Luận án Nghiên cứu sử dụng hợp lý tro thải của nhà máy nhiệt điện đốt than trong xây dựng đường ô tô

ác định cường độ chịu kéo - uốn thông qua cường độ chịu kéo gián tiếp tìm 
đƣợc bằng phƣơng pháp nén xuyên tâm (ép chẻ) mẫu hình trụ có D=h. Cƣờng độ chịu 
kéo gián tiếp Rk (ép chẻ Rec) đƣợc tính theo công thức: 
)(MPa
Dh
P
KRk (2-10) 
Trong đó: P - lực nén khi mẫu bị tách vỡ, (N); K - hệ số, lấy bằng 1,0 đối với vật 
liệu có chất kết dính hữu cơ và bằng 2/ đối với vật liệu gia cố bằng chất kết dính vô cơ. 
 Cƣờng độ chịu kéo - uốn đƣợc xác định gần đúng theo mối qua hệ sau: 
)(MPaRKR ecnku (2-11) 
Trong đó: Kn - hệ số quan hệ thực nghiệm giữa hai loại cƣờng độ: nếu không có 
số liệu kinh nghiệm tích luỹ đƣợc thì chọn Kn = 1,6 ÷ 2,0 đối với vật liệu gia cố chất kết 
dính vô cơ và Kn = 2,0 với vật liệu gia cố bằng chất kết dính hữu cơ. 
4. Chỉ tiêu cường độ CBR 
Theo AASHTO cƣờng độ vật liệu nền, mặt đƣờng thƣờng đƣợc dùng chỉ số CBR 
(%) . CBR là tỷ số giữa lực ép lún xuyên tiêu chuẩn vào mẫu thí nghiệm và vào cấp phối 
đá dăm để đạt độ lún 2,54 hay 5,08 mm. 
(%)
0P
P
CBR (2-12) 
Po –Áp lực tiêu chuẩn(lún 2,54 cm là 70,3 daN/cm2 ,lún 5,08 cm là 105,5 
daN/cm2) 
P-Áp lực thực tế thí nghiệm mẫu tƣơng ứng với các độ lún trên. 
-51- 
2.1.3.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu của vật liệu làm móng đƣờng, nền đƣờng 
1. Chỉ tiêu CBR đối với khu vực tác dụng của nền đường theo 22TCN 211-06 
Trong khu vực tác dụng của nền đƣờng các lớp đất phải đảm bảo yêu cầu về CBR 
nhƣ sau: 
- 30cm trên cùng của khu vực tác dụng phải đảm bảo sức chịu tải CBR tối thiểu 
bằng 8 đối với đƣờng cao tốc, đƣờng cấp I, II và bằng 6 đối với đƣờng các cấp khác. 
- 50cm tiếp theo phải đảm bảo sức chịu tải CBR tối thiểu bằng 5 đối với đƣờng cao 
tốc, cấp I, II và bằng 4 đối với đƣờng các cấp khác. 
Trong trƣờng hợp vì các lý do kinh tế – kỹ thuật khác nhau dẫn đến khó đảm bảo 
đƣợc yêu cầu đối với khu vực tác dụng của nền đƣờng thì ngƣời thiết kế nên xét đến giải 
pháp bố trí lớp đáy móng. Lớp đáy móng (lớp trên nền đƣờng) thay thế cho 30cm phần 
đất trên cùng của nền đƣờng đƣờng cao tốc, đƣờng cấp I, đƣờng cấp II và đƣờng cấp III 
có 4 làn xe trở lên. Vật liệu làm lớp đáy móng phải có mô đuyn đàn hồi ở độ chặt và độ 
ẩm thi công E≥50 MPa hoặc tỷ số CBR ngâm bão hoà 4 ngày đêm ≥12%. 
2. Chỉ tiêu cường độ đối với đất gia cố bằng chất kết dính vô cơ và các hóa chất, 
chất phụ gia trong xây dựng đường bộ theo TCVN 10379:2014 
Sau khi biến cứng trong điều kiện bảo dƣỡng, đất gia cố có độ bền và các chỉ tiêu 
cơ lý phải thoả mãn các yêu cầu ghi trong Bảng 2-2. 
Bảng 2-2 Chỉ tiêu cơ lý yêu cầu của đất gia cố 
Chỉ tiêu 
Yêu cầu 
Độ bền cấp I Độ bền cấp II Độ bền cấp III 
1. Độ bền khi nén (MPa) 
Đối với mẫu 28 ngày ở độ ẩm bão hoà 
không nhỏ hơn 
4 2 1 
Đối với mẫu 7 ngày ở độ ẩm bão hoà 
không nhỏ hơn 
2 1 0,5 
2. Độ bền chịu ép chẻ (Mpa) 
Đối với mẫu 28 ngày ở độ ẩm bão hoà 
không nhỏ hơn 
1,2 0,8 Không cần TN 
3. Độ ẩm của mẫu 28 ngày sau khi 
bão hoà nƣớc so với độ ẩm tốt nhất 
không lớn hơn (%) 
0,2 0,2 0,3 
4. Hệ số đầm nén K98 K98 K95 
-52- 
Cấp độ bền của vật liệu gia cố đƣợc quy định theo trị số môđun đàn hồi tính toán 
tƣơng ứng nhƣ sau: 
- Độ bền cấp I khi môđun đàn hồi đạt 400 MPa 
- Độ bền cấp II khi môđun đàn hồi đạt 350 MPa 
- Độ bền cấp III khi môđun đàn hồi đạt 200 Mpa 
3. Chỉ tiêu cường độ đối với cát gia cố xi măng trong kết cấu áo đường ô tô theo 
TCVN 10186: 2014 
Sau khi biến cứng trong điều kiện bảo dƣỡng, đất gia cố có độ bền và các chỉ tiêu 
cơ lý phải thoả mãn các yêu cầu ghi trong Bảng 2-3. 
Bảng 2-3 Chỉ tiêu cơ lý yêu cầu của cát gia cố Xi măng 
Vị trí các lớp kết cấu cát 
gia cố xi măng 
Cƣờng độ giới hạn yêu cầu (MPa) 
Chịu nén ở 28 
 ngày tuổi 
Chịu ép chẻ ở 28 
ngày tuổi 
Lớp móng trên của kết cấu áo 
đƣờng cấp cao và lớp mặt có láng 
nhựa 
3,0 0,35 
Lớp móng dƣới của kết cấu áo 
đƣờng cấp cao 
2,0 0,25 
Trong các trƣờng hợp khác 1,0 0,12 
4. Chỉ tiêu cường độ đối với cấp phối đá dăm và cấp phối thiên nhiên gia cố xi 
măng trong kết cấu áo đường ôtô theo TCVN 8858 : 2011 
Sau khi biến cứng trong điều kiện bảo dƣỡng, đất gia cố có độ bền và các chỉ tiêu 
cơ lý phải thoả mãn các yêu cầu ghi trong Bảng 2-4. 
Bảng 2-4 Chỉ tiêu cơ lý yêu cầu của cát gia cố Xi măng 
Vị trí lớp cấp phối 
gia cố xi măng 
Cƣờng độ giới hạn yêu cầu (MPa) 
Chịu nén ở 14 
ngày tuổi 
Chịu ép chẻ ở 14 
ngày tuổi 
Lớp móng trên của tầng mặt bê 
tông nhựa và BTXM của đƣờng 
cao tốc, đƣờng cấp I, cấp II hoặc 
lớp mặt có láng nhựa 
4,0 0,45 
Lớp móng trên trong các trƣờng 
hợp khác 
3,0 0,35 
Lớp móng dƣới trong mọi trƣờng 
hợp 
1,5 Không yêu cầu 
-53- 
5. Chỉ tiêu cường độ đối với các lớp móng theo 22TCN 211-06 
Việc bố trí cấu tạo tầng móng mặt đƣờng nên tuân theo các nguyên tắc sau: 
- Nên gồm nhiều lớp, lớp trên bằng các vật liệu có cƣờng độ và khả năng chống 
biến dạng cao hơn các lớp dƣới để phù hợp với trạng thái phân bố ứng suất và hạ giá 
thành xây dựng. Tỷ số mô đun đàn hồi của lớp trên so với lớp dƣới liền nó nên dƣới 3 lần 
(trừ trƣờng hợp lớp móng dƣới là loại móng nửa cứng) và tỷ số mô đuyn đàn hồi của lớp 
móng dƣới với mô đuyn đàn hồi của nền đất nên trong phạm vi 2,5 – 10 lần. Số lớp cũng 
không nên quá nhiều để tránh phức tạp cho thi công và kéo dài thời gian khai triển dây 
chuyền công nghệ thi công. 
- Cỡ hạt lớn nhất của vật liệu làm các lớp móng phía trên nên chọn loại nhỏ hơn so 
với cỡ hạt lớn nhất của lớp dƣới. Vật liệu hạt dùng làm lớp móng trên cần có trị số 
CBR≥80 và dùng làm lớp móng dƣới cần có CBR≥30. 
- Kết cấu tầng móng (về vật liệu và về bề dày) nên thay đổi trên từng đoạn tuỳ 
thuộc điều kiện nền đất và tình hình vật liệu tại chỗ sẵn có. Trong mọi trƣờng hợp đều 
nên tận dụng vật liệu tại chỗ (gồm cả các phế thải công nghiệp) để làm lớp móng dƣới. 
2.2. Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng về giải pháp sử dụng tro thải với đất gia 
cố xi măng trong xây dựng đƣờng ô tô 
Các nghiên cứu bƣớc đầu sử dụng tro thải kết hợp với đất gia cố XM đƣợc tiến 
hành bằng phƣơng pháp thực nghiệm trong phòng thí nghiệm. Thông qua việc sử dụng 
thay đổi một số tỷ lệ hàm lƣợng tro thải trong hỗn hợp vật liệu và các kết quả của một số 
chỉ tiêu cơ lý đặc trƣng đƣợc lựa chọn để rút ra các nhận định sơ bộ ban đầu về khả năng 
ứng dụng của tro thải nhiệt điện Việt Nam trong gia cố đất làm móng mặt đƣờng ô tô. 
Các loại tro thải đƣợc sử dụng trong nghiên cứu đƣợc lấy trực tiếp tại các nhà máy 
nhiệt điện không qua xử lý. 
2.2.1. Các thông tin cơ bản về nghiên cứu: 
1- Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu: 
- Loại tro thải sử dụng trong nghiên cứu: tro thải nhà máy nhiệt điện Uông Bí – 
Quảng Ninh 
-54- 
- Loại đất sử dụng trong nghiên cứu: đất từ mỏ Đống Mít xã Hồng Thái Tây huyện 
Đông Triều – Quảng Ninh. 
- Loại XM sử dụng trong nghiên cứu: xi măng PCB30 Hoàng Thạch. 
2- Các nội dung nghiên cứu: 
- Nghiên cứu phân loại tro thải: 
+ Phƣơng pháp nghiên cứu: thu thập số liệu nhằm phân loại tro thải thông qua 
thành phần hóa học của tro thải Uông Bí. 
+ Kết quả dự kiến: xác định loại tro thải theo phân loại của ASTM C618 và TCVN 
10302:2014. 
- Nghiên cứu phân loại đất: 
+ Phƣơng pháp nghiên cứu: thực nghiệm, phân loại đất thông qua thành phần hạt 
và chỉ số Atterberg. 
+ Kết quả dự kiến: xác định loại đất theo phân loại của Việt Nam 
- Nghiên cứu khả năng sử dụng tro thải nhà máy nhiệt điện Uông Bí để gia cố đất 
địa phƣơng: 
+ Phƣơng pháp nghiên cứu: thực nghiệm, đánh giá khả năng sử dụng tro thải nhà 
máy nhiệt điện Uông Bí để gia cố đất địa phƣơng thông qua các chỉ tiêu cơ bản liên quan 
đến kỹ thuật đƣờng bộ để đánh giá vật liệu gia cố, và khả năng sử dụng tro thải phối hợp 
với vật liệu gia cố truyền thống là xi măng để gia cố đất địa phƣơng: thí nghiệm đầm nén 
xác định độ ẩm tốt nhất và dung trọng khô lớn nhất, CBR, cƣờng độ nén, cƣờng độ ép 
chẻ. Tỉ lệ tro thải thay đổi từ 0% đến 25% so với khối lƣợng đất khô, bƣớc thay đổi 5%. 
Để đảm bảo tính hiệu quả về kinh tế, nghiên cứu sử dụng kết hợp gia cố xi măng 
với tỷ lệ tối thiểu là 4% so với tổng khối lƣợng (đất khô + tro thải). 
3- Chế bị mẫu và phương pháp thí nghiệm: 
- Các thí nghiệm đƣợc thực hiện tại phòng thí nghiệm công trình – VILAS 047, 
trung tâm Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải, trƣờng Đại học Giao thông Vận tải. 
- Các mẫu thí nghiệm cho hỗn hợp gia cố đƣợc tổ hợp nhƣ sau: 
-55- 
 + Tro thải kết hợp đất đƣợc thực hiện với các tỷ lệ tro thải thay đổi từ 0% đến 25% 
so với khối lƣợng đất khô, bƣớc thay đổi 5%. Với các tỷ lệ này các thí nghiệm đƣợc thực 
hiện là: CBR, Procto cải tiến và cƣờng độ chịu nén tại 7 và 28 (ngày) tuổi. 
+ Tro thải kết hợp với đất trong gia cố xi măng đƣợc thực hiện với các tỷ lệ tro 
thải thay đổi từ 0% đến 25% so với khối lƣợng đất khô (với bƣớc thay đổi 5%) và lƣợng 
xi măng cố định là 4% so với tổng khối lƣợng (đất khô và tro thải). Với các tỷ lệ này thí 
nghiệm đƣợc thực hiện là cƣờng độ chịu nén tại 7 và 28 (ngày) tuổi. 
 - Phƣơng pháp chế bị mẫu, phƣơng pháp thí nghiệm và chỉ tiêu tham chiếu đƣợc 
thực hiện theo Bảng 2-5. 
Bảng 2-5 Chỉ tiêu thí nghiệm và tiêu chuẩn tham chiếu mẫu tro thải kết hợp đất 
TT Chỉ tiêu thí nghiệm Số hiệu tiêu chuẩn thí nghiệm sử dụng 
1 Procto cải tiến 22 TCN 333-06 
2 Chỉ số sức chịu tải CBR TCVN 332-2006 
3 Cƣờng độ chịu nén 22 TCN 81-84 
 - Tổng hợp số lƣợng mẫu thí nghiệm đƣợc thể hiện tại Bảng 2-6. 
Bảng 2-6 Tổng hợp mẫu thí nghiệm mẫu tro thải kết hợp đất 
TT Chỉ tiêu thí nghiệm 
Số 
tỷ lệ 
Sô ngày 
tuổi 
Số tổ mẫu (mẫu) 
cho một tỷ lệ 
Số mẫu thực hiện 
cho một chỉ tiêu 
Tro thải kết hợp đất 
1 Procto cải tiến 6 1 5 mẫu 6x5=30 mẫu 
2 Chỉ số sức chịu tải CBR 6 1 3 tổ mẫu (3mẫu/1 tổ) 6x3x3= 54 mẫu 
3 Cƣờng độ chịu nén 6 2 3 mẫu 2x6x3=36 mẫu 
Tro thải kết hợp đất gia cố xi măng 
4 Cƣờng độ chịu nén 6 2 3 mẫu 2x6x3=36 mẫu 
Tổng số mẫu 156 mẫu 
2.2.2. Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm 
- Thành phần hóa học của tro thải nhà máy nhiệt điện Uông Bí theo [27] đƣợc 
thể hiện tại Bảng 2-7. 
-56- 
Bảng 2-7 Thành phần hóa học của tro thải nhà máy nhiệt điện Uông Bí. 
Chỉ tiêu chính SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O SO3 MKN 
Tỷ lệ (%) 44.10 22.15 4.95 0.81 0.72 3.90 1.89 0.51 28.13 
Tro thải Uông Bí có tổng hàm lƣợng SiO2 + Al2O3 + Fe2O3= 71.20% > 70% đƣợc 
xếp vào loại F theo ASTM C168 và TCVN10302: 2014. Tuy nhiên với hàm lƣợng than 
còn dƣ MKN =28.13% vƣợt nhiều so với hai tiêu chuẩn trên (kể cả so với loại F mức b 
theo TCVN10302: 2014 chấp nhận lƣợng MKN cao nhất là 15%) thì cần phải tinh chế để 
hạ thấp tỷ lệ MKN mới có thể sử dụng vào các vật liệu bê tông xi măng và bê tông nhựa; 
tuy nhiên khả năng sử dụng trực tiếp tro thải này vào gia cố vật liệu làm móng mặt đƣờng 
là một vấn đề khả thi và cần phải xem xét thông qua các nghiên cứu cụ thể. 
- Kết quả phân tích thành phần hạt của đất: đƣợc thể hiện tại Hình 2-4 với chỉ 
số dẻo của đất Ip= 19.78%. Theo tiêu chuẩn phân loại đất TCVN 5747:1993, đất mỏ 
Đống Mít là loại đất sét nhẹ ( tỷ lệ hạt cát >40% và Ip = 17-27) thích hợp với xây dựng 
đƣờng ô tô. 
Hình 2-4 Thành phần hạt đất mỏ Đống Mít 
- Kết quả thí nghiệm đầm nén Procto cải tiến của mẫu tro thải kết hợp đất: độ 
ẩm tốt nhất và khối lƣợng thể tích khô lớn nhất đƣợc thể hiện ở Hình 2-5. 
Hàm lƣợng tro thải tăng thêm yêu cầu độ ẩm tối ƣu tăng lên. Việc này có thể lý 
giải nhƣ sau: nếu xét là vật liệu thông thƣờng bỏ qua khả năng có thể sử dụng nhƣ vật 
liệu gia cố, tro thải bổ sung cho lƣợng hạt có kích thƣớc nhỏ, tỷ diện bề mặt tăng lên do 
vậy yêu cầu hàm lƣợng nƣớc lớn hơn để có thể đầm chặt đến khối lƣợng thể tích lớn 
nhất. 
-57- 
Hình 2-5 Độ ẩm tốt nhất, khối lượng thể tích khô lớn nhất của mẫu tro thải kết hợp đất 
với các hàm lượng khác nhau 
Với kích thƣớc rất nhỏ tro thải thể hiện vai trò của chất độn mịn trong hỗn hợp, hạt 
tro lấp đầy các lỗ rỗng của hạt đất làm tăng độ chặt của đất. Tỉ lệ tro thải hiệu quả nhất để 
sử dụng kết hợp với đất là 5%. Khi tiếp tục tăng hàm lƣợng tro thải lên, lúc này các hạt 
tro thải đẩy các hạt đất ra xa dẫn đến độ chặt giảm (khối lƣợng của các hạt tro nhẹ). Khi 
hàm lƣợng tro thải tăng đến 20% thì độ chặt của mẫu thí nghiệm nhỏ hơn so với mẫu đất 
không có tro thải. 
- Kết quả thí nghiệm CBR của mẫu tro thải kết hợp đất đƣợc thể hiện ở Hình 
2-6. 
Hình 2-6 CBR, khối lượng thể tích khô lớn nhất của mẫu tro thải kết hợp đất với các hàm 
lượng khác nhau 
Hiệu quả nâng cao khả năng chịu tải (CBR) của mẫu thí nghiệm khá rõ khi sử 
dụng hàm lƣợng tro thải từ 5-15(%) so với khối lƣợng đất khô. Khi sử dụng hàm lƣợng 
tro thải xấp xỉ 5% thì CBR của mẫu tăng tƣơng đối khả quan là 1.6 lần (từ 10.58% lên 
16.60% - Hình 2-6). 
-58- 
Mẫu có hàm lƣợng tro thải 5-15(%) có độ chặt lớn hơn so với mẫu đất không có 
tro thải điều này làm tăng giá trị CBR của các mẫu này. Độ chặt của mẫu có hàm lƣợng 
tro thải 20% nhỏ hơn độ chặt của mẫu đất không có tro thải nhƣng vẫn có CBR lớn hơn 
cho thấy xuất hiện phản ứng puzơlan giữa các thành phần khoáng chứa ion Ca++ có trong 
đất với tro thải (SiO2, Al2O3, Fe2O3) hoặc CaO trong tro thải giúp mẫu tăng khả năng 
chịu nƣớc dẫn đến tăng chỉ tiêu cƣờng độ CBR so với mẫu đất không kết hợp tro thải. 
Nghiên cứu thực nghiệm cƣờng độ nén không thực hiện đƣợc do mẫu vỡ trong quá 
trình ngâm bão hòa nƣớc Hình 2-7. Chỉ tiêu cƣờng độ CBR giảm khi lƣợng tro thải vƣợt 
quá tỷ lệ 5% và mẫu đất bị vỡ trong quá trình ngâm bão hòa cho thấy tro thải có khả năng 
dính kết kém do hàm lƣợng CaO có trong tro thải ít. 
Hình 2-7 Mẫu tro thải kết hợp đất bị vỡ trong quá trình ngâm bão hòa 
- Cƣờng độ nén ở 7 ngày tuổi và ở 28 ngày tuổi của mẫu tro thải và đất gia cố 
xi măng đƣợc thể hiện ở Hình 2-8. Với hàm lƣợng xi măng 4%, các mẫu đất gia cố tro 
thải đã có thể giữ ổn định khi ngâm nƣớc để xác định cƣờng độ nén. 
Hình 2-8 Cường độ nén của mẫu tro thải kết hợp đất gia cố 4% XM với các hàm lượng 
khác nhau 
-59- 
Cƣờng độ chịu nén của mẫu thí nghiệm đất gia cố đạt lớn nhất khi hàm lƣợng tro 
thải 10%, giá trị cƣờng độ tăng so với mẫu đất chỉ có 4% xi măng 1.03 lần với mẫu ở tuổi 
7 ngày và 1.3 lần với mẫu 28 ngày tuổi. Điều này cho thấy ngoài vai trò làm chất độn mịn 
trong hỗn hợp gia cố tro thải còn có phản ứng puzơlan với ion Ca++ tự do (Ca(OH)2 là sản 
phẩm thủy hóa của xi măng). 
Khi hàm lƣợng tro thải tăng lớn hơn 15% thì cƣờng độ chịu nén của mẫu đất gia 
cố giảm hơn so với mẫu chỉ có 4% xi măng; đó là do tro thải có hoạt tính thấp, tỷ diện bề 
mặt lớn nên làm giảm hiệu quả gia cố của XM đối với mẫu đất - tro thải. 
2.2.3. Đánh giá khả năng sử dụng tro thải kết hợp với đất gia cố xi măng làm móng 
đƣờng ô tô 
- Tro thải sử dụng kết hợp với đất làm tăng độ chặt của đất dẫn đến tăng cƣờng độ 
của hỗn hợp. Tỉ lệ tro thải hiệu quả nhất để sử dụng nhƣ là vật liệu gia cố là 5 %, với tỉ lệ 
tăng CBR tƣơng đối khả quan là 1.6 lần (từ 10.58% lên 16.60%) nhƣng CBR của đất gia 
cố vẫn chƣa đạt đến ngƣỡng yêu cầu CBR đối với lớp móng dƣới của kết cấu áo đƣờng 
trƣờng hợp thông thƣờng là 30%. Sử dụng tro thải với đất có ý nghĩa đặc biệt khi xây 
dựng lớp đáy của kết cấu áo đƣờng. 
- Rõ ràng không thể sử dụng tro thải nhƣ vật liệu dính kết độc lập để gia cố đất, vì với bất 
kể hàm lƣợng tro thải nào cùng không thể giữ đƣợc mẫu đất gia cố nguyên dạng khi 
ngâm bão hòa nƣớc để thử nghiệm cƣờng độ nén và cƣờng độ ép chẻ nhƣ đối với đất gia 
cố vật liệu vô cơ thông thƣờng sử dụng xi măng hay vôi theo 22TCN 81-84 [1] hay tham 
chiếu quy trình mới TCVN10379-2014 [16]. 
- Khả năng sử dụng tro thải thay thế một phần XM trong gia cố vật liệu đất làm 
móng mặt đƣờng ô tô là không hiệu quả và khả thi. Với cƣờng độ chịu nén của mẫu đất 
gia cố đạt lớn nhất khi hàm lƣợng tro thải 10% tăng so với mẫu đất chỉ có 4% xi măng 
1.03 lần với mẫu ở tuổi 7 ngày và 1.3 lần với mẫu 28 ngày tuổi cho thấy có thể sử dụng 
hiệu quả tro thải với hỗn hợp đất gia cố XM để xây dựng lớp nền thƣợng hoặc mặt đƣờng 
GTNT. 
2.3. Nghiên cứu khả năng sử dụng tro thải kết hợp cát gia cố xi măng trong xây 
dựng đƣờng ô tô 
-60- 
Xây dựng nền đƣờng, móng đƣờng, đặc biệt nền đƣờng qua vùng ngập nƣớc yêu 
cầu một khối lƣợng rất lớn đến hàng vạn, hàng triệu mét khối cát; thông thƣờng cát mịn 
địa phƣơng có thuộc tính cơ lý hạn chế. 
Cần tiến hành thí nghiệm sử dụng tro thải với cát mịn gia cố XM nhằm bƣớc đầu 
xác định đƣợc hàm lƣợng tro thải hợp lý và hiệu quả của gia cố làm cơ sở cho những 
nghiên cứu tiếp tục và phát triển ứng dụng vào thực tiễn. 
Nhƣ đã phân tích ở trên, loại tro thải đƣợc sử dụng trong nghiên cứu đƣợc lấy trực 
tiếp tại các nhà máy nhiệt điện không qua xử lý nhằm khắc phục ô nhiễm môi trƣờng và 
cải thiện thuộc tính xây dựng của cát mịn. 
2.3.1. Các thông tin cơ bản về nghiên cứu 
1- Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu: 
- Loại tro thải sử dụng trong nghiên cứu: tro thải nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn – 
Thái Nguyên 
- Loại vật liệu sử dụng trong nghiên cứu: cát đen sông Hồng, cát mịn. 
- Loại XM sử dụng trong nghiên cứu: xi măng PCB30 Hoàng Thạch. 
2- Các nội dung nghiên cứu: 
- Nghiên cứu phân loại tro thải: 
+ Phƣơng pháp nghiên cứu: thu thập số liệu nhằm phân loại tro thải thông qua 
thành phần hóa học của tro thải Cao Ngạn. 
+ Kết quả dự kiến: xác định loại tro thải theo phân loại của ASTM C618 và TCVN 
10302 : 2014. 
- Nghiên cứu phân loại cát: 
+ Phƣơng pháp nghiên cứu: thực nghiệm, phân loại cát thông qua thành phần hạt 
+ Kết quả dự kiến: xác định chủng loại theo phân loại đất xây dựng tại Việt Nam 
- Nghiên cứu khả năng sử dụng tro thải nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn để gia cố cát 
mịn sông Hồng 
-61- 
+ Phƣơng pháp nghiên cứu: thực nghiệm, đánh giá khả năng sử dụng tro thải nhà 
máy nhiệt điện Cao Ngạn để gia cố cát thông qua các chỉ tiêu cơ bản liên quan đến kỹ 
thuật đƣờng bộ để đánh giá vật liệu gia cố, và khả năng sử dụng tro thải phối hợp với vật 
liệu gia cố truyền thống là xi măng để gia cố cát: thí nghiệm đầm nén xác định độ ẩm tốt 
nhất và dung trọng khô lớn nhất, CBR, cƣờng độ nén, cƣờng độ ép chẻ. Tỉ lệ tro thải thay 
đổi từ 0% đến 30% so với khối lƣợng cát khô, bƣớc thay đổi 5%. 
Để đảm bảo tính hiệu quả về kinh tế, nghiên cứu sử dụng kết hợp gia cố xi măng 
với tỷ lệ tối thiểu là 3% so với tổng khối lƣợng (cát khô + tro thải). 
3- Chế bị mẫu và phương pháp thí nghiệm: 
- Các thí nghiệm đƣợc thực hiện tại phòng thí nghiệm công trình – VILAS 047, 
trung tâm Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải, trƣờng Đại học Giao thông Vận tải. 
- Các mẫu thí nghiệm cho hỗn hợp gia cố đƣợc tổ hợp nhƣ sau: 
+ Tro thải kết hợp cát đƣợc thực hiện với các tỷ lệ tro thải thay đổi từ 0% đến 30% 
so với khối lƣợng cát khô, bƣớc thay đổi 5%. Với các tỷ lệ này các thí nghiệm đƣợc thực 
hiện là: CBR, Procto cải tiến và cƣờng độ chịu nén tại 14 và 28 (ngày) tuổi. 
+ Tro thải kết hợp với cát trong gia cố xi măng đƣợc thực hiện với các tỷ lệ tro 
thải thay đổi từ 0% đến 30% so với khối lƣợng cát khô (với bƣớc thay đổi 5%) và lƣợng 
xi măng cố định là 3% so với tổng khối lƣợng (cát khô và tro thải). Với các tỷ lệ này thí 
nghiệm đƣợc thực hiện là cƣờng độ chịu nén tại 14 và 28 (ngày) tuổi. 
 - Phƣơng pháp chế bị mẫu, phƣơng pháp thí nghiệm và chỉ tiêu tham chiếu đƣợc 
thực hiện theo Bảng 2-8. 
Bảng 2-8 Chỉ tiêu thí nghiệm và tiêu chuẩn tham chiếu mẫu tro thải kết hợp cát 
TT Chỉ tiêu thí nghiệm Số hiệu tiêu chuẩn thí nghiệm sử dụng 
1 Procto cải tiến 22 TCN 333-06 
2 Chỉ số sức chịu tải CBR TCVN 332-2006 
3 Cƣờng độ chịu nén TCVN 10186:2014 
 - Tổng hợp số lƣợng mẫu thí nghiệm đƣợc thể hiện tại Bảng 2-9. 
-62- 
Bảng 2-9 Tổng hợp mẫu thí nghiệm mẫu tro thải kết hợp cát 
TT Chỉ tiêu thí nghiệm 
Số 
tỷ lệ 
Sô ngày 
tuổi 
Số tổ mẫu (mẫu) 
cho một tỷ lệ 
Số mẫu thực hiện 
cho một chỉ tiêu 
Tro thải kết hợp cát 
1 Procto cải tiến 7 1 5 mẫu 7x5=35 mẫu 
2 Chỉ số sức chịu tải CBR 7 1 3 tổ mẫu (3mẫu/1 tổ) 7x3x3= 63 mẫu 
3 Cƣờng độ chịu nén 7 2 3 mẫu 2x7x3=42 mẫu 
Tro thải kết hợp cát gia cố xi măng 
4 Cƣờng độ chịu nén 7 2 3 mẫu 2x7x3=42 mẫu 
Tổng số mẫu 182 mẫu 
2.3