêng để gia cố vì nó khơng tự phản ứng
tạo liên kết mà cần phải có chất hoạt hóa là xi măng hoặc là vơi để tạo ra sản phẩm có
tính chất kết dính. Loại hỗn hợp này được gọi là hỗn hợp gia cố pozzolanic (PSMs).
Là loại vật liệu không tự kết dính, nhưng khi ở dạng mịn và trong điều kiện độ ẩm phù
hợp, sẽ phản ứng với Ca(OH)2 - Canxi Hydroxit (vơi) ở nhiệt độ bình thường tạo ra
các sản phẩm kết dính như xi măng.
1.2. Các tiêu chuẩn hiện hành về gia cố đất
Tiêu chuẩn TCVN 10379 - 2014: Gia cố đất bằng chất kết dính vơ cơ, hóa chất
hoặc gia cố tổng hợp, sử dụng trong xây dựng đường – bộ thi công và nghiệm thu [14].
(Soil stablized with inorganic substances, chemical agent or reinforced composite
for road contruction and quality control).
- Quy định chung:
Trước khi lập dự án gia cố đất làm vật liệu xây dựng phải làm các thí nghiệm,
cần làm các chỉ tiêu sau:
+ Tính chất lý hóa của đất: thành phần hạt, chỉ số dẻo, hàm lượng hữu cơ, độ pH,
các muối hòa tan, thành phần khống;
+ Tính chất cơ lý, hóa của chất kết dính vơ cơ và hóa chất;
+ Tính chất cơ lý của hỗn hợp đất và chất kết dính: độ ẩm tốt nhất, khối lượng
thể tích khơ lớn nhất, độ bền nén, độ bền kéo khi uốn, mô đun đàn hồi, độ ổn định đối
với nước và độ hút nước.
- Trên cơ sở của số liệu thí nghiệm có xét tới các nhân tố ảnh hưởng của điều
kiện thiên nhiên ở khu vực xây dựng cần chọn liều lượng chất kết dính hợp lý và
phương pháp gia cố thích hợp để đảm bảo độ bền theo yêu cầu, độ ổn định khi cần
thiết và chọn phương án tổ chức thi công phù hợp với điều kiện thực tế của vật liệu và
thiết bị sẵn có.

12
- Để đảm bảo cho việc gia cố đạt hiệu quả cao và thi công thuận lợi, việc sử dụng
một hay nhiều chất kết dính và chất phụ gia, hóa chất để gia cố đất phải dựa theo kết
quả thí nghiệm. Trong trường hợp này, cần phải so sánh kinh tế - kỹ thuật và điều kiện
áp dụng để lựa chọn một phương án thích hợp nhất.
- Sau khi biến cứng trong điều kiện bảo dưỡng, đất gia cố có độ bền và các chỉ
tiêu cơ lý phải thỏa mãn các trị số yêu cầu trong Bảng 1- chỉ cơ lý đất gia cố.
- Cấp độ bền của vật liệu gia cố được quy định theo trị số môđun đàn hồi tính
tốn tương ứng 3 cấp độ bền (u cầu mỗi cấp theo Bảng 1- ASTMD1633).
Độ bền cấp I
khi môđun đàn hồi đạt 400 MPa
Độ bền cấp II
khi môđun đàn hồi đạt 350 MPa
Độ bền cấp III
khi môđun đàn hồi đạt 200 MPa
Riêng đất gia cố vôi với giới hạn cấp độ bền (theo mơđun đàn hồi) có trị số nhỏ
hơn 350 MPa
- Để tính tốn kết cấu áo đường có mặt và móng đất gia cố bằng chất kết dính vơ
cơ, hóa chất hoặc gia cố tổng hợp cần có các thơng số vật liệu để tính tốn. Trị số
thông số của mô đun đàn hồi của đất gia cố có thể xác định theo tiêu chuẩn thiết kế
mặt đường hoặc tiến hành thí nghiệm theo TCVN 9843:2013.
- Để đảm bảo mức độ tin cậy và an toàn của kết cấu, trị số mô đun của lớp gia cố
dùng để tính tốn kết cấu áo đường phải lấy bằng trị số trung bình của 3 tổ hợp đến 6
tổ hợp mẫu khi thí nghiệm. Bảng 1.4. Chỉ tiêu cơ lý của đất gia cố
- Không được sử dụng trực tiếp các loại đất dưới đây để đắp bất cứ bộ phận nào
của nền đường:
+ Đất bùn, đất than bùn (nhóm A-8 theo AASHTO M145)
+ Đất mùn lẫn hữu cơ có thành phần hữu cơ quá 10%, đất có lẫn cỏ và rễ cây, lẫn

rác thải sinh hoạt (AASHTO T267-86);
+ Đất lẫn các thành phần muối dễ hòa tan quá 5% (cách thí nghiệm xác định xem
phụ lục D);
+ Đất sét có độ trương nở cao vượt q 3,0% (thí nghiệm xác định độ trương nở
theo 22 TCN 332-06);
+ Đất sét nhóm A-7-6 (theo AASHTO M145) có chỉ số nhóm từ 20 trở lên;
Khi khơng có các loại đất khác, phải có biện pháp cải tạo các loại đất nói trên để
dùng làm vật liệu đắp nền đường như: loại bỏ các thành phần bất lợi, xử lý đất xấu
bằng cách trộn thêm vôi, trộn thêm cát hoặc áp dụng các biện pháp tăng thêm độ chặt
đầm nén, hạn chế nước thấm nhập... Các biện pháp nói trên phải được đánh giá thơng
qua thử nghiệm ở trong phịng, ở hiện trường và phải được phê duyệt theo các quy
định về quản lý dự án.


13
+ Loại đất và sức chịu tải của vật liệu đắp nền đường phải thõa mãn các yêu cầu
quy định, phải đạt độ chặt đầm nén theo bảng dưới đây. Bảng 1.5 Độ chặt đầm nén yêu
cầu đối với nền đường (phương pháp đầm nén tiêu chuẩn TCN 333-06);
- Không được dùng đất bụi nhóm A-4 và A-5 (theo phân loại ở AASHTO M145)
để xây dựng các bộ phận nền đường dưới mức nước ngập hoặc mức nước ngầm và
không nên dùng chúng trong phạm vi khu vực tác dụng của nền đường;
- Vật liệu đắp nền phải có sức chịu tải CBR nhỏ nhất như qui định tại Bảng 3 sức
chịu tải (CBR) tối thiểu (TCVN 9436: 2012 – nền đường ơ tơ thi cơng và nghiệm thu);
- Kích cỡ hạt lớn nhất của các hạt sỏi cuội, đá lẫn trong đất áp dụng cho trường
hợp đắp đất lẫn đá là 100 mm khi đắp trong phạm vi khu vực tác dụng của nền đường
và là 150 mm khi đắp phạm vi dưới khu vực tác dụng. Khi đắp trong phạm vi dưới khu
vực tác dụng bằng đá loại cứng vừa và cứng (cường độ chịu nén trên 20 MPa) thì cỡ
hạt lớn nhất cịn có thể cho phép bằng 2/3 bề dày đầm nén lớp đất lẫn đá lúc thi cơng.
Nếu là đá loại mềm hoặc có nguồn gốc từ đá phong hóa mạnh (cường độ chịu nén từ
20 MPa trở xuống) thì kích cỡ hạt lớn nhất có thể bằng với bề dày đầm nén nhưng trị

số sức chịu tải CBR của chúng vẫn phải đạt yêu cầu qui định tại bảng 1.2.
- Phân loại đất đắp nền đường (Theo TCVN 5747-1993) Bảng 1.4, 1.5 Phân loại
đất hạt thô;
- Phân loại đất theo AATO USCS theo bảng 1.6 đưa ra bốn nhóm đất chính gồm:
hạt thơ, hạt mịn, đất hữu cơ và bùn. Việc phân loại được thực hiện bằng cách cho mẫu
đất qua sàng 75mm, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên hệ toạ độ log hoặc dùng
bảng biểu. Những hạt có đường kính tương đương lớn hơn 300 mm được gọi là đá
tảng, còn những hạt nằm trong phạm vi từ 75mm đến 300 mm được gọi là cuội sỏi.
Đất được phân loại là hạt thô, cát hay sỏi nếu chúng chứa > 50% trọng lượng hạt trên
sàng No.200 (0.075 mm) và được phân loại là đất hạt mịn nếu chúng chứa > 50%
trọng lượng hạt dưới sàng No.200. Đất hữu cơ hoặc bùn thì có thể phân biệt dễ dàng
bằng mắt thường. Việc phân chia chi tiết hơn được minh họa trong bảng 1.6. Bảng
phân loại tên đất, ký hiệu và phạm vi kích thước hạt theo USCS;
Đất hạt thơ được phân chia thành sỏi, sỏi pha, cát và cát pha. Chúng được phân
loại là sỏi nếu chứa > 50% trọng lượng hạt trên sàng No.4 (4.75 mm) và được phân
loại là cát nếu chứa > 50% trọng lượng hạt dưới sàng No.4. Sỏi (G) và cát (S) tiếp tục
được phân chia thành những nhóm nhỏ hơn, GW and SW, GP and SP, GM and SM,
GC and SC, phụ thuộc vào cấp phối và bản chất các hạt
7. Công thức đánh giá các loại đất
- Cu - Hệ số đồng nhất = D60 / D10

( )2 / (D60 × D10 )

- C c - Hệ số đường cong = D30

- Dn - Kích thước đường kính hạt mà lượng chứa các cỡ nhỏ hơn nó chiếm n%;


14
- D10 - Kích thước đường kính hạt mà lượng chứa các cỡ nhỏ hơn nó chiếm 10%,

cịn gọi là đường kính có hiệu;
- W1 - Giới hạn chảy (%);
- Wp - giới hạn dẻo (%);
- I p - chỉ số dẻo (%) Ip= wi-wp
- Tiêu chuẩn TCVN 4054: 2005: Đường ô tô – yêu cầu thiết (Higdway –
Specifications for design).Bảng 26. Chọn tầng mặt
- Tiêu chuẩn TCVN - 10380: 2014: Đường Giao thông nông thôn - Yêu cầu thiết
kế (Rural roads - Specificcations for design)
Kết cấu mặt đường
-Đường GTNT thuộc loại đường ít xe (lưu lượng xe quy đổi trong một ngày
đêm £ 200) nên kết cấu mặt đường cho phép lấy theo định hình. Kết cấu mặt đường
GTNT điển hình xây dựng mới và cải tạo tùy theo cấp hạng kỹ thuật của đường tham
khảo ở Phụ lục B.
- Đối với đường GTNT loại A được lấy tương đương đường cấp VI TCVN
4054:05, kết cấu mặt đường được lựa chọn và tính tốn thiết kế theo “u cầu và chỉ
dẫn thiết kế mặt đường mềm”
- Đối với đường GTNT loại A, loại B khi có trên 15% tổng lưu lượng xe là xe tải
nặng (tải trọng trục lớn hơn 6000kg) thì kết cấu mặt đường có thể được lựa chọn và
tính tốn thiết kế theo “u cầu và chỉ dẫn thiết kế mặt đường mềm”.
1.3. Tham khảo một số tiêu chuẩn trong và ngoài nước
1.3.1. Nghiên cứu trong nước
Trong nước (Phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu trong nước thuộc lĩnh vực
nghiên cứu của đề tài, đặc biệt phải nêu cụ thể được những kết quả KH&CN liên quan
đến đề tài mà các cán bộ tham gia đề tài đã thực hiện. Nếu có các đề tài cùng bản chất
đã và đang được thực hiện ở cấp khác, nơi khác thì phải giải trình rõ các nội dung kỹ
thuật liên quan đến đề tài này; Nếu phát hiện có đề tài đang tiến hành mà đề tài này có
thể phối hợp nghiên cứu được thì cần ghi rõ Tên đề tài, Tên Chủ nhiệm đề tài và cơ
quan chủ trì đề tài đó)
- Tình hình nghiên cứu sử dụng lớp đất gia cố tro bay và xi măng hoặc chất hoạt
hoát tương tự để làm lớp vật liệu san nền, đắp nền đường và lớp móng kết cấu áo

đường ôtô tại Việt Nam
Mục tiêu đề tài luôn hướng đến việc tận dụng thiết bị thi công sẵn có để thi
cơng lớp đất - tro bay - phụ gia liên kết vô cơ. Hiện nay để áp dụng giải pháp này, có
thể vận dụng TCVN 10379:2014 - Gia cố đất bằng chất kết dính vơ cơ, hóa chất hoặc