Nghiên cứu đánh giá cường độ chịu nén của đất trộn xi măng và xỉ thép

Bài báo tập trung phân tích sự biến đổi về cường độ chịu nén của đất yếu khi được gia cố bằng xi măng kết hợp với xỉ thép theo các hàm lượng khác nhau của xi măng, xỉ thép bằng các thí nghiệm trong phòng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu đánh giá cường độ chịu nén của đất trộn xi măng và xỉ thép TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018 NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA ĐẤT TRỘN XI MĂNG VÀ XỈ THÉP STUDY ON THE COMPRESSIVE STRENGTH OF SOFT SOIL IMPROVED BY CEMENT AND FURNACE SLAG PGS. TS. Lê Bá Vinh Trường Đại học Bách khoa Tp.HCM TÓM TẮT Xử lý nền đất yếu bằng trụ đất xi măng là giải pháp phổ biến, nhằm nâng cao cường độ, giảm biến dạng của nền đất cần xử lý. Vì vậy, việc xác định một cách hợp lý hàm lượng của các chất gia cố, sự biến đổi của cường độ chịu nén của đất gia cố là rất quan trọng trong việc thiết kế, tính toán xử lý nền đất yếu bằng trụ đất xi măng. Bài báo tập trung phân tích sự biến đổi về cường độ chịu nén của đất yếu khi được gia cố bằng xi măng kết hợp với xỉ thép theo các hàm lượng khác nhau của xi măng, xỉ thép bằng các thí nghiệm trong phòng. ABSTRACT Soft ground reinforcement by soil - cement columns is a common solution, to increase the strength, and to reduce the deformation of the soil to be treated. Therefore, the proper determination of the content of reinforcing substances, the variation of the compressive strength of the reinforced soil are very important in the design and calculation of soft ground reinforcement by soil - cement columns. This paper shows the variation in compressive strength of soft soil reinforced by cement and steel slag according to different concentrations of cement and steel slag in laboratory experiments. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong giải pháp gia cố nền đất yếu bằng trụ đất - xi măng, việc nâng cao cường độ và các tính năng khác của trụ đất trộn xi măng là rất cần thiết. Về cơ bản có thể trộn đất với chất kết dính là xi măng, ngoài ra còn có thể sử dụng thêm các chất độn, các hóa chất phụ gia [1], [3], [5],… Do vậy, cần thí nghiệm nhằm xác định các loại chất độn thích hợp, các hóa chất phụ gia thêm vào để có thể vừa làm nâng cao và tăng nhanh cường độ của hỗn hợp đất trộn xi măng, đồng thời lại có thể tạo ra khả năng tiêu thoát nước cho nền đất yếu để thúc đẩy nhanh quá trình cố kết cho đất yếu. Trong bài báo này tiến hành nghiên cứu thí nghiệm với chất độn phụ gia là xỉ thép. 2. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA ĐẤT GIA CỐ BẰNG XI MĂNG, XỈ THÉP 2.1. Các vật liệu sử dụng * Đất thí nghiệm Lấy mẫu đất thí nghiệm tại khu Đô Thị Mới Thủ Thiêm – Phường An Lợi Đông, VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 359 TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018 Quận 2 – Thành phố Hồ Chí Minh. Mẫu đất thí nghiệm là mẫu nguyên trạng lấy từ độ sâu 5 m đến 13 m (tính từ mặt đất tự nhiên). Các chỉ tiêu cơ – lý của đất được trình bày trong bảng 1. Bảng 1. Các chỉ tiêu cơ lý của đất thí nghiệm Loại đất W (%) γw(g/cm3) WL (%) Wp ( % ) φ (độ) C (kN/m2) Bùn sét 82,2 1,499 62,6 31,5 4013 11,5 * Xi măng Chất dính kết được sử dụng là xi măng Portland (xi măng Holcim PCB40). * Xỉ thép Xỉ thép sử dụng trong thí nghiệm được lấy từ công ty TNHH Vật Liệu Xanh, đường số 10, Khu công nghiệp Phú Mỹ 1, Huyện Tân Thành, Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu với các tính chất hóa – lý như sau: + Tính chất hóa học của xỉ thép Các thành phần hóa học chính của xỉ EAF là các Ôxít Canxi CaO, Sắt FexOy, Magiê MgO, Mangan MnO2, Silic SiO2 và Nhôm Al2O3,… ở các phức bền vững, trong đó thành phần chính là CaO, SiO2 và FexOy chiếm đến 80% trọng lượng của xỉ lò. Thành phần khoáng chất của xỉ EAF [4] bao gồm: • W: Wustite (FeO); • CS: Calcium Silicates (2CaO.SiO2, C2S và 3CaO.SiO2, C3S); • B: Brownmillerite (Ca2(Al,Fe)2O5, C4AF); • M: Mayenite (12CaO.7Al2O3, C12A7); • P: khe rỗng; • Và thép (phần màu trắng). Một trong những thành phần chính của xỉ thép chủ yếu là khoáng CS, đây là loại khoáng chất chính có trong thành phần của xi măng Portland, hợp chất bao gồm các khoáng Tricalcium Silicate (C3S), Dicalcium Silicate (C2S), Tricalcium Aluminate (C3Al). Ngoài ra, thành phần của xỉ thép còn có các khoáng Brownmillerite, Mayenite là một loại khoáng chất có trong đá vôi dùng cho ngành công nghiệp sản xuất xi măng. + Tính chất cơ lý của xỉ thép Xỉ lò điện hồ quang có tính chất cơ học rất tốt do cấu trúc tinh thể đặc biệt, được so sánh với cấu trúc của đá tự nhiên. Tính chất vật lý của xỉ thép (Nguồn: The Utilisation of Recycled Aggregates Generated From Highway Arisings and Steel Slag Fines – The University Birmingham, May 2004) như sau: • Khối lượng riêng: 3,3 - 3,6 tấn/m3; 360 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018 • Khối lượng riêng (rời): 1,482 tấn/m3; • Độ pH: 10 - 11; • Độ xốp: 31 - 45%; • Độ dẫn điện: 3,7 mS/cm. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu và thực nghiệm, xỉ thép có những ưu điểm sau: • Nặng hơn so với hầu hết cốt liệu tự nhiên; • Độ ma sát tốt hơn so với bê tông asphalt; • Độ bền cao; • Chịu đựng tốt trong điều kiện thời tiết xấu; • Thành phần chủ yếu là các khoáng chất tương tự như thành phần của xi măng. Hình 1. Xỉ thép được cân để làm thí nghiệm 2.2. Chuẩn bị mẫu đất trộn xi măng, xỉ thép Mẫu đất được trộn với xi măng theo các tỷ lệ: 200 kg/m3 đất gia cố, 220 kg/m3 đất gia cố, và 240 kg/m3 đất gia cố. Hòa xi măng vào nước theo hàm lư ...