Mục đích của đề tài
Mục đích của nghiên cứu này là xác định khả năng ứng dụng giải pháp cải thiện chất lượng nền đất yếu nhiễm phèn tại tỉnh, đồng thời lựa chọn loại ximăng và chất phụ gia phù hợp để xử lý hiệu quả vấn đề này.
Nội dung nghiên cứu
- Đặc điểm nền đất yếu ở ĐBSCL;
- Tình hình, nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc XMĐ;
- Cơ sở lý thuyết phương pháp tính toán thiết kế CXMĐ;
- Công nghệ thi công CXMĐ;
- Đặc điểm nền đất yếu ở Long An;
- Nghiên cứu, lựa chọn loại XM và chất phụ gia tạo CXMĐ cho đất yếu nhiễm phèn ở Long An;
- Ứng dụng giải pháp CXMĐ cho công trình thực tế ở Long An để khẳng định hiệu quả của giải pháp;
- Nghiên cứu, lựa chọn phần mềm kiểm toán nền đất yếu gia cố bằng CXMĐ ở
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp tổng hợp, phân tích lý thuyết
- Phương pháp tính toán lý thuyết để tính toán thiết kế CXMĐ
- Phương pháp thực nghiệm để thí nghiệm lựa chọn loại xi măng, loại chất phụ gia
Phương pháp mô hình số sử dụng phần mềm để kiểm toán điều kiện ổn định công trình là một công cụ quan trọng trong lĩnh vực xây dựng Các phần mềm này giúp đánh giá chính xác và hiệu quả tình trạng ổn định của các công trình, từ đó đảm bảo an toàn và chất lượng Việc áp dụng công nghệ mô hình số không chỉ nâng cao độ tin cậy trong quá trình kiểm toán mà còn tiết kiệm thời gian và chi phí cho các dự án xây dựng.
TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU Ở ĐBSCL VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CXMĐ TRỘN ƯỚT
Tổng quan về đất yếu vùng ĐBSCL
Trong khoa học xây dựng, đặc biệt là lĩnh vực địa kỹ thuật, thuật ngữ "đất yếu" rất phổ biến Đất yếu được định nghĩa là loại đất không đủ khả năng chịu tải, thiếu độ bền và có mức độ biến dạng cao, do đó không thể sử dụng làm nền tự nhiên cho các công trình xây dựng.
Trong lĩnh vực xây dựng, nhiều công trình gặp phải sự cố như lún, sập hoặc hư hỏng khi thi công trên nền đất yếu, chủ yếu do thiếu biện pháp xử lý thích hợp và đánh giá không chính xác các tính chất cơ lý của nền đất Do đó, việc xác định chính xác các đặc tính cơ lý của nền đất yếu là rất quan trọng để đề ra giải pháp xử lý nền móng hiệu quả Điều này đòi hỏi sự kết hợp giữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tiễn nhằm giảm thiểu tối đa sự cố và hư hỏng công trình Đất yếu thường có hàm lượng nước cao và độ bão hòa nước lớn.
Đất có đặc điểm G > 0,8, độ sệt lớn (B > 1), khả năng chống cắt nhỏ (c và ϕ bé), khả năng thấm nước kém, hệ số rỗng lớn (e > 1,0), tính nén lún cao (a > 0,1 cm²/kG), mođun biến dạng nhỏ (E < 50 kG/cm²) và dung trọng thấp.
Tầng trầm tích mới của Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là đối tượng nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực địa chất công trình Các lớp đất chủ yếu bao gồm sét hữu cơ và sét vô cơ với độ sệt khác nhau, cùng với sự xuất hiện của lớp cát, sét bùn và vỏ sò sạn laterit Đặc biệt, trong các lớp sét còn có các vệt cát mỏng, tạo nên sự đa dạng trong cấu trúc địa chất của khu vực này.
Dựa trên hình trụ các hố khoan tại độ sâu khoảng 30m, bài viết phân tích các công trình ở các tỉnh Long An, Tiền Giang, Vĩnh Long, Hậu Giang và Cà Mau.
[13], Bạc Liêu, thành phố Hồ Chí Minh… có thể phân chia các lớp đất như sau:
Lớp đất trên mặt có độ dày từ 0,5 đến 1,5 m, bao gồm các loại sét hạt bụi đến hạt cát, với màu sắc từ xám nhạt đến vàng xám Ở một số khu vực, lớp đất này còn chứa bùn sét hữu cơ có màu xám đen.
Lớp này có nơi nằm trên mực nước ngầm có nơi dưới mực nước ngầm (vùng sình lầy)
Lớp sét hữu cơ: Nằm dưới lớp mặt là lớp sét hữu cơ, có chiều dày thay đổi từ 3 - 4 m (Long An), 9 -10 m (Thạch An, Hậu Giang) đến 18 - 20 m (vùng Long
Chiều dày lớp sét hữu cơ ở Phú - Hậu Giang tăng dần về phía biển, với màu sắc đa dạng như xám đen, xám nhạt và vàng nhạt Hàm lượng sét trong lớp này chiếm khoảng 40%.
70% Hàm lượng hữu cơ thường gặp là 2 - 8 %, các chất hữu cơ phân giải gần hết Ở lớp gần mặt thường có những khối hữu cơ ở dạng than bùn
Lớp sét cát chứa ít sạn và mảnh vụn laterit, bao gồm vỏ sò hoặc lớp cát, có độ dày khoảng 3-5m Lớp này thường nằm chuyển tiếp giữa sét hữu cơ và sét vô cơ, tuy nhiên, ở một số khu vực như Mỹ Tứ (Hậu Giang), lớp cát lại nằm giữa lớp đất sét Đáng lưu ý, lớp này không xuất hiện liên tục trên toàn bộ vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL).
Lớp đất sét không lẫn hữu cơ có độ dày khác nhau và xuất hiện ở các độ sâu khác nhau Tại Long An, một số hố khoan cho thấy lớp đất sét này nằm cách mặt đất từ 3 đến 4 mét Ở những khu vực khác như Thạch An, Hậu Giang, lớp đất sét tương tự nằm ở độ sâu khoảng 9 đến 10 mét, trong khi tại Vĩnh Qui, Tân Long, Hậu Giang, độ sâu có thể lên tới 15 đến 16 mét.
Tại Đồng bằng sông Cửu Long, độ sâu của lớp đất sét thay đổi từ 25 đến 26m ở Mỹ Thanh, Hậu Giang, và càng gần ven biển, lớp đất sét càng nằm sâu hơn so với mặt đất tự nhiên Sự phân bố các loại đất yếu trong khu vực này được trình bày rõ ràng.
Hình 1.4 Theo chiều dày và thành phần có thể phân vùng đất yếu vùng ĐBSCL như sau:
Khu vực đất sét màu xám nâu và xám vàng bao gồm các loại đất sét và á sét, với đặc điểm là có những chỗ đất mềm yếu nằm trên trầm tích nén chặt QI-II Độ dày của lớp đất này không vượt quá 5m.
Khu vực này nằm trong đồng bằng tích tụ với độ cao từ 1 đến 3 mét, có những chỗ trũng lầy nội địa Nước ngầm xuất hiện ở độ sâu từ 1 đến 5 mét và có tính chất ăn mòn acid cũng như ăn mòn sulfat.
Khu vực II của Đại học Thủy Lợi là một trung tâm học tập quan trọng, cung cấp các chương trình đào tạo chất lượng cao trong lĩnh vực thủy lợi và quản lý tài nguyên nước Với đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm và cơ sở vật chất hiện đại, trường cam kết mang đến cho sinh viên những kiến thức và kỹ năng cần thiết để phát triển trong ngành Đại học Thủy Lợi không chỉ chú trọng đến lý thuyết mà còn tạo điều kiện cho sinh viên thực hành và nghiên cứu, giúp họ tự tin bước vào thị trường lao động.
Bao gồm các loại đất yếu: bùn sét, bùn á sét, bùn á cát xen kẹp với các lớp á cát Khu vực này gồm ba phân khu
Hình 1.1 minh họa sự phân bố của đất yếu tại Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), một khu vực có đặc điểm địa chất phức tạp Việc hiểu rõ tình hình đất yếu là cần thiết để phát triển các giải pháp xây dựng và quản lý đất đai hiệu quả Các nghiên cứu từ Đại học Thủy Lợi đã chỉ ra rằng đất yếu ảnh hưởng đến khả năng phát triển kinh tế và an toàn công trình trong khu vực này Do đó, việc khảo sát và đánh giá đất yếu là một yếu tố quan trọng trong quy hoạch và phát triển bền vững ở ĐBSCL.
Bùn sét và bùn á sét phân bố không đồng đều, thường nằm trên nền sét chặt QI-III với chiều dày tối đa 20m Khu vực này là đồng bằng thấp, có độ cao từ 1 - 1,5m đến 3 - 4m Mực nước ngầm nằm cách mặt đất từ 0,5 - 1,0m, với nước có tính ăn mòn đối với bê tông và bê tông cốt thép.
Tình hình nghiên cứu và ứng dụng CXMĐ
1.2.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng CXMĐ trên thế giới dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai
Trong suốt gần 40 năm qua, công nghệ xử lý nền đất yếu đã trở nên phổ biến và ngày càng hoàn thiện trên toàn cầu Kể từ năm 1967, phương pháp CXMĐ đã được áp dụng tại các quốc gia như Phần Lan và Thụy Điển, và hiện nay, các kỹ thuật xử lý đất yếu đã được triển khai rộng rãi trên thế giới.
Hình 1.2: Phục hồi kết cấu công trình cảng Tunne Miami – năm 1962
Vào năm 2009, trung tâm lưu trữ chất thải tại Lewarde, Pháp đã được mở rộng nhằm nâng cao khả năng quản lý và xử lý chất thải Sự phát triển này không chỉ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về lưu trữ an toàn mà còn góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng Các biện pháp hiện đại được áp dụng trong quá trình mở rộng nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc xử lý chất thải.
Hình 1.4: Đất ướt trộn để hỗ trợ các bể chứa dầu tại Galliano, LA
Xi măng trộn đất theo kiểu trộn ướt được áp dụng tại một bệnh viện ở Ventura, CA, là một công nghệ tiên tiến trong xây dựng Tại Châu Âu, công nghệ CXMĐ đã được nghiên cứu và ứng dụng từ năm (tiếp theo cần thông tin cụ thể về năm) Việc sử dụng công nghệ này không chỉ nâng cao hiệu quả thi công mà còn đảm bảo độ bền vững cho các công trình.
1967, như Thụy Điển và Phần Lan
Công nghệ khoan phụt cao áp (jet-grouting), hay còn gọi là CXMĐ, được phát minh tại Nhật Bản vào năm 1970 và đã được các công ty Ý, Đức mua lại Hiện nay, nhiều công ty hàng đầu trong lĩnh vực xử lý nền móng như Laynerchristen (Mỹ), Soletanne-Bachy (Pháp), Bauer (Đức) và Frankipile (Úc) ứng dụng công nghệ này Tại Châu Á, Nhật Bản là quốc gia áp dụng công nghệ CXMĐ nhiều nhất, với thống kê từ hiệp hội CDM cho thấy từ 1980 đến 1996 đã có khoảng 2.345 dự án sử dụng 26 triệu m³ cho các công trình ngoài biển và trong đất liền Hiện nay, mỗi năm có khoảng 2 triệu m³ được thi công.
Nước Trung Quốc đã bắt đầu công tác nghiên cứu xử lý bằng công nghệ CXMĐ từ năm 1970, với tổng khối lượng xử lý ước tính vượt qua 1 triệu m³ cho đến nay.
1.2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng CXMĐ tại Việt Nam
Mặc dù công nghệ khoan phụt cao áp (CXMĐ) đã được áp dụng rộng rãi tại nhiều quốc gia như Thái Lan và Singapore, nhưng tại Việt Nam, công nghệ này vẫn chưa được biết đến Một số nhà nghiên cứu, như PGS TS Nguyễn Bá Kế, đã đề cập đến công nghệ này trong cuốn "Sự cố nền móng công trình" Tuy nhiên, máy móc và thiết bị liên quan chỉ mới được thử nghiệm trong thi công lần đầu tiên tại Việt Nam tại dự án sửa chữa Cống.
Trại tại Diễn Châu, Nghệ An được thực hiện bởi các kỹ sư và nghiên cứu viên của Trung tâm Công nghệ cao thuộc Viện Khoa học Thủy lợi cùng với Công ty VICT Co., Ltd.
IBST là đơn vị tiên phong trong việc áp dụng chất gia cố xi măng, đánh dấu bước chuyển mình từ phương pháp cột vôi truyền thống Sự đổi mới này đã được xác nhận tại hội nghị gia cố sâu.
Stockholm 2001 Phương pháp này được nghiên cứu từ những năm đầu của thập kỷ
Vào thế kỷ 20, với sự hỗ trợ từ Viện Địa kỹ thuật Thụy Điển (SGI), TS Nguyễn Trấp đã chủ trì một dự án thi công sử dụng thiết bị hiện đại Đề tài này đã được hoàn thành vào năm
Năm 1986, thiết bị đã được chuyển giao cho LICOGI Trong giai đoạn này, một đề án đào tạo thuyết phục đã được thực hiện tại Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội vào năm 1983, tập trung vào lĩnh vực thủy lợi.
Hai luận văn cao học đã được bảo vệ, một tại Đại học Kiến trúc Hà Nội vào năm 2003 và một tại Đại học Xây dựng Hà Nội vào năm 2004.
Xây dựng đề cập đến khả năng chịu tải trọng ngang cho việc gia cố hố đào
Vào năm 2000, phương pháp này được tái áp dụng trong lĩnh vực xăng dầu do yêu cầu thực tế, cho phép chấp nhận giá trị độ lún cao hơn bình thường nhưng mang lại hiệu quả kinh tế cao Đơn vị đầu tiên áp dụng lại phương pháp này là COFEC, hiện nay là C&E Consultants Trong giai đoạn này, nhiều thí nghiệm hiện trường và quan trắc công trình đã được thực hiện song song.
C&E đang tiến hành thí nghiệm quan trắc sự thay đổi áp lực nước dưới đáy khối gia cố tại TP Hồ Chí Minh, với độ sâu hơn 20 m, nhằm nghiên cứu tính cố kết của đất nền Hai đầu đo đã được lắp đặt để thực hiện nghiên cứu lâu dài, cho thấy quy mô thí nghiệm không kém cạnh các đồng nghiệp khác trong lĩnh vực này.
+ Năm 2001, Tập đoàn Hercules của Thụy Điển hợp tác với Công ty Cổ phần
Phát triển kỹ thuật xây dựng (TDC) của Tổng Công ty Xây dựng Hà Nội đã hoàn thành việc xử lý nền móng cho 08 bể chứa xăng dầu có đường kính 21m và chiều cao 9m, với dung tích 3000m³ mỗi bể, tại công trình Tổng kho Xăng dầu Cần Thơ bằng phương pháp CXMĐ.
Nhu cầu sử dụng CXMĐ ở Long An và ĐBSCL
Long An và ĐBSCL có địa tầng yếu, đòi hỏi sự lựa chọn giải pháp và công nghệ xử lý nền phù hợp với địa chất khu vực để phát triển đô thị hiệu quả Việc này không chỉ cần thiết mà còn cấp bách cho sự phát triển bền vững của khu vực.
Việc xây dựng công trình trên nền đất yếu gặp nhiều thách thức trong quá trình xử lý nền đất Các biện pháp truyền thống hiện nay vẫn chưa đạt hiệu quả cao như kỳ vọng.
Công nghệ CXMĐ là một giải pháp xử lý nền hiệu quả, đặc biệt phù hợp với đất yếu tại ĐBSCL, cho phép xử lý sâu đến 50m Phương pháp này có thể thi công trong điều kiện nền ngập nước và không gian hạn chế, mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt so với các giải pháp như cọc bê tông hay cọc khoan nhồi Nghiên cứu tại một số công trường cho thấy, với lớp đất dày 30m, việc áp dụng CXMĐ đã giúp tiết kiệm chi phí đáng kể cho mỗi móng xi lô.
Một trong những công ty hàng đầu Nhật Bản trong xử lý nền đất yếu đã hợp tác thực hiện thi công thử nghiệm gia cố nền đất yếu bằng phương pháp CXMĐ tại khu vực ĐBSCL, như đường vào sân đỗ cảng hàng không Cần Thơ và đường băng sân bay Cần Thơ Kết quả cho thấy phương pháp này có tính khả thi cao, phù hợp với điều kiện nền đất yếu tại khu vực.
Việt Nam đặc biệt là khu vực ĐBSCL nói chung và Long An nói riêng
Những thuận lợi và khó khăn của khu vực Long An
- Có nhu cầu xử lý nền đất yếu rất lớn; đặc điểm cấu trúc nền đất yếu có triển vọng với giải pháp CXMĐ
- Vật tư, thiết bị và máy móc có tại địa phương và các vùng lân cận có thể đáp ứng xử lý nền đất yếu bằng CXMĐ;
- Có sự chuyển giao công nghệ khoa học về CXMĐ
Khó khăn trong việc học tại Đại học Thủy Lợi có thể xuất phát từ nhiều yếu tố khác nhau Sinh viên thường gặp phải áp lực học tập cao và yêu cầu kiến thức chuyên môn sâu rộng Ngoài ra, việc quản lý thời gian và cân bằng giữa học tập và cuộc sống cá nhân cũng là thách thức lớn Để vượt qua những khó khăn này, sinh viên cần xây dựng kế hoạch học tập hợp lý và tìm kiếm sự hỗ trợ từ giảng viên cũng như bạn bè Điều này không chỉ giúp cải thiện kết quả học tập mà còn tạo ra môi trường học tập tích cực hơn.
- Nhân sự nắm bắt khoa học và công nghệ CXMĐ còn hạn chế;
- Địa chất phức tạp sẽ gây khó khăn trong việc xử lý nền đất yếu;
Hàm lượng mùn và hữu cơ, cùng với thành phần khoáng vật, đặc biệt là tính nhiễm phèn và độ pH của đất, đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý nền, đặc biệt là trong công tác cải tạo đất.
Kết luận Chương 1
Đất yếu là loại đất có sức chịu tải thấp và tính biến dạng lớn, cần được xử lý khi xây dựng công trình Tại Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), đất yếu phân bố rộng rãi với chiều dày lớn, chủ yếu là bùn sét, bùn sét pha, bùn cát pha, sét pha và cát pha trong trạng thái chảy, thường chứa hữu cơ Ở Long An, nhiều khu vực đất bị nhiễm phèn, ảnh hưởng đến hiệu quả của các giải pháp xử lý, đặc biệt là những phương pháp sử dụng chất kết dính như xi măng và vôi.
CXMĐ là giải pháp hiệu quả trong xử lý nền đất yếu, đã được áp dụng thành công tại nhiều quốc gia Tại Việt Nam, phương pháp này cũng đã được thử nghiệm và mang lại kết quả tích cực, đặc biệt cho các công trình có quy mô nhỏ và nền đất yếu dày, như ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL).
Nghiên cứu về việc áp dụng công nghệ CXMĐ tại Long An hiện còn hạn chế và chưa được thử nghiệm thực tế Do đó, cần thiết phải nghiên cứu kỹ lưỡng các cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán thiết kế CXMĐ, đặc biệt chú trọng đến các yếu tố như loại chất kết dính (ximăng và chất phụ gia) để đảm bảo hiệu quả cao trong việc áp dụng giải pháp CXMĐ trong điều kiện đất nhiễm phèn ở Long An.
Đề tài này tập trung vào việc nghiên cứu các vấn đề liên quan đến Đại học Thủy Lợi Đại học Thủy Lợi là một cơ sở giáo dục quan trọng, đóng góp vào lĩnh vực thủy lợi và quản lý tài nguyên nước Nghiên cứu này nhằm làm rõ những thách thức và cơ hội mà trường đang đối mặt, từ đó đề xuất các giải pháp cải tiến trong giảng dạy và nghiên cứu Sự phát triển bền vững của Đại học Thủy Lợi không chỉ ảnh hưởng đến sinh viên mà còn có tác động tích cực đến cộng đồng và môi trường xung quanh.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CỌC XI MĂNG ĐẤT VÀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CXMĐ TRỘN ƯỚT
Cơ sở hóa lý của CXMĐ
Vật liệu sử dụng làm chất gia cố là ximăng Portland Ximăng Portland được sản xuất bằng cách cho thêm thạch cao vào clinker và nghiền nhỏ thành bột
Clinker có cấu tạo từ các thành phần: 3CaO.SiO2, 2CaO.SiO3, 3CaO.Al2O3 và
Quá trình thủy hóa của xi măng diễn ra nhanh chóng, giúp cọc đạt được cường độ cao chỉ sau vài tuần Trong khi đó, hydrat canxi hình thành trong quá trình này, kết hợp với các phản ứng với hạt đất sét, góp phần tăng cường độ của đất, tuy nhiên, phản ứng này diễn ra chậm và kéo dài trong nhiều năm.
Quá trình hình thành cường độ của CXMĐ diễn ra qua hai giai đoạn chính: giai đoạn ninh kết và giai đoạn rắn chắc, trong đó có nhiều biến đổi hóa lý phức tạp.
Trong quá trình ninh kết, vữa xi măng dần mất tính dẻo và trở nên đặc hơn, mặc dù cường độ vẫn còn thấp Giai đoạn rắn chắc chủ yếu diễn ra quá trình thủy hoá các thành phần khoáng vật của clinke, bao gồm silicat tricalcit (3CaO.SiO2) và silicat bicalcit.
2CaO.SiO 2 , aluminat tricalcit 3CaO.Al 2 O 3 , fero-aluminat tetracalcit
4CaO.Al 2 O 3 Fe 2 O 3 , phản ứng thủy hóa có thể biểu diễn:
3CaO.SiO 2 + nH 2 O = Ca(OH) 2 + 2CaO.SiO 2 (n-1)H 2 O
2CaO.SiO 2 + mH 2 O = 2CaO.SiO 2 mH 2 O
4CaO.Al 2 O 3 Fe 2 O 3 + nH 2 O = 3CaO.Al 2 O 3 6H 2 O + CaO.Fe 2 O 3 mH 2 O
Các sản phẩm chủ yếu được hình thành sau quá trình thuỷ hoá là Ca(OH) 2 ,
Quá trình ninh kết của xi măng bao gồm ba giai đoạn chính Giai đoạn đầu tiên là giai đoạn hòa tan, trong đó Ca(OH)2 và 3CaO.Al2O3.6H2O sinh ra từ quá trình thủy hóa sẽ hòa tan trong nước, tạo thành một thể dịch bao quanh hạt xi măng Giai đoạn tiếp theo là giai đoạn hóa keo, diễn ra khi lượng các chất Ca(OH)2 đạt đến một giới hạn nhất định.
3CaO.Al2O3.6H2O không hòa tan và tồn tại dưới dạng keo, trong khi silicat bicalcit (2CaO.SiO2) cũng không hòa tan và tách ra thành dạng phân tán nhỏ trong dung dịch, tạo thành keo phân tán Sự gia tăng lượng keo này dẫn đến việc các hạt keo nhỏ kết tụ thành hạt lớn hơn, làm giảm tính dẻo của xi măng và khiến nó ninh kết dần mà chưa đạt cường độ Trong giai đoạn kết tinh, Ca(OH)2 và 3CaO.Al2O3.6H2O chuyển từ dạng keo sang dạng tinh thể, tạo ra các tinh thể nhỏ đan chéo nhau, giúp xi măng bắt đầu có cường độ 2CaO.SiO2.mH2O tồn tại lâu ở dạng keo, sau đó một phần chuyển thành tinh thể Khi hàm lượng nước giảm, keo dần khô, ninh kết chặt lại và trở nên rắn chắc.
Các giai đoạn hòa tan, hóa keo và kết tinh không diễn ra độc lập mà xảy ra đồng thời, xen kẽ giữa hạt keo và tinh thể Chúng phát triển và gia tăng cường độ một cách liên tục.
Tùy tính chất sử dụng, các CXMĐ có thể bố trí theo các cách sau [11]:
Hình 2.1 minh họa một số dạng sơ đồ bố trí CXMĐ, thể hiện cách sắp xếp và tổ chức các yếu tố trong hệ thống Các sơ đồ này đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu và thiết kế các công trình thủy lợi, giúp tối ưu hóa hiệu quả sử dụng tài nguyên nước và đảm bảo tính bền vững của hệ thống Việc hiểu rõ các dạng bố trí sẽ hỗ trợ sinh viên và kỹ sư trong việc áp dụng lý thuyết vào thực tiễn.
Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế CXMĐ
Khi dùng CXMĐ tức là ta tín đến bài toán gia cố đất nền, có 3 tiêu chuẩn cần được thỏa mãn:
Tiểu chuẩn cường độ: c, ϕ của nền được gia cố phải thỏa mãn điều kiện sức chịu tải dưới tác dụng của tải trọng công trình
Tiêu chuẩn biến dạng: Mô đun biến dạng tổng của nền được gia cố phải thỏa mãn điều kiện lún của công trình
Điều kiện thoát nước: Áp lực nước lỗ rỗng dư trong đất cần được "giải phóng" càng nhanh càng tốt
2.2.1 Phương pháp tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam [7] - Tính toán nền gia cố theo biến dạng Độ lún tổng (ký hiệu là S) của nền gia cố được xác định bằng tổng độ lún của toàn bộ bản thân khối gia cố và độ lún của đất dưới khối gia cố:
S 1: Độ lún bản thân khối gia cố
S 2 : Độ lún của đất chưa gia cố, dưới mũi cọc Độ lún của bản thân khối gia cố S 1 được tính theo công thức:
Trong đó: q: Tải trọng công trình truyền lên khối gia cố (kN);
H: Chiều sâu của khối gia cố (m); a: Tỷ số diện tích, a = (nA c / BL); n- Tổng số cọc;
A c : Diện tích tiết diện cọc;
B, L: Kích thước khối gia cố; s c tb
Đại học Thủy Lợi là một trong những cơ sở giáo dục hàng đầu tại Việt Nam, chuyên đào tạo các lĩnh vực liên quan đến thủy lợi và quản lý tài nguyên nước Trường cung cấp chương trình học đa dạng, từ kỹ sư đến thạc sĩ, nhằm đáp ứng nhu cầu của thị trường lao động Với đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm và cơ sở vật chất hiện đại, Đại học Thủy Lợi cam kết mang đến cho sinh viên môi trường học tập tốt nhất Ngoài ra, trường cũng tích cực tham gia các nghiên cứu khoa học và hợp tác quốc tế, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục và phát triển bền vững.
E c : Mô đun đàn hồi của vật liệu cọc; Có thể lấy E c = (50100) C c
(với C c là sức kháng cắt của vật liệu cọc);
E: Mô đun biến dạng của đất nền giữa các cọc; có thể lấy theo công thức thực nghiệm E s = 250C u , với C u là sức kháng cắt không thoát nước của đất nền; Độ lún của đất chưa gia cố S 2 dưới mũi cọc được tính theo nguyên lý cộng lún của từng lớp Phạm vi vùng ảnh hưởng lún đến chiều sâu mà tại đó áp lực gây lún không vượt quá 10% áp lực đất tự nhiên
2.2.2 Phương pháp tính toán theo quy trình Nhật Bản [13]
2.2.2.1 Sức chịu tải của cọc đất xi măng theo vật liệu
Khả năng chịu tải của cọc đất xi măng được tính toán theo công thức sau:
P: Tải trọng của nền đất đắp do một cọc đỡ, (kN); ΔP: Tổng tải trọng phân bố của nền đắp, (kN/m 2 );
A: Diện tích nền đất do một cọc đỡ, (m 2 );
Với: x là khoảng cách giữa các cọc (tính từ tim cọc);
P a : Lực nén lớn nhất mà cọc có thể chịu được (kN);
P a = q u A p (2.5) Khi đó: q u : Cường độ chịu nén của cọc (kN/m 2 );
A p : Diện tích tiết diện của cọc (m 2 )
2.2.2.2 Sức chịu tải của cọc đất xi măng theo đất nền
R u : Sức chịu tải cực hạn của cọc gia cố;
R pu : Sức chịu tải mũi cực hạn của cọc gia cố;
R Đại học Thủy Lợi là một trong những cơ sở giáo dục hàng đầu tại Việt Nam, chuyên đào tạo các chuyên ngành liên quan đến kỹ thuật thủy lợi và quản lý tài nguyên nước Trường cung cấp nhiều chương trình học đa dạng, từ đại học đến sau đại học, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường lao động Với đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm và cơ sở vật chất hiện đại, Đại học Thủy Lợi cam kết mang đến cho sinh viên môi trường học tập chất lượng và cơ hội phát triển nghề nghiệp bền vững.
Sức chịu tải mũi cực hạn của cọc gia cố phụ thuộc vào loại đất:
: Trị số SPT trung bình trên và dưới 1 lần đường kính cọc; c: Lực dính của đất nền;
A p : Diện tích tiết diện của cọc;
L: Chu vi cọc gia cố τ di : Ma sát thành bên cực hạn của cọc gia cố;
Ma sát thành bên cực hạn của cọc được tính theo công thức sau:
Đối với đất dính: hoặc (2.10)
Trong đó: q u : Cường độ sức kháng nén đơn của cọc;
N: Trị số SPT tại độ sâu đang xét; h i : Chiều dày phân tố
2.2.2.3 Tính độ lún của nền đất gia cố Độ lún tổng (S) của nền gia cố được xác định bằng tổng độ lún của bản thân khối gia cố và độ lún của đất dưới khối gia cố:
S 1 : Độ lún trong phần đất được gia cố;
S 2 : Độ lún của lớp đất yếu chưa được gia cố dưới mũi cọc
Độ lún S 1 được tính theo
Đại học Thủy Lợi là một trong những cơ sở giáo dục hàng đầu tại Việt Nam, chuyên đào tạo các ngành liên quan đến kỹ thuật và quản lý tài nguyên nước Trường cung cấp nhiều chương trình học đa dạng, từ bậc đại học đến sau đại học, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường lao động Với đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm và cơ sở vật chất hiện đại, Đại học Thủy Lợi cam kết mang đến cho sinh viên môi trường học tập tốt nhất Ngoài ra, trường còn chú trọng đến nghiên cứu khoa học và hợp tác quốc tế, tạo điều kiện cho sinh viên phát triển kỹ năng và kiến thức toàn diện.
Trong đó: a p : Tỷ diện tích đất được thay thế; n: Tỷ số mô đun, với n được tính theo công thức:
S n : Độ lún cuối cùng của lớp đất thứ n, trong bài toán tính lún khi nền đất chưa được gia cố và tính theo công thức:
Chỉ số nén của lớp đất thứ n được ký hiệu là Cc, trong khi hệ số rỗng ban đầu được ký hiệu là e0 Chiều dày của lớp đất thứ n được ký hiệu là hn, và tải trọng của đất đắp được ký hiệu là w1, w2 Ứng suất cố kết ở giữa lớp đất thứ n được tính bằng p, với công thức p = max (pc, σ2) Các ký hiệu σ1 và σ2 đại diện cho ứng suất có hiệu do tải trọng gây ra.
Độ lún S2 của khối đất yếu dưới khối gia cố CXMĐ được xác định bằng phương pháp phân tầng, trong đó xem xét khối gia cố như một móng quy ước Phương pháp này tính toán độ lún tổng hợp của từng lớp phân tố, giúp đánh giá chính xác sự lún của đất.
2.2.3 Phương pháp tính toán theo tiêu chuẩn châu Âu [17 ]
Xác định khoảng cách giữa các CXMĐ là một vấn đề quan trọng, cần tính toán sao cho khoảng cách giữa các cọc đạt mức tối đa nhằm đáp ứng nhu cầu kinh tế và yêu cầu kỹ thuật Giới hạn tối đa cho khoảng cách giữa các cọc khi bố trí theo lưới ô vuông có thể được xác định bằng công thức cụ thể.
Đại học Thủy Lợi là một trong những cơ sở giáo dục hàng đầu tại Việt Nam, chuyên đào tạo các ngành liên quan đến kỹ thuật và quản lý tài nguyên nước Trường cung cấp chương trình học đa dạng, từ cử nhân đến thạc sĩ, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường lao động Với đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm và cơ sở vật chất hiện đại, Đại học Thủy Lợi cam kết mang đến cho sinh viên môi trường học tập chất lượng và cơ hội nghiên cứu phong phú Bên cạnh đó, trường cũng thường xuyên tổ chức các hoạt động ngoại khóa và hội thảo chuyên đề để nâng cao kỹ năng và kiến thức cho sinh viên.
Q p : Khả năng chịu tải cho phép của mỗi cọc; f fs : Hệ số tải trọng do đất đắp, khi xét trạng thái giới hạn cường độ; f fs = 1,3 ÷ 1,5;
Hệ số tải trọng do hoạt tải (f p) khi xét trạng thái giới hạn cường độ có giá trị từ 1,3 đến 1,5 Hoạt tải (q) được phân bố đều trên bề mặt đất đắp, trong khi chiều cao đất đắp được ký hiệu là h và trọng lượng trung bình của đất đắp là γ.
2.2.3.1 Kiểm tra theo vật liệu cọc
Tải trọng tác dụng lên cọc:
Sức chịu tải của mỗi CXMĐ như sau:
Q coc = A col (3,5C ucol + 3σ n ) (2.19) Trong đó:
A col : Diện tích tiết diện ngang của CXMĐ; σ n: Áp lực ngang tổng cộng tác dụng lên CXMĐ, và được tính theo công thức: σ n = σ p + 5C usoil (2.20)
C ucol và C usoil là các yếu tố quan trọng trong việc xác định sức kháng cắt của cọc và đất nền Ứng suất phân bố dưới đáy khối gia cố bằng CXMĐ được ký hiệu là σ p và được tính theo công thức σ p = q tt + γ đn L col Trong đó, q tt đại diện cho hoạt tải và tải trọng đất đắp, còn a là tỷ diện thay thế của CXMĐ.
E soil , E col : Mô đun biến dạng của nền đất và CXMĐ
Và Hệ số vượt tải phải đảm bảo điều kiện:
Đại học Thủy Lợi là một cơ sở giáo dục hàng đầu tại Việt Nam, chuyên đào tạo các chuyên ngành liên quan đến kỹ thuật và quản lý tài nguyên nước Trường cung cấp nhiều chương trình học chất lượng, từ bậc đại học đến sau đại học, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội Với đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm và cơ sở vật chất hiện đại, Đại học Thủy Lợi cam kết mang đến cho sinh viên một môi trường học tập lý tưởng để phát triển toàn diện.
2.2.3.2 Sức chịu tải của cọc theo đất nền
Kiểm tra theo điều kiện đất nền được thực hiện theo phương pháp hệ số vượt tải phải thỏa điều kiện:
Sức chịu tải của cọc đất theo điều kiện đất nền:
S u : Sức kháng cắt không thoát nước của đất nền
P ac : Tải trọng tính toán của 1 cọc đơn bao gồm cả hoạt tải
2.2.3.3 Kiểm tra sức chịu tải của nhóm cọc đơn
Kiểm tra theo điều kiện đất nền của nhóm cọc được thực hiện theo phương pháp hệ số vượt tải với điều kiện:
Sức chịu tải của nhóm cọc tính theo công thức của Broms và Boman
(1978), Bergado và nnk (1996) và tính theo công thức:
P group = (P gl + P ht )*B*L (2.27) Trong đó:
B: Bề rộng của nhóm cọc;
S u : Sức kháng cắt không thoát nước của đất nền;
P gl : Tải trọng đất đắp;
P ht : Tải trọng đất dưới khối đất đắp và trên nhóm cọc;
Trường Đại học Thủy lợi là một trong những cơ sở giáo dục hàng đầu tại Việt Nam, chuyên đào tạo các chuyên ngành liên quan đến lĩnh vực thủy lợi và quản lý tài nguyên nước Với đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm và cơ sở vật chất hiện đại, trường cam kết cung cấp cho sinh viên kiến thức và kỹ năng cần thiết để phát triển nghề nghiệp Chương trình học tại Đại học Thủy lợi được thiết kế linh hoạt, phù hợp với nhu cầu thực tiễn và xu hướng phát triển của ngành Ngoài ra, trường cũng tích cực hợp tác với các doanh nghiệp và tổ chức quốc tế để tạo cơ hội thực tập và việc làm cho sinh viên.
Hệ số lấy bằng 6 khi móng hình chữ nhật có L>>B (ví dụ như móng băng)
2.2.3.4 Độ lún của khối thân cọc Độ lún tổng cộng của một công trình đặt trên nền đất gia cường bằng
CXMĐ gồm hai thành phần là độ lún cục bộ của khối đất được gia cố (Δh 1 ) và độ lún của đất không ổn định nằm dưới khối (Δh 2 )
Để tính độ lún cục bộ của khối đất được gia cố (Δh 1), cần xem xét độ tăng tải trọng q do công trình gây ra, trong đó một phần tải trọng truyền lên cọc (q 1) và phần còn lại truyền cho đất xung quanh (q 2), như thể hiện trong Hình 2.1.
Công nghệ thi công cọc xi măng đất trộn ướt
2.3.1 Khái quát quá trình thi công
CXMĐ được thi công bằng phương pháp khoan trộn sâu, sử dụng thiết bị máy khoan chuyên dụng để khoan vào lòng đất với đường kính và chiều sâu theo thiết kế Trong quá trình khoan, đất không được lấy ra khỏi lỗ khoan, dẫn đến việc kết cấu bị phá vỡ Đất sẽ được nghiền tơi và trộn đều với chất kết dính, thường là xi măng, vôi, thạch cao, phụ gia và cát, tạo ra sự kết hợp đồng nhất.
Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng CXMĐ là một quy trình đơn giản, sử dụng máy khoan với hệ thống lưới có đường kính thay đổi theo thiết kế cột Hệ thống này bao gồm các xilô chứa xi măng được trang bị máy bơm nén, có áp lực lên tới 12 kg/cm² Các thiết bị khoan từ Thụy Điển và Trung Quốc có khả năng khoan sâu tới 35 m và tự động điều chỉnh để giữ cần khoan luôn thẳng đứng.
Khi mũi khoan được rút lên khỏi hố, đất trong hố khoan sẽ được trộn đều với chất kết dính, dần dần đông cứng và tạo thành CXMĐ.
Hiện nay trên thế giới có hai công nghệ được áp dụng phổ biến là công nghệ của Châu Âu và công nghệ của Nhật Bản
Hiện nay ở Việt Nam phổ biến hai công nghệ thi công cọc xi măng đất là:
Công nghệ trộn khô (Dry Jet Mixing) và Công nghệ trộn ướt (Wet Mixing hay còn gọi là Jet-grouting) là công nghệ của Nhật Bản
2.3.2 Công nghệ thi công trộn ướt (Wet Mixing, Jet-grounting)
Trộn ướt là quá trình bơm trộn vữa xi măng với đất có hoặc không có chất phụ gia
Quá trình phun hoặc bơm chất kết dính vào đất trong hố khoan có thể diễn ra trong cả hai pha khoan xuống và rút lên của mũi khoan, hoặc chỉ thực hiện trong pha rút mũi khoan lên, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của dự án.
Sử dụng máy khoan để đưa ống bơm với vòi phun xuống độ sâu cần gia cố, sau đó tiến hành bơm vữa xi măng Hệ thống cánh trộn sẽ kết hợp dung dịch vữa và sắp xếp theo tỷ lệ quy luật giữa đất và vữa dựa trên khối lượng hạt Khi vữa cứng lại, nó sẽ tạo thành cột xi măng đất, như được minh họa trong sơ đồ.
Công nghệ trộn xi măng ướt mang lại nhiều ưu điểm vượt trội, bao gồm khả năng áp dụng rộng rãi cho mọi loại đất và thi công trong điều kiện nước Phương pháp này cho phép xử lý sâu hơn so với trộn khô, đồng thời có thể cải thiện các lớp đất yếu mà không ảnh hưởng đến lớp đất tốt xung quanh Quá trình hình thành cường độ của cọc đất gia cố diễn ra đồng đều hơn, ít gây chấn động, từ đó giảm thiểu tác động đến các công trình lân cận.
Công nghệ trộn ướt có nhược điểm là sử dụng hàm lượng xi măng cao hơn so với trộn khô, do xi măng có thể bị cuốn theo dòng trào ngược Đặc biệt, trong trường hợp nền đất chứa nhiều túi bùn hoặc rác hữu cơ, axit humic trong đất có khả năng làm chậm hoặc phá hủy quá trình ninh kết của hỗn hợp đất xi măng.
Hình 2.5: Thiết bị thi công theo công nghệ trộn ướt.
Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng cọc xi măng đất trộn ướ t
2.4.1 Ảnh hưởng của loại đất
Nước Xi măng Phụ gia
Kiểm soát độ sâu và độ quay
Trường Đại học Thủy lợi là một cơ sở giáo dục hàng đầu tại Việt Nam, chuyên đào tạo các ngành liên quan đến thủy lợi và quản lý tài nguyên nước Với đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm và cơ sở vật chất hiện đại, trường cung cấp chương trình học chất lượng cao, giúp sinh viên nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết Ngoài ra, Đại học Thủy lợi còn tích cực tham gia nghiên cứu khoa học và hợp tác quốc tế, đóng góp vào sự phát triển bền vững của ngành thủy lợi.
Bản chất hóa lý của đất, bao gồm đường cong thành phần hạt, hàm lượng nước ngậm, giới hạn Silicat và nhôm, pH của nước lỗ rỗng, cùng hàm lượng mùn hữu cơ, ảnh hưởng đáng kể đến tính chất của khối ximăng - đất Hàm lượng xi măng sử dụng với khối lượng lớn có mối liên hệ chặt chẽ với phân bố thành phần; cụ thể, khi hàm lượng sét tăng, lượng xi măng cần thiết cũng tăng theo Nguyên nhân có thể là do các hạt nhỏ có diện tích bề mặt lớn, dẫn đến tăng cường tiếp xúc giữa xi măng và các hạt đất.
Đất có hàm lượng hữu cơ cao và muối, đặc biệt là muối Sunfat, có thể cản trở quá trình Hydrat hóa của ximăng Các công trình gặp khó khăn với đất có hàm lượng muối lớn, như dải đất ngập mặn ven biển, có thể khắc phục bằng cách tăng hàm lượng ximăng Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các khoáng chất trong đất ảnh hưởng đến hiệu quả của ximăng.
Montmorilonite phản ứng nhanh hơn Illite nhờ vào cấu trúc tinh thể đơn giản hơn Đất chứa Montmorilonite và Kaolanh có tác động mạnh mẽ hơn trong phản ứng Puzzolan so với đất chứa Illite.
Hàm lượng hữu cơ cao trong đất ngăn cản quá trình hydrat hóa của xi măng, dẫn đến việc tăng hàm lượng hạt sét sẽ làm giảm cường độ của xi măng – đất Điều này xảy ra vì các hạt sét có kích thước nhỏ và diện tích bề mặt lớn, yêu cầu nhiều xi măng hơn để tạo liên kết giữa xi măng và đất Tuy nhiên, khi các hạt sét liên kết chặt chẽ, chúng tạo ra một lớp nền cứng, nâng cao cường độ của xi măng – đất Do đó, việc thiết kế cấp phối trong phòng thí nghiệm và thi công cọc thử tại hiện trường là rất quan trọng.
2.4.2 Ảnh hưởng của tuổi xi măng - đất
Cường độ của xi măng - đất tăng lên theo thời gian, tương tự như bê tông
Kawasaki (1981) đã thực hiện phân tích tương quan để xây dựng mối quan hệ giữa cường độ nén và độ nở hông của đất sét biển vùng vịnh Tokyo khi trộn với xi măng Porland.
Đại học Thủy lợi là một trong những cơ sở giáo dục hàng đầu tại Việt Nam, chuyên đào tạo các ngành liên quan đến kỹ thuật và quản lý tài nguyên nước Với chương trình học phong phú và đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm, trường cam kết cung cấp kiến thức và kỹ năng cần thiết cho sinh viên Nhiều sinh viên tốt nghiệp từ Đại học Thủy lợi đã thành công trong sự nghiệp và đóng góp tích cực cho ngành công nghiệp Trường không ngừng nâng cao chất lượng giảng dạy và nghiên cứu để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội.
Với: qu28 là cường độ 28 ngày tuổi tính theo KPa Hiệp hội CDMA
(Cement Deep Mixing Association of Japan) của Nhật Bản (1994) đã hiệu chỉnh quan hệ trên như sau: qu28 = (1,49 ~ 1,56) qu7 (2.41) qu91 = (1,85 ~ 1,97) qu7 (2.42) qu28 = (1,2 ~ 1,33) qu28 (2.43)
Cường độ nén nở hông của xi măng - đất được xác định qua các mốc thời gian 7 ngày, 28 ngày và 91 ngày, tương ứng với qu7, qu28 và qu91 Nagaraj (1997) đã đề xuất một mối quan hệ để đánh giá cường độ xi măng - đất dựa trên vi cấu trúc và định luật Abram.
(nghĩa là sự phân bố lực hút giữa đất và vữa) sử dụng phân tích tương quan đa chiều như sau:
Trong đó: SD là cường độ ở D ngày tuổi; S14 là cường độ ở 14 ngày tuổi
Phương trình (2.35) dựa trên quan hệ thực nghiệm, do đó cần chú ý khi áp dụng Hampton và Edil (1998) đã chỉ ra rằng việc sử dụng định luật Abram để xác định cường độ xi măng - đất có thể mang lại kết quả chính xác Cường độ của xi măng - đất tăng theo thời gian, tương tự như bê tông, nhưng cần nghiên cứu mối tương quan giữa sự phát triển cường độ và từng loại đất cũng như loại và lượng chất kết dính Do đó, việc xác định mối quan hệ giữa cường độ nén ở 7 ngày và 28 ngày là rất quan trọng cho mỗi công trình Điều này cho phép nội suy và ngoại suy các kết quả dự đoán, từ đó rút ngắn tiến độ cho các dự án.
Theo kết quả thực nghiệm thì mối quan hệ giữa cường độ nén nở hông 7 ngày và 28 ngày theo phương trình sau: qu28 = 1,26qu7 + 401,5 (kN/m 2 ) (2.45)
2.4.3 Ảnh hưởng loại xi măng
Loại và chất lượng xi măng ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển cường độ đối với mọi loại đất, đặc biệt loại đất nhiễm phèn
2.4.4 Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai
Khi tăng lượng xi măng, cường độ của xi măng đất cũng tăng lên, điều này phụ thuộc vào loại đất và đặc tính của xi măng Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng, tính theo lượng xi măng trên một mét khối đất, có vai trò quan trọng trong việc cải thiện cường độ nén và nở hông khi gia cố nền đất yếu.
Các kết quả thực tế cho thấy mối quan hệ giữa tỷ lệ xi măng và cường độ nén nở hông của mẫu xi măng – đất là tuyến tính, với việc lượng xi măng càng cao thì cường độ nén nở hông cũng tăng Dựa vào yêu cầu thiết kế về cường độ nén nở hông, có thể tính toán lượng xi măng cần thiết cho 1m³ đất thông qua các phương pháp ngoại suy hoặc nội suy.
2.4.5 Ảnh hưởng của lượng nước
Tăng lượng nước trong đất sẽ dẫn đến giảm cường độ khối xi măng đất Thực nghiệm cho thấy, khi hàm lượng nước thay đổi từ 60 đến 120% trên mẫu đất được xử lý với 5 đến 20% xi măng sau 60 ngày ninh kết, cường độ giảm ở mọi hàm lượng xi măng.
2.4.6 Ảnh hưởng của độ pH
Các nghiên cứu cho thấy độ pH của đất ảnh hưởng tích cực hoặc tiêu cực đến cường độ của mẫu xi măng – đất trong một phạm vi nhất định Cường độ nén nở hông không chỉ phụ thuộc vào độ pH mà còn vào độ ẩm của đất, bao gồm tỷ lệ giữa nước và hàm lượng xi măng Đất có độ pH từ 5 đến 6,3 có tác động tích cực đến cường độ nén nở hông, với cường độ tăng khi độ pH tăng Tuy nhiên, trong khoảng từ 6,3 đến 6,9, độ pH lại có ảnh hưởng tiêu cực đến cường độ của mẫu xi măng – đất.
2.4.7 Ảnh hưởng của độ rỗng
Các kết quả thí nghiệm cho thấy hệ số rỗng ảnh hưởng không lớn đến cường độ nén của mẫu xi măng – đất Tuy nhiên, có một xu thế cho thấy rằng độ rỗng càng lớn thì cường độ mẫu xi măng – đất càng cao Khi độ rỗng trong đất lớn, khả năng lấp đầy của xi măng vào các lỗ rỗng cũng tăng, từ đó tạo ra khả năng gia cố nền đất yếu hiệu quả hơn.
Kết luận Chương 2
Quá trình hình thành cường độ của CXMĐ là một quá trình hóa lý phức tạp bao gồm giai đoạn ninh kết và rắn chắc Trong đó, quá trình ninh kết diễn ra với các giai đoạn hòa tan, keo hóa và kết tinh đồng thời Các quá trình này phụ thuộc vào thành phần vật chất của XM và môi trường đất nền, ảnh hưởng đến cường độ và thời gian hình thành cường độ CXMĐ Do đó, việc nghiên cứu và lựa chọn loại XM cùng với chất phụ gia phù hợp với đất nền là rất cần thiết.
- Công tác tính toán thiết kế CXMĐ đã được tiêu chuẩn hóa ở một số quốc gia
Mỗi phương pháp xác định độ lún, sức chịu tải và mật độ CXMĐ trong móng đều có ưu nhược điểm riêng, thường áp dụng phương pháp giải tích truyền thống Tuy nhiên, các phương pháp này chưa xem xét đến cường độ chịu kéo của cọc khi chịu tải trọng ngang và khả năng chọc thủng cấu trúc trên cọc, như lớp áo đường Điều này đặc biệt quan trọng trong điều kiện đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL).
Việc tính toán và thiết kế CXMĐ tại Long An cần tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế, đồng thời lựa chọn phương pháp và phần mềm hiện đại phù hợp với điều kiện thực tế để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả.
Chất lượng của CXMĐ chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố, trong đó đặc điểm thành phần môi trường đất như khoáng chất, chất hữu cơ và mức độ nhiễm phèn đóng vai trò quan trọng Việc nghiên cứu và lựa chọn loại XM cùng với các phụ gia phù hợp là cần thiết để đạt được hiệu quả mong muốn trong CXMĐ.