Chương 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. Tổng quan về địa chất khu vực tiến hành thí nghiệm. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành cường độ của đất trộn xi măng. 6 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
Phản ứng của đất và xi măng. Ảnh hưởng của muối lên cường độ đất trộn xi măng. Lý thuyết về cơ chế gây ảnh hưởng làm giảm cường độ cọc xi măng-đất. Theo nghiên cứu của Xing.
Hình ảnh về vi cấu trúc của cọc xi măng-đất dùng để phân tích kết quả. 21 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ. Xác định tính chất hóa lý và đặc tính kỹ thuật của đất. Quy trình tạo mẫu và tiến hành nén đơn mẫu đất trộn xi măng.
Tạo vữa sét đất tự nhiên và đất lọc muối với độ ẩm 90%. Tạo mẫu đất trộn xi măng. Tiến hành nén đơn mẫu đất trộn xi măng. Chụp nhiễu xạ tia X (XRD).
Chụp hiển vi quét điện tử (SEM). Kết quả phân tích thành phần khoáng có trong đất. Kết quả nén đơn, chụp SEM, chụp XRD và phân tích kết quả.1 Kết quả chụp XRD.2 Kết quả chụp SEM.3 Kết quả nén đơn. 42 vi Chương 4: XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG.
Cơ sở lý thuyết của xử lý nền đường bằng cọc xi măng đất. Tính toán áo đường. Lựa chọn chiều dài cọc. Lựa chọn đường kính cọc.
Thiết kế nền đường. Các thông số đầu vào. Ứng suất cho phép trong bản đường đất trộn xi măng. Thiết kế kết cấu cho nền đường tại thị trấn Cần Thạnh.
Mô phỏng công trình bằng Plaxis để kiểm tra kết quả tính toán. 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 65 CÁC BÀI BÁO ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ. 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
68 vii CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN Aah : Diện tích vùng ảnh hưởng quanh cột xi măng đất Ac : Diện tích mặt cắt ngang cột xi măng đất as : Tỷ diện tích thay thế B : Khoảng cách lưới cột xi măng đất dc : Đường kính của cột xi măng đất de : Đường kính vùng ảnh hưởng quanh cột xi măng đất C2SHx : 2CaO.xH2O C3S2Hx : 3CaO.xH2O C3AHx : 3CaO.xH2O C4AHx : 4CaO.xH2O CSH : CaO.6H2O c : Lực dính của đất cu,c : Sức chống cắt không thoát nước của cột xi măng đất cu,d : Sức chống cắt không thoát nước của đất c’cu : Lực dính cố kết- không thoát nước e : Hệ số rỗng của đất Ko : Hệ số áp lực hông Qc : Khối lượng của xi măng Qs : Khối lượng của đất Qw : Khối lượng của nước qu : Cường độ nén đơn của cột xi măng đất ’CU : Góc ma sát cố kết- không thoát nước ts : Bề dày bản đường xi măng đất viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1. Các chỉ tiêu cơ lý của đất. Hàm lượng ion cho trong mẫu thí nghiệm [12]. Kết quả thí nghiệm nén đơn (đơn vị trong bảng MPa)[12].
Phần trăm khoáng của đất trộn xi măng ở thời điểm bảo dưỡng khác nhau [12]. Bảng thống kê hình dạng và số lượng mẫu thí nghiệm. Thành phần hóa của đất (% của khối lượng đất khô). Cường độ nén đơn và modun young theo thời gian.
Các chỉ tiêu cơ lý của đất và cột xi măng-đất. Tải trọng bản thân của nền đường. Tải trọng bản thân của nền đường. 57 ix DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.
Mặt cắt địa chất khu vực tiến hành thí nghiệm. Quan hệ giữa hàm lượng xi măng và cường độ nén đơn [9]. Quan hệ giữa hàm lượng xi măng và khối lượng khoáng CSH+CAH [9]. Quan hệ giữa ứng suất- biến dạng tương ứng với tỷ lệ nước/ xi măng [22].
Mối quan hệ giữa khối lượng hợp chất và mức độ hydrat hóa theo thời gian. Ảnh hưởng của sự thay đổi hàm lượng ion Mg2+ lên ứng xử ứng suất biến dạng của xi măng- đất (28 ngày bảo dưỡng) [12]. Ảnh hưởng của sự thay đổi hàm lượng ion Cl- lên ứng xử ứng suất biến dạng của xi măng- đất (28 ngày bảo dưỡng) [12]. Ảnh hưởng của sự thay đổi hàm lượng ion SO42- lên ứng xử ứng suất biến dạng của xi măng- đất (28 ngày bảo dưỡng) [12].
Mối quan hệ của hàm lượng C-S-H + C-A-H với cường độ nén đơn của cọc xi măng đất [12]. Ảnh hưởng của muối hòa tan lên hàm lượng CSH, CAH [12]. Vi cấu trúc của mẫu thí nghiệm tại 28 ngày bảo dưỡng [12]. Sự chuyển đổi của Mg2+ vào CSH của xi măng - đất sau 28 ngày [12].
Vi cấu trúc của C-S-H loại 1. Vi cấu trúc của C-S-H loại 2. Vi cấu trúc của C-S-H loại 3. Vi cấu trúc của Ettringite và C-S-H.
Vi cấu trúc của Ettringite. Vi cấu trúc của Portlandite (CH hoặc Ca(OH)2). Vi cấu trúc của khoáng Monosunfate. Thiết bị đo nồng độ muối CPC-401.
Chỉ số SPT, giá trị độ mặn, độ ẩm phân bố theo độ sâu. Máy trộn và rây sàn. Máy trộn xi măng và khuôn tạo mẫu. Cọc xi măng – đất.
Môi trường bảo dưỡng tự nhiên và lọc muối. Máy chụp nhiễu xạ tia X. Xử lý kết quả phổ trên máy tính. Máy chụp hiển vi quét điện tử (SEM).
Chụp XRD của mẫu xi măng đất tự nhiên sau 28 ngày bảo dưỡng. Chụp XRD của mẫu xi măng đất tự nhiên sau 2 tháng bảo dưỡng. Chụp XRD của mẫu xi măng đất lọc muối sau 28 ngày bảo dưỡng. Chụp XRD của mẫu xi măng đất lọc muối sau 2 tháng bảo dưỡng.
Cấu trúc của mẫu xi măng đất tự nhiên sau 2 tháng bảo dưỡng. Cấu trúc của mẫu xi măng đất tự nhiên sau 2 tháng bảo dưỡng. Cấu trúc của mẫu xi măng đất lọc muối sau 2 tháng bảo dưỡng. Cấu trúc của mẫu xi măng đất lọc muối sau 2 tháng bảo dưỡng.
Cấu trúc của mẫu xi măng đất lọc muối sau 2 tháng bảo dưỡng. Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng dọc trục của cọc xi măng đất theo các thời gian bảo dưỡng khác nhau (trộn với đất tự nhiên). Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng dọc trục của cọc xi măng đất theo các thời gian bảo dưỡng khác nhau (trộn với đất được lọc muối). Quan hệ giữa cường độ nén đơn qu và thời gian bảo dưỡng mẫu xi măng đất trong hai trường hợp đất tự nhiên và đất lọc muối.
Quan hệ giữa Modun E50 và thời gian bảo dưỡng mẫu xi măng đất. Gia cố nền đường bằng cột xi măng đất. Kết cấu của nền đường được xử lý bằng cột xi măng. Mô hình đơn vị [21].
Nền đường cột xi măng đất. Ứng suất uốn của bản tương ứng với khoảng cách tâm của bản [21]. Mô phỏng trong Plaxis 8. Tổng độ lún, trường hợp cột xi măng đất lọc muối.
Tổng độ lún, trường hợp cột xi măng đất tự nhiên. Khoảng cách tâm cột thỏa điều kiện ứng suất cho phép trong bản. Khoảng cách tâm cột ứng với cột xi măng đất tự nhiên. Mặt cắt ngang của kết cấu nền đường.
Mặt bằng bố trí cột xi măng đất. Mô phỏng công trình bằng Plaxis. Độ lún tới hạn của công trình. Độ lún tới hạn của công trình.
Tính cấp thiết của đề tài. Thành phố Hồ Chí Minh đang mở rộng qui mô phát triển cơ sở hạ tầng đến những vùng ven trung tâm thành phố như là Củ Chi, Bình Chánh, Cần Giờ… Thành phố đang có những qui hoạch xây dựng lớn tại khu vực Cần Giờ, nhằm phát triển vùng Cần Giờ.Khu vực Cần Giờ nằm trên lớp bùn sét yếu dày khoảng 20m, có nồng độ muối trong đất cao, nên việc xử lý và gia cố đất nền để xây dựng những công trình đường xá, cầu cống, công trình nhà ở dân dụng, công trình phục vụ vui chơi giải trí và những công trình công nghiệp là rất cần thiết. Có rất nhiều biện pháp xử lý và gia cố nền đất yếu đã được thực hiện trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng có thể kể qua như là phương pháp xử lý nền bằng việc gia tải trước, xử lý nền bằng gia tải trước kết hợp vải địa kỹ thuật, xử lý nền bằng phương pháp bơm hút chân không, xử lý nền bằng giếng thấm gồm giếng cát, bấc thấm, xử lý nền bằng cọc vật liệu rời, xử lý nền bằng bơm phụt vữa và xử lý nền bằng cọc vôi hay cọc đất trộn xi măng. Xử lý và gia cố nền bằng biện pháp trộn vữa xi măng vào trong đất đã được áp dụng rộng rãi trên nền sét yếu tại nhiều nơi trên thế giới và bắt đầu áp dụng tại Việt Nam vào năm 2002, có thể kể ra một số công trình cụ thể như: Dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hòa, năm 2002), xử lý móng cho bồn chứa xăng dầu ở Đình Vũ (Hải Phòng, năm 2004), dự án sân bay Cần Thơ (2005), dự án thoát nước khu đô thị Đồ Sơn – Hải Phòng (2005), công trình nhà máy Khí điện Nhơn Trạch 1, dự án Đại lộ Đông Tây, tòa nhà cao tầng Saigon Times Square.
Xử lý nền bằng đất trộn xi măng làm gia tăng khả năng chịu tải của đất nền và rút ngắn thời gian thi công, do vậy xử lý nền bằng cột đất trộn xi măng cũng là một giải pháp được xem xét để đưa vào xử lý nền đất yếu tại vùng Cần Giờ. Tuy nhiên như đã nói ở trên, thì khu vực Cần Giờ nằm trên lớp bùn sét yếu hữu cơ dày tới khoảng 20mcó chứa hàm lượng muối nhất định, và với việc trộn vữa xi măng vào trong đất thì nồng độ muối có trong đất có thể gây ảnh 2 hưởngtớisựgiảm cường độ của đất trộn xi măng vào giai đoạn đầu của quá trình hình thành cường độ và giai đoạn sau, giai đoạn làm việc ổn định của công trình. Và việc đánh giá ảnh hưởng của nồng độ muối có trong đất vùng Cần Giờ lên sự hình thành cường độ đất trộn xi măng là một yêu cầu cấp thiết. Việc đánh giá mức độ ảnh hưởng của nồng độ muối lên cường độ của đất trộn xi măng đã được thực hiện tại nhiều nơi trên thế giới, tuy nhiên tại Việt Nam mà cụ thể là tại khu vực Cần Giờ vẫn chưa có những nghiên cứu cụ thể.
Tác giả nhận thấy đây là một vấn đề cấp thiết phải tiến hành nghiên cứu để đưa ra những nhận định về ảnh hưởng của nồng độ muối lên cường của đấttrộn xi măng. Qua đó tác giả muốn đưa ra một tài liệu tham khảo đến những công trình mà áp dụng biện pháp xử lý nền bằng cột đất trộn xi măng tại khu vực Cần Giờ thuộc thành phố Hồ Chí Minh, và cũng làm tài liệu tham khảo đến các khu vực nhiễm mặn khác. Mục tiêu của đề tài.
