Ảnh hưởng của hàm lượng bã thải thạch cao đến cường độ chịu nén của kết cấu móng đường giao thông

Bài viết đề cập đến ảnh hưởng của hàm lượng bã thải thạch cao lên cường độ chịu lực của móng đường giao thông trong đó có sử dụng một phần bã thải thạch cao để làm vật liệu gia cố, thông qua các thí nghiệm ép mẫu trong phòng thí nghiệm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng của hàm lượng bã thải thạch cao đến cường độ chịu nén của kết cấu móng đường giao thông ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG BÃ THẢI THẠCH CAO ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA KẾT CẤU MÓNG ĐƯỜNG GIAO THÔNG IMPACT OF GYPSYM CONTENT ON ROAD FOUNDATION BEHAVIOR 1Viện TRẦN LONG GIANG1, NGUYỄN THỊ DIỄM CHI2 Nghiên Cứu Khoa học Công nghệ Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam 2Khoa Công trình, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Tóm tắt Trong bài báo này, các tác giả đề cập đến ảnh hưởng của hàm lượng bã thải thạch cao lên cường độ chịu lực của móng đường giao thông trong đó có sử dụng một phần bã thải thạch cao để làm vật liệu gia cố, thông qua các thí nghiệm ép mẫu trong phòng thí nghiệm, các tác giả đã đưa ra kết luận sơ bộ về phương pháp xử lý nền móng đường giao thông có sử dụng bã thải thạch cao để gia cố, từ đó các kiến nghị về hàm lượng bã thải thạch cao tối đa dùng trong hỗn hợp vật liệu gia cố nên tuân thủ các yêu cầu về tỷ lệ cấp phối hạt theo TCVN 8858:2011. Từ khóa: Bã thải thạch cao, móng đường, thí nghiệm, tỷ lệ tối đa, cường độ nén. Abstract In this paper, the authors discussed the effect of gypsum content on the strength of the road foundation, using a part of gypsum as a stabilized material. By experimental analysis, the authors assumed primary conclusions about the possible treatment of using gypsum for soil stabilization in road construction, hence the recommendations on the Maximum gypsum content used in the mixed stabilized material should follow the requirements of Vietnamese standards TCVN 8858:2011. Keywords: Gypsum, road foundation, experiment, maximum ratio, compressive strength. 1. Giới thiệu Áp lực về việc tái sử dụng nguyên vật liệu phế thải ngày càng tăng do vấn đề chi phí để xử lý các bãi rác. Cách xử lý truyền thống bã thạch cao là chôn lấp, nhưng từ tháng 7 năm 2015, Ủy ban Châu Âu đã đưa ra hướng dẫn xử lý bã thải thạch cao, phân loại và sử dụng làm vật liệu đầu vào cho các sản phẩm tấm thạch cao và xi măng [1]. Điều này đã làm gia tăng cách giải pháp khác nhau trong việc xử lý các chất thải này. Gần đây tại Anh đã có những nghiên cứu và thử nghiệm về việc sử dụng bã thải thạch cao kết hợp với tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện để thi công đường giao thông nông thôn. Trong bài báo này các tác giả, xem xét việc sử dụng bã thải thạch cao, kết hợp phụ gia hóa học trong thi công kết cấu móng đường cứng sao cho hiệu quả và phù hợp với điều kiện của Việt Nam. 2. Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu 2.1. Bã thải thạch cao Thể tích (%) Bã thải thạch cao được sử dụng trong nghiên cứu này, được nhóm tác giả lấy từ nhà máy DAP – Đình Vũ Hải Phòng. Việc phân tích thành phần kích cỡ hạt và hóa học được tiến hành tại phòng thí nghiệm của Viện hóa học Công nghiệp Việt Nam. Kích thước hạt của bã thải thạch cao được phân tích bằng máy Laze Mastersize 2.000 với độ sai số  1% [2]. Như được trình bày ở Hình 1, các hạt đường kính trong khoảng 1 µm đến 1 mm và phần lớn  30 µm. Căn cứ vào các yêu cầu trong Bảng 2 của TCVN 8858:2011 lượng bã thải thạch cao dùng trong cấp phối hỗn hợp để làm móng đường không vượt quá tỷ lệ 50% (Với cấp phối loại C). Kích cỡ hạt (µm) Hình 1. Phân tích kích cỡ hạt của bã thải thạch cao 80 Tạp chí khoa học Công nghệ Hàng hải Số 55 - 8/2018 Trọng lượng (%) Theo phân tích bã thải thạch cao gồm nhiều tạp chất và chất độc hại biểu thị trên Hình 2. Tạp chất và chất độc hại chiếm khoảng 20% trong thành phần của bã thải thạch cao, chính vì vậy cần có đánh giá tác động môi trường khi sử dụng vật liệu này thi công đường giao thông. Các tạp chất và chất độc hại Nhiệt độ (oC) Hình 2. Kết quả phân tích bã thải thạch cao 2.2. Xi măng Xi măng được sử dụng trong nghiên cứu là xi măng PCB30 Hải Phòng. Tính chất cơ lý của các loại xi măng này được thể hiện ở Bảng 1. Bảng 1. Kết quả thí nghiệm các tính chất cơ lý của xi măng PCB30 Hải Phòng Đơn vị Kết quả thí nghiệm Quy phạm TCVN 6260-2009 Độ mịn - Lượng sót sàng No009 - Độ mịn Blaine % cm2/g 2,4 3.200 Lượng nước tiêu chuẩn % 27,5  10  2.800 - Tính chất Độ ổn định thể tích Khối lượng riêng Thời gian đông kết - Bắt đầu - Kết thúc Cường độ nén - Sau 3 ngày - Sau 28 ngày mm 1,00  10 g/cm3 3,08 - Phút Phút 120 225  45  420 MPa MPa 15,6 30,8  14,0  30,0 2.3. Đá cấp phối Base loại B Đá cấp phối Base loại B là hỗn hợp đá bụi, đá dăm và đất, có kích cỡ từ 0-5cm, dùng làm đá cấp phối cho nền đường, dùng để dặm vá hoặc làm mới đường, tạo độ bền chắc do có tính kết dính cao khi gặp nước. Các tính chất cơ lý của đá cấp phối Base loại B trong nghiên cứu được trình bày trong Bảng 2. Bảng 2. Kết quả thí nghiệm các tính chất cơ lý của đá cấp phối Base loại B TT Tạp chí khoa học Công nghệ Hàng hải Tên chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Giá trị 1 Khối lượng thể tích kg/m3 1.410 2 Khối lượng riêng g/cm3 2.707 3 Độ rỗng % 30,1 4 Tạp chất bụi bùn sét % 1,20 5 Tạp chất hữu cơ % 2,0 6 Hàm lượng thoi dẹt % 8,22 7 Độ ẩm % 4,49 8 Mô đun độ lớn Số 55 - 8/2018 3,47 81 Cấp phối hạt TT Kí hiệu mẫu 1 MB Lọt sàng, % Lượng sót tích lũy của Base B, % 0,075 (mm) 0,14 (mm) 0,315 (mm) 0,63 (mm) 1,25 (mm) 2,5 (mm) 5,0 (mm) 99,9 91,9 85,3 76,5 53,9 39,2 7,400 0,1 8,1 2,7 2,7 46,1 51,1 92,6 2.4. Phụ gia hóa học Phụ gia hóa học dùng để hóa cứng hỗn hợp vật liệu là phụ gia RRP-235-Spezial, đây là vật liệu ở dạng lỏng, tỷ trọng 1,05 T/m3 so với nước sinh hoạt, có chức năng làm ổn định hoặc tăng kết dính xi măng với đất. RRP-235-Spezial thích hợp cho tất cả các loại bùn và đất cố kết với phù sa và một lượng cát nhỏ là 15%. Trong điều kiện bình thường, RRP-235-Spezial chứa axit sunphoric chia thành 1 H+ và 1 gốc axit để thay thế cho ion OH- trên các hạt đất sét. Phản ứng trao đổi ion OH- cộng với ion H+ để trở thành nước trung hòa. Lượng dư axit dính trên đất sét hoạt động như một màng dầu cách nước, giúp đẩy các hạt nước ra. Nếu như đất được đầm tốt sẽ không thể nở ra hay co lại vì vậy móng đường đất sẽ trở nên hoàn toàn chắc chắn [3]. ...