1 BÀI THU HOẠCH Chủ đề: Tìm hiểu về vật liệu đất gia cố chất kết dính đường thủy hóa Hydraulic Road Binder (HRB). 1. Sự cần thiết phải nghiên cứu - Chất kết dính đường thủy hóa HRB là một chất kết dính vô cơ, khi trộn vào trong đất nó có tác dụng liên kết các hạt đất lại với nhau từ đó làm tăng cường độ của đất. Đất được gia cố HRB có nhiều ưu điểm hơn so với đất được gia cố bằng các chất kết dính vô cơ khác như xi măng, vôi: + Đất được gia cố HRB sau khi thi công xong ít bị nứt và cường độ cao hơn so với loại đất được gia cố bằng xi măng và vôi; + Công nghệ HRB có tính bền hóa học cao hơn ( bền Sun fat) , chịu đựng sự cacbon hóa tốt hơn xi măng; + Thời gian phát triển cường độ chậm hơn ,tuổi thọ sử dụng lâu hơn so với đất gia cố xi măng; + Sử dụng HRB có thể gia cố cho vật liệu tại chỗ, giảm chi phí vận chuyển vật liệu và hạ được giá thành xây dựng; + Chất kết dính HRB được sản suất theo tiêu chuẩn Châu Âu nên đảm bảo vệ sinh môi trường và sức khỏe con người. - Chất HRB đã được thế giới nghiên cứu và sử dụng từ rất lâu trong việc gia cố vật liệu làm móng công trình trong xây dựng và trong giao thông. - Ở Việt Nam, bộ GTVT đã cho phép sử dụng vật liệu HRB để gia cố làm móng, mặt đường trong xây dựng công trình giao thông ở Việt Nam theo quyết định số 992/QĐ- BGTVT ban hành ngày 17 tháng 4 năm 2009.Tuy nhiên cho đến nay thì chất gia cố HRB mới chỉ được thử nghiệm cho các đường cấp thấp, đường giao thông nông thôn, chưa được sử dụng cho các công trình giao thông cấp cao hơn và chưa có kết quả đánh giá hiệu quả cụ thể của loại vật liệu này. Vì vậy trước khi sử dụng HRB một cách đại trà trong xây dựng công trình giao thông cần phải nghiên cứu, kiểm tra và đánh giá kỹ lưỡng, chính xác hiệu quả mà loại vật liệu này mang lại. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Tìm hiểu về vật liệu HRB, cơ chế làm việc, cơ sở khoa học, công nghệ thi công vật liệu đất được gia cố HRB; 2 - Đưa ra được so sánh, đánh giá với một số chất liên kết khác trong việc gia cố đất. 3. Nội dung nghiên cứu 3.1. Tổng quan về chất kết dính đường thủy hóa HRB - Chất kết dính HRB là loại chất kết dính vô cơ được nghiên cứu và phát triển bởi công ty Zugon Industries thuộc Vương Quốc Anh. Hiện nay, công nghệ sản xuất đã được chuyển giao cho Công ty TNHH Phú Thiện Phát và bước đầu tiến hành sản xuất tại Việt Nam. - Chất kết dính HRB là sản phẩm có dạng bột, thành phần chủ yếu là các chất đặc tính Puzolan, xi măng và các chất hoạt hóa biến đổi Puzolan. Thành phần và chất lượng của các loại vật liệu đầu vào này phải đáp ứng theo tiêu chuẩn DD EVN 13282:2000. Các thành phần chủ yếu của HRB bao gồm: + Tro bay; + Bột hoạt tính hydrat: Pôzơlan tự nhiên, sét hoạt hóa nhiệt, đá phiến sét, đá vôi, thạch cao, vôi sống; + Xi măng Pooclang PCB40. - HRB thích hợp để gia cố loại đất có nhiều hạt nhỏ như các loại sét, á sét, á cát. Tỷ lệ phối trộn hợp lý là từ 8% đến 10% tổng khối lượng của cả hỗn hợp (đất + HRB). - Cơ chế làm việc: + Đất thường chứa các hạt sét nhỏ và luôn có màng nước liên kết bao bọc xung quanh hạt đất. Khi tiếp xúc với nước, các màng nước này bị trương nở, bị phá rách, các tinh thể khoáng vật hút nước, các hạt đất bbij đẩy ra xa nhau làm cho đất có tính nở và tính co rất lớn. + Khi đất được trộn với HRB những thành phần hoạt tính có trong HRB sẽ tác dụng với nước trong đất xảy ra quá trình thủy hóa. Sản phẩm sau khi bị thủy hóa giống như lớp keo kết dính bao bọc lấy các hạt đất và liên kết chúng lại với nhau. - Với sự có mặt của HRB trong đất kết hợp với công lu nèn hợp lý các hạt đất càng xít lại với nhau hơn làm tăng độ chặt của đất. Sản phẩm thủy hóa từ HRB có tác dụng chống lại sự trương nở vốn có của các hạt sét, làm cho đất hóa cứng và liên kết với nhau tạo thành một khối thống nhất. Đất được gia cố bằng HRB sẽ tạo thành một khối nền móng đường liên kết chặt, có khả năng chịu lực cao và giảm thiểu sự phá hủy của nước với nền đường. - Với những tính chất trên HRB được ứng dụng để gia cố đất làm lớp nền hoặc lớp mặt của đường cấp thấp. Một số công trình ở Việt Nam đã sử dụng HRB như: 3 + Đường liên xã thuộc tỉnh Hưng Yên; + Đường GTNT ở Trảng Bom, Đồng Nai; + Đường vào trại lợn, Đồi Kiên, Sơn Tây…. 3.2. Cơ sở khoa học sử dụng phụ gia HRB 3.2.1. Các đặc trưng cơ lý của đất và vật liệu hạt gia cố làm nền móng đường ô tô - Đất là vật liệu chủ yếu để làm nền móng đường ô tô. Thành phần của đất rất phức tạp, tính chất của đất phụ thuộc vào tỷ lệ các thành phần hạt, thành phần vật liệu khoáng chất và trạng thái độ ẩm của đất. - Đất dùng làm nền, móng đường là loại đất có cường độ cao, ổn định tốt với nước, tính ép co nhỏ, thuận lợi cho thi công. Thông thường các loại đất không chứa tạp chất đều có thể làm nền móng đường. Các loại đất hữu cơ, đất chứa muối hòa tan quá giới hạn cho phép không được dùng để làm đường. - Trong thực tế không phải nơi nào chúng ta cũng có thể tìm được loại đất đá có đặc trưng cơ lý phù hợp để làm nền, móng đường. Trong trường hợp này để tận dụng được vật liệu sẵn có tại chỗ để mang lại hiệu quả kinh tế cho dự án vừa đảm bảo môi trường thì biện pháp tốt nhất là gia cố, cải tạo các đặc trưng của đất cho phù hợp với yêu cầu làm đường. - Đất và vật liệu hạt sau khi gia cố bằng các chất liên kết đều trở thành vật liệu toàn khối. Vì vậy để đánh giá hiệu quả gia cố, đánh giá khả năng sử dụng vật liệu thường thông qua các đặc trưng về cường độ chịu nén, chịu kéo, chịu uốn. 3.2.2. Các phương pháp gia cố đất nền, móng đường ô tô - Nguyên lý gia cố đất: Vật liệu đất được làm nhỏ và được trộn thêm các vật liệu liên kết, các chất phụ gia, chất hoạt tính bề mặt với một tỷ lệ nhất định, nhằm thay đổi cơ bản cấu trúc và tính chất cơ lý của đất theo hướng mong muốn. Cụ thể là sau quá trình thi công đất được gia cố sẽ biến thành một lớp có cường độ cao và ổn định ngay cả khi chịu tác dụng của nước. - Các phương pháp gia cố đất: + Gia cố các loại vật liệu hạt + Gia cố đất với các chất liên kết hữu cơ + Gia cố đất bằng các chất keo tụ hợp chất cao phân tử + Gia cố đất bằng phương pháp hỗn hợp + Gia cố đất bằng một số chất hóa học khác 3.3. Công nghệ thi công gia cố đất bằng HRB 4 Bước 1: Lấy mẫu đất tại hiện trường để xác định các chỉ tiêu trong phòng thí nghiệm gồm thành phần hạt, loại đất, dung trọng, độ pH, độ ẩm tối ưu, chỉ số CBR … từ đó xác định được tỷ lệ sử dụng HRB để gia cố. Bước 2: Dọn mặt bằng, tạo khuôn đường. Bước 3: Rải đều lần lượt từng lớp đất và bột HRB lên bề mặt hoặc trộn hỗn hợp này thành đống ngoài phạm vi công trường; Bước 4: Dùng máy phay chuyên dụng hoặc máy dùng trong nông nghiệp trộn đều đất và HRB; Bước 5: Lu nèn vật liệu đạt độ chặt yêu cầu; 5 Bước 6: Kiểm tra đánh giá chất lượng thi công : kiểm tra về độ chặt, cường độ chịu nén, cường độ chịu cắt. 4. Thi công thí điểm móng đường gia cố bằng HRB tại dự án đường “ Tuần tra Biên giới” 4.1. Kết quả thi công thí điểm và kết quả kiểm tra tại hiện trường, thí nghiệm - Căn cứ vào báo cáo kiểm tra đánh giá chất lượng đoạn thi công móng đường thí điểm gia cố bằng chất kết dính HRB tại dự án đường tuần tra biên giới của ban quản lý dự án 47. + Khối lượng thực hiện: Hoàn thành thi công thử nghiệm 917m móng đường với chiều dày 18 cm, gia cố 10% HRB + Địa điểm triển khai: Km0+900 đến Km1+800, Dự án đường TTBG Mốc D8- D10_E2, Sơn La; - Kết quả kiểm tra tại hiện trường và thí nghiệm + Kiểm tra bằng phương pháp ngoại quan: Một số vị trí có hiện tượng phân tầng đặc biệt tại vị trí tiếp giáp giữa các đoạn thi công. + Kiểm tra mô đun đàn hồi móng tại 21 điểm : Đạt trung bình 2640 daN/cm 2 (giá trị thấp nhất đạt 1830 daN/cm2, giá trị cao nhất đạt 3598 daN/cm2) + Thực hành khoan rút lõi lấy mẫu nguyên dạng tại 12 vị trí + Kết quả xác định các chỉ tiêu cơ lý: . Với mẫu khô Rn đạt trung bình 19,4 daN/cm 2 ; . Với mẫu ngâm bão hòa nước Rn đạt trung bình 11,1 daN/cm 2 ; . Không tiến hành thí nghiệm kéo uốn để xác định Rku. 4.2. Đánh giá về phụ gia HRB tại Dự án đường TTBG 6 4.2.1. Về quy trình và công nghệ thi công - Có trình tự thi công, quy định đơn giản, phù hợp với năng lực sẵn có của các đơn vị thi công trong quân đội. - Do các nhà cung cấp chưa thực sự quán triệt và thực hiện đúng yêu cầu kỹ thuật thi công đã đề xuất về chiều dày san gạt, kỹ thuật phay trộn, độ ẩm lu lèn, quy trình lu lèn, công tác bảo dưỡng… nên một số vị trí xuất hiện nứt, phân tầng , mô đun không đồng đều. Do đó chưa phản ánh được hết tác dụng của phụ gia HRB. 4.2.2. Đánh giá về mặt kỹ thuật - Về mô đun đàn hồi: Đất gia cố HRB có mô đun đàn hồi trung bình khá cao đạt 2640 daN/cm2 - Về quá trình lấy mẫu và chế tác mẫu: Thông qua khả năng lấy mẫu cho thấy độ bền vững liên kết, độ đặc chắc của đất gia cố HRB là khá tốt lấy được mẫu nguyên dạng bằng phương pháp khoan rút lõi. - Về các chỉ tiêu cơ lý: + Cường độ kéo uốn: Đất gia cố HRB tại dự án đường TTBG không làm thí nghiệm này đối với mẫu ngoài hiện trường; đối với các mẫu trong phòng thí nghiệm đối với loại sét pha chứa cát màu vàng nhạt lấy tại Sơn La mẫu SL1 thì cho kết quả cường độ kháng uốn R ku từ 290 daN/cm2 đến 810 daN/cm2 phụ thuộc vào phần trăm HRB sử dụng [3]. + Cường độ chịu nén với mẫu khô đạt 19,4 daN/cm2; + Cường độ chịu nén mẫu bão hòa nước đạt 11,1 daN/cm2 điều này cho thấy khả năng chịu lực của đất gia cố HRB giảm rõ rệt trong điều kiện bất lợi nhưng đất không bị tan rã chứng tỏ liên kết giữa các hạt đất được gia cố HRB là ổn định. - Bảng tóm tắt kết quả thí nghiệm kiểm tra móng đường gia cố phụ gia: Móng gia cố phụ gia Em daN/cm2 Em daN/cm2 Rn (daN/cm2) mẫu khô Rn (daN/cm2) bão hòa nước Rku (daN/cm2) bão hòa nước SA44/LA40+vô i 847.8 480.3 Không XĐ Không XĐ Không XĐ DB 500 1277.7 1049.6 18.5 Tan rã Tan rã DZ33 + XM 1131.7 1343.2 38.8 18 Không XĐ DZ33 716 - 15.9 Tan rã Tan rã 6% XM 780 - 51 31.9 Không XĐ 7 RRP 235 1268 1248 Không XĐ Tan rã Tan rã HRB 2640 - 19.4 11.1 Không XĐ - Như đã nêu ở trên khi đất được trộn với chất phụ gia và được lu lèn chặt nó sẽ trở thành vật liệu liền khối vì thế chỉ tiêu cường độ kéo uốn phải được kiểm toán đảm bảo. Nhưng kết quả đoạn thử nghiệm chưa đánh giá được chỉ tiêu này. - Đất được gia cố ở đây là loại đất sét, chưa có kết quả cụ thể đối với các loại vật liệu khác nên khó có thể đánh giá được sự phù hợp của HRB đối với từng loại vật liệu có những chỉ tiêu cơ lý khác. 4.2.3. Đánh giá về mặt giá thành - Qua giá thành đoạn thi công thử nghiệm sử dụng HRB với những đoạn làm móng cấp phối đá dăm cùng khu vực thì giá thành thấp hơn không đáng kể. Sự giảm giá thành này chủ yếu là do nhà cung cấp căn cứ vào hao phí trực tiếp thực tế, vận dụng định mức tương đương, dùng những máy thi công đơn giản thay máy chuyên dụng dẫn tới sự sai lệch về giá. Như vậy việc nhà cung cấp đưa ra khi sử dụng HRB sẽ giảm giá thành xây dựng từ 15% đến 30 % là cần phải đánh giá lại. - Phương án dùng HRB gia cố đất chỉ thực sự có hiệu quả khi thi công ở khu vực đặc biệt khó khăn, không có đá mà phải vận chuyển đá ở rất xa về. Nhưng khi đó chi phí vận chuyển và bảo quản HRB chắc chắn cũng sẽ tăng theo. Vì vậy khi thi công những vùng này cũng cần phải thi công thí điểm trước khi thi công đại trà để đánh giá lại hiệu quả kinh tế của nó. 4.2.4. Đánh giá về mặt vệ sinh môi trường - Chất HRB có chứng nhận không ảnh hưởng đến môi trường. - Việc sử dụng HRB sẽ thay thế được việc sử dụng đá tại các mỏ đá từ đó góp phần vào việc bảo vệ các núi đá thiên nhiên không bị xâm hại. 5. Các tài liệu tham khảo [1] Kết quả phân tích mẫu HRB [2] Quyết định 992/QĐ-BGTVT [3] Báo cáo thí nghiệm đất gia cố HRB 22.5E 8 [4] Báo cáo kiểm tra đánh giá chất lượng móng đường gia cố bằng các phụ gia của ban quản lý dự án 47. - Các tài liệu tham khảo được thể hiện sau bài thu hoạch. . HOẠCH Chủ đề: Tìm hiểu về vật liệu đất gia cố chất kết dính đường thủy hóa Hydraulic Road Binder (HRB). 1. Sự cần thiết phải nghiên cứu - Chất kết dính đường thủy hóa HRB là một chất kết dính vô cơ,. số chất liên kết khác trong việc gia cố đất. 3. Nội dung nghiên cứu 3.1. Tổng quan về chất kết dính đường thủy hóa HRB - Chất kết dính HRB là loại chất kết dính vô cơ được nghiên cứu và phát. vào trong đất nó có tác dụng liên kết các hạt đất lại với nhau từ đó làm tăng cường độ của đất. Đất được gia cố HRB có nhiều ưu điểm hơn so với đất được gia cố bằng các chất kết dính vô cơ