Luận án Nghiên cứu cơ sở khoa học đề xuất kết cấu mặt đê đảm bảo chống lũ và kết hợp giao thông

ý của đất là do có năng lượng bề mặt tự do trên mặt tiếp xúc giữa 
các hạt với nước hoặc dung dịch nước, và do hiện tượng sức căng bề mặt. Do bề mặt 
các hạt đất có sự tăng giảm nồng độ phân tử chất hóa hợp khác nhau hoà tan trong 
nước. Khi đó năng lượng tự do bề mặt của hệ giảm đi. Kết quả của lực hút vật lý là 
trên bề mặt đất hình thành các màng hấp phụ bởi các phân tử hút từ dung dịch; tính 
chất của các màng hấp phụ đó có ảnh hưởng đáng kể đến độ ổn định của đất nói 
chung. Khi hệ được gia cố bởi chất kết dính vô cơ hình thành các sản phẩm keo, các 
sản phẩm hạt mịn còn lại của chất kết dính vô cơ hoặc chất kết dính hữu cơ đều làm 
tăng khả năng tăng năng lượng giữ màng hấp phụ này. 
Khả năng hút hóa - lý, hay khả năng hút trao đổi có ý nghĩa đặc biệt quan trọng; kết 
quả của hút hóa - lý sẽ làm thay đổi tính chất hóa học, vật lý và cơ học của đất một 
cách rõ rệt. Khả năng trao đổi là đất có thể trao đổi các cation đã bị hút đến bề mặt các 
hạt nhỏ từ trước (Ca2+, Ma2+, Na+, K+,), lấy những cation của dung dịch đang sắp 
 51 
tiếp xúc với nó trên cơ sở tương quan về đương lượng. Quá trình trao đổi cation này 
rất phổ biến trong điều kiện thiên nhiên và dẫn đến sự thay đổi rõ rệt các tính chất cơ 
lý của đất tùy thuộc vào thành phần vật chất có trong dung dịch đất. Hút hóa - lý đặc 
biệt đóng vai trò quan trọng khi giải quyết các vấn đề liên quan đến gia cố đất bằng 
những chất khác nhau. 
Thành phần khoáng vật và hữu cơ của đất chứa đầy đủ một số lượng xác định các 
cation sẽ tạo ra khả năng cho sự trao đổi tương tự. Tổng khả năng trao đổi biểu thị 
bằng đương lượng của một cation nào đó được gọi là dung lượng trao đổi. Khi gia cố 
đất bằng tro bay loại tự dính kết (loại C) có thể không cần dùng thêm lượng xi măng 
mà các chất tạo ra khi phản ứng với nước của tro bay loại C này chứa anion như OH-, 
CO32-, SO42- có thể tương tác xảy ra các hiện tượng keo tụ cùng với các cation Ca2+, 
Mg2+,... Do vậy với tro bay loại C (tự dính kết) khi gia cố có thể không cần thêm các 
chất kết dính phụ trợ như xi măng hoặc vôi. Còn đối với tro bay không tự dính kết 
(loại F), cũng chứa một lượng nhỏ các anion nói trên sau khi tương tác với nước, ngoài 
ra còn sự tương tác của các hạt SiO2 vô định hình trong tro bay với các cation trên bề 
mặt đất ngay ở điều kiện thường, có ẩm bằng phương trình (2.15) như sau: 
Ca+ +SiO2 + OH- → xCaO.y SiO2.nH2O (CSH) dạng rắn và bền nước (2.15) 
Trong nghiên cứu này sử dụng kết hợp xi măng và tro bay không tự dính kết (loại F). 
Sau đây là phân tích sự thủy hóa của xi măng khi có mặt của tro bay: trong xi măng, 
khoáng C3S là khoáng có đóng góp lớn nhất trong việc hình thành cường độ của đá xi 
măng khi đóng rắn. Khi hàm lượng C3S trong xi măng càng cao thì thường cường độ 
của đá xi măng đặc biệt là cường độ ban đầu càng lớn, đồng thời khi thủy hóa nó cũng 
sinh ra lượng Ca(OH)2 càng nhiều. 
Khả năng hút hóa học biểu thị sự hút các chất hòa tan trong dung dịch để tạo ra các 
muối không hòa tan hoặc ít hòa tan trong đất. Hút hóa học đóng vai trò quan trọng khi 
gia cố đất bằng xi măng hoặc vôi. Hoặc kết hợp xi măng và tro bay không tự dính kết, 
vôi và tro bay không tự dính kết, hoặc kết hợp hệ xi măng - vôi - tro bay. 
Kết quả nghiên cứu nhiều năm đều chỉ ra rằng không nên xem đất gia cố bằng các chất 
liên kết khác nhau là các hạt cốt liệu trơ hoặc môi trường bị động. Các yếu tố thành 
 52 
phần của đất ảnh hưởng rất cơ bản đến quá trình biến cứng và hình thành những tính 
chất cấu trúc cơ học của đất gia cố [17]. Do đó, khi gia cố đất bằng bất kỳ phương 
pháp nào đều cần xét tới thành phần hạt, thành phần khoáng vật và hóa học của đất, sự 
có mặt của các chất mùn, và muối dễ hòa tan trong đất. Đó là lý do tại sao trong Luận 
án này sử dụng cả nguyên lý cấp phối đất để gia cố tro bay, cũng như xét thành phần 
hóa học của đất để đánh giá sự gia cố hệ xi măng - tro bay đạt hiệu quả nhất. 
2.3 Kết luận chương 2 
Với mục tiêu nghiên cứu đề ra, tác giả đã phân tích và lựa chọn được giải pháp và 
phương pháp nghiên cứu lý thuyết trong xây dựng thành phần cấp phối hạt, sự tương 
tác của thành phần hạt đất, tro bay và xi măng gồm: 
- Lựa chọn giải pháp (đất hiện trạng + tro bay) + xi măng để gia cố đất thân đê hiện 
trạng đảm bảo yêu cầu chống lũ và kết hợp giao thông; 
- Sử dụng lý thuyết thành phần hạt của Fuller để nghiên cứu và xây dựng thành phần 
cấp phối hạt với kích cỡ hạt nhỏ từ 1μm đến 12.500μm rất phù hợp với loại đất hiện 
trạng của đê sông; 
- Xác định được cơ chế hình thành cường độ khi gia cố (đất + tro bay) + xi măng từ 
sự tương tác giữa hỗn hợp các chất kết dính, cũng như phản ứng hóa học để chuyển 
từ trạng thái rời rạc sang trạng thái rắn (đất hóa bê tông); 
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết như vậy, tác giả đã xây dựng và hệ thống được vấn đề 
nghiên cứu chính là tiền đề cho nghiên cứu tiếp theo ở chương 3. 
 53 
CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC GIẢI 
PHÁP GIA CỐ ĐÊ KẾT HỢP LÀM ĐƯỜNG GIAO THÔNG 
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm là một trong những phương pháp cơ bản 
sử dụng trong nghiên cứu khoa học, từ khi ra đời các nghiên cứu cơ bản đều được 
dùng thực nghiệm để minh chứng rõ lại lý thuyết, soi sáng lại lý thuyết. Chính vì thế 
trong nghiên cứu này sử dụng cơ bản theo phương pháp này. Các nghiên cứu trong 
phòng thí nghiệm được thực hiện trên cơ sở các mẫu vật liệu được lấy từ hiện trường 
ở nơi mà dự kiến sẽ làm thực nghiệm về lớp đất thân đê gia cố tro bay và xi măng. 
Thí nghiệm trong phòng xác định định hướng tỷ lệ gia cố tối ưu liều lượng tro bay, xi 
măng cùng với loại đất, loại cấp phối đá dăm dự kiến sử dụng, là cơ sở để thực 
nghiệm hiện trường. 
3.1 Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng 
3.1.1 Vật liệu và thành phần của lớp đất thân đê gia cố 
Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu thực nghiệm bao gồm lớp đất thân đê (làm nền 
thượng) cho kết cấu áo mặt đường đê; lớp vật liệu móng cấp phối đá dăm gia cố tro 
bay và xi măng làm lớp cấp phối đá dăm cho mặt đường đê. Cả hai lớp này được cải 
thiện để có thể dùng làm kết cấu mặt đê khi kết hợp giao thông tương ứng tối thiểu với 
đường cấp III đồng bằng. 
3.1.1.1 Vật liệu đất dùng cho lớp đất thân đê 
Nguồn đất được dùng để làm thí nghiệm trong phòng được chọn là đất hiện trạng từ đê 
hữu Đuống, tỉnh Bắc Ninh (ĐHĐ). 
Về lý thuyết, cơ sở để có thể chế tạo tốt nhất cho mẫu đất gia cố trước hết đó là đánh 
giá thành phần cấp phối của đất theo cỡ hạt khác nhau, từ đó căn cứ vào lý thuyết tối 
ưu về độ chặt thông thường để xem việc bổ sung lượng bột mịn cụ thể là tro bay trong 
thành phần bao nhiêu thì phù hợp với yêu cầu phân bố của hỗn hợp đó. 
Thành phần của các loại đất và các chỉ tiêu đã xác định và trình bày trong Bảng 3.1. 
 54 
Bảng 3.1 Thành phần hạt của loại đất và các thông số đo được của đất ĐHĐ 
 Thành phần hạt ĐHĐ Giới hạn dẻo Giới hạn chảy 
Loại 
đất 
Cỡ 
sàng 
(mm) 
Lượng 
sót trên 
mắt 
sàng 
% 
Lượng 
sót trên 
các mắt 
sàng 
% 
Lượng 
sót tích 
lũy 
% 
Lượng 
lọt sàng 
m1 m0 Wp m1 m0 WL 
ĐHĐ 
10 504,45 19,432 19,432 80,568 
15,56 12,42 20,18 30,0 21,9 28,0 
5 406,88 15,673 35,105 64,895 
2 450,63 17,359 52,464 47,536 
1 448,12 17,262 69,726 30,274 
0,5 300,04 11,558 81,284 18,716 
0,25 165,74 6,384 87,668 12,332 
0,1 217,23 8,368 96,036 3,964 
< 0,1 102,91 3,964 100 0 
3.1.1.2 Vật liệu tro bay dùng kết hợp xi măng để gia cố lớp đất thân đê 
Hai nguồn tro bay được sử dụng kết hợp với xi măng để gia cố đất thân đê là tro bay 
Đông Triều và tro bay Cẩm Phả. Có các chỉ tiêu kỹ thuật theo Bảng 3.2 và Bảng 3.3. 
Trong thành phần của đất gia cố xi măng, tro bay đóng vai trò vừa là vi cốt liệu trong đất, 
đồng thời làm chất kết dính thay thế một phần xi măng để giảm thiểu lượng xi măng. 
Bảng 3.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật của các loại tro bay 
Chỉ tiêu thử 
Đơn 
vị 
Tro bay Đông 
Triều (TBĐT) 
Tro bay Cẩm 
Phả 
(TBCP) 
TCVN 
10302:2014 [56], 
loại F (mức c) 
Tổng hàm lượng (SiO2 + 
Al2O3 + Fe2O3) 
% 85,34 84,5 ≥ 70 
 Hàm lượng SO3 % 1,52 0,59 ≤ 3 
Hàm lượng mất khi nung % 6,66 10,09 ≤ 8 
Hàm lượng CaO % 3,67 0 
Hàm lượng ion clo (Cl¯) % 0,01 0,02 ≤ 0,1 
Hàm lượng kiềm có hại 
tính theo lượng Na2O 
tương đương (Na2O + 
0,658K2O) 
% 0,35 0,24 ≤ 1,5 
 55 
Bảng 3.3 Thành phần hạt của các loại tro bay dùng gia cố đất 
Loại tro bay 
Lượng lọt sàng (%) ở các đường kính sàng (μm) 
< 5,0 5,00 10,00 30,00 45,00 
Tro bay Cẩm Phả 0 15,44 33,34 64,5 89,62 
Tro bay Đông Triều 0 12,22 31,60 56,34 85,04 
Hai loại tro bay đều có tổng hàm lượng của 3 ô xít chính lớn hơn 70%, nên thuộc loại 
F tiêu chuẩn ASTM C618 [57]. Hàm lượng SO3 và Cl- nhỏ đảm bảo các tiêu chuẩn 
dùng làm vật liệu gia cố nền đất. 
3.1.1.3 Vật liệu xi măng để gia cố đất thân đê 
Nghiên cứu này sử dụng loại xi măng Nghi Sơn PCB40, cường độ chịu nén thí nghiệm 
theo TCVN 6016:1995 [60] ở tuổi 28 ngày đạt 48,3MPa; thời gian bắt đầu đông kết là 
95 phút và kết thúc đông kết là 165 phút; khối lượng riêng của xi măng 3,10g/cm3. 
Thành phần hóa học và khoáng vật của xi măng Nghi Sơn PCB40 được trình bày trong 
Bảng 3.4. 
Bảng 3.4 Thành phần hóa học và khoáng vật của xi măng Nghi Sơn PCB40 
Thành phần hóa học (%) Thành phần khoáng vật (%) 
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O 
CaO 
tự do 
C3S C2S C3A C4AF 
20,32 4,98 3,24 62,2 0,10 1,12 0,25 0,72 0,150 51 25 8,16 10 
[Nguồn: Nhà máy xi măng Nghi Sơn - Lô hàng tháng 11/2016] 
Xi măng dùng trong nghiên cứu này đạt theo tiêu chuẩn TCVN 6260:2009 [61]. 
3.1.1.4 Nước trộn hỗn hợp đất, xi măng và tro bay 
Nước được chọn là nước sinh hoạt có hàm lượng ion Sunphat và Clo nhỏ, đảm bảo 
không gây trương nở khi tương tác với các thành phần khác trong xi măng và tro bay. 
Nước dùng để trộn và bảo dưỡng hỗn hợp đất gia cố phải thỏa mãn TCVN 4506:2012 
[62]; nồng độ pH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12,5; hàm lượng ion sunphat 
không quá 2.700 mg/lít và hàm lượng muối không quá 10.000 mg/lít. 
 56 
3.1.2 Kết quả thí nghiệm trong phòng và phân tích lớp đất thân đê gia cố 
3.1.2.1 Phương pháp nghiên cứu thí nghiệm trong phòng 
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trong phòng bao gồm có phương pháp lý thuyết 
và thực nghiệm, phương pháp phân tích thống kê xác suất để chọn dữ liệu tối ưu hơn, 
dùng cho định hướng các nghiên cứu triển khai ở hiện trường. 
3.1.2.2 Phương pháp xác định các chỉ tiêu trong phòng thí nghiệm của đất 
(1) Xác định khối lượng thể tích khô lớn nhất và độ ẩm tốt nhất cho công tác đầm nén 
đất trong phòng thí nghiệm 
Kết quả thí nghiệm xác định độ ẩm cũng như khối lượng thể tích khô đối với đất lấy từ 
đê hữu Đuống (ĐHĐ) được trình bày chi tiết trong Bảng 3.5. Qua kết quả phân tích 
loại đất trên kết hợp với khả năng triển khai vào dự án thực nghiệm để đánh giá lại các 
thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Độ ẩm tối ưu của đất khá cao, tỷ lệ hạt có kích 
thước lớn như hạt cát > 2mm là khá lớn, nhưng vì trong phòng thí nghiệm nên có thể 
kiểm soát được các tính chất. Để gia cố có hiệu quả thì đất được làm nhỏ và tơi xốp để 
có thể trộn đều hơn. Vì vậy thành phần hạt được thí nghiệm là cơ sở để tham khảo cho 
việc làm tơi đất khi làm ở hiện trường. 
Bảng 3.5 Kết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn của đất từ ĐHĐ 
Thứ tự thí nghiệm 1 2 3 
Độ ẩm (%) 14,41 15,60 16,77 
KLTT khô (g/cm3) 1,683 1,718 1,699 
(2) Phương pháp xác định chỉ số dẻo và giới hạn chảy của các loại đất 
Tiến hành xác định chỉ số dẻo và giới hạn chảy của đất theo TCVN 4197:2012 [63] và 
kết quả trình bày ở Bảng 3.6. 
Bảng 3.6 Giới hạn chảy và giới hạn dẻo của đất 
Loại đất 
Giới hạn dẻo Giới hạn chảy 
m1 m0 Wp m1 m0 WL 
ĐHĐ 15,56 12,42 20,180 30 21,9 27,000 
 57 
(3) Phương pháp xác định thành phần hạt của đất 
Sau khi tiến hành sàng, cân khối lượng từng nhóm hạt trên các cỡ sàng và phần lọt 
xuống ngăn đáy (lọt sàng 0,1mm). Sau đó tiến hành xác định khối lượng đất trên các 
sàng khác nhau, tính lượng sót riêng biệt, lượng sót tích lũy, và lượng lọt sàng của đất 
ở từng mắt sàng. Có thể định hệ số đồng nhất Cu và hệ số đường cong thành phần hạt 
Cc. Đánh giá loại đất và khả năng sử dụng đối với nền đắp theo AASHTO M145 [53], 
đất thân đê là một dạng đất nền đắp. 
+ Hệ số không đồng nhất Cu, tính theo công thức: 
10
60
u
D
D
C (3.1) 
+ Hệ số đường cong phân bố thành phần hạt Cc, tính theo công thức: 
6010
2
30
c
.DD
)(D
C (3.2) 
Trong đó: D10; D30; D60 lần lượt là đường kính hạt tương ứng với hàm lượng phần trăm 
tích lũy bằng 10%; 30%; 60%. 
Tuy nhiên để có thể tận dụng tối đa khả năng chặt của cấp phối, tro bay được coi là hạt 
mịn đưa vào trong cấp phối đất, được tính theo hàm lượng với nguyên tắc là có độ chặt 
cao và hàm lượng tro bay nhiều nhất trong thành phần của đất. Tỷ lệ tro bay được lựa 
chọn trên cơ sở thành phần và đường cấp phối của loại đất được trình bày trong Bảng 
3.7 đối với tro bay Đông Triều. 
Bảng 3.7 Đất của đê hữu Đuống và tro bay Đông Triều 
Tro bay Đông 
Triều 0%, đất 
ĐHĐ 100% 
Tro bay Đông 
Triều 10%, đất 
ĐHĐ 90% 
Tro bay Đông Triều 
15%, đất ĐHĐ 85% 
Tro bay Đông Triều 
20%, đất ĐHĐ 80% 
Hệ số 
fuller n 
0,48 
Hệ số 
fuller n 
0,48 
Hệ số 
fuller n 
0,48 
Hệ số fuller 
n 
0,48 
1 0 1 0 1 0 1 0 
5 0 5 1,544 5 1,68 5 3,088 
10 0 10 3,334 10 2,34 10 6,668 
 58 
Tro bay Đông 
Triều 0%, đất 
ĐHĐ 100% 
Tro bay Đông 
Triều 10%, đất 
ĐHĐ 90% 
Tro bay Đông Triều 
15%, đất ĐHĐ 85% 
Tro bay Đông Triều 
20%, đất ĐHĐ 80% 
30 0 30 6,45 30 3,96 30 12,9 
45 0 45 8,962 45 4,82 45 17,924 
100 3,964 100 13,5676 100 6,15 100 23,1712 
250 12,332 250 21,0988 250 11,87 250 29,8656 
500 24,716 500 26,8444 500 14,15 500 34,9728 
1000 36,274 1000 37,2466 1000 29,75 1000 44,2192 
2000 47,536 2000 52,7824 2000 45,06 2000 58,0288 
5000 64,895 5000 68,4055 5000 62,85 5000 71,916 
10000 80,568 10000 82,5112 10000 87,66 10000 84,4544 
12500 100 12500 100 12500 100 12500 100 
Tổng 
lệch 
265,05 
Tổng 
lệch 
337,79 
Tổng 
lệch 
218,51 Tổng lệch 1336,17 
Hệ số mũ n của đường cong cấp phối fuller thay đổi để có các đường cấp phối khác 
nhau phù hợp cho từng loại vật liệu hạt khác nhau. Cụ thể đất được chọn với giá trị n 
thay đổi để việc phối trộn là thuận lợi nhất. 
Các tỷ lệ tro bay được chọn trên Bảng 3.7 được thể hiện ở các biểu đồ Hình 3.1, Hình 3.2, 
Hình 3.3, Hình 3.4 tương ứng với các tỷ lệ thay thế tro bay là 0%, 10%, 15% và 20%. 
Hình 3.1 Lượng lọt sàng của hỗn hợp đất ĐHĐ và 0% tro bay 
 59 
Hình 3.2 Lượng lọt sàng của hỗn hợp đất ĐHĐ và 10% tro bay 
Hình 3.3 Lượng lọt sàng của hỗn hợp đất ĐHĐ và 15% tro bay 
Hình 3.4 Lượng lọt sàng của hỗn hợp đất ĐHĐ và 20% tro bay 
 60 
Sau khi lựa chọn theo các giá trị tương đối tối ưu thì tỷ lệ tro bay được chọn để thiết kế 
so với khối lượng của đất dùng để gia cố tối ưu đối với đất đê ĐHĐ là 15%, tương tự 
đối với tro bay Cẩm Phả cũng chọn ra được tỷ lệ thay thế tương tự như thế. 
Trên các kết quả tính toán này, thí nghiệm được tiến hành trên đất để đánh giá khả 
năng chịu tải và các thông số để thiết kế kết cấu thích hợp cho đê. 
(4) Phương pháp xác định khả năng chịu tải của đất nền CBR 
Để xác định được chỉ số CBR trong phòng thí nghiệm được chuyển về hình vẽ đơn 
giản trên biểu đồ Hình 3.5 và xác định các điểm ứng với biến dạng là 2,54mm và 
5,08mm theo quy định. Giá trị CBR xác định được của đất là 20% tương ứng với tỷ 
trọng khô lớn nhất là 1,90g/cm3 xác định từ biểu đồ Hình 3.5. Chỉ số CBR là yêu cầu 
kỹ thuật cơ bản và thể hiện rõ khả năng chịu tải của đất nền và các vật liệu, chịu được 
biến dạng ở một mức độ chặt tương ứng. 
Trong khi đó giá trị CBR của lớp đất nền móng nói chung (embankment) khoảng từ 
25%, có thể thấy rằng với trị số CBR của nền đất hiện trạng của thân đê như thế thì có 
thể coi là thân đê yếu cần phải xử lý tốt hơn mới có thể kết hợp giao thông được. 
Bảng 3.8 Mối quan hệ giữa biến dạng và độ lún của chùy đo CBR 
Thử tự phép thử 1 2 3 
 10 Chày 30 Chày 65 Chày 
Độ lún 
chùy đo 
(mm) 
Tải tiêu 
chuẩn 
(Kg) 
Giá trị 
đọc 
Lực 
(Kg) 
Giá trị 
đọc 
Lực 
(Kg) 
Giá trị 
đọc 
Lực 
(Kg) 
0,635 0,15 3 0,35 23 0,17 5 
1,27 0,301 18 1,482 137 0,76 64 
1,91 0,42 30 2,297 218 1,29 117 
2,54 1,360 0,52 40 2,759 265 1,825 171 
3,18 0,61 49 3,28 317 2,4 229 
3,81 0,69 57 3,75 364 2,94 283 
4,55 0,79 67 4,26 415 3,59 348 
5,08 2,040 0,827 71 4,61 450 4,04 393 
6,35 0,979 86 5,27 516 4,98 487 
 61 
(a)Mối quan hệ giữa lực (kG) và biến dạng tương ứng (mm) với các mẫu 10, 30 và 65 
chày đầm của đất thân đê 
(b) Mối quan hệ giữa CBR và dung trọng khô lớn nhất 
Hình 3.5 Mối quan hệ giữa CBR và dung trọng khô lớn nhất với các mẫu 10, 30 và 65 
chày đầm của đất thân đê 
3.1.2.3 Thành phần của các hỗn hợp đất gia cố xi măng và tro bay 
Lựa chọn hỗn hợp đất gia cố với tỷ lệ các thành phần vật liệu khác nhau được trình 
bày ở Bảng 3.9, tương ứng với các độ ẩm tốt nhất để đánh giá độ chặt, cũng như một 
số yêu cầu kỹ thuật cơ bản của hỗn hợp đất gia cố. 
Cơ sở lý thuyết sử dụng được căn cứ vào đường cong độ đặc tối ưu ứng với mỗi cấp 
phối đất, tro bay dựa trên nguyên tắc làm vai trò vi hạt trong thành phần hạt của đất, 
bổ sung thêm dải cấp phối hạt đường kính nhỏ hơn 100µm. 
 62 
Với các phân tích và căn cứ vào kết quả thực nghiệm xác định khối lượng thể tích đầm 
chặt của đất thành phần, tro bay được chọn làm vi hạt trong thành phần của đất, các 
loại đất phụ thuộc vào tro bay sử dụng là Đông Triều hay tro bay Cẩm Phả với hàm 
lượng ở các mức 10% và 15% so với khối lượng của đất khô. Ngoài ra lượng tro bay 
có một phần là thành phần của hỗn hợp chất kết dính gia cố để thay thế một phần xi 
măng, làm giảm lượng xi măng cần thiết dùng cho gia cố thông thường. 
Bảng 3.9 là chi tiết kế hoạch thử nghiệm trong phòng để xác định được hỗn hợp đất 
gia cố phù hợp cho loại đất cũng như loại vật liệu xi măng và tro bay. 
Bảng 3.9 Số lượng mẫu cần thực hiện cho mỗi thành phần đất gia cố 
Loại thí 
nghiệm 
10% XM+ 90% 
ĐHĐ 
15% TBCP + 
85% ĐHĐ + 
10% XM 
15% TBĐT + 
85% ĐHĐ + 10% 
XM 
Tổng số mẫu 
Rn 
Bão hòa 6 6 6 18 
Dưỡng ẩm 6 6 6 18 
Rech Bão hòa 6 6 6 18 
Egc Bão hòa 6 6 6 18 
 Tổng số mẫu là 72 mẫu 
Tổng cộng có tất cả 72 mẫu đất gia cố các loại được chế tạo, bảo dưỡng và thử nghiệm 
tại phòng thí nghiệm hợp chuẩn để xác định tính chất đất gia cố ở tuổi 14 ngày. 
Bảng 3.10 Thành phần thiết kế và kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu tương ứng với độ ẩm 
tốt nhất của các hỗn hợp 
Tổ hợp mẫu gia cố 
10% XM+ 90% 
ĐHĐ 
15% TBCP + 85% 
ĐHĐ + 10% XM* 
15% TBĐT + 85% 
ĐHĐ + 10% XM* 
Ký hiệu mẫu hỗn 
hợp đất gia cố 
ĐHĐ TBCP-ĐHĐ TBĐT-ĐHĐ 
Dung trọng lớn nhất, 
γmax (g/cm3) 
1,623 1,756 1,994 
Độ ẩm tốt nhất (%) 15,33 14,54 14,93 
(* Tính theo khối lượng đất) 
 63 
Mẫu có dạng hình trụ, đúc mẫu theo 22TCN 333-06 [64] (Phương pháp II-A). Tiến 
hành thử nghiệm trên các hỗn hợp mẫu, các chỉ tiêu được đánh giá bao gồm: cường độ 
nén, cường độ ép chẻ và modul đàn hồi ở hai trạng thái là trạng thái bão hòa nước và 
trạng thái không bão hòa. Mỗi tuổi và chỉ tiêu thí nghiệm được đánh giá trên 6 mẫu và 
lấy kết quả trung bình của 6 mẫu thử nghiệm. Tổng cộng có 72 mẫu đất gia cố dùng để 
làm thử nghiệm đất và hai loại tro bay khác nhau. 
3.1.2.4 Kết quả nghiên cứu đất gia cố xi măng và tro bay trong phòng thí nghiệm 
(1) Kết quả thí nghiệm và đánh giá cường độ chịu nén của đất gia cố xi măng và tro 
bay trong phòng thí nghiệm 
Mẫu đất gia cố để xác định được cường độ chịu nén là mẫu tiêu chuẩn đường kính 
101,6mm, chiều cao 116,43mm, chày đầm 4,54kg, chiều cao rơi tiêu chuẩn 457mm, số 
lượt đầm trên một mặt 25 chày. 
Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén của đất gia cố xi măng và tro bay được ghi 
trong Bảng 3.11. 
Bảng 3.11 Cường độ chịu nén của mẫu đất gia cố xi măng và tro bay 
Kí hiệu 
mẫu 
Tỷ lệ gia cố Mẫu 
Cường 
độ chịu 
nén 
(MPa) 
Cường 
độ nén 
TB 
(MPa) 
Độ lệch 
chuẩn S 
Cường 
độ Giá trị 
đặc trưng 
Hệ số 
mềm 
của đất 
bão hòa 
HĐ 
10% XM + 
90% ĐHĐ 
BH1 2,1