Sử dụng cấp phối đồi gia cố xi măng xây dựng đường nông thôn tại xã hoà sơn huyện lương sơn tỉnh hoà bình

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHIỆP PHÁT TRIỂN NƠNG THƠN

KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP

SỬ DỤNG CẤP PHỐI ĐỒI GIA CỐ XI MĂNG XÂY DỰNG
ĐƢỜNG NÔNG THÔN TẠI XÃ HỒ SƠN, HUYỆN LƢƠNG SƠN,
TỈNH HỒ BÌNH

NGÀNH: CƠNG NGHIỆP PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
MÃ NGÀNH: 102

Giáo viên hướng dẫn

: Th.S. Đặng Văn Thanh

Sinh viên thực hiện

: Trần Văn Tồn

Khố học

: 2004 – 2008.

Hà Tây, 5 - 2008

1


ĐẶT VẤN ĐỀ
Đất nƣớc đang trong quá trình hội nhập kinh tế, giao lƣu với các nƣớc trên

thế giới; việc phát triển kinh tế xã hội để đƣa đất nƣớc trở thành nƣớc cơng
nghiệp có nền sản xuất tiên tiến, hiện đại đã và đang đƣợc Đảng và Nhà nƣớc
quan tâm, chú trọng đặt mục tiêu hàng đầu trong chiến lƣợc phát triển đất nƣớc.
Nƣớc ta dân cƣ tập trung nhiều ở các vùng nông thôn, lao động làm nông
nghiệp là chủ yếu. Việc phát triển đất nƣớc nhất thiết phải phát triên kinh tế
nông thôn, kinh tế miền núi. Để làm đƣợc điều đó thì vấn đề giao lƣu văn hoá,
trao đổi mua bán hàng hoá giữa các vùng, các tỉnh phải đƣợc đẩy mạnh. Thực
tế ở nhiều vùng nông thôn đặc biệt là miền núi của nƣớc ta kinh tế chƣa phát
triển, đi lại khó khăn, trao đổi mua bán giao lƣu văn hoá, đƣa kiến thức đƣờng
nối của Đảng và Nhà nƣớc đến Đồng bào còn nhiều hạn chế. Vì vậy mà yêu
cầu cấp thiết cần đặt ra là xây dựng đƣợc nhiều mạng lƣới đƣờng giao thông
nông thôn nhằm thông thƣơng giữa các vùng với nhau góp phần thúc đẩy phái
triển kinh tế xã hội từng vùng cũng nhƣ phát triển đất nƣớc. Với phƣơng thức
Nhà nƣớc và nhân dân cùng làm để xây dựng vùng nông thôn và miền núi phát
triển đƣa đất nƣớc sánh vai với các cƣờng quốc trên Thế giới.
Trong xây dựng đƣờng, vật liệu xây dựng là một yếu tố quan trọng, quyết
định đến giá thành và chất lƣợng đƣờng. Đặc biệt đối với đƣờng nông thôn
miền núi, với đặc trƣng cấp hạng thấp và hạn chế về vốn đầu tƣ nên việc sử
dụng vật liệu địa phƣơng để xây dựng đƣờng là một yêu cầu cần thiết.
Xuất phát từ thực tế đó, tơi thực hiện khố luận tốt nghiệp với tên đề tài:
"Sử dụng cấp phối đồi gia cố xi măng xây dựng đường nơng thơn tại xã Hồ
Sơn, huyện Lương Sơn, tỉnh Hồ Bình".

2


Chƣơng 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Mục tiêu, các cơ sở lý thuyết và các phƣơng pháp gia cố đất
1.1.1. Mục tiêu và các phƣơng pháp gia cố đất

Các vật liệu hạt nhƣ đất có cƣờng độ liên kết giữa các hạt nhỏ hơn đáng kể
so với cƣờng độ bản thân mỗi hạt. Vì vậy, chúng thuộc hệ vật liệu phân tán, rời
rạc và mặc dù có thể áp dụng các giải pháp cải thiện thành phần hạt hoặc tăng
độ chặt thì khi sử dụng làm các lớp liên kết áo đƣờng chúng chỉ có thể đạt đƣợc
một khả năng giới hạn về cƣờng độ và độ ổn định với nƣớc. Để đáp ứng các
yêu cầu cao về cƣờng độ và độ ổn định hoặc để tận dụng các loại vật liệu địa
phƣơng có tại chỗ rẻ tiền thì cần phải biến các vật liệu rời rạc, phân tán nói trên
thành các vật liệu tồn khối có cƣờng độ liên kết giữa các hạt tăng lên và không
nhạy cảm với nƣớc bằng cách gia cố đất với các loại chất liên kết khác nhau.
Đó chính là mục tiêu của việc gia cố đất hoặc các vật liệu khác nhau bằng các
chất liên kết sử dụng chúng làm các lớp kết cấu áo đƣờng.
Để làm các lớp trong kết cấu áo đƣờng ô tô, thƣờng sử dụng các phƣơng
pháp gia cố dƣới đây:
1-Gia cố các vật liệu hạt bằng chất liên kết vô cơ (vôi, xi măng, chất liên kết
puzôlan, tro bay, axit phốtphoric và các muối của axit này như supe phốt phát
đơn hoặc kép...).
Các q trình hố học và hoá lý xảy ra khi trộn chất liên kết vô cơ với đất
hoặc vật liệu hạt, cụ thể là các q trình thuỷ phân, thuỷ hố các chất liên kết
khống vật hoặc q trình trao đổi iơn giữa các chất liên kết với đất sẽ dẫn đến
sự hình thành những chất liên kết hoặc keo kết mới mà không hồ tan trong
nƣớc, nhờ đó đất và vật liệu hạt sau khi gia cố chất liên kết vô cơ sẽ có cấu trúc
kết tinh, có tính tồn khối, có cƣờng độ và tính ổn định đối với nƣớc đƣợc nâng
cao.
2- Gia cố đất bằng cách trộn nguội với các chất liên kết hữu cơ (nhựu lỏng,
nhựa đường, nhũ tương nhựa).

3


Đây là phƣơng pháp gia cố vận dụng các đặc trƣng hố lý ở bề mặt của các

thành phần có mặt trong hỗn hợp, sự hấp thụ hoá học của các hạt đất với nhựa
và tụ hợp các phân tử nhựa để tạo ra các màng liên kết, từ đó tạo cho đất gia cố
có cấu trúc ngƣng tụ làm cho cƣờng độ và độ ổn định với nƣớc của chúng đƣợc
tăng lên. Đất gia cố nhựa lỏng hoặc nhũ tƣơng nhựa có thể sử dụng làm lớp
móng cho mặt đƣờng cấp cao hoặc lớp mặt của lớp mặt đƣờng cấp thấp. Tuy
nhiên, chúng hầu nhƣ chƣa đƣợc sử dụng ở nƣớc ta vì các loại nhựa lỏng nói
trên chƣa có sẵn và có cơng nghệ chƣa phổ cập. Hơn nữa, chỉ có thể gia cố
nhựa đối với một số loại đất ít háo nƣớc, trong khi lƣợng nhựa cũng phải sử
dụng tới từ 6- 14% khối lƣợng đất khô. Chính vì vậy, phạm vi của đất gia cố
nhựa rất hạn chế, thƣờng đƣợc sử dụng trong trƣờng hợp không có điều kiện sử
dụng các loại vật liệu khác thì mới xét đến việc sử dụng chúng.
3- Gia cố đất bằng các chất keo tụ hợp cao phân tử ( keo furfrol-anilin, keo
acrila, keo cacbamit, keo urê- fomandehit, chất bã giấy licnin sunfônat…).
Các chất keo tụ hợp này thƣờng đƣợc gọi là các pôlime, cấu tạo phân tử của
chúng bao gồm nhiều phân tử nối liền nhau bằng liên kết hoá học thành kết cấu
chuỗi thẩng, phân nhánh hoặc mạng. Sau khi trộn với đất, các kết cấu pơlime có
hoạt tính cao và có khả năng dính bám cao đối với các vật chất khác nảy sẽ tạo
thành các lồng bao bọc các hạt đất tạo cho đất gia cố có cấu trúc ngƣng tụ nhờ
đó chỉ với mọt lƣợng nhỏ keo pơlome sẽ tạo cho đất gia cố có biến cứng nhanh,
tăng cƣờng độ. Để có thể trộn đều với đất bằng một lƣợng nhỏ thì các chất
pơlime lúc đầu phải hồ tan đƣợc trong nƣớc và có khả năng chảy trên bề mặt
của đất ẩm, nhƣng sau khi biến cứng thì chúng lại phải ổn định với nƣớc. Muốn
thế, chỉ những loại pơlime có thể liên kết hoạt tính trực tiếp và có khả năng hấp
thụ hố học đối với các hạt khống thì mới có thể sử dụng để gia cố đất dùng
trong kết cấu áo đƣờng. Chú ý rằng một số chất nhƣ sunfônat licnin tuy có hoạt
tính bề mặt và tính kết dính cao nhƣng khơng ổn định với nƣớc sau khi trộn với
đất thì phải sử dụng them cùng với vôi để đảm bảo tính ổn định nƣớc của đất
gia cố. Do vậy, việc sử dụng các chất keo tụ hợp cao phân tử để gia cố đất cần

4

phải đƣợc nghiên cứu thử nghiệm thận trọng trong nƣớc ở trong phịng thí
nghiệm. Mặt khác, các chất keo tụ này hiện cịn đắt, chƣa đƣợc tiêu chuẩn hố
nhƣ nhứng thƣơng phẩm phổ cập, do vậy chúng ít đƣợc sử dụng trong xây
dựng đƣờng ở nƣớc ta.
4- Gia cố đất bằng phương pháp tổng hợp
Gia cố tổng hợp là biện pháp sử dụng phối hợp đồng thời nhiều phƣơng
pháp gia cố nhƣ gia cố cơ học, gia cố hoá học hay đồng thời nhiều loại chất liên
kết hoặc sử dụng liên kết cùng với các phụ gia hoá chất khác nhằm lợi dụng các
ƣu điểm và khắc phục các nhƣợc điểm của mỗi chất liên kết riêng rẽ để tạo
đƣợc hiệu quả gia cố cao.
5- Gia cố bằng một số hoá chất khác
Trong những năm gần đây một số doanh nghiệp nƣớc ngồi ln đặt vấn đề
tiếp thị vào Việt Nam nhiều hố chất mà theo họ có thể sử dụng để gia cố với
đất rất hiệu quả: Sử dụng các loại hoá chất dạng lỏng với tỷ lệ rất nhỏ (1-2kg
cho 10.000m3 đất) có hiệu quả rất cao. Với vật liệu này thì phƣơng tiện giao
thơng có thể trực tiếp đi trên lớp gia cố mà không cần làm lớp mặt. Tuy nhiên
qua thử nghiệm trong phòng và hiện trƣờng thì hầu hết hiệu quả khơng cao và
giá thành của phƣơng pháp gia cố này rất cao. Nên phƣơng pháp gia cố này ít
đƣợc sử dụng ở nƣớc ta.
1.1.2. Cơ sở lý thuyết và ảnh hƣởng của các yếu tố khác nhau đến quá
trình gia cố đất
1- Ảnh hưởng của thành phần khoáng vật của đất đến nguyên lý và hiệu quả
gia cố đất
Trong đất thƣờng tồn tại các khoáng vật nguyên sinh và các khoáng vật thứ
sinh. Khi các loại đá bị phong hoá thành đất dƣớc các tác nhân vật lý thì tạo
thành các khống vật ngun sinh. Cát chỉ gồm các khoáng vật nguyên sinh là
những loại khống vật tƣơng đối ổn định, ít hoạt tính, do đó trong q trình
hình gia cố cát với các chất liên kết khác nhau, cát hầu nhƣ chỉ đóng vai trò cốt

5


liệu, cịn q trình trao đổi ion hoặc q trình tƣơng tác hoá học giữa cát và
chất liên kết hầu nhƣ khơng xảy ra.
Các khống vật thứ sinh đƣợc hình thành từ các khoáng vật nguyên sinh
dƣới tác dụng phong hoá hoá học; từ các hạt khoáng vật nguyên sinh cỡ nhỏ, từ
q trình phong hố hố học sẽ tạo ra các khống vật thứ sinh mới có tính chất
hồn tồn khác với khống vật ngun sinh ban đầu nhƣ khống vật sét, các
oxit nhơm, oxit sắt, oxit canxi, oxit magiê, các khống vật hồ tan trong nƣớc.
Riêng khống vật sét là các khống vật có hoạt tính bề mặt cao và thƣờng
gồm 3 loại:


Cao lanh là loại khoáng vật thứ sinh hình thành trong mơi trƣờng axít,

có thành phần hố học là Al4Si4O10(OH)8. Loại này tính trƣơng nở thấp, khả
năng hút các vật chất khác kém.


Mơnmơrinơlit là loại khống vật sét hình thành trong mơi trƣờng kiềm,

có thành phần hố học là Al4Si8O20(OH)4. Loại này có lực liên kết hợp với
nƣớc lớn hơn rất nhiều so với cao lanh nên có tính trƣơng nở và hút nƣớc rất
lớn và là loại vật liệu rất kém ổn định trong nƣớc.
 Hiđrơmica là loại khống vật trung gian giữa 2 loại kia.
 Các khống vật hồ tan trong nƣớc gồm các loại:
 Khó hồ tan, tiêu biểu là muối CaCO3 nếu trong đất có nhiều CaCO3 thì
đất càng phân tán, tính co ép giảm đi, cƣờng độ và tính thấm nƣớc tăng lên.

 Loại có mức hồ tan vừa phải, tiêu biểu là CaSO4. Loại này khi kết tinh
sẽ gay ra tác dụng xấu vì thể tích tăng lên rất lớn khi gặp nƣớc sẽ dẫn đến phá
hoại kết cấu của đất.
 Loại dễ hoà tan, tiêu biểu là muối clorua NaCl, KCl, MgCl2, CaCl2… các
muối này vừa dễ hoà tan vừa hút đƣợc lƣợng nƣớc gấp 4-5 lần khối lƣợng bản
than. Vì vậy ở các vùng sa mạc, khơ hạn thƣờng dùng CaCl2 để xử lý cát bụi
làm đƣờng tạm cho xe đi lại. Nhìn chung, nếu đất chứa trên 0,5% loại muối dễ
hào tan thì tính chất của đất bắt đầu chịu ảnh hƣởng của muối, còn nếu trên 3%

6


thì tính chất đất hồn tồn quyết định bởi tính chất của loại muối có mặt trong
nó.
2- Ảnh hưởng của thành phần hữu cơ
Ngồi một số khống vật hữu cơ đƣợc xem là một khống vật thứ sinh hình
thành do tác dụng hố học nhƣ mùn nhơm, mùn sắt, trong đất cịn có các chất
hữu cơ có nguồn gốc từ động thực vật bị mục ruỗng phân huỷ do các hoạt động
của các vi sinh vật gồm loại chƣa phân huỷ hết nhƣ than bùn và loại đã phân
huỷ hết nhƣ các chất mùn hữu cơ.
Mùn hữu cơ là chất cao phân tử chứa các nguyên tố C, H, O, N, trong đó
chủ yếu là các axit mùn hữu cơ tạo cho đất có màu đen, màu nâu xám.
Các thành phần hữu cơ đều là các loại chất thích nƣớc tạo cho đất có tính
hút nƣớc mạnh, tính co ép lớn và giảm tính thấm nƣớc của đất. Do vậy chúng
đều là yếu tố gây bất lợi cho việc gia cố đất và thông thƣờng chúng phải đƣợc
xử lý trƣớc khi gia cố đất với các chất liên kết khác. Thƣờng xử lý bằng cách
trộn một tỷ lệ vôi 2-3% với đất có chứa hữu cơ vì khi chất hữu cơ bão hồ ion
Ca++ thì tính thích nƣớc của nó giảm xuống.
3- Các đặc điểm của hệ phân tán keo sét và ảnh hưởng của nó đến các q
trình hình thành cường độ và tính ổn định nước của đất gia cố.

Đặc điểm quan trọng của đất sét nhƣ đất sét, á sét, á cát dù có q trình
hình thành khác nhau, thành phần hạt, thành phần khoáng vật và các hố học
khác nhau, là khi bị bẩn chúng có thể biểu hiện một số tính chất đặc trƣng của
một hệ phân tán keo đất. Khi trong đất chứa nhiều hạt sét- keo lớn hơn 30%
khối lƣợng đất thì quá trình hố keo đặc biệt rõ rệt thể hiện ở những đặc trƣng
dƣới đây:
- Ở trạng thái ẩm ƣớt đất loại sét là một hệ phân tán trong đó các hạt
khống là pha phân tán, cịn dung dịch nƣớc chứa trong lỗ rỗng giữa các hạt là
môi trƣờng phân tán. Bất kỳ một hệ hạt phân tán nào cũng có năng lƣợng bề
mặt nhất định (năng lƣợng thừa ở bề mặt do lực hút tƣơng hỗ của các phần tử
trên bề mặt không đƣợc sử dụng hết cho sự gẵn kết phân tử) đƣợc đo bằng tích

7


số giữa sức căng bề mặt ở ranh giới hai pha cứng và lỏng với trị số tổng diện
tích bề mặt của tất các hạt phân tán. Vì sức căng bề mặt của nƣớc hoặc dung
dịch quanh đất là rất nhỏ nên năng lƣợng bề mặt của đất đƣợc tạo ra chủ yếu là
do tổng diện tích tức là diện tích đơn vị (tỷ diện) của hạt.
Đất có thành phần khác nhau sẽ có tỷ diện khác nhau dẫn đến năng lƣợng
bề mặt khác nhau sẽ gây lên quá trình khác nhau diễn ra khi gia cố đất. Đó
chính là nhân tố trọng yếu để điều chỉnh quá trình tác dụng tƣơng hỗ và quá
trình hình thành cấu trúc theo hƣớng định trƣớc trong đất gia cố. Nghiền nhỏ
đất trong q trình thực hiện gia cố đất chính là một biện pháp để tạo ra đất có
tỷ diện lớn và khi có tỷ diện cực lớn thì đất sẽ mang đặc tính của keo sét có
chứa năng lƣợng bề mặt cực lớn. Năng lƣợng này có thể hút và giữ chặt các
phân tử và các hạt keo của những chất khác từ môi trƣờng hoặc lỗ rỗng xung
quanh. Hiện tƣợng hút bề mặt này gọi là sự hấp thụ và các vật chất đƣợc nghiền
nhỏ trở thành có tính hấp thụ. Đất chứa nhiều hạt nhỏ và đƣợc nghiền nhỏ sẽ có
nhả năng hấp thụ các phân tử liên kết đƣợc trộn thêm vào. Đây chính là một

nguyên lý cần tận dụng để gia cố đất.
- Khả năng hút (hấp thụ) vật chất từ dung môi xung quanh khiến cho các
hạt keo- sét ln mang điện tích ở bề mặt hạt thƣờng là điện tích âm. Các điện
tích này có nguồn gốc từ sự phân ly của các chất hoà tan trong dung mơi của hệ
phân tán; ví dụ nhƣ khi hoà tan muối trong nƣớc sẽ phân ly thành ion dƣơng
Na+ và ion âm Cl-.
- Do các hạt sét và keo có mang điện tích nên chúng khơng đơn thuần là vật
chất vi lƣợng mà các hạt có cấu trúc mang điện tích phức tạp từ đó có khả năng
trao đổi ion với phân tử khác có trong dung môi của hệ phân tán. Với cấu trúc
phức tạp nhƣ vậy thì lớp khuếch tán càng dày thì đất càng phân tán dẫn đến tính
chất cơ lý của càng kém, cụ thể là khi đó tính dẻo, tính co nở và co ép của đất
đều tăng lên. Cũng trong phạm vi lớp khuếch tán, càng xa bề mặt lõi hạt thì lực
hút tĩnh điện từ lõi hạt sẽ càng nhỏ khiến cho lớp khuếch tán này có thể biến
động thay đổi, tạo ra khả năng trao đổi ion giữa các ion ở lớp khuếch tán với

8


các ion khác có trong dung mơi xung quanh. Sự trao đổi này sẽ làm bề dày của
lớp khuếch tán thay đổi dẫn đến tính chất cơ lý của đất thay đổi. Do vậy, lợi
dụng khả năng trao đổi ion nhằm giảm bề dày lớp khuếch tán cũng chính là một
trong các nguyên lý gia cố đất, cụ thể là;
 Tìm cách thay thế các ion dƣơng có hố trị thấp trong lớp khuếch tán
bằng các ion dƣơng có hố trị cao hơn nhờ đó bề dày lớp khuếch tán giảm đi.
 Tìm cách tăng nồng độ ion dƣơng trong lớp khuếch tán cũng làm giảm
bề dày của lớp khuếch tán.
 Tìm cách trục xuất các ion có trình độ thuỷ hố cao ra khỏi lớp khuếch
(trình độ thuỷ hố là khả năng kết hợp với ion OH- của phân tử nƣớc).
Tóm lại, để gia cố đất có hiệu quả cao, đáp ứng đƣợc các yêu cầu về cƣờng
độ và độ ổn định nƣớc khi sử dụng chúng làm các lớp kết cấu áo đƣờng thì

trƣớc hết cần phải nghiên cứu kỹ về thành phần hạt, thành phần khoáng, thành
phần hữu cơ, khả năng hấp thụ và trao đổi ion của các loại đất tại chỗ gia cố.
Tiếp đó dự kiến phƣơng pháp gia cố loại đất với số lƣợng chất liên kết sẽ sử
dụng nhằm xử lý đƣợc tính hút nƣớc vốn có, phát huy đƣợc tối đa các q trình
tƣơng tác về vật lý, hố học và hố lý giữa đất với chất liên kết, từ đó làm giảm
bề dày lớp khuếch tán, vừa làm các hạt đất xít lại gần nhau vừa tạo ra các chất
liên kết hố học mới, tạo điều kiện cho việc hình thành cấu trúc ngƣng kết hoặc
kết tinh của đất gia cố.
1.2. Khái quát chung về cấp phối đất gia cố xi măng
1.2.1. Khái niệm về đất gia cố xi măng
Đất gia cố xi măng là hỗn hợp gồm đất tự nhiên hoặc đất nghiền đem trộn
với xi măng theo một tỷ lệ nhất định rồi lu lèn chặt ở độ ẩm tốt nhất trƣớc khi
xi măng ninh kết. Đất gia cố xi măng có tính chất nâng cao cƣờng độ chịu tải
của đất, chịu nƣớc tốt.
Dùng xi măng để gia cố đất là một biện pháp có hiệu quả cao. Vì vậy đất
gia cố xi măng là một vật liệu đƣợc dùng để làm các lớp móng đƣờng ở nƣớc
ngồi rất rộng rãi. Gia cố đất bằng xi măng sẽ làm thay đổi một cách cơ bản các

9


tính chất ban đầu của đất. Đất gia cố xi măng khá ổn định với nƣớc, cƣờng độ
chịu uốn, cƣờng độ chịu nén và mơ đun đàn hồi cao có thể so sánh đƣợc với lớp
đá dăm.
Các quá trình phát sinh trong đất gia cố xi măng rất phức tạp, bao gồm các
quá trình vật lý, cơ học cũng nhƣ cả q trình hố lý.
Khác với bê tơng xi măng hay vữa xi măng, trong đất gia cố xi măng thì đất
là một thành phần cho hoạt tính rất mạnh, đất có thể tạo nên những tác dụng có
lợi nhƣ đất cácbonnát hoặc bất lợi cho quá trình hình thành kết cấu của đất xi
măng. Các tính chất của đất nhƣ thành phần hạt, thành phần khoáng hoá, hàm

lƣợng các muối hoà tan, hàm lƣợng và thành phần của chất hữu cơ, hàm lƣợng
cácbonnát canxi, độ PH…đều ảnh hƣởng tính chất của đất gia cố xi măng.
1.2.2. Các yêu cầu sử dụng cấp phối đất gia cố xi măng
1.2.2.1. Yêu cầu chất lƣợng các phối liệu
Đất: Các loại đất á cát, hỗn hợp sét cát có thành phần cấp phối tốt nhất, đất
á sét nhẹ đều rất thích hợp để gia cố xi măng. Đất sét cứng có thể gia cố xi
măng nhƣng lƣợng xi măng cần nhiều hơn và năng lƣợng để gia cố đất cũng rất
lớn. Không nên dùng đất sét nặng có chỉ số dẻo Ip > 27 và lƣợng hạt sét > 30%.
Nếu dùng đất từ các vật liệu bị vỡ vụn khơng có tính dính ở trạng thái tự
nhiên thì loại các cỡ hạt từ 2-50mm khơng lớn hơn 50% tính tốn theo trọng
lƣợng, cho phép dùng các cỡ hạt lớn hơn 50mm nhƣng nhỏ hơn 70mm và với
hàm lƣợng khơng vƣợt q 10% tính theo trọng lƣợng.
Nếu dùng đất có chứa các cỡ hạt dƣới 25mm thì các cỡ hạt 2- 25mm khơng
đƣợc q 70% tính theo trọng lƣợng. Đối với đất có cỡ hạt lớn hơn 25mm thì
yêu cầu độ bền của loại này không nhỏ hơn độ bền cấp IV.
Cho phép dùng đất có tính dính, đất lẫn sỏi sạn "đất cấp phối đồi", đất sỏi
ong có thành phần hạt thơ. Có thể bổ sung thành phần hạt để đạt đƣợc cấp phối
tốt nhất trƣớc khi gia cố nên tiến hành sau khi đã so sánh kinh tế kỹ thuật.
Đất hữu cơ chỉ đƣợc phép dùng để gia cố khi hàm lƣợng hữu cơ chứa trong
đất không quá 6% trọng lƣợng đất. Đất chứa các muối hoà tan, chỉ đƣợc dùng

10


để gia cố khi hàm lƣợng các muối clorua, sunphát clorua khơng q 4% tiính
theo trọng lƣợng. Đất có chứa muối sunphát chỉ đƣợc dùng để gia cố khi hàm
lƣợng của muối không quá 2%.
Đất không đƣợc lẫn cỏ, rác hoặc tạp chất hữu cơ khác.
Xi măng: Nên sử dụng các loại mác xi măng từ PC30 trở lên, xi măng phải
tơi khơng bị đóng cục. Thời gian bắt đầu ngƣng kết của xi măng không đƣợc

nhỏ hơn 2 giờ và thời gian ngƣng kết xong không đƣợc quá 12 giờ.
Xi măng Pooclăng và các loại xi măng khác dùng để gia cố cần thoả mãn
các yêu cầu đã quy định trong các quy phạm "Xi măng- phƣơng pháp xác định
hoá học" TCVN 140-64 và "Xi măng - phƣơng pháp thử cơ lý" TCVN140-64
và quy phạm kỹ thuật chung và tạm thời về thi cơng và nghiệm thu các cơng
trình kiến thiết cơ bản Nhà nƣớc. Tuỳ 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 300 (xi măng xuống cấp, xi măng địa phƣơng) để gia cố đất.
Tỷ lệ xi măng càng lớn thì cƣờng độ đất gia cố xi măng càng cao. Tuy
nhiên để giảm giá thành và giảm co ngót nên dùng tỷ lệ xi măng thấp nhất có
thể, nếu đảm bảo đƣợc cƣờng độ ổn định thiết kế.
Nước: Nƣớc để sử dụng gia cố xi măng không đƣợc dùng nƣớc quá đục,
nƣớc không đƣợc váng dầu mỡ và các chất hữu cơ khác. Nƣớc phải có độ PH 
4, hàm lƣợng SO4 khơng q 5g/lít và tổng lƣợng muối hồ tan khơng q
30g/lít.
Phụ gia hoạt tính:
Khi dùng loại đất ít có hiệu quả hoặc khơng phù hợp với yêu cầu gia cố thì
dùng thêm các phụ gia để dễ thi công, giúp cho điều kiện biến cứng đạt độ bền
cao. Tuỳ thuộc vào tính chất đất mà có thể dùng một hoặc nhiều chất phụ gia
nhƣ: vôi tả, vôi tôi hoặc vôi sống, silicát natri, clorua canxi, tro bay…

11


1.2.2.2. Yêu cầu về đối với cƣờng độ phải đạt đƣợc của đất gia cố xi măng
Theo giáo trình Xây dựng mặt đƣờng ô tô ( tập I) _ Dƣơng Học Hải, NXB
Giáo dục năm 2006. Hiện nƣớc ta chƣa có tiêu chuẩn quy định về yêu cầu này
và có thể tham khảo ở các bảng sau:
Bảng 1-1: Các chỉ tiêu cơ lý của đất gia cố chất liên kết vô cơ được sử
dụng trong xây dựng áo đường đường ô tô (CHLB Nga).

Trị số mô đun đàn hồi tính toán (MPa) của đất
gia cố tuỳ cấp hạng cƣờng độ
Cấp độ bền I Cấp độ bền II Cấp độ bền III

Các chỉ tiêu

E=200-500

E=500-250

E=250-80

Cƣờng độ chịu nén giới hạn của các
6-4
4-2
2-1
mẫu bão hoà nƣớc(MPa)
Cƣờng độ chịu kéo-uốn giới hạn của
1
0,6
0,2
các mẫu bão hồ nƣớc khơng đƣợc
nhỏ hơn(MPa)
Ghi chú: Đối với đất gia cố xi măng thì các chỉ tiêu nói trên đƣợc xác định qua thử
nghiệm mẫu có độ tuổi 28 ngày, mẫu có độ chặt K = 1,0 0,2 theo đầm nén tiêu chuẩn.

Bảng1-2: Yêu cầu về độ chặt và cường độ chịu nén 7 ngày đêm (ngày thứ 7
ngâm bão hoà) của đất gia cố xi măng dùng làm các lớp kết cấu áo đường(Tiêu
chuẩn Trung Quốc)
Dùng cho đƣờng cao tốc và

Vị trí lớp
kết cấu

Loại đất

Độ chặt(%)
Đất hạt thơ

Móng trên

Đất hạt vừa
Đất hạt nhỏ
Đất hạt thơ

Móng dƣới

đƣờng cấp I

Đất hạt vừa
Đất hạt nhỏ

Cƣờng độ
chịu nén(Mpa)

 98

Dùng cho các đƣờng khác
Độ chặt(%)

Cƣờng độ

chịu nén(Mpa)

 97
3-5

-

 95

 98

 95

 2,0

 95

2,5 - 3

 1,5

 93

Ghi chú: Đất hạt thô là loại hạt có cỡ hạt lớn nhất tới 36,5mm nhƣng trong đó 90% lọt
sang 31,5mm (cấp phối đồi, cấp phối dăm đá, cấp phối sỏi cuội). Đất hạt vừa có hạt lớn nhất
26,5mm nhƣng trong đó 90% lọt sàng 19mm. Đất hạt nhỏ có hat lớn nhất 9,5mm trong đó

12

90% lọt sàng 2,36mm. Độ chặt ở đây so với độ chặt lớn nhất theo tiêu chuẩn đầm nén cải
tiến. Với đƣờng cấp 3,4 giảm tiêu chuẩn độ chặt 2%.

Bảng 1-3: Yêu cầu cường độ và phạm vi sử dụng đất gia cố vôi hoặc xi
măng (Tiêu chuẩn Anh).
Ký
hiệu
CB1

Cƣờng độ nén không hạn

Phạm vi kết cấu sử dụng

chế nở hông(MPa)

Làm móng trên đƣờng nhiều xe hoặc lớp mặt trên có

3÷6

láng nhựa 2 lớp

CB2

Làm móng trên và lớp mặt trên có láng nhựa 2 lớp

CS

Làm nóng dƣới

1,5 ÷ 3

0,75 ÷ 1,5

Ghi chú: Mẫu đất gia cố xi măng đƣợc nén sau khi bảo dƣỡng ẩm 7 ngày và thêm 7
ngày ngâm nƣớc (nén ở tuổi 24 ngày). Các mẫu đều đƣợc chế bị trong khuôn lập phƣơng
150150150cm ở độ chặt 97% độ chặt đầm nén cải tiến (trộn xong 2 giờ rồi mới đầm nén).

Bảng1-4: Các chỉ tiêu cơ lý của đất gia cố chất liên kết vô cơ và phạm vi sử
dụng trong kết cấu áo đường (Theo 22TCN 81 - 84 "quy trình sử dụng đất gia
cố bằng chất kết dính vơ cơ trong xây dựng đường").
Đặc trƣng cơ lý của đất gia cố
Cƣờng độ chịu nén ở tuổi 28 ngày bão
hồ mẫu khơng nhỏ hơn (daN/cm2)
Cƣờng độ chịu nén ở tuổi 7 ngày bão
hồ mẫu khơng nhỏ hơn (daN/cm2)
Cƣờng độ chịu kéo-uốn ở tuổi 28 ngày
bão hoà mẫu khơng nhỏ hơn (daN/cm2)
Độ ẩm bão hồ của mẫu 28 ngày tuổi
so với độ ẩm tốt nhất không lớn hơn
(%)số đầm nén theo công tiêu chuẩn
Hệ

Chỉ tiêu yêu cầu theo cấp độ bền
I,E =500MPa II,E =350MPa III,E =200MPa
40

20

10

20

10

5

12

8

Không yêu cầu

2

2

3

0,98

0,98

0,95

Ghi chú: 1.Cấp độ bền I có thể dùng làm móng trên và móng dƣới cho đƣờng cấp I; độ
bền cấp II có thể làm móng cho đƣờng cấp II, III; độ bền cấp III có thể làm móng đƣờng cấp
thấp.
2. Mẫu nén hình trụ kích thƣớc 5cm5cm, mẫu kéo-uốn kiều dầm 4416cm; đất trộn
với chất liên kết vô cơ đƣợc ủ trong bình giữ ẩm 24 giờ (khi gia cố vôi) hoặc 4 giờ (khi gia
cố xi măng) trƣớc khi đúc mẫu theo cách ép tĩnh hoặc cách đúc mẫu bằng cối nhỏ đầm nén
tiêu chuẩn.

13


3. Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn để xác định độ ẩm tốt nhất và độ chặt lớn nhất của
đất gia cố đƣợc thực hiện với loại cối nhỏ đƣờng kính 5cm cao 5cm( với đất trƣớc khi trộn
chất liên kết đƣợc làm nhỏ và cho qua bộ sàng 5mm).

Bảng 1-5: Cường độ chịu nén yêu cầu của đất gia cố vôi (xi măng) ở 7 ngày tuổi
Cƣờng độ chịu nén yêu cầu (kG/cm2) dối với từng cấp đƣờng
Vị trí lớp
Đƣờng cấp
Đƣờng cao tốc Đƣờng cấp I Đƣờng cấp II
III
Đất gia cố vơi
8÷9
7÷8
Lớp móng
trên
Đất gia cố xi măng
30
25÷30
20÷25
17÷20
8
8
6
5
Đất gia cố vơi
Lớp móng

dƣới
15
15
13
10
Đất gia cố xi măng
Ghi chú: Mẫu đƣợc bảo dƣỡng ẩm 6 ngày, ngâm nƣớc 1 ngày trƣớc khi thí nghiệm. Tỷ
lệ vơi xi măng sử dụng có thể lấy thêm 0,5-1% so với tỷ lệ xác định bằng thí nghiệm để xét
đến sự khác nhau giữa điều kiện thí nghiệm trong phịng và tình hình thi cơng thực tế ở hiện
trƣờng.

14


Chƣơng 2
MỤC TIÊU, PHẠM VI. NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Mục tiêu
Xác định đƣợc một số đặc tính kỹ thuật, kinh tế của loại vật liệu đƣợc tạo
ra từ hỗn hợp cấp phối đồi gia cố xi măng để sử dụng trong xây dựng đƣờng
nơng thơn tại xã Hồ Sơn, huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hồ Bình.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Do hạn chế về thời gian làm khoá luận nên đề tài chỉ thực hiện việc nghiên
cứu phân loại đất, giới hạn dẻo, giới hạn chảy, độ ẩm tối ƣu của đất tự nhiên để
đầm nén tốt nhất, tỷ lệ pha trộn cấp phối đất gia cố xi măng, độ ẩm tốt nhất của
hỗn hợp cấp phối đất- xi măng trong thi công với các mẫu cấp phối đƣợc lấy
tại 3 vị trí thuộc đội 6 xã Hồ Sơn, huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hồ Bình bằng các
thí nghiệm trong phịng.
3.3. Nội dung nghiên cứu
Để đạt đƣợc mục tiêu đề tài đặt ra, đề tài sẽ tập trung nghiên cứu những vấn
đề sau:

- Điều kiện của khu vực nghiên cứu
- Lựa chọn vị trí lấy mẫu
- Phân loại cấp phối nghiên cứu
- Xác định độ chặt tiêu chuẩn
- Xác định hàm lƣợng xi măng pha trộn
- Xác định độ ẩm tối ƣu khi thi công
- Xác định giá thành vật liệu
3.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng hai phƣơng pháp nghiên cứu chủ yếu:
- Phƣơng pháp phân tích mẫu thí nghiệm: Đây là phƣơng pháp nghiên cứu
đƣợc sử dụng nhiều nhất và xuyên suốt đề tài. Dựa vào việc phân tích các mẫu
đất thí nghiệm để xác định một số tính chất cơ bản và xác định đƣợc tỷ lệ pha

15


trộn cấp phối đất - xi măng hợp lý theo yêu cầu của cấp đƣờng, độ ẩm tối ƣu
khi thi công.
- Phƣơng pháp thừa kế tài liệu: Sử dụng các kết quả nghiên cứu trên thế
giới và trong nƣớc về các tính chất cơ bản của đất và các vật liệu gia cố, các
phƣơng pháp gia cố cấp phối đất xi măng, các đặc trƣng cơ bản từng cấp hạng
của tuyến đƣờng mà đƣa ra đƣợc tỷ lệ xi măng thích hợp nhất để gia cố và độ
ẩm tối ƣu khi thi công.

16


Chƣơng 3
ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU
VÀ VỊ TRÍ LẤY MẪU ĐẤT

3.1. Điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu
3.1.1. Địa lý và địa hình
- Địa lý
Hồ Sơn là một xã miền núi thuộc huyện Lƣơng Sơn tỉnh Hồ Bình và là
cửa ngõ của Tây Bắc, cách thủ đơ Hà Nội khoảng 40km về phía Tây theo
đƣờng quốc lộ số 6.
Hồ Sơn có các ranh giới là:
 Phía Đơng chủ yếu giáp thị trấn Xn Mai.
 Phía Tây giáp thị trấn Lƣơng Sơn tỉnh Hồ Bình.
 Phía Nam giáp xã Phú Mãn và xã Hoà Thạch của huyện Quốc Oai
tỉnh Hà Tây.
 Phía Bắc giáp xã Nhuận Thạch huyện Lƣơng Sơn.
- Địa hình
Hồ Sơn có địa hình núi cao, chia cắt phức tạp, độ dốc lớn và theo hƣớng
Tây Bắc - Đông Nam, phân chia thành 2 vùng: vùng núi cao nằm về phía Tây
Bắc có độ cao trung bình từ 600 – 700m, địa hình hiểm trở. Địa hình xã Hịa
Sơn chủ yếu là núi rừng, xen kẽ giữa các sƣờn núi là các thung lũng hẹp.
3.1.2. Khí hậu thuỷ văn
Khu vực nghiên cứu có khí hậu nhiệt đới gió mùa: mùa đơng lạnh, ít mƣa;
mùa hè nóng, mƣa nhiều. Khí hậu có đặc điểm nổi bật là nóng ẩm và mƣa
nhiều theo mùa, hay có thiên tai, mƣa lũ, bão tố, gió lốc, hạn hán... Nhiệt độ
trung bình từ 22,9oC đến 25oC. Những tháng nhiệt độ cao nhất là tháng 6, tháng
7, tháng 8 nhiệt độ trên dƣới 30oC, những tháng nhiệt độ thấp nhất là tháng 1,
tháng 2 nhiệt độ trên dƣới 16oC. Trong những năm gần đây khí hậu rất phức tạp
nhƣ nhiệt độ bình qn trong năm tăng lên, về mùa đơng trong năm nay lạnh
đột ngột gây khó khăn cho việc đi lại và sản xuất.

17

Số giờ nắng cả năm từ 1600 giờ đến 1900 giờ, tháng có giờ nắng cao nhất
là tháng 7 có năm lên tới 245giờ/tháng (1985) các năm khác thƣờng là trên
dƣới 200giờ/ tháng. Lƣợng mƣa hàng năm từ 1500mm đến 2500mm, mƣa
nhiều từ tháng 4 đến tháng 9 trong năm. Độ ẩm trung bình hàng năm 80% đến
85%.
3.1.3. Kinh tế - văn hố - xã hội
Với địa hình núi non hiểm trở nên kinh tế Hoà Sơn huyện Lƣơng Sơn nói
riêng và tỉnh Hịa Bình nói chung là khơng mấy phát triển. Nơng sản chính là
lúa lƣơng và lúa đồng bằng, hoa màu phụ là ngô, dâu chăn tằm, trồng chè…
Tuy nhiên, Lƣơng Sơn có cảnh quan thiên nhiên tƣơi đẹp, văn hố lịch sử
phong phú có thể phát triển du lịch dƣới nhiều hình thức, với những nét văn
hố, phong tục tập quán đa dạng, phong phú tạo điều kiện thuận lợi cho phát
triển du lịch văn hoá và hiện nay du lịch cảnh quan, sinh thái ở Lƣơng Sơn
cũng có rất nhiều tiềm năng để phát triển nhƣ Suối Ngọc – Vua Bà, đèo Kan có
nhiều rừng cây, cảnh trí rất hùng vĩ...
Hơn nữa với vị trí cửa ngõ vùng Tây Bắc, Lƣơng Sơn cịn có thể phát triển
nhiều loại hình du lịch nhƣ tổ chức hội thảo, hội nghị, nghỉ cuối tuần… là nơi
kết nối các tua, tuyến du lịch với các tỉnh lân cận và miền Bắc.
Trong chiến lƣợc phát triển đến năm 2010 của tỉnh Hồ Bình khu cơng
nghiệp Lƣơng Sơn sẽ đƣợc đầu tƣ xây dựng và phát triền.
Hiện nay có nhiều dự án đầu tƣ phát triển công nghiệp và dịch vụ vào
huyện Lƣơng Sơn nhƣ:
- Dự án cụm sản xuất Công nghiệp và Dịch vụ Vitaco tại Lƣơng Sơn - Hồ
Bình. Là một dự án chiến lƣợc của Công ty Cổ phần Đầu tƣ Xây dựng và Phát
triển Thƣơng mại Việt Nam, Cụm Sản xuất Công nghiệp và Dịch vụ VITACO
đƣợc kỳ vọng sẽ trở thành mơ hình kiểu mẫu của cụm công nghiệp gắn liền với
vùng nguyên liệu tại huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình. Đặt trên diện tích
11,073 ha tại thơn Cố Thổ, xã Hịa Sơn, huyện Lƣơng Sơn. Dự án cách thị trấn
Xuân Mai khoảng 3 km về phía Nam, cách trục đƣờng Láng - Hòa Lạc 8km về

18


phía Bắc, xung quanh là các khu dân cƣ trung tâm thị xã Xuân Mai, trƣờng Đại
học Lâm Nghiệp và các dự án lớn khác, địa điểm này tạo thuận lợi về giao
thông cũng nhƣ thông tin mọi mặt cho các nhà đầu tƣ và các đối tác quan tâm
đến dự án. Đồng thời, việc thi công dự án cũng gặp thuận lợi do khu vực này
hoàn toàn là đất canh tác, khơng có cơng trình kiên cố.
- Dự án Qui hoạch tổng thể phát triển Kinh tế - Xã hội giai đoạn 2001 2010, tỉnh Hồ Bình sẽ xây dựng khu công nghiệp Lƣơng Sơn để thu hút các
dự án đầu tƣ. Với chủ đầu tƣ là công ty TNHH An Thịnh, Địa chỉ: km36 Quốc lộ 6, đoạn Hà Nội - Hồ Bình. Địa điểm xã Hồ Sơn, huyện Lƣơng Sơn,
tỉnh Hồ Bình. Vị trí là trên trục đƣờng 6 Hà Nội - Hồ Bình. Cách Hà Nội 40
km, cách thị xã Hồ Bình 35km, gần sống Bùi, gần đƣờng Hồ Chí Minh và
chuỗi đơ thị Hồ Lạc - Xuân Mai - Miếu Môn.
Khu công nghiệp Lƣơng Sơn: Phấn đấu đến năm 2010 hình thành với các
ngành cơng nghiệp ít gây độc hại và ơ nhiễm nhƣ lắp ráp điện, điện tử, chế biến
lƣơng thực, thực phẩm, lắp ráp cơ khí, bê tơng đúc sẵn, chế biến chè, sản xuất
vật liệu xây dựng...
Với địa thế này xã Hoà Sơn có nhiều tiềm năng phát triển về kinh tế, văn
hố xã hội du lịch, giao thơng… do đó mà điều kiện dân sinh của xã cũng đƣợc
nâng cao lên từng ngày.
3.1.4. Đất đai trong khu vực nghiên cứu
Đất trong khu vực nghiên cứu là loại đất feralit phát triển trên phiến thạch
sét và sa phiến thạch có lẫn đá nhƣng tỷ lệ nhỏ. Mức độ phát triển feralit mạnh
và điển hình đá ong lộ trên mặt đất, đá mẹ chủ yếu là phoocphia. Đất có hàm
lƣợng trung bình, khu vực có rừng tỷ lệ mùn cao hơn và độ ẩm cũng cao hơn.
Đất canh tác nông nghiệp chủ yếu nằm ở giữa các thung lũng hẹp và nhỏ nên
việc canh tác rất khó khăn, thƣờng thiếu nƣớc về mùa khơ.
Với địa hình chủ yếu là đồi núi hiểm trở nên diện tích đất ngày càng bị xói
mịn và xa mạc hố mạnh, diện tích đất ít đƣợc sử dụng ngày càng tăng cao. Do
đó, để bảo vệ đất tại khu vực, hạn chế bị thối hố thì hàng năm với hàng trăm

19


ngàn ha đất gồm các lơ đất liền khoảnh có thể đƣợc giao, bán hoặc cho thuê sử
dụng vào các mục đích khác nhau nhất là trồng rừng, trồng cây công nghiệp để
phát triển công nghiệp chế biến nông - lâm sản.
3.1.5. Mạng lƣới giao thông
Mạng lƣới giao thông của xã nói chung là chƣa mấy đƣợc đầu tƣ. Các
tuyến đƣờng liên xã tuy đã đƣợc dải nhựa nhƣng cấp hạng tuyến chỉ ở mức
thấp, hiện nay đang trong tình trạng xuống cấp. Trong xã chỉ có tuyến đƣờng
chính đi tới hội đồng Uỷ ban nhân dân là đã đƣợc làm bê tơng xi măng, cịn các
tuyến đƣờng liên thơn khác hầu nhƣ vẫn là những tuyến đƣờng lát gạch, đá và
đƣờng đất. Do vậy mà khi trời nắng thì rất bụi, khi mƣa thì lầy lội và trơn trƣợt.
Tuy nhiên, với tuyến quốc lộ 21A nối liền với đƣờng Hồ Chí Minh cắt
ngang về phía Đơng của xã Hồ Sơn đang mở ra nhiều điều kiện phát triển kinh
tế xã hội của xã nên việc đi lại, giao lƣu bn bán hàng hố ngày càng đƣợc
đẩy mạnh.
3.2. Xác định vị trí lấy mẫu đất
3.2.1. Yêu cầu kĩ thuật của đất sử dụng gia cố xi măng làm đƣờng giao
thông nơng thơn
Với u cầu đất gia cố xi măng thì kích thƣớc hạt càng lớn thì tỷ lệ xi măng
đƣa vào gia cố càng ít. Vì vậy, đất sử dụng để gia cố xi măng phục vụ cho công
tác làm kết cấu áo đƣờng giao thơng nơng thơn là có đủ các loại cấp phối hạt, tỷ
lệ cấp phối hạt càng lớn càng tốt.
Đất gia cố phải đáp ứng đƣợc các yêu cầu kĩ thuật nhƣ độ chặt, độ ẩm, khả
năng chống xâm thực của nƣớc…

20

3.2.2. Những vị trí lấy mẫu đất và phƣơng pháp lấy mẫu:
Vị trí lấy mẫu:
Các mẫu đất đƣợc lấy trên mái ta luy cách tim đƣờng khoảng 6- 7m trên 3
vị trí dọc theo tuyến đƣờng liên thơn thuộc địa phận đội 6 xã Hoà Sơn, huyện
Lƣơng Sơn, tỉnh Hoà Bình. Các vị trí lấy mẫu đƣợc đánh dấu trên bản đồ dƣới
đây:

phương pháp lấy mẫu
Việc lấy mẫu, bao gói, vận chuyển và bảo quản mẫu đƣợc thực hiện theo
đúng tiêu chuẩn của tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2638 – 91.

21


Chƣơng 4
CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA ĐẤT
4.1. Phân tích thành phần hạt của đất
4.1.1. Cơ sở lí thuyết
Khi nghiên cứu về đất ngƣời ta thấy đất đƣợc cấu tạo từ các hạt đất bao
gồm các nhóm hạt sau:
- Nhóm hạt cát (hạt có kích cỡ từ 0,05 đến 5mm).
- Nhóm hạt bụi (hạt có kích cỡ từ 0,005 đến 0,05 mm).
- Nhóm hạt sét (có kích cỡ nhỏ hơn 0,005mm).
Phân tích thành phần hạt là để xác định hàm lƣợng các hạt trong đất làm cơ
sở cho việc phân loại đất. Việc phân loại đất phải căn cứ vào hàm lƣợng của 3
nhóm hạt ở trên.
Đặc điểm của các nhóm hạt cát, bụi, sét.:
Nhóm hạt cát do có kích thƣớc và trọng lƣợng riêng lớn nên sau khi phân
tán ở trong nƣớc thì nhanh chóng trìm lắng xuống (thƣờng chỉ sau 90 giây thì

các hạt cát đã chìm lắng chỉ cịn các nhóm hạt bụi và sét là đang lơ lửng trong
nƣớc).
Nhóm hạt sét khi gặp nƣớc thì trƣơng nở làm tăng thể tích.
Dựa vào các đặc điểm kể trên ta có thể xác định một cách nhanh chóng
hàm lƣợng của các nhóm hạt đất nhƣ sau.
- Đo mức độ trƣơng nở thể tích của đất khi gặp nƣớc từ đó xác định đƣợc
hàm luợng hạt sét chứa trong đất.
- Xác định phần hạt chìm lắng nhanh ở trong nƣớc từ đó tính đƣợc hàm
lƣợng nhóm hạt cát.
- Biết nhóm hạt cát và sét từ đó dễ dàng xác định đƣợc hàm lƣợng hạt bụi.
4.1.2. Phạm vi ứng dụng
Cách xác định hàm lƣợng hạt cát, hạt sét trong đất theo phƣơng pháp này
cho kết quả tƣơng đối chính xác. Đƣơng nhiên mức độ chính xác của phƣơng
pháp này khơng bằng phƣơng pháp tỷ trọng kế hoạch phƣơng pháp pipet nhƣng

22


phƣơng pháp này phù hợp với điều kiện hiện trƣờng vì cách xử lý nhanh chóng
chỉ cần có dụng cụ đơn giản. Phƣơng pháp này áp dụng thích hợp cho các loại
đất dễ tan rã phân tán ở trong nƣớc nhƣ đất á cát, á sét, sét mịn, cát đen lẫn
nhiều sét và không chứa hạt lớn hơn 5mm. Nếu đất có lẫn cỡ hạt lớn hơn 5mm
thì kết hợp thêm phƣơng pháp rây để tách phần hạt lớn hơn 5mm rồi mới tiến
hành thí nghiệm sau đó hiệu chỉnh lại kết quả.
4.1.3. Các dụng cụ thí nghiệm
- Bộ sàng tiêu chuẩn.
- Khay đựng đất.
- Cân kỹ thuật.
- Ống thuỷ tinh có dung tích 250- 300cm3 trên có khắc vạch.
- Bát men đựng đất, xơ dựng nƣớc.

- Ca rót nƣớc.
- Cối sứ và chày bọc cao su.
- Đồng hồ bấm giây.
- Đũa khuấy thuỷ tinh.
- Dung dịch CaCl2 nồng độ 20%.
4.1.4. Tiến hành thí nghiệm
a. Chuẩn bị mẫu
Bằng phƣơng pháp chia tƣ, lấy khoảng 1000g đất đƣợc hong khơ gió hoặc
sấy với độ ẩm 40- 600C. Phá vỡ liên kết bằng vồ gỗ, tiếp tục làm tơi đất trong
cối sứ bằng chày sứ bọc cao su. Nghiền càng tơi càng tối nhƣng không đƣợc
phá vỡ cấu trúc các hạt. Xác định hàm lƣợng các hạt có kích cỡ lớn hơn 5mm
bằng bộ sàng tiêu chuẩn. Nếu hàm lƣợng các hạt lớn hơn 5mm khơng q 5%
thì chúng ta trộn lẫn các hạt đó với các hạt đã lọt sàng.
b. Xác định thành phần hạt cát bằng phương pháp chìm lắng
- Lấy 50g đất lọt sàng 5mm cho vào ống đo dung tích.
- Dùng đũa thuỷ tinh nèn chặt đất trong ỗng đo
- Xác định thể tích ban đầu trong ống đo (V0).

23


- Đổ nƣớc sạch vào ống khoảng 3/4 ống đo.
- Lắc mạnh sao cho đất trong ống phân tán đều với nƣớc trong ống đo.
- Đặt ống đo trên bàn sau đó để yên trong khoảng thời gian 90 giây. Đây là
khoảng thời gian để hạt cát có kích thƣớc nhỏ nhất có thể lắng xuống đáy ống.
Qua nghiên cứu các nhà khoa học đã xác định đƣợc vận tốc lắng của các hạt cát
nhỏ nhất trong nƣớc là 0,2cm/s. Do đó với chiều cao là 18cm thì cần thời gian
lắng đọng hết các hạt cát nhỏ nhất là 90 giây.
- Sau 90 giây gạn sạch phần nƣớc đục bên trên. Chú ý không làm các hạt
cát đã lắng đọng theo nƣớc đục ra ngoài.

- Đổ lƣợng nƣớc sạch nhƣ trên vào ống sau đó khuấy đều và chờ 90 giây và
gạn sạch nƣớc đục cứ làm nhƣ vậy cho đến khi nƣớc trong ống nghiệm trong
khơng có đục cịn lại phần cát ở dƣới đáy ống rồi đem đi xác định thể tích
nhóm hạt cát chìm lắng đáy ống (Vc).
c. Xác định thành phần hạt sét (S) bằng phương pháp trương nở
 Lấy 50g đất lọt sàng 5mm cho vào ống đo dung tích 250- 300cm3.
 Dùng đũa thuỷ tinh nèn chặt đất trong ống đo.
 Xác định thể tích ban đầu của ống đo (Vo).
 Đổ nƣớc sạch vào trong ống khoảng 4/5 ống (18cm tính từ đáy ống), đồng
thời cho thêm 5cm3 dung dịch CaCl2 nồng độ 20% (nếu có) vào trong ống đo.
 Đậy nắp lắc mạnh cho đến khi đất trong ống nghiệm phân tán đều với
nƣớc trong ống.
 Đặt ống đo cố định trên bàn phẳng trong khoảng thời gian từ 4- 6 giờ.
 Xác định thể tích mẫu đất trong ống nghiệm sau khi trƣơng nở (Vt).
4.1.5. Xử lý kết quả thí nghiệm
Hàm lƣợng các hạt cát (C) đƣợc xác định theo công thức:
C

V
c .100 ,(%).
V

(4-1)

0

Trong đó:
V0 - thể tích ban đầu của mẫu đất, cm3.
24

Vc - thể tích hạt cát sau khi gạn hết bụi và sét, cm3.
Hàm lƣợng các hạt sét (S) đƣợc xác định theo cơng thức:
S  22,7

Vt  V0
,(%).
V0

(4-2)

Trong đó:V0 - thể tích ban đầu của mẫu đất, cm3.
Vt - thể tích mẫu sau khi trƣơng nở, cm3.
Hàm lƣợng hạt bụi (B) đƣợc xác định theo công thức:
B = 100 – (C + S),(%).

(4-3)

Sau khi xác định đƣợc khối lƣợng các loại hạt cát, bụi, sét ta phải hiệu
chỉnh số liệu lại để kết quả kể đến khối lƣợng các hạt lớn hơn 5mm (nếu có).
Thực tế với mẫu nghiên cứu có khối lƣợng hạt lớn hơn 5mm đều nhỏ hơn
5% nên sau khi xác định khối lƣợng các hạt nằm trên sàng 5mm chúng tôi trộn
đều lại với mẫu phần lọt sàng 5mm khối lƣợng trên sàng đó tính cho khối lƣợng
nhóm hạt cát.
Sau khi tiến hành thí nghiệm và xử lý số liệu chuyên đề thu đƣợc kết quả
thành hạt đƣợc thể hiện ở bảng sau:
Bảng 4-1: Bảng ghi kết quả xác định thành phần hạt của đất.
Vị trí

C%

S%

B%

Phân loại

1

53,17

13,69

33,14

Sét pha cát

2

38,21

12,73

49,06

Sét pha bụi

3

49,17

12,3

38,54

Sét pha cát

25