Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng đặc tính xây dựng của đất loại sét yếu vùng đồng bằng sông Cửu Long đến chất lượng gia cố nền bằng xi măng kết hợp với phụ gia trong xây dựng công trình

u tại các vị trí nghiên cứu 
Loại đất 
Sét pha 
dẻo chảy 
Sét dẻo 
chảy 
B. sét lẫn 
hữu cơ 
B. sét pha 
lẫn nhiều 
hữu cơ 
Bùn sét Bùn sét Bùn sét 
lẫn hữu 
cơ 
B.sét lẫn 
hữu cơ 
Bùn sét 
Nguồn gốc (aQ2
3
2) (aQ2
3
2) (amQ2
2-3
1) (abQ2
3
1) (amQ2
2-3
2) (mbQ2
3
2) (amQ2
3
1) (mbQ2
3
2) (mbQ2
3
2) 
 Địa điểm 
Chỉ tiêu 
H. Chợ Mới, An 
Giang 
H. Cai 
Lậy, T. 
Giang 
Gò Quao, 
K.Giang 
TP.Vị 
Thanh, 
H.Giang 
H. Đông 
Hải, 
B.Liêu 
U Minh, 
Cà Mau 
H. Cái Nƣớc, Cà 
Mau 
Khối lƣợng mẫu 15 49 18 12 18 15 12 12 37 
C
h
ỉ 
ti
êu
 v
ật
 l
ý
Độ ẩm tự nhiên (%) 39,5 50,7 66,5 285,0 93,5 58,6 80,6 83,9 76,6 
KLTT tự nhiên w 
(t/m3) 
1,76 1,68 1,57 1,13 1,48 1,62 1,52 1,49 1,54 
KLTT khô c (t/m
3) 1,26 1,12 0,94 0,29 0,76 1,02 0,84 0,81 0,87 
 KL riêng (t/m3) 2,67 2,67 2,59 1,90 2,67 2,67 2,64 2,61 2,65 
Độ bão hòa G (%) 94,0 97,2 98,5 98,6 99,9 97,1 99,4 98,2 99,3 
Độ rỗng n (%) 52,9 58,2 63,6 84,6 71,5 61,74 68,18 69,0 67,2 
Hệ số rỗng 0 1,122 1,392 1,745 5,492 2,502 1,614 2,143 2,226 2,046 
G
iớ
I 
h
ạn
 A
A
T
E
R
B
E
R
G
Giới hạn chảy WL (%) 41,3 49,8 62,0 235,8 71,6 57,1 74,1 76,2 69,6 
 Giới hạn dẻo WP (%) 27.7 30.5 34.6 171.6 38.0 33.3 40.8 43.1 38.0 
Chỉ số dẻo Ip (%) 13,6 19,4 27,5 64,2 33,6 23,8 33,3 33,1 31,7 
Độ sệt B 0,86 1,05 1,16 1,77 1,65 1,06 1,19 1,23 1,22 
C
h
ỉ 
ti
êu
lự
c 
h
ọ
c 
Góc MS trong 
(độ) 
6o33' 4o19' 3o32’ 2o04’ 2o14’ 3
o07' 2o38’ 2o28’ 3o22' 
Lực dính đơn vị (c, 
kPa) 
6,96 5,59 3,73 1,47 2,06 3,33 0,038 2,75 4,02 
HS nén lún a1-2 
(kPa-1) 
0,96*10-3 2,17*10-3 3.68*10-3 16,49*10-3 7,71*10-3 4,65*10
-3 6,43*10-3 5,77*10-3 4,27*10-3 
T
N
cắ
t 
cá
n
h
h
Su (kPa) 20,10 21,57 17,36 10,10 14,32 15,30 10,1 14,81 15,89 
Su’ (kPa) 4,12 3,53 3,92 3,24 3,33 3,53 3.23 4,51 4,90 
Mô đun biến dạng E1-2 (kPa) 2647,8 1284,7 676,7 490,3 735,5 725,7 900,0 588,4 666,8 
54 
Loại đất 
Sét pha 
dẻo chảy 
Sét dẻo 
chảy 
B. sét lẫn 
hữu cơ 
B. sét pha 
lẫn nhiều 
hữu cơ 
Bùn sét Bùn sét Bùn sét 
lẫn hữu 
cơ 
B.sét lẫn 
hữu cơ 
Bùn sét 
Nguồn gốc (aQ2
3
2) (aQ2
3
2) (amQ2
2-3
1) (abQ2
3
1) (amQ2
2-3
2) (mbQ2
3
2) (amQ2
3
1) (mbQ2
3
2) (mbQ2
3
2) 
 Địa điểm 
Chỉ tiêu 
H. Chợ Mới, An 
Giang 
H. Cai 
Lậy, T. 
Giang 
Gò Quao, 
K.Giang 
TP.Vị 
Thanh, 
H.Giang 
H. Đông 
Hải, 
B.Liêu 
U Minh, 
Cà Mau 
H. Cái Nƣớc, Cà 
Mau 
Sức chịu tải quy ƣớc, Ro (kPa) 53,0 42,2 32,4 17,7 23,5 31,4 33,0 26,5 32,4 
Hệ số thấm, k (cm/s) 2,61x10-5 1,7x10
-5 5,21x10-6 1,28x10-5 2,12x10-6 2,2x10-6 1,05 x10-5 1,6 x10
-5 5,16 x10-6 
Thí nghiệm SPT, N30 2 2 2 1 1-2 1-2 1-2 1 1-2 
Từ kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đất tại các vùng nghiên cứu cho 
thấy: các đất loại sét nghiên cứu đều là những lớp đất yếu (sét, sét pha trạng thái 
dẻo chảy đến chảy, bùn sét, bùn sét pha lẫn hữu cơ). Đất có hệ số nén lún lớn, sức 
chịu tại nhỏ, hệ số rỗng lớn., các loại đất này khi xây dựng các công trình cần có 
các biện pháp cải tạo xử lý nền hoặc giải pháp móng thích hợp. 
2.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 
1. ĐBSCL đƣợc hình thành bởi các trầm tích trẻ có tuổi Holocen phân bố hầu 
khắp trên toàn bộ các tỉnh thuộc đồng bằng có chiều dày lớn phân bố đan xen, đặc 
biệt là các khu vực cửa sông, ven biển. Các trầm tích này có phạm vi phân bố rộng 
và phủ lên trầm tích tuổi Pleistocen thƣợng, nguồn gốc sông – biển hệ tầng Mộc 
Hóa (amQ1
3
mh) hoặc trầm tích biển thuộc hệ tầng Long Mỹ (mQ1
3
lm). Điển hình 
gồm các trầm tích sau: 
Trầm tích sông – biển (amQ2
2-3
1
, 
amQ2
2-3
2, amQ2
3
1); sông - đầm lầy (abQ2
3
1, 
abQ2
3
2); biển – đầm lầy (mbQ2
3
2); sông (aQ2
3
2), biển (mQ2
3
2), đầm lầy (bQ2
3
2). 
Các trầm tích này có chiều dày lớn từ trên 10 m đến trên 20m, có nơi đến 30m, 
trong đất thƣờng có chứa hữu cơ. 
2. Đặc điểm phân bố trầm tích cho thấy: 
- Các trầm tích có nguồn gốc sông (a), sông – đầm lầy (ab) thƣờng nằm trên 
các trầm tích có nguồn gốc sông – biển (am) và biển (m). 
- Trong cùng một tuổi và nguồn gốc, các trầm tích phân bố có tính quy luật về 
đặc điểm thành phần hạt: hạt thô thƣờng nằm phía dƣới các trầm tích hạt mịn, nhóm 
hạt cát thƣờng nằm phía dƣới nhóm hạt bụi, hạt sét. 
55 
3. Từ kết quả nghiên cứu đặc điểm thành phần của một số đất loại sét phổ biến 
phân bố tại ĐBSCL, để đánh giá ảnh hƣởng của các đặc điểm thành phần đến chất 
lƣợng đất gia cố, NCS phân chia thành 3 nhóm theo mức độ thuận lợi cho việc cải 
tạo đất bằng xi măng nhƣ sau: 
Nhóm 1: Đất sét pha phân bố ở An Giang: hàm lƣợng hạt cát 61%, bụi 22,5%; 
sét 16,4%; khoáng vật thạch anh 47÷49%, rất ít montmorilonit; ôxit silic 
(SiO2=68,44%); pH=5.8, HLHC 1,98%; đất nhiễm muối ít dạng sulfat; 
Nhóm 2: 
- Phụ nhóm 2a: Đất sét dẻo chảy đến chảy ở An Giang và bùn sét ở Tiền 
Giang: nhóm khoáng vật sét (montmorilonit, ilit và kaolinit ) 35÷43%; thạch anh từ 
36÷40%; ôxit silic 57,18÷59,54%; MKN (9,04÷11,37%); pH=5,6-5,7; HLHC 
(2,1÷2,33%); đất không mặn, nhiễm muối dạng sulfat-clorua; 
- Phụ nhóm 2b: Đất bùn sét ở Hậu Giang, Bạc Liêu và Cà Mau: nhóm khoáng 
vật sét 36÷51%; thạch anh từ 29÷41%; ôxit silic 56,37÷59,93%; MKN 
(8,0÷13,6%); pH = 3.1÷7,0; HLHC (2,67÷13,39%); đất nhiễm muối dạng clorua ở 
mức mặn vừa, mặn đến rất mặn. 
Nhóm 3: Đất TBH ở Kiên Giang: thạch anh 23÷25%; ôxit silic thấp (27,87%), 
gơtit 14-16%; SO3 lớn (10,8%), chứa pyrit (5÷7%), pyrophylit 4% và thạch cao 
15%; pH = 2,1; HLHC 26,56%, MKN 50,05%, đất nhiễm muối dạng sulfat ở mức 
ít, không mặn; 
Nhƣ vây, đất loại sét yếu phân bố tại các tỉnh ĐBSCL đa phần đất bị nhiễm 
muối, lẫn hữu cơ, có tính chua phèn, đất có hàm lƣợng khoáng vật sét nhƣ 
montmorillonit, illit và kaolinit chiếm đa số. Các yếu tố này sẽ ảnh hƣởng lớn đến 
việc gia cố nền đất yếu bằng xi măng. 
56 
CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN 
CỦA ĐẤT LOẠI SÉT YẾU VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU 
LONG ĐẾN CHẤT LƢỢNG ĐẤT GIA CỐ 
3.1. PHƢƠNG PHÁP TIẾP CẬN 
Có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng đất gia cố bao gồm: 
- Nhóm 1: yếu tố liên quan đến đặc tính xây dựng của đất nhƣ loại đất, thành 
phần hạt, đặc tính hóa lý, thành phần khoáng vật, hàm lƣợng hữu cơ, pH môi trƣờng, 
giới hạn Atterberg,; 
- Nhóm 2: yếu tố về hàm lƣợng, chất lƣợng chất kết dính, phụ gia (nếu có); 
- Nhóm 3: yếu tố về điều kiện trộn, điều kiện bảo dƣỡng, tỷ lệ nƣớc/xi măng 
(N/X), thời gian trộn, thời gian ninh kết, phƣơng pháp chế bị, thiết bị thí nghiệm 
mẫu, 
Theo (Terashi, 1997), các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng đất gia cố đƣợc trình 
bày tại bảng 3.1. 
Bảng 3.1: Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng đất gia cố [10], [17] 
I. Thành phần của chất tạo ổn 
định. 
1. Loại chất tạo ổn định. 
2. Chất lƣợng. 
3. Trộn nƣớc và phụ gia. 
II. Thành phần và điều kiện 
của đất (đặc biệt quan trọng 
đối với đất sét). 
1.Những đặc tính hóa học tự nhiên 
và khoáng vật của đất. 
2. Hàm lƣợng hữu cơ. 
3. pH của nƣớc lỗ rỗng. 
4. Hàm lƣợng nƣớc. 
III. Điều kiện trộn. 
1. Nhiệt độ trộn. 
2. Thời gian trộn. 
3. Khối lƣợng của chất tạo ổn định 
IV. Điều kiện dƣỡng hộ. 
1. Nhiệt độ. 
2. Thời gian dƣỡng hộ. 
3. Độ ẩm. 
4 Thời tiết. 
Tuy nhiên, trong phạm vi nghiên cứu của luận án, NCS chủ yếu đi sâu nghiên 
cứu và đánh giá theo nhóm yếu tố ảnh hƣởng về các đặc điểm thành phần của đất loại 
57 
sét yếu vùng ĐBSCL đến chất lƣợng đất gia cố nhƣ: thành phần hạt, khoáng vật, hóa 
học, pH của môi trƣờng, hàm lƣợng hữu cơ và khả năng trao đổi các cation của đất. 
 Để làm sáng tỏ ảnh hƣởng của các đặc điểm thành phần đến chất lƣợng đất gia 
cố bằng xi măng là một vấn đề phức tạp. Sở dĩ nhƣ vậy vì riêng đất gia cố, với một 
loại xi măng thì đã có nhiều yếu tố ảnh hƣởng nhƣ đã nêu ở phần trên (nhóm 1 và 
nhóm 3). Nhƣ vậy, nếu muốn làm sáng tỏ một yếu tố ảnh hƣởng thì các yếu tố khác 
phải không đổi. Điều này rất khó thực hiện ngay cả với các nghiên cứu trong phòng. 
 Từ đó có thể có hai cách làm sáng tỏ: 
1. Thí nghiệm trong phòng với một loại xi măng và các mẫu đất có yếu tố ảnh 
hƣởng biến đổi. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là có thể thực hiện đƣợc song ít 
phù hợp với thực tế và mang tính lý thuyết. 
2. Tiến hành thí nghiệm với rất nhiều mẫu đất có nguồn gốc, thành phần và vị trí 
khác nhau cải tạo với từng loại xi măng ở các ngày tuổi khác nhau từ đó tổng 
hợp, phân tích, so sánh làm sáng tỏ các yếu tố ảnh hƣởng. Ƣu điểm của phƣơng 
pháp này là phù hợp với thực tế đồng thời kết quả có thể áp dụng đƣợc trong 
sản xuất. Tuy nhiên, phƣơng pháp này cần phải thí nghiệm với số lƣợng mẫu 
lớn mới có thể nhận đƣợc kết quả tin cậy. 
 Từ những phân tích trên, NCS đã sử dụng cách 2 để tiến hành nghiên cứu, cụ 
thể: các mẫu đất cải tạo đƣợc tiến với các loại đất đã nghiên cứu ở chƣơng 2, các 
loại xi măng sử dụng là Tây Đô PCB30 (T30), Tây Đô PCP40 (T40), Kiên Lƣơng 
PCB40 (K40), đây là các loại xi măng địa phƣơng, khá phổ biến tại vùng ĐBSCL. 
Mẫu đƣợc chế bị và thí nghiệm ở các ngày tuổi 7, 14, 28, 56, 91 và 180. Ngoài ra, 
để so sánh ảnh hƣởng của quan hệ mẫu ở hiện trƣờng và trong phòng, ảnh hƣởng 
của loại xi măng,..., NCS đã nghiên cứu thí nghiệm thêm với xi măng Hà Tiên 
PCB40 (HT40) và Nghi Sơn PCB40 (N40). 
3.2. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHƢƠNG PHÁP CẢI TẠO ĐẤT BẰNG XI 
MĂNG 
 Khi trộn đất với xi măng (Đ-XM) tạo thành một hỗn hợp vật liệu mới, có tính 
bền vững. Quá trình hình thành cƣờng độ của Đ-XM là quá trình phức tạp, chịu ảnh 
hƣởng của nhiều yếu tố [32]. 
58 
Thành phần hóa học của xi măng gồm các clinker chủ yếu sau: 
- Silicat tricalcit (C3S): 3CaO SiO2
= 37-38% 
- Silicat bicalcit (C2S): 2CaO SiO2
= 15-37% 
- Aluminat tricalcit (C3A): 3CaOAl2O3 = 10-18% 
- Fero aluminat tetracalcit (C4AF): 4Cao.Al2O3.Fe2O3 = 7-15% 
Ngoài ra còn một số thành phần khác nhƣ 5Cao. Al2O3; 2CaO.Fe2O3; MgO < 
4%; CaO < 0,5%; SO3<3,5%. 
 Khi trộn xi măng vào đất, lúc này xi măng đóng vai trò là chất kết dính còn 
các hạt đất là cốt liệu. Trong đất luôn chứa các thành phần vật chất, thành phần hóa 
học, các hạt đất phân tán do vậy, chúng sẽ kết hợp với thành phần của xi măng 
tạo thành các phản ứng hóa lý phức tạp, đƣợc chia làm hai thời kỳ là thời kỳ ninh 
kết và thời kỳ rắn chắc. Trong thời kỳ ninh kết, vữa xi măng mất dần tính dẻo và 
đặc dần lại nhƣng chƣa có cƣờng độ; trong thời kỳ rắn chắc chủ yếu xảy ra các quá 
trình thủy hóa các thành phần khoáng vật của Clinker và thủy hóa Vôi. Các quá 
trình nhƣ sau: 
- Quá trình kiềm:[32] là quá trình thủy phân hydrat hóa xi măng, khi gặp nƣớc 
các Clinke bị thủy phân, C3S bị thủy phân đầu tiên và phụ thuộc vào nồng độ CaO 
có trong nƣớc lỗ rỗng. Khi nồng độ CaO < 0,08 g/l thì C3S bị thủy phân hoàn toàn 
tạo thành Ca(OH)2 và gelsilic; khi nồng độ CaO = 0,8-0,12g/l thì sẽ tạo ra hydro 
silicat canxi dạng CSH(B) có công thức hóa học: (0,81,5)CaO.SiO2.(0,50,25)H2O 
và Ca(OH)2; Khi trong dung dịch Ca(OH)2 thì C3S sẽ bị thủy phân tạo thành 
hydrosilitcat calci kiểu C2SH2 có công thức: (1,72,0) CaO.SiO2.(2,40,25)H2O và 
Ca(OH)2 ở dạng rắn. 
Sự phân hủy C3S tạo ra môi trƣờng kiềm cao và tạo điều kiện thuận lợi để các 
hợp chất clinke khác bắt đầu phân hủy; Sản phẩm C2S cũng không phải là cố định 
mà cũng thay đổi phụ thuộc vào nồng độ pha lỏng, trong điều kiện đủ nƣớc C2S sẽ 
chuyển thành CSH (B); Các hợp chất C2A, C4(AF) cũng bị phân hủy và tạo ra 
hydroaluminat calci và hydroferat calci. 
Các phƣơng trình phản ứng xảy ra nhƣ sau: 
3CaO SiO2
+ nH2O Ca(OH)2 +2CaO.SiO2(n-1)H2O; 
59 
2CaO.SiO2 + mH2O 2CaO.SiO2.mH2O; 
3CaO.Al2O3 +6H2O 3CaO.Al2O3.6H2O; 
4CaO. Al2O3.Fe2O3 +nH2O 3CaO.Al2O3.6H2O + 4CaO.Fe2O3.mH2O. 
Ngoài ra, aluminat calci còn tác dụng với gốc sulfat có trong thành phần của xi 
măng để tạo ra hydrosulfat aluminat calci (CaO. Al2O3.3CaSO4.31H2O). 
Trong quá trình đông cứng, rắn chắc xi măng, xảy ra các giai đoạn hòa tan, hóa 
keo và kết tinh liên tục, đồng thời và đan chéo nhau. 
- Giai đoạn hòa tan: khi cho xi măng vào nƣớc sẽ xảy ra phản ứng giữa xi măng 
và nƣớc trên bề mặt hạt xi măng. Những chất mới sinh ra hòa tan đƣợc trong nƣớc 
nhƣ Ca(OH)2; 3CaO.Al2O3.6H2O sẽ tạo thành dịch bao quanh bề mặt hạt xi măng. 
- Giai đoạn hóa keo: lƣợng các chất mới sinh ra Ca(OH)2 và 3CaO.Al2O3.6H2O 
do quá trình thủy hóa không hòa tan đƣợc nữa mà tồn tại ở thể keo, chất C2S (2CaO. 
SiO2) vốn không đƣợc hòa tan sẽ tách ra ở dạng phân tán nhỏ trong dung dịch tạo 
thành keo phân tán. Lƣợng keo này ngày càng sinh ra nhiều làm cho các hạt keo 
phân tán tƣơng đối nhỏ tụ lại thành những hạt keo lớn hơn ở dạng sệt khiến cho xi 
măng mất đần tính dẻo và ninh kết lại dần. 
- Giai đoạn kết tinh: các chất Ca(OH)2 và 3CaO.Al2O3.6H2O chuyển từ dạng 
ngƣng keo sang dạng kết tinh; Các tinh thể đan chéo nhau làm cho xi măng bắt đầu 
có cƣờng độ, chất 2CaO.SiO2.mH2O tồn tại ở thể keo rất lâu sau đó một phần 
chuyển thành tinh thể. Do lƣợng nƣớc ngày càng mất đi, keo dần bị khô, kết chặt lại 
và trở lên rắn chắc. 
- Quá trình thứ sinh: các hạt sét có trong đất có thành phần khoáng vật chủ yếu là 
hydromica, kaolinit, montmorilonit. Thành phần hóa học chính của các khoáng vật 
này là SiO2 và Al2O3. Ở điều kiện bình thƣờng thì các khoáng vật này khá bền 
vững, sự hòa tan chúng là rất kém song trong môi trƣờng kiềm, có độ pH cao thì 
chúng dễ bị hòa tan dẫn đến sự phá hủy các khoáng vật. Các oxit nhôm, silic ở dạng 
hòa tan là yếu tố tạo nên một phần vật liệu gắn kết và đông cứng làm tăng cƣờng độ 
của hỗn hợp Đ-XM. Quá trình này xảy ra chậm chạp, lâu dài. 
Nhƣ vậy, khi trộn xi măng với đất ngoài các quá trình phản ứng rất phức tạp xảy 
ra nhằm ninh kết xi măng, xi măng với đất còn có các phản ứng xảy ra từ các chất 
60 
đƣợc sinh ra với thành phần hóa học, khoáng vật của đất. Đây là quá trình phản 
ứng rất phức tạp và ảnh hƣởng rất lớn đến cƣờng độ đất gia cố. 
3.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT LOẠI SÉT YẾU BẰNG XI 
MĂNG VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 
3.3.1. Quy trình thí nghiệm mẫu đất gia cố 
Mẫu đƣợc chế bị theo TCVN 9403: 2012 [49], ngoài ra có tham khả các tiêu 
chuẩn JGS 0821-2000 [66] của Nhật Bản và DBJ08-40-94 [45] của Trung Quốc, 
bảo dƣỡng trong điều kiện bão hòa. Thí nghiệm nén một trục không hạn chế nở 
hông đƣợc tiến hành theo tiêu chuẩn ASTM D2166 [60] và thí nghiệm xác định 
cƣờng độ kháng kéo của mẫu đất đƣợc tiến hành theo tiêu chuẩn TCVN 8862: 2011 
[48] tại các ngày tuổi là 7, 14, 28, 56, 91 và 180. 
- Số lƣợng mẫu chế bị: ở mỗi ngày tuổi chế bị 03 mẫu để thí nghiệm xác định 
cƣờng độ kháng nén (qu) và mô đun đàn hồi (E50). Kết quả thí nghiệm đƣợc tính 
trung bình từ 3 mẫu thử, khi kết quả tính toán của một mẫu thử vƣợt quá 15 % trị 
số bình quân của các mẫu thì lấy trị số của 2 mẫu còn lại, nếu không đƣợc 2 mẫu thì 
phải làm lại thí nghiệm. Số lƣợng thí nghiệm cho mỗi hàm lƣợng ở các ngày tuổi là 
(3 mẫu*6 đợt thí nghiệm =18 mẫu); trong trƣờng hợp nếu mẫu thí nghiệm xác định 
cả cƣờng độ kháng kéo thì số lƣợng mẫu chế bị là gấp đôi. Thông thƣờng, lƣợng 
mẫu đƣợc chế bị lớn hơn mẫu thí nghiệm để dự trữ cho trƣờng hợp mẫu bị hỏng khi 
thí nghiệm (hình 3.1). 
Hình 3.1: Số lƣợng mẫu sau khi chế bị ở mỗi hàm lƣợng xi măng 
61 
- Kích thƣớc mẫu: vỏ mẫu đƣợc chế tạo từ ống nhựa PVC có đƣờng kính 50, 
mẫu có chiều cao bằng 2 lần đƣờng kính (h=2d). Tuy nhiên, để thuận tiện cho công 
tác tháo vỏ mẫu khi thí nghiệm, đồng thời giảm đƣợc ảnh hƣởng những tác động 
ngoại lực đến mẫu, NCS đã xẻ dọc vỏ mẫu sau đó dán thẻ mẫu và quấn lại bằng 
băng dính. Đƣờng kính mẫu khi đó là d=4,6cm; h=9,2cm, thể tích mẫu là Vm = 
152,9 cm
3
. 
- Mẫu đƣợc chế bị từ các mẫu đất nguyên trạng, đƣợc lấy từ các loại đất 
nghiên cứu. Mỗi loại đất trƣớc khi thí nghiệm đƣợc xác định khối lƣợng thể tích tự 
nhiên theo phƣơng pháp dao vòng và độ ẩm theo phƣơng pháp sấy khô. Khối lƣợng 
thể tích tự nhiên của đất đƣợc tính theo công thức: w 
trong đó: w
- Khối lƣợng thể tích tự nhiên (g/cm3); 
 m – Khối lƣợng của đất ẩm (g); 
 V – Thể tích của dao vòng (cm3). 
- Khối lƣợng xi măng trộn cho một khối lƣợng đất đƣợc tính theo (kg/m3), là 
lƣợng xi măng cho vào đất tính theo khối lƣợng thể tích tự nhiên của đất, đƣợc xác 
định theo công thức: G = (m*t)/w 
trong đó: G – Khối lƣợng xi măng cần trộn (kg); 
 m – Khối lƣợng của đất ƣớt (kg); 
 t – Tỷ lệ trộn (kg/m3); 
 w
 – Khối lƣợng thể tích tự nhiên (t/m3); 
- Lƣợng nƣớc trộn: phụ thuộc vào tỷ lệ nƣớc/xi măng (N/X), nếu N/X=1/1 
(khối lƣợng nƣớc trộn bằng khối lƣợng xi mămg). 
Khối lƣợng của hỗn hợp xi măng – đất: 
 G = k (1+w+0,01t) V 
 Trong đó: t - tỷ lệ xi măng %; 
V – tổng thể tích của số lƣợng mẫu cần chế bị cho mỗi hàm 
lƣợng, kể cả hao hụt 10%. 
Các bước tiến hành thí nghiệm: 
- Xác định khối lƣợng đất cho khối lƣợng mẫu thí nghiệm, khối lƣợng xi 
măng, khối lƣợng nƣớc; 
62 
- Cho lƣợng đất đã đƣợc cân đƣa vào máy trộn đánh tơi đất 
- Cho một nửa lƣợng nƣớc và một nửa lƣợng xi măng vào thùng trộn, trộn 
khoảng 5 phút, tiếp đến dùng bay đánh tơi đất trộn. Cho tiếp lƣợng đất và xi măng 
còn lại vào trộn tiếp 5 phút sau đó dùng bay đánh lại đất, tiếp tục dùng máy trộn 
đánh khoảng 3 phút cho tới khi đất và xi măng thật đều mới dừng. 
- Cân lƣợng đất cho từng mẫu để chế bị (hình 3.2); 
- Cho hỗn hợp vào khuôn thành 3 lớp (khuôn vỏ mẫu đã đƣợc làm sạch, 
đánh ký hiệu và bôi dầu róc khuôn), dùng que có đầu đƣợc mài tròn hình viên đạn, 
đầm, xoọc từ ngoài vào trong theo hình xoắn ốc, lớp đầu tiên xuống tận đáy mẫu, 
các lớp tiếp theo sâu vào lớp trƣớc từ 10-15mm, sau đó dùng lực vỗ, vỗ mạnh cho 
đến khi thấy hết bọt khí trong đất. Tiếp tục tiến hành với các lớp tiếp theo cho đến 
khi lƣợng đất chứa đầy khuôn (hình 3.2). 
Hình 3.2: Trộn mẫu và chia khối lƣợng cho từng mẫu 
Dùng bay miết thật kỹ sao cho bề mặt mẫu thật phẳng và không còn tồn tại 
bọt khí. 
Hình 3.3: Mẫu thành phẩm và bảo dƣỡng 
Mẫu sau khi chế bị đƣợc bảo dƣỡng trong điều kiện dƣỡng ẩm khoảng 8 đến 
12 tiếng khi mẫu đã khô bề mặt và phát triển cƣờng độ tƣơng đối cứng, sau đó mẫu 
đƣợc bảo dƣỡng trong điều kiện bão hòa, nƣớc dùng để bão hòa mẫu là nƣớc máy 
thông thƣờng (hình 3.3). 
63 
Khi đến ngày thí nghiệm, mẫu đƣợc lấy ra, tháo vỏ sau đó tiến hành gọt phẳng 
2 đầu, đo đƣờng kính, chiều cao, cân trọng lƣợng mẫu, đặt mẫu vào thiết bị nén một 
trục nở hông (mẫu phải đƣợc đặt thật phẳng và thẳng tâm), tiến hành gia tải với tốc 
độ thí nghiệm bằng 1% biến dạng dọc trục. Ghi kết quả với tần suất 0,1mm/ lần 
đọc, mẫu đƣợc nén cho đến khi bị phá hủy thì dừng (hình 3.4). 
Hình 3.4: Quá trình thí nghiệm nén mẫu 
 Kết quả thí nghiệm nén một trục nở hông xác định đƣợc cƣờng độ kháng nén 
(CĐKN) và mô đun đàn hồi là các đặc trƣng cơ học của đất gia cố (ảnh 3.5). 
 CĐKN một trục không hạn chế nở hông của mẫu thí nghiệm đƣợc tính theo 
công thức: 
F
eP
q iu
)1(* 
 (3.1) 
 Trong đó: P - Lực phá hoại (N) ; 
 F – Diện tích mẫu (cm2); 
 ei – Biến dạng tƣơng đối của mẫu tại thời điểm phá hoại. 
Mô đun đàn hồi đƣợc xác định trong quá trình thí nghiệm nén bằng công thức 3.2 
h
h
h
h
E nnn


 (3.2) 
trong đó: n – Cƣờng độ kháng nén một trục không hạn chế nở hông tại thời điểm 
mẫu biến dạng tuyến tính n = qu/2; 
 h – Chiều cao của mẫu; 
 h – Biến dạng của mẫu tại thời điểm qu/2. 
64 
(a) (b) 
 Hình 3.5: Biểu đồ biến dạng (a) và dạng phá hủy của mẫu đất gia cố xi măng (b) 
3.3.2. Thành phần hóa học của các loại xi măng nghiên cứu 
Để đánh giá ảnh hƣởng của xi măng đến chất lƣợng đất gia cố, NCS đã tiến 
hành nghiên cứu thành phần hóa học của các xi măng nghiên cứu. Mẫu thí nghiệm 
đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp quang phổ phát xạ tại Trung tâm phân tích thí 
nghiệm địa chất thuộc Tổng cục Địa chất và Khoáng sản. Kết quả thí nghiệm đƣợc 
trình bày ở bảng 3.2. 
Bảng 3.2: Kết quả thí nghiệm xác định thành phần hóa học của xi măng 
 Xi măng 
TP hóa học (%) 
Tây Đô 
PCB30 
Tây Đô 
PCB40 
Kiên Lƣơng 
PCB40 
Hà Tiên 
PCB40 
Nghi Sơn 
PCB40 
SiO2 25,41 21,71 16,97 23,77 20,78 
TiO2 0,66 0,46 0,26 0,52 0,30