Ảnh hưởng của tro bay tới hỗn hợp đất trộn vôi và trộn xi măng ở cần thơ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
.

NGUYỄN MINH THÁI

ẢNH HƯỞNG CỦA TRO BAY TỚI HỔN HỢP
ĐẤT TRỘN VÔI VÀ TRỘN XI MĂNG
Ở CẦN THƠ

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số: 605861

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2013


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: TS ĐỔ THANH HẢI
Cán bộ nhận xét 1:……………………………………
Cán bộ nhận xét 2:……………………………………
Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tại trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày… tháng… năm…
Thành phần đánh giá hội đồng luận văn gồm:
(ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1……………………………….
2……………………………….

3……………………………….
4……………………………….
5……………………………….
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành
sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA…….


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO - HẠNH PHÚC

--------------------------------------Tp. HCM, ngày 21 tháng 06 năm 2013

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên
Ngày, tháng, năm, sinh
Chuyên ngành

: Nguyễn Minh Thái
: 23/01/1986
: Địa kỹ thuật xây dựng

Phái
: Nam
Nơi sinh : Sóc Trăng

MSHV : 11864451

I. TÊN ĐỀ TÀI: ẢNH HƯỞNG CỦA TRO BAY TỚI HỔN HỢP ĐẤT TRỘN
VÔI VÀ TRỘN XI MĂNG Ở CẦN THƠ
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
II.1 NHIỆM VỤ:
Xử lý tro bay nhà máy nhiệt điện Ơ Mơn nhằm hạn chế ơ nhiễm mơi trường, tiết
kiệm chi phí xử lý tro bay đồng thời ứng dụng vào việc xử lý nền đất yếu để phục vụ
các cơng trình có tải trọng vừa và nhỏ.
II.2 NỘI DUNG:
Chương I: Tổng quan về đất trộn vôi – tro bay và đất trộn xi măng – tro bay.
Chương II: Cơ sở lý thuyết về cường độ chịu nén đơn và ứng dụng tính tốn.
Chương III: Quy trình chế bị và thử nghiệm- kết quả thử nghiệm.
Chương IV: Ứng dụng tính tốn.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
IV. NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS. ĐỖ THANH HẢI
TRƯỞNG PHÒNG ĐÀO
TẠO SAU ĐẠI HỌC

: ……/……/…….
: ……/……/…….
: TS. ĐỖ THANH HẢI
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

PGS-TS. VÕ PHÁN
Ngày ………. Tháng…….. năm…….
TRƯỞNG KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


LỜI CẢM ƠN
Luận văn tốt nghiệp này được hoàn thành không những từ nỗ lực của bản than
học viên mà cịn sự hướng dẫn nhiệt tình và giúp đỡ của quý thầy cô, đồng nghiệp
cùng bạn bè than hữu.
Trước tiên, xin chân thành cám ơn quý thầy cô trong bộ mơn Địa cơ nền móng
đã nhiệt tình giảng dạy trong suốt thời gian qua, đồng thời đã quan tâm giúp đỡ, tạo
mọi điều kiện tốt nhất trong giai đoạn thực hiện luận văn.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Đổ Thanh Hải, người đã giúp đỡ,
chỉ dẫn tận tình trong thời gian thực hiện luận văn và luôn quan tâm, động viên vệ tinh
thần, giúp cho học viên có thêm tự tin để tiếp thu những kiến thức mới hữu ích, làm
nền tảng cho việc học tập và công tác sau này.
Xin cám ơn các bạn học viên cùng lớp Địa kỹ thuật Xây Dựng K2011, những
người đã luôn kề vai sát cánh trong suốt thời gian học tập.
Cuối cùng, xin cám ơn gia đình, Cơ quan và bạn bè thân hữu đã động viên, giúp
đỡ học viên trong thời gian học tập và thực hiện Luận văn.
Học viên

Nguyễn Minh Thái.


TĨM TẮT
Tro bay ở các nhà máy nhiệt điện Ơ Môn (Cần Thơ) là các nguồn phát thải nguy
hại vào môi trường. Lượng tro bay từ nhà máy này là rất lớn, khoảng vài triệu
tấn/năm. Do đó, vấn đề đặt ra là phải có phương pháp xử lý lượng tro bay này đồng
thời ứng dụng vào việc xử lý nền đất yếu nhằm mang tính hiệu quả về mơi trường và

tiết kiệm về chi phí. Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay tới hổn hợp đất trộn vôi
và trộn xi măng ở Cần Thơ cũng là một trong những phương pháp xử lý tro bay và có
ứng dụng vào việc xử lý nền đất yếu.
Tro bay nhà máy nhiệt điện Ơ Mơn được nghiên cứu theo hướng thay thế hổn
hợp đất trộn vôi, trộn xi măng – tro bay dựa trên cơ sở đã nghiên cứu trước đó. Các số
liệu thí nghiệm và được sử dụng để tính toán cũng được dựa trên cơ sở lý thuyết về
cường độ chịu nén đơn và tính tốn ứng dụng. kết quả thí nghiệm cho thấy hàm lượng
tro bay càng nhiều thì làm cho cường độ sức kháng của hổn hợp đất trộn càng giảm,
nhưng xét về mặt thời gian thì cường độ của hỗn hợp đất trộn cũng gia tăng nhưng vẫn
tồn tại một vài mẫu có cường độ giảm theo thời gian ở gian đoạn giữa (từ 14 – 21 ngày
hay 21 – 28 ngày tùy theo quy trình bảo dưỡng mẫu) và sau đó tiếp tục tăng theo thời
gian; độ ẩm mẫu nên trộn theo khoảng 50% đến 70% là tốt nhất; Tùy theo nhu cầu xử
lý cường độ của đất nền mà ta lựa chọn tỉ lệ tro sao cho hợp lý.
Mặt dù mẫu đất trộn xi măng – tro bay đạt cường độ nhưng xi măng phản ứng
với tro bay tạo mùi khai. Nên tiến hành thí nghiệm thì cần chú ý. Ở đề tài này chưa có
nghiên cứu ảnh hưởng của mẫu trộn xi măng – tro bay đến mơi trường. vì vậy, cần có
một sự nghiên cứu đánh giá tác động môi trường của mẫu đất trộn xi măng – tro bay
so với mẫu tro bay tự nhiên. Đồng thời, tiếp tục nghiên cứu các tác nhân ảnh hưởng
đến cường độ của hỗn hợp đất trộn xi măng – tro bay cũng như thí nghiệm cho các loại
đất khác nhau ở các độ sâu khác nhau với số lượng mẫu nhiều hơn để có một số liệu
mang độ tin cậy cao.


ABSTRACT:
Thermal Power Plant’s Ash in O Mon (Can Tho) is a source of harmful
emissions into the environment. The amount of ash from this plant is very large,
several million tons/ year. Therefore, the question is to have treatment for this ash to
applicate handing in soft soil, to deliver effective environment and cost savings. The
topic research the influence of ash to mixed soil with lime – ash and mixed soil with
cement – ash in Can Tho is also one of the processing methods and the application of

ash handling on soft soil
Thermal Power Plant’s Ash in O Mon is researched to replace mixed soil with
lime, mixed soil with cement or mixed soil with lime – cement based on the previous
studies by mixed soil with lime – ash or mixed soil with cement – ash. These
experimental data and used for calculating is based on the theory of compressive
strength and single computing applications. Experimental results showed that as many
ash in mixing, mixed soil with cement – ash’s the intensity of the resistance decreased,
but in terms of time, the intensity of the resistance of the mix soil increased but still
some exists a role conflict intensity decreased over time in the middle stage (from 14
to 21 days or from 21 to 28 days this depends on the template maintenance process)
and then continue to increase over time; humidity should merge in from 50% to 70% is
the best; Depending on the needs handling soft soil strength so that we select ash ratio
reasonablely.
Although mixed soil with cement – ash achieved the intensity of the resistance
but reacts between the cement with ash generated uncomfortable smell. Therefore,
when making a test at the laboratory is careful. On this subject have not studied the
effect of samle soil mixing cement – ash on the environment. So, there should be a
study of the environmental impact assessment of the mixed soil with cement – ash and
natural ash samples. Besides, to continue studying the factors affecting the strength of
the mixed soil with cement – ash as well as experiments for the different soil types in
different depths with more number of samples to provide a researched data having
high reliability.


LỜI CAM ĐOAN

Đề tài luận văn “Ảnh hưởng của tro bay tới hỗn hợp đất trộn vôi và trộn xi
măng ở Cần Thơ” là quá trình nghiên cứu của tác giả, được thực hiện trên cơ sở
nghiên cứu lý thuyết và tiến hành thí nghiệm thực tiễn dưới sự hướng dẫn khoa học
của TS. Đỗ Thanh Hải.

Kết quả thí nghiệm là đúng thực tế, các số liệu được tính tốn theo cơ sở lý
thuyết và được trích dẫn từ sách và các bài báo khoa học kèm theo trích dẫn cụ thể.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU............................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài: .............................................................................................1
2. Nội dung nghiên cứu: ...................................................................................................1
3. Mục đích nghiên cứu:...................................................................................................1
4. Phương pháp nghiên cứu:............................................................................................2
5. Tính thực tiển: ..............................................................................................................2
6. Hạn chế của đề tài: .......................................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẤT TRỘN VÔI – TRO BAY VÀ ĐẤT TRỘN XI
MĂNG – TRO BAY .........................................................................................................3
1.1 Một số nghiên cứu trên thế giới: ...............................................................................3
1.2 Một số nghiên cứu ở Việt Nam:................................................................................9
1.3 Thành phần và chỉ tiêu cơ lý của vật liệu thí nghiệm: ..........................................22
1.4 Kết luận chương: ......................................................................................................26
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN ĐƠN VÀ TÍNH
TỐN ỨNG DỤNG........................................................................................................28
2.1 Các điều kiện áp dụng..............................................................................................28
2.2 Cơ sở để cải tạo đất bằng phương pháp trộn vôi .................................................28
2.3 Cơ sở để cải tạo đất bằng phương pháp trộn xi măng.........................................30
2.4 Bản chất độ bền của đất...........................................................................................33
2.5 Tiêu chuẩn và thông số độ bền của đất ..................................................................33
2.6 Các phương pháp tính tốn cọc đất xi măng – tro bay.........................................34
2.6.1 Phương pháp tính tốn theo quan điểm cọc đất xi măng – tro bay làm việc như
cọc .................................................................................................................................34
2.6.1.1 Đánh giá ổn định cọc đất xi măng – tro bay theo trạng thái giới hạn 1 .......34
2.6.1.2 Đánh giá ổn định cọc đất xi măng – tro bay theo trạng thái giới hạn thứ 2.35

2.6.2 Phương pháp tính tốn theo quan điểm như nền tương đương......................35
2.6.3 Phương pháp tính tốn theo quan điểm của Viện Kỹ Thuật Châu Á ..............36
2.6.3.1 Khả năng chịu tải của cọc đơn ......................................................................36
2.6.3.2 Khả năng chịu tải giới hạn của nhóm cọc.....................................................37
2.6.4 Tính tốn biến dạng ............................................................................................37
2.7 Tính tốn các thơng số cột đất xi măng – tro bay..................................................39
2.8 Giải pháp kỹ thuật xử lý nền đất yếu cho nền đường ..........................................40
2.8.1 Cơ sở lựa chọn thơng số tính tốn. ....................................................................40


2.8.2 Tính tốn thiết kế ................................................................................................40
2.8.2.1 Tổ hợp tải trọng .............................................................................................41
2.8.2.2 Tính sức chịu tải của cột đất gia cố, của nền hỗn hợp..................................41
2.8.2.3 Tính độ lún.....................................................................................................43
2.9 Phân tích ổn định.....................................................................................................47
2.10 Kết luận chương 2...................................................................................................48
CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH CHẾ BỊ VÀ THỬ NGHIỆM – KẾT QUẢ THỬ
NGHIỆM .........................................................................................................................49
3.1 Thí nghiệm xác định cường độ mẫu đất trộn vôi – tro bay, xi măng – tro bay..49
3.1.1 Dụng cụ thiết bị thí nghiệm và chuẩn bị vật tư .................................................49
3.1.2 Phương pháp thí nghiệm ....................................................................................51
3.2 Kết quả thí nghiệm ...................................................................................................53
3.2.1 Bảng kết quả thí nghiệm và hình ảnh của một số mẫu khơng đạt cường độ ..53
3.2.2 Kết quả thí nghiệm và hình ảnh một số mẫu đạt cường độ:.............................60
3.2.3 Ghi nhận Kết quả:...............................................................................................73
3.3 Kết luận chương 3: ...................................................................................................74
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀO BÀI TỐN CỤ THỂ
VÀ MƠ PHỎNG BẰNG PLAXIS.................................................................................75
4.1 Xử lý nền đất yếu cơng trình đường .......................................................................75
4.1.1 Quy mơ cơng trình...............................................................................................75

4.1.2 Chỉ tiêu cơ lý của đất: .........................................................................................75
4.1.3 Giải pháp kỹ thuật ...............................................................................................76
4.2 Ứng dụng kết quả thí nghiệm vào bài tốn mơ phỏng bằng Plaxis ....................86
4.2.1 Mơ phỏng nền đường..........................................................................................87
4.2.2 Kết quả tính tốn .................................................................................................89
4.2.2.1 Chuyển vị đứng:.............................................................................................89
4.2.2.2 Chuyển vị ngang:...........................................................................................89
4.2.2.3 Phân tích hệ số ổn định: ................................................................................90
4.3 Kết luận chương 4.....................................................................................................90
5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................................91
5.1 KẾT LUẬN ...............................................................................................................91
5.2 KIẾN NGHỊ ..............................................................................................................91
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................93
PHỤ LỤC: M1 X-T 20 ...................................................................................................95


PHỤ LỤC: M2 X-T 20 ...................................................................................................96
PHỤ LỤC: M3 X-T 20 ...................................................................................................97
PHỤ LỤC: M4 X-T 20 ...................................................................................................98
PHỤ LỤC: M5 X-T 20 .................................................................................................100
PHỤ LỤC: M6 X-T 20 .................................................................................................101
PHỤ LỤC: M7 X-T 20 .................................................................................................102
PHỤ LỤC: M8 X-T 20 .................................................................................................103
PHỤ LỤC: M9 X-T 20 .................................................................................................103
PHỤ LỤC: M1’ X-T 20................................................................................................104
PHỤ LỤC: M2’ X-T 20................................................................................................105
PHỤ LỤC: M3’ X-T 20................................................................................................106
PHỤ LỤC: M4’ X-T 20................................................................................................107
PHỤ LỤC: M5’ X-T 20................................................................................................108
PHỤ LỤC: M6’ X-T 20................................................................................................109

PHỤ LỤC: M7’ X-T 20................................................................................................110
PHỤ LỤC: M8’ X-T 20................................................................................................111
PHỤ LỤC: M9’ X-T 20................................................................................................112
PHỤ LỤC: M1 14-8......................................................................................................112
PHỤ LỤC: M2 14-8......................................................................................................114
PHỤ LỤC: M3 14-8......................................................................................................115
PHỤ LỤC: M4 14-8......................................................................................................116
PHỤ LỤC: M5 14-8......................................................................................................117
PHỤ LỤC: M6 14-8......................................................................................................119
PHỤ LỤC: M7 14-8......................................................................................................120
PHỤ LỤC: M8 14-8......................................................................................................121
PHỤ LỤC: M9 14-8......................................................................................................122
PHỤ LỤC: M1 14-10....................................................................................................123
PHỤ LỤC: M2 14-10....................................................................................................124
PHỤ LỤC: M3 14-10....................................................................................................125
PHỤ LỤC: M4 14-10....................................................................................................125
PHỤ LỤC: M5 14-10....................................................................................................126
PHỤ LỤC: M1 14-20....................................................................................................127
PHỤ LỤC: M2 14-20....................................................................................................128
PHỤ LỤC: M3 14-20....................................................................................................129


PHỤ LỤC: M4 14-20....................................................................................................131
PHỤ LỤC: M5 14-20....................................................................................................133
PHỤ LỤC: M6 14-20....................................................................................................135
PHỤ LỤC: M7 14-20....................................................................................................136
PHỤ LỤC: M8 14-20....................................................................................................138
PHỤ LỤC: M9 14-20....................................................................................................140
PHỤ LỤC: M1 14-40....................................................................................................142
PHỤ LỤC: M2 14-40....................................................................................................144

PHỤ LỤC: M3 14-40....................................................................................................147
PHỤ LỤC: M4 14-40....................................................................................................150
PHỤ LỤC: M5 14-40....................................................................................................151
PHỤ LỤC: M6 14-40....................................................................................................153
PHỤ LỤC: M7 14-40....................................................................................................156
PHỤ LỤC: M8 14-40....................................................................................................158
PHỤ LỤC: M9 14-40....................................................................................................161
PHỤ LỤC BIỂU ĐỒ (TỪ M1-X-T 20 ĐẾN M9-X-T 20) .........................................163
PHỤ LỤC BIỂU ĐỒ (TỪ M1’-X-T 20 ĐẾN M9’-X-T 20).......................................166
PHỤ LỤC BIỂU ĐỒ (TỪ M1-14:8 ĐẾN M9-14:8 ) ................................................169
PHỤ LỤC BIỂU ĐỒ (TỪ M1-14:10 ĐẾN M5-14:10 ) ............................................172
PHỤ LỤC BIỂU ĐỒ (TỪ M1-14:20 ĐẾN M9-14:20 ) ............................................175
PHỤ LỤC BIỂU ĐỒ (TỪ M1-14:40 ĐẾN M9-14:40 ) ............................................179
PHỤ LỤC BIỂU ĐỒ TỔNG HỢP..............................................................................182


-1-

 

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Thành phố Cần Thơ là một trong những trung tâm kinh tế của vùng đồng bằng
sông Cửu Long, đã và đang trên đà phát triển rất nhanh, thu hút nhiều nhà đầu tư trong và
ngoài nước, tiếp nhận một lực lượng lao động lớn đến từ các tỉnh trong vùng. Chính vì
vậy nhịp độ xây dựng phát triển rất nhanh. Tuy nhiên các cơng trình có tải trọng vừa và
nhỏ được xây dựng một cách nhanh chóng chủ yếu là trên nền đất yếu. Song song với sự
phát triển đó thì có một vấn đề cũng gia tăng kèm theo, đó chính là các nguồn phát thải
nguy hại vào môi trường. Tro bay ở các nhà máy nhiệt điện Ơ Mơn (Cần Thơ) là một
trong những nguồn phát thải nguy hại đó. Lượng tro bay từ nhà máy này là rất lớn,

khoảng vài triệu tấn/năm, nếu lượng tro bay này không được tận dụng một cách hợp lý
thì sẽ chiếm một diện tích tồn trữ rất lớn, gây nhiều khó khăn cho quá trình phát triển của
ngành cơng nghiệp nhiệt điện và là tác nhân gây ơ nhiễm mơi trường. Do đó, vấn đề đặt
ra là phải có phương pháp xử lý lượng tro bay này đồng thời ứng dụng vào việc xử lý nền
đất yếu. Vấn đề này phải vừa mang tính hiệu quả về môi trường, vừa tiết kiệm về chi phí
xử lý tro bay, và đưa vào ứng dụng xử lý nền đất yếu được quan tâm hàng đầu.
2. Nội dung nghiên cứu:
Theo một số tài liệu nghiên cứu thì vơi có thể khử được tro bay, xi măng có thể
kết dính với tro bay khi gốc dầu từ tro bay được xử lý. Cả hai vôi và xi măng có thể làm
tăng cường độ chịu nén của đất khi hóa rắn. Dựa vào đặc điểm này chính là cơ sở để
nghiên cứu và giải quyết 2 vấn đề: thứ nhất, vơi và xi măng có thể xử lý chất thải tro bay
để hạn chế ô nhiễm môi trường hay khơng? thứ hai, liệu vơi và xi măng có tăng cường
sức kháng cắt cho nền đất yếu khi có thành phần tro bay hay khơng? Do thời gian nghiên
cứu có hạn và lỉnh vực chuyên môn, ngành học là địa kỹ thuật xây dựng nên ở đề tài này
chủ yếu đi sâu tìm hiểu vấn đề thứ hai: Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay tới hổn
hợp đất trộn vôi và trộn xi măng ở cần thơ.
3. Mục đích nghiên cứu:
Xử lý nguồn rác thải nguy hại lớn (Tro bay) bằng cách ứng dụng vào việc xử lý
nền đất yếu ở Cần Thơ nhằm mang lại hiệu quả kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi
trường.


-2-

 

4. Phương pháp nghiên cứu:
Chế bị mẫu đất trộn vôi kết hợp với tro bay để tìm ra hàm lượng vôi – tro bay và
xi măng – tro bay tối ưu nhất để mẫu thử đạt cường độ cao và đồng thời ứng dụng kết quả
vào tính tốn xác định tải trọng tác dụng lên nền đất được gia cố.

5. Tính thực tiển:
Hàng năm, nhà máy nhiệt điện Ơ Mơn thải ra vài triệu tấn tro bay. Lượng tro bay
này rất nguy hại gây ô nhiễm và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. chính vì vậy, việc
xử lý tro bay là một bài toán thực tiển được đặt ra cho các ngành khoa học khác nhau
như: Cơng nghệ hóa, Kỹ thuật môi trường…. Riêng ngành Địa kỹ thuật xây dựng với
mục đích nghiên cứu giảm thiểu chi phí và thật sự có ứng dụng vào việc xử lý gia cố nền
móng cơng trình là một điều có ý nghĩa vô cùng to lớn cho cộng đồng xã hội.
6. Hạn chế của đề tài:
Khơng đi sâu nghiên cứu, phân tích sự hạn chế ô nhiễm môi trường của mẫu trộn
so với tro bay tồn tại trong môi trường tự nhiên.
Chưa đánh giá được sức kháng cắt của mẫu trộn nằm ngoài phạm vi khảo sát.
Chưa khảo sát nhiều loại đất khác nhau.
Chưa khảo sát hàm lượng hữu cơ có trong đất, chưa nghiên cứu sự ảnh hưởng của
độ pH đến cường độ nén mẫu trộn.
Đề tài được thực hiện bao gồm 4 chương:
Chương I: Tổng quan về đất trộn vôi - tro bay và đất trộn xi măng – tro bay.
Chương II: Cơ sở lý thuyết về cường độ chịu nén đơn và tính tốn ứng dụng.
Chương III: Quy trình chế bị và thử nghiệm- kết quả thử nghiệm.
Chương IV: Ứng dụng kết quả thí nghiệm vào bài tốn cụ thể và mô phổng bằng
plaxis


-3-

 

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẤT TRỘN VÔI – TRO BAY VÀ ĐẤT TRỘN XI
MĂNG – TRO BAY
Các loại đất sét yếu ở đồng bằng Sơng Cửu Long có cường độ chịu nén nhỏ có thể
gia tăng cường độ này bằng cách trộn đất với vôi – tro bay hay xi măng – tro bay. Mẫu

sau khi trộn sẽ làm gia tăng cường độ chịu nén của đất nền. Tuy nhiên, sự có mặt của tro
bay có thể làm giảm cường độ chịu nén của hỗn hợp mẫu sau khi trộn. Chính vì vậy, cần
phải khảo sát và nghiên cứu sự ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến cường độ chịu nén
của mẫu sau khi trộn. Nhưng phải dựa trên cơ sở đã nghiên cứu trước đó để làm tiền đề
cho sự nghiên cứu tiếp theo.
Một số kết quả nghiên cứu trước đó về đất trộn vơi, đất trộn xi măng và đất trộn
vôi – xi măng:
1.1 Một số nghiên cứu trên thế giới:
Theo ông Ahnberg cùng các cộng sự năm 1994, kết quả thử nghiệm trong phịng
bằng cơng nghệ của Thụy Điển cho con đường ở I-95/Route 1 Interchange in Alexandria,
Virginia, 1 tiểu bang ở Mỹ cho thấy đất sét quickclays và clayey silts dễ dàng xử lý, trong
khi đó sét hữu cơ organic clays và bùn sét (peat) rất khó xử lý. Hình 1.1 cho thấy cường
độ của 1 số loại đất được xử lý sau khi ổn định 14 ngày với 100kg/m3 phụ gia. Đất cố kết
thường và đất yếu có sức kháng cắt khơng thốt nước từ 5 đến 30kpa.

Hình 1.1: Ảnh hưởng xi măng, vôi-xi măng (25:75) và vôi 14 ngày sau khi ổn định của
các loại đất khác nhau trong phịng thí nghiệm.


 

-4-

Và lượng gia tăng cường độ thể hiện ở hình 1.2

Hình 1.2: Ảnh hưởng của sức kháng cắt cho 3 loại đất khác nhau với các hàm lượng
khác nhau
Theo ông Kosmatka (1994) cường độ với thời gian cho 2 loại vơi quicklime và
hydrated lime khơng có sự khác biệt lớn về cường độ (Hình 1.3)

-5-

 

Bảng 1.1: Hydrated lime

Bảng 1.2: Quicklime


-6-

 

Hình 1.3: Quicklime (CaO) và Hydrated lime (Ca(OH)2)
Cường độ và thời gian cho 2 loại xi măng khác nhau có sự khác biệt (Hình 1.4)
Bảng 1.3:Xi măng loại 1


-7-

 

Bảng 1.4: Xi măng loại 2

Hình 1.4: Cường độ tăng theo thời gian của 2 loại Xi măng


-8-

 

Ảnh hưởng cường độ và thời gian theo hàm lượng vơi xi măng (25:75) minh họa
hình 1.5

Hình 1.5: Cường độ tăng theo thời gian với tỉ lệ vôi – Xi măng (25:75)
Ảnh hưởng cường độ và thời gian theo hàm lượng vơi xi măng (50:50) minh họa
hình 1.6

Hình 1.6: Cường độ tăng theo thời gian với tỉ lệ vôi – xi măng (50:50)


-9-

 

Cường độ theo thời gian của vôi – xi măng với liều lượng 200kg/m3 (hình 1.7)

Hình 1.7: Cường độ theo thời gian của hàm lượng 200kg/m3 vôi – xi măng.
1.2 Một số nghiên cứu ở Việt Nam:
Theo tiến sĩ Lê Bá Vinh “Ứng dụng giải pháp cột đất vôi – xi măng để gia cố nền
đất yếu” nêu rõ: Trong điều kiện nền đất yếu có chiều dày lớn, đã có nhiều giải pháp hữu
hiệu để xử lý, gia cố nền đất yếu, và giải pháp cột đất - vôi - ximăng là một trong số các
giải pháp đó. Trên thế giới, giải pháp này đã được ứng dụng khá lâu ở nhiều nước như
Thụy Điển, Pháp, Nhật, Mỹ,… và đã thu được nhiều kết quả khả quan. Ở nước ta, giải
pháp này đã được ứng dụng nhiều trong vòng 5 năm gần đây ở nhiều loại cơng trình như:
khu thương mại Vĩnh Trung Plaza ở Đà Nẵng, đại lộ Đơng - Tây ở Tp. Hồ Chí Minh, kho
xăng dầu Nhà Bè, sân bay Cần Thơ,… Từ thực tế các cơng trình này cho thấy giải pháp
cột đất - ximăng bước đầu có thể ứng dụng tốt và là giải pháp hợp lý cho nền móng của
nhiều loại cơng trình ở nước ta.

Phương pháp trộn có thể tạo ra cột đất + vơi/ximăng có tiết diện ngang thay
đổi theo chiều sâu phù hợp với điều kiện cụ thể của đất.
Đất sau khi được trộn với vôi/ximăng để tạo nên các trụ hỗn hợp đất + vôi/
ximăng đem lại sự tăng cao sức chống cắt cho nền và làm giảm tính biến dạng của nền.
Sự tăng cao sức chống cắt trong nền chủ yếu xãy ra trong các cột đất + vơi/ximăng: là nơi
xãy ra các phản ứng hố học (vơi/ximăng).


- 10 -

 

Ngoài ra sự tăng sức chống cắt cũng xãy ra trong đất nền xung quanh các cột đất +
vôi/ximăng do một lượng nước mất đi do sự thủy hóa vơi tạo ra nhiệt lượng lớn làm bốc
hơi nước trong đất yếu.
Theo Nguyễn Mạnh Thủy, Ngô Tấn Phong Trường Đại học Bách khoa, ĐHQGHCM nghiên cứu về gia cố đất yếu khu vực Q9 Tp HCM bằng vôi, ximăng đăng trên
Science & Technology Development, Vol 10, No.10 - 2007 kết quả cho thấy:
- Về độ ẩm: Kết quả thí nghiệm cho thấy mức giảm độ ẩm của đất tương ứng với
mức tăng của tổng hàm lượng chất kết dính. Hàm lượng chất kết dính càng cao, mức
giảm độ ẩm của đất càng lớn (Bảng 5). Thống kê kết quả phân tích độ ẩm của 16 mẫu đất
vơi xi măng đất sau 28 ngày bảo dưỡng cho thấy độ giảm trung bình của độ ẩm so với độ
ẩm ban đầu là 16,1%. Độ giảm độ ẩm lớn nhất của mẫu M00-20-0 là 24,6% và nhỏ nhất
là của mẫu M08-04-0 tương ứng là 9,5%.
Bảng 1.5 Sự thay đổi độ ẩm của hổn hợp vơi xi măng trước và sau khi thí nghiệm

- Khi trộn riêng đất – vôi với tỷ lệ 4, 8, 12 và 20%, kết quả nghiên cứu cho thấy
cường độ của hỗn hợp đất – vôi tăng dần theo tỷ lệ vôi, tuy nhiên, độ tăng cường độ của
hỗn hợp tương đối nhỏ. Các mẫu có tỷ lệ vôi 4% như mẫu M04-00-0, M08-00-0, giá trị
cường độ nén đơn rất nhỏ, hầu như không xác định được. Khi hàm lượng vôi tăng lên
đến 20%, mẫu M20-00-0, cường độ nén đơn của mẫu cũng rất thấp, chỉ đạt giá trị là 1,16

kG/cm2 sau 28 ngày bảo dưỡng (hình 1.8).


- 11 -

 

Hình 1.8 cường độ của hỗn hợp đất – vôi tăng dần theo tỷ lệ vôi
- Trường hợp trộn riêng đất với măng, kết quả nghiên cứu cho thấy, cường độ nén
đơn của hỗn hợp đất – xi măng phụ thuộc vào hàm lượng xi măng, tuy nhiên, nếu hàm
lượng xi măng nhỏ hơn 12% thì sự gia tăng cường độ của đất cũng rất nhỏ, chỉ đạt tới
0,92 kG/cm2 (mẫu M00-12-0). Khi hàm lượng xi măng tăng lên đến 20% thì cường độ
nén đơn của mẫu tăng lên đáng kể, đạt giá trị 3,8 kG/cm2 (mẫu M00-20-0). Các kết quả
thí nghiệm được thể hiện trên hình 1.9.

Hình 1.9 cường độ của đất – xi măng phụ thuộc vào hàm lượng xi măng
- Trong trường hợp trộn đất – vôi – xi măng, kết quả nghiên cứu cho thấy, cường
độ nén đơn của hỗn hợp tăng theo tỷ lệ tăng của các chất kết dính. Tuy nhiên, giá trị
cường độ nén đơn của mẫu cũng không cao, với tỷ lệ vôi: xi măng là 8%: 12% (M08-120) cường độ nén đơn của mẫu sau 28 ngày bảo dưỡng chỉ đạt 1,46 kG/cm2 (hình 1.10).
Như vậy, sự kết hợp vôi và xi măng để gia cố đất yếu khu vực này vẫn chưa đạt hiệu quả
cao.


- 12 -

 

Hình 1.10 cường độ đất vơi– xi măng tăng dần theo thời gian
Theo Võ Văn Đấu trường Đại học Bách Khoa TP HCM nghiên cứu về cường độ
kháng cắt của đất trộn vôi, đất trộn xi măng và đất trộn vôi – xi măng ở Cần Thơ cho thấy

kết quả như sau:
Bảng 1.6 : Kết quả thí nghiệm mẫu đất trộn vôi và đất trộn xi măng

STT

Ký
hiệu mẫu

Hàm
lượng vôi -

Tuổi

Độ ẩm

xi măng
% vôi –
% xi măng

1 ND

Nguyên dạng

2 M-0-8

0-8

3 M-0-8

ngày

%

Dung
trọng

g/cm3

Cường
độ chịu
nén

kPa

Biến
dạng

%

72,44

1,47

19,55

14,64

7

64,65

1,52

185,847

1,2

0-8

28

58,47

1,57

325,804

1,2

4 M-8-0

8-0

7

60,93

1,51

175,426

2

5 M-8-0

8-0

28

60,13

1,49

322,384

2


- 13 -

 

6 M-0-12

0-12

7

57,68

1,64

269,663

1,2

7 M-0-12

0-12

28

49,27

1,58

570,126

1,6

8 M-12-0

12-0

7

59,51

1,53

236,547

1,2

9 M-12-0

12-0

28

50,94

1,54

538,95

1,6

10 M-0-15

0-15

7

61,09

1,62

369,404

1,6

11 M-0-15

0-15

28

51,16

1,54

688,072

2,8

12 M-15-0

15-0

7

48,88

1,65

339,68

1,2

13 M-15-0

15-0

28

43,88

1,65

660,86

3,6

Bảng 1.7 : Kết quả thí nghiệm mẫu đất trộn vôi - xi măng
Tổ hợp mẫu

Hàm lượng

Tuổi

vôi - xi măng

ngày

Độ ẩm
%

Dung

Cường

Biến

trọng

độ chịu nén

dạng

kPa

%

TH

%vôi - %xi

g/cm3

TH 8-4

8-4

28

53,93

1,53

587,77

1,5

TH 8-4

8-4

56

53,14

1,57

659,47

1

TH 8-8

8-8

7

63,96

1,67

384,77

1,2

TH 8-8

8-8

14

51,26

1,70

608,04

1,8

TH 8-8

8-8

28

50,32

1,69

714,05

1,5

TH 8-8

8-8

56

48,12

1,78

758,37

0,9

TH 8-12

8-12

7

52,18

1,69

457,36

1,5

TH 8-12

8-12

28

51,26

1,65

787,93

1,6


- 14 -

 

Tổ hợp mẫu

Hàm lượng

Tuổi

vôi - xi măng

ngày

Độ ẩm
%

Dung

Cường

Biến

trọng

độ chịu nén

dạng

kPa

%

TH

%vôi - %xi

g/cm3

TH 8-12

8-12

56

49,62

1,72

821,70

1,13

TH 12-4

12-4

28

52,12

1,64

661,32

1,6

TH 12-4

12-4

56

52,28

1,60

703,99

1

TH 12-8

12-8

7

52,27

1,65

494,90

1,5

TH 12-8

12-8

28

49,45

1,72

783,62

1,4

TH 12:8

12-8

56

49,76

1,71

832,15

1,83

TH 12-12

12-12

7

53,00

1,70

584,29

1,2

TH 12-12

12-12

14

49,69

1,71

768,08

1,8

TH 12-12

12-12

28

41,81

1,62

852,69

1,2

TH 12-12

12-12

56

40,91

1,66

918,16

1,37

TH 15-4

15-4

28

52,75

1,65

686,69

1,1

TH 15-4

15-4

56

52,51

1,66

732,65

1,3

TH 15-8

15-8

7

50,16

1,73

542,96

1,3

TH 15-8

15-8

14

50,32

1,69

695,48

1,7

TH 15-8

15-8

28

49,22

1,73

809,54

1,3

TH 15-8

15-8

56

42,02

1,71

845,60

1,52

TH 15-12

15-12

7

50,47

1,68

675,25

1,6

TH 15-12

15-12

14

50,16

1,69

750,32

1,6