I. Giới thiệu về nghiên cứu ứng xử thấm của đất trộn vữa xi măng
Nghiên cứu ứng xử thấm của đất trộn vữa xi măng trong công trình giao thông là một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật xây dựng. Đất trộn vữa xi măng (soilcrete) được sử dụng rộng rãi trong các công trình như đê, đập và tường ngăn. Hệ số thấm (ks) của soilcrete là một thông số vật lý quan trọng để đánh giá hiệu quả của vật liệu này trong các ứng dụng chống thấm. Tuy nhiên, các nghiên cứu hiện tại về hệ số thấm của soilcrete vẫn chưa đồng nhất, đặc biệt là tại Việt Nam. Mục tiêu của nghiên cứu này là tìm hiểu sâu hơn về ứng xử thấm của soilcrete được chế tạo từ các loại đất đặc trưng của vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL).
1.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu
Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin về hệ số thấm của soilcrete mà còn giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất thấm của vật liệu này. Việc hiểu rõ về ứng xử thấm của soilcrete sẽ hỗ trợ trong việc thiết kế và thi công các công trình giao thông, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu và tình trạng ngập lụt ngày càng gia tăng.
II. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện thông qua việc chế tạo và thử nghiệm hơn 100 mẫu soilcrete từ các loại đất khác nhau như đất bùn sét, sét dẻo mềm, và đất cát san lấp. Các mẫu này được trộn với ba loại xi măng khác nhau: Portland thông thường (OPC40), Portland hỗn hợp (PCB40), và xi măng Portland chứa xỉ lò cao (PCS). Phương pháp thí nghiệm thấm được thực hiện theo tiêu chuẩn ASTM D5084, cho phép xác định chính xác hệ số thấm của các mẫu soilcrete. Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng hệ số thấm của soilcrete giảm theo thời gian bảo dưỡng và tăng hàm lượng xi măng.
2.1. Thiết bị thí nghiệm
Thiết bị thí nghiệm thấm thành mềm được chế tạo phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế, cho phép thực hiện các thí nghiệm thấm một cách chính xác. Việc sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM) và phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) giúp khảo sát vi cấu trúc của soilcrete, từ đó liên hệ giữa cấu trúc và tính chất thấm của vật liệu.
III. Kết quả nghiên cứu
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng hệ số thấm của soilcrete từ đất bùn sét giảm 100 lần so với đất tự nhiên, trong khi đó soilcrete từ đất cát san lấp giảm hơn 1000 lần. Điều này chứng tỏ rằng việc trộn xi măng vào đất có thể tạo ra một vật liệu có khả năng chống thấm tốt hơn. Ngoài ra, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng bentonite có tác dụng làm giảm hệ số thấm của soilcrete, tuy nhiên, khi hàm lượng bentonite vượt quá giá trị tối ưu, hệ số thấm lại tăng nhẹ.
3.1. Phân tích mối quan hệ giữa cường độ và hệ số thấm
Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng cường độ của các mẫu soilcrete tăng thì hệ số thấm giảm. Điều này cho thấy rằng việc gia tăng cường độ của soilcrete không chỉ cải thiện khả năng chịu lực mà còn làm tăng khả năng chống thấm của vật liệu. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụng công nghệ đất trộn xi măng trong các công trình giao thông, đặc biệt là trong việc gia cố đường giao thông nông thôn và đê bao chống lũ.
IV. Ứng dụng thực tiễn
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng công nghệ đất trộn xi măng có thể được ứng dụng hiệu quả trong việc gia cố các công trình giao thông tại khu vực ĐBSCL. Hàm lượng xi măng được đề xuất cho các loại đất khác nhau nhằm tạo ra các cọc soilcrete có khả năng ngăn thấm hiệu quả. Việc mô phỏng và phân tích khả năng chống thấm và ổn định của đê đất gia cố cọc xi măng dưới điều kiện mực nước lũ rút nhanh cho thấy tường soilcrete có hiệu quả cao trong việc ngăn dòng thấm và gia tăng ổn định cho đê bao.
4.1. Đề xuất ứng dụng
Đề xuất sử dụng tường soilcrete một hàng cọc dày 0.4 m cho các khu vực có khả năng sạt lở thấp và tường soilcrete hai hàng cọc dày 0.8 m cho các đoạn có nguy cơ sạt lở cao. Kết quả nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang lại ứng dụng thực tiễn trong việc bảo vệ và phát triển hạ tầng giao thông tại Việt Nam.
