CHƯƠNG 1. TONG QUAN VE NGHIÊN CỨU VAT LIEU GEOPOLYMER.1 Lịch sử phat triển của vật liệu Geopoly Imer.-- ¿xxx sex vsEseeereed 5 1. Tình hình nghiên cứu và phát triển công nghệ Geopolymer.1 Các công trình nghiên cứu trên thế giới .------ + xe ss£sesecxe 6 1.2 Cac công trình nghiên cứu trong nước. Kết luận chương.
¿G11 11v TH ng TT ng ng ng ru 9 CHUONG 2. CƠ SỞ LÝ THUYET HÌNH THÀNH VAT LIEU 69)40i 84.1 Tổng quan về vật liệu Geopolymer .--s- s6 k6 EE#k vs rxe 10 2.2 Cơ sở hóa học hình thành Geopolymer từ đất yếu và tro bay.3 Kết luận chương. c1 S 1E 1T TH HT TT ng net 15 CHUONG 3. NGHIÊN CỨU VE QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HINH THÀNH COC DAT TRO BAY HOAT HÓA KIÊM.- 2 62s 2s E2 £+EsE£seseesed 16 vi 3.1 Nghiên cứu quy trình hình thành cọc đất tro bay hoạt hóa kiểm .1 Quy trình công nghỆ.2 Kết luận chương occ cceseecsceccesscseecscsccevscsccecscnevevscesvacsessevsceavacseeess 25 CHƯƠNG 4.
KET QUA THI NGHIEM .1 SO liệu địa chất.1 Tổng quan khu vực khoan khảo sat .2 Điều kiện địa chất công trình. Đánh giá điều kiện địa chất công trình.---- sex 29 42 Thi nghiệm đánh giá cường độ, chất lượng cọc đất tro bay Creo) 00) b's 100) .1 Khoan lay mẫu cọc thử. Thí nghiệm cắt trực tip voce ccccecceccscsscessscscessesscescecseesvevsceeevees 36 4.3 Phân tích kết quả thí nghiệm .-- G- G - ks xxx EE SE ree 39 AA Kết luận chương.- k1 n1 Tn HT ng HT reg 41 CHƯƠNG 5. UNG DỤNG VÀO TÍNH TOÁN THIẾT KE, MO PHONG CONG TRINH THUC TE 001 .1 Tính toán độ lún cho nền đường công trình nâng cấp tuyến đường Luong Dinh Cua 0000027577.1 Vi tri thi na.2 Điều kiện địa Chat oe.3 Kha năng chịu tải trọng theo vật liệu .5 Cấu tạo hệ cọc đất tro bay hoạt hóa kiỀm.
+ c se sec ccez 46 5. --- -- ---- cc {E1 SE 1S 1ỲSRỲ ve 46 ¬ "ca na .2_ Mô phỏng tính toán độ lún cho nền đường công trình nâng cấp tuyến đường Lương Định Của băng phần mềm Plaxis.1 Thông số đầu vàO.---c-- k1 TS TT TH TH ng ngưng, 49 5. 1 3ỔŸ'ỎỞỎỔỒỔỎỔỎỐỐỖÕồÕồỐÕ.3 Kết luận chương .- -- S1 11v TT 1T ng ng ngư 54 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VA HUONG PHAT TRIEN DE TALI .1 Kết Uae cccccccccccscesesssscscscscscscscscscscscscsesesssesesessssssssscssscevececsnsesees 55 6.2 Kiến nghị và hướng phat trién để tải.
--- sex kg cvvsxeerxe 56 TÀI LIEU THAM KHẢO. 5-55 << SE SE E3 5111515151511 1111111111111 y0 58 PHU LỤC. 80 Vill DANH MUC CAC HINH VE Hinh 1. San lượng tiêu thu xi măng trên thé giới.
Dự báo sản lượng và tiêu thụ tro bay trên thé giới. Cau trúc SiaÌafe. Cau trúc Sialate — SilOX0 v. Cau trúc Sialate — điSiOXO.
Cau trúc Sialate link .-- c5 2E +s SE SE E3 5 5151151111111 E1 cx 13 Hinh 2. Sơ đồ mô phỏng quá trình hoạt hóa kiỀm. Bao tro bay Pha Lại (loại 1 tan) occ. Bao vay NaOH khô (loại 25 kg).
Can dung dịch Naz;S1Os (loại 30 lít — 40 kg). Cau tro bay lên và đồ vào bổn trộn.--¿- + + xxx Esvcerserkes 20 Hinh 3. Xa tro bay và đỗ dung dịch Na;SiOs vào bổn khuấy. Đồ vay NaOH vào bổn khuấy .-- -- - - St 3xx 3v cgseekrersed 20 Hinh 3.
Dung dịch bị phun trào do quá trình thăng hoa của NaOH. Pha chế sẵn dung dịch NaOH 10 mol/lít trong thùng, can. Đồ dung dich NaOH nguội còn 50°C và Na2SiO; vào bồn khuay. Đồ tro bay vào dung dịch NaOH và NazSiO .-- -c se cscses«e 22 Hinh 3.
Bat đầu tiến hành khoan cọc tro bay øeopolymer. Bảng điện tử thé hiện thông số khi thi công cọc tro bay. Lay một số mẫu hỗn hợp trỘn`. Lỗ khoan cọc tro bay geopolymer khi hoàn thành.
Sơ đồ công nghệ thi công hình thành cọc đất tro bay geopolymer. Xác định vi tri COC tHỨ:. ----- c c2 E2 S1 SE 1n vn cv, 30 Hinh 4. Máy khoan cọc thử.
Mẫu khoan được lưu trữ từng métt.-- - = s+sx+x xxx xe. Mau khoan được lẫy ra khỏi Ống lưu trữ.-- - 6s sex cecsesecsrsed 31 Hinh 4. Chuẩn bi mẫu thử .ccccccccccccccsesceccecceccescessescescescescsscececeseesesseeseeseaees 32 IX Hình 4. Đặt mẫu vào buồng nén.-- - + sE 1S E 1E E1 vn g gxrvrrei 33 Hình 4.
Biểu đồ lực dính c„„ thay đối theo độ sâu. ---¿- sec se se csrsed 34 Hình 4. Biểu đồ góc ma sát trong ø„„ thay đối theo độ sâu. Biểu đồ cường độ chịu nén g, thay đối theo độ sâu thí nghiệm UU.
Biểu đồ lực dính c thay đối theo độ sâu.--- 6 sex sex cersed 37 Hình 4. Biểu đồ góc ma sát trong ø thay đối theo độ sâu. Biểu dé cường độ chịu nén z„ thay đổi theo độ sâu thí nghiệm cat ¡mg 0 39 Hình 5. Bồ trí hệ cọc đất tro bay hoạt hóa kiểm ®800a1300.
Mặt cat địa chất.- - - Sáo no n1 H0 10 988181138118 13 153115115 13 13 gen nrrrở S1 Hình 5. Quá trình mô phỏng. - - -- -c- << <2 0111110110133 1111111111131 1111111112 54 DANH MUC CAC BANG BIEU Bảng 3. Phan trăm khối lượng (%) thành phần hóa học của tro bay.
Phan trăm khói lượng (%) dung dịch NazSiO3. Khối lượng vật liệu để thi công cọc đường kính 80cm, dài 5m. Bảng tong hợp các chi tiêu tiêu chuẩn. Bảng kết quả thí nghiệm LU.
Bảng kết quả ø„ của thí nghiệm UUU. ¿<5 + +sE+E+xcEseseeersed 35 Bảng 4. Bảng kết quả thí nghiệm cắt trực tiẾp. Bảng kết quả ø„ của thí nghiệm cất trực tiẾp.
5-5 sex csesxcxz 38 Bang 5. Tổng hợp các chỉ tiêu của đất nÊn. - - -s + x+xcxEsE#x+EeEekcvserxes 43 Bang 5. Bảng kết cau áo đường tải nặng.
-- cv rseg 45 Bang 5.- - Q0 ng nh KH ng KT vn vn 48 Bang 5. Phần độ lún cố kết cho phép còn lai AS tại trục tim cua nền đường sau khi hoàn thành công trình. Tổng hợp thông số đầu vào của đất nên. Thông sô nhập vào Plaxis của vùng nên g1a CÔ .----<<- 50 Xi MOT SO KY HIEU VIET TAT Giới han chảy Giới hạn dẻo Chỉ số dẻo Độ âm Khối lượng riêng tự nhiên Khối lượng riêng khô Khối lượng riêng bão hòa Khối lượng riêng day nồi Độ rỗng Hệ số rỗng Góc ma sát trong Lực dính Góc ma sát trong không thoát nước Lực dính không thoát nước Unconsolidated undrained Module bién dang Cường độ sức khang nén đơn PHAN MO DAU 1.
Tính cấp thiết của dé tài Ở khu vực miền Nam nước ta, những năm gần đây được nhà nước ưu tiên phát triển kinh tế và đời sống rất nhiều. Đi kèm với sự phát triển đó không thể thiếu những dự án công trình dân dụng cũng như hạ tầng giao thông. Nhưng đặc điểm địa chất ở khu vực miền Nam nước ta là rất bất lợi dé thi công không phù hợp cho việc xây dựng các dự án lớn. Do đó, các biện pháp xử lý nền đất yếu được đưa ra như: gia tải trước với cọc cát va bắc thắm, cọc dat trộn xi măng, cọc đất trộn vôi.
Gan đây đã có một số nghiên cứu về tro trâu và tro bay để chế tạo cọc đất — Geopolymer. Tuy nhiên, những nghiên cứu đó chỉ được thực hiện trong phòng thí nghiệm, chưa có ý nghĩa thực tiễn cao cũng như xác định tính khả thi của việc thi công ngoài hiện trường. Do đó, cần thiết phải có nghiên cứu về quy trình công nghệ sản xuất cọc đất — Geopolymer, đánh giá tính khả thi, ảnh hưởng của điều kiện thực tế đến việc chế tạo và sản xuất. Ngoài ra, khi thi công cọc xi măng đất truyền thống, thành phần xi măng Portland chiém một khối lượng đáng kể, có vai trò làm chất kết dính.
Tuy nhiên, xi măng Portland là nguyên liệu truyền thống từ lâu đời và tiêu thụ khối lượng rất lớn tài nguyên thiên nhiên, khoáng sản để sản xuất như : đá vôi, than đốt, điện. kèm theo đó là thải ra lượng lớn khí thải gây hiệu ứng nhà kính, ô nhiễm môi trường. Hơn nữa, để đáp ứng được nhu cầu của cọc xi măng đất cũng như bảo vệ môi trường, ngày nay chúng ta có thé sử dụng “cọc đất hoạt hóa geopolymer từ tro bay” nhăm thay thế hoàn toàn chất kết dính có nguồn gốc từ xi măng Portland. Theo nghiên cứu của ICR [1] (International Cement review), sản lượng tiêu thu Xi măng trên thế giới (Hình 1) đạt cực đại vào năm 2006.
Dự báo năm 2016 cũng sẽ đạt được khoảng 400 triệu tấn, tính riêng cho khu vực Châu A. Ngoai ra, theo nghiên cứu cua Siegfried Konig [2] tại Global Mining Investment Conference 2010 thì san lượng va tiêu thụ tro bay trên thé giới (Hình 2) chênh nhau rất lớn, tro bay còn tồn đọng rất nhiều. Tận dụng được phế thải công nghiệp từ các nhà máy nhiệt điện dé ứng dụng vào công tác xây dựng sé góp phan rất lớn vào việc bảo vệ môi trường, đúng với xu hướng cuộc sống xanh của ngay hôm nay. Từ những yêu cầu cấp thiết nêu trên, cần thiết phải có nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sử dụng tro bay theo công nghệ geopolymer để làm cọc đất xử lý nền đất yếu, đáp ứng được nhu cầu trong thực tế xây dựng cũng như góp phan sử dụng nguyên liệu phế thải, bảo vệ môi trường.
1,000 900 800 700 600 IWF a3 400 i: 500 300 200 ~~ 100 SRSSSSLSRSSESSESSSSSSSSSSSSSSSSSSSE SeCoerer Sf SF SF SF FPF! FFF FSF SCPE SC CT &£C SPP FN A ONAN ON I’ ====\Westem Europe, North “--r" Western Europe, Mediterranean "r= North America Developed Asia/Australia Hình 1.San lượng tiêu thu xi mang trên thé giới Global Estimates: 1990 - 2030 2500 a_i " ca c 8 VU = 1500 ® 2 — Waste ° c 1000 — Utilization = 500 ——————— 0 1990 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 Hình 2.Dự báo sản lượng và tiêu thụ tro bay trên thé giới 2. Mục tiêu và hướng nghiên cứu Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ hình thành cọc đất tro bay hoạt hóa kiểm geopolymer. Dựa vào quy trình vừa xây dựng, thực nghiệm chế tạo cọc geopolymer ngoài hiện trường. Tiến hành thí nghiệm nghiên cứu sự thay đối của cường độ cọc theo thời gian.
Sử dụng kết quả thí nghiệm để mô phỏng. thiết kế công trình thực tế. Phương pháp nghiên cứu Dựa vào mục tiêu và hướng nghiên cứu mà luận văn đưa ra, tác giả thực hiện nghiên cứu băng hai phương pháp: lý thuyết và thực nghiệm. Lý thuyết: = Nghiên cứu giải pháp xử lý nên đất yếu băng cọc xi măng đất va các phương pháp thí nghiệm trong phòng để xác định cường độ cọc đất trên nên cần gia cô.
= Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hoạt hóa geopolymer dé tìm ra hàm lượng tro bay va dung dịch hoạt hóa dé gia có nền trong điều kiện thi công.
