Tài liệu Nghiên cứu ứng dụng cát tại chổ gia cố xi măng làm lớp móng cho một số tuyến đường tại tĩnh trà vinh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐOÀN VĂN VIỆT NG I N CỨ Ử DỤNG CÁT TẠI CHỖ GIA CỐ XI MĂNG LÀM LỚP MÓNG CHO MỘT SỐ TUYẾN ĐƢỜNG TẠI TỈNH TRÀ VINH LUẬN VĂN T ẠC Ĩ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG Đà Nẵng – Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐOÀN VĂN VIỆT NG I N CỨ Ử DỤNG CÁT TẠI CHỖ GIA CỐ XI MĂNG LÀM LỚP MÓNG CHO MỘT SỐ TUYẾN ĐƢỜNG TẠI TỈNH TRÀ VINH Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông Mã số: 60.08.02.05 LUẬN VĂN T ẠC Ĩ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN HỒNG HẢI Đà Nẵng – Năm 2017 i LỜI CẢM ƠN ọ vi i h th h ảm ơ Thầy giáo TS. Nguyễn Hồng Hải đã tận tình hướng dẫn - chỉ bảo trong quá trình làm luậ vă . Xin chân thành cảm ơ tập thể cán bộ, giảng viên Khoa Xây dựng Cầu đường, Phò g K , SĐ & TQT Trườ g Đại họ h h - Đại họ Đ Nẵ g, đ tạo S u đại họ - Đại họ Đ Nẵ g, ù g ơ qu , gi đì h, bạ bè đã động viên và tạo điều kiệ h họ vi tr g thời gi họ họ v h th h uậ vă tốt nghiệp này. Với thời gian nghiên cứu v ă g ực bản thân còn hạn chế, luậ vă hắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, tồn tại. ọ vi rất mong nhậ được những ý kiến đó g góp từ phía các thầy cô và bạ bè đồng nghiệp để luậ vă được hoàn thiệ hơ . Trà Vinh, ngày tháng năm 2017 Học viên thực hiện Đoàn Văn Việt ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “N măn làm lớp món n o một s tuyến đườn t us n tt tỉn Trà V n ” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và tài liệu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào. Tất cả những tham khảo và kế thừa đều được trích dẫn và tham chiếu đầy đủ. Tác giả luận văn Đoàn Văn V ệt iii NG I N CỨ Ử DỤNG CÁT TẠI CHỖ GIA CỐ XI MĂNG LÀM LỚP MÓNG CHO MỘT SỐ TUYẾN ĐƢỜNG TẠI TỈNH TRÀ VINH Họ vi : Đ Vă Việt. Chuyên ngành: Kỹ thuật XD công trình giao thông Mã số: 60.58.02.05 Khó 31 Trườ g Đại học Bách khoa- Đ ĐN Tóm tắt - Luậ vă trì h b y ết quả ghi ứu tậ dụ g vật iệu t tại hỗ gi ố i mă g sử dụ g để m ớp mó g h một số tuyế đườ g tại tỉ h Tr Vi h. Thự ghiệm phân tích trên 03 vật iệu t tại hỗ ( t biể , t sô g v t giồ g) gi ố i mă g với tỉ ệ h h u 8%, 10% v 12% ở điều iệ bả dưỡ g h h u. Luậ vă đã hỉ r đượ ả h hưở g ủ phươ g ph p bả dưỡ g, h m ượ g i mă g v ại t gi ố đế đặ trư g ườ g độ ủ vật iệu gi ố. Kết quả h thấy ả 03 ại t gi ố i mă g ó thể sử dụ g m ớp mó g h mặt đườ g ấp A1, A2 th y thế h mó g ấp phối đ dăm truyề thố g. Tr g đó t giồ g gi ố i mă g v bã dưỡ g the phươ g ph p giử ẩm 25 g y v để hô 03 g y trướ hi é h ết quả hất về hỉ ti u ườ g độ hịu é , ườ g độ ép hẻ, mô đu đ hồi. Dự tr ết quả thí ghiệm ườ g độ ủ hỗ hợp vật iệu t gi ố, uậ vă đã đề uất phươ g ế ấu mặt đườ g ó sử dụ g hỗ hợp t gi ố i mă g để p dụ g h một số tuyế đườ g tại tỉ h Tr Vi h. S s h hiệu quả i h tế với mặt đườ g sử dụ g mó g ấp phối đ dăm. Kết quả h thấy với ù g điều iệ ườ g độ hư h u (Ey ), mó g đườ g sử dụ g vật iệu t gi ố i mă g ó thể giảm gi th h y dự g từ 34% đế 50% s với mó g đườ g sử dụ g ớp mó g đ dăm truyề thố g. Từ khóa - ườ g độ é , mặt đườ g, t gi ố i mă g, mó g đườ g, t tự hi . STUDYING TO USE CEMENT STABILIZED SAND - APPLYING FOR PAVEMENT BASE LAYER SOME ROADS IN TRA VINH PROVINCE Abstract - The study shows the results of research on utilizing the material cement stabilized sand used to make the base layer for some roads in Tra Vinh province. The experimental result analyses on three kinds of cement stabilized local natural sand (sand in beach, sand in river and gravel sand) at different cement rates of 8%, 10% and 12% under different method of curing conditions. The thesis has shown the effect of method of curing, cement content and sand type on strength characteristics of stabilized materials. The results show that all three kinds of cement stabilized sand can be used as a base layer for pavements such as A1, A2 replacing for the crushed stone traditional base. In which, cement stabilized gravel sand and curing following the method of moisture retention in 25 days and letting it dry in 3 days before compressing for the highest results on the compressive strength indexes, compressive strenght, modulus of elasticity. Based on the experimenal results of the strength of concrete aggregate mixture, the thesis has proposed strategies for surface road structure using the compound of concrete aggregate mixture to apply to some roads in Tra Vinh province. Comparing economic efficiency with surface road using aggregate crushed stone, the results show that with the same strength (Eyc), base course using cement stabilized sand can reduce construction cost from 34% to 50% compared to base course using traditional aggregate crushed stone. Key words - compressive strength; pavement; cement stabilized sand; base; natural sand. iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................i LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... ii MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii DANH MỤC HÌNH .......................................................................................................vi DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... vii CÁC KÍ HIỆU ................................................................................................................ix Mở Đầu ............................................................................................................................ 1 1. Tính cấp thiết củ đề tài..................................................................................1 2. Đối tượng nghiên cứu .....................................................................................2 3. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................2 4. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................2 5. Phươ g ph p ghi ứu ................................................................................2 6. Nội dung của luậ vă ....................................................................................2 Chươ g 1. ........................................................................................................................ 4 Đặ điểm và tình hình sử dụng vật liệu làm kết cấu mặt đườ g ô tô tr địa bàn tỉnh Trà Vinh........................................................................................................................... 4 1.1. Cấu tạo và vai trò các tầng lớp trong kết cấu áo đường [1] ................................ 4 1.1.1. Cấu tạo ........................................................................................................4 1.1.2. Vai trò của các tầng lớp trong kết cấu đường mềm ............................... 4 1.2. Nguy ý hì h th h ườ g độ và các yếu tố ả h hưở g đế ườ g độ củ đất gia cố i mă g ............................................................................................................5 1.2.1. Nguy ý hì h th h ườ g độ ..................................................................5 1.2.2. Các yếu tố ả h hưở g đế ườ g độ củ đất gia cố i mă g .....................6 1.3. tình hình khai thác sử dụng các nguồn vật liệu để xây dự g đường và cấu tạo các kết cấu mặt đườ g điển hình cho các tuyế gi thô g tr địa bàn tỉnh Trà Vinh ............................................................................................................................ 8 1.3.1. Tình hình khai thác sử dụng các nguồn vật liệu để xây dựng các công trì h gi thô g tr địa bàn tỉnh Trà Vinh .......................................................... 8 1.3.2. Cấu tạo các kết cấu mặt đườ g điển hình cho các tuyến giao thông trên địa bàn tỉnh Trà Vinh .......................................................................................... 11 1.4. Kết luậ hươ g 1 ............................................................................................. 12 v Chươ g 2 ....................................................................................................................... 13 Kết quả thí nghiệm các chỉ ti u ơ ý ủa vật liệu và ườ g độ của hỗn hợp cát gia cố i mă g .......................................................................................................................... 13 2.1. Kết quả thí nghiệm các chỉ ti u ơ ý tv i mă g .......................................13 2.2. Kết quả thí nghiệm đị h hi ti u ơ ý ủa hỗn hợp cát gia cố i mă g ..................................................................................................................................19 2.3. Thí nghiệm ườ g độ của hỗn hợp cát gia cố i mă g .....................................21 2.4. Kết luậ hươ g 2 ............................................................................................. 35 Chươ g 3 ....................................................................................................................... 36 Ứng dụng kết quả nghiên cứu thiết kế kết cấu mặt đường sử dụng cho một số tuyến gi thô g tr địa bàn tỉnh Trà Vinh ........................................................................... 36 3.1. Đặt vấ đề..........................................................................................................36 3.2. Ứng dụng làm lớp móng cho mặt đường cấp cao a1, A2 .................................36 3.3. Tính toán kiểm tr ườ g độ kết cấu mặt đường theo 3 tiêu chuẩn về ườ g độ [1] ............................................................................................................................. 39 3.3.1. Tí h t ườ g độ kết cấu nề đường theo tiêu chuẩ độ võ g đ hồi cho phép ..............................................................................................................39 3.3.2. Tính kiểm tr ườ g độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nề đất .......44 3.3.3. Tí h t ườ g độ theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp vật liệu liền khối ...............................................................................................................46 3.4. S s h, đ h gi hiệu quả kinh tế ....................................................................48 3.5. Kết luậ hươ g 3 ............................................................................................. 50 Kết luận và kiến nghị ..................................................................................................... 52 1/ kết luận .................................................................................................................52 2/ kiến nghị ...............................................................................................................53 3/ Những tồn tại v hướng nghiên cỨu tiếp theo .....................................................53 Tài liệu tham khảo ......................................................................................................... 54 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2. 1. Thí nghiệm thành phần hạt. a/ Sàn cát; b/ Cân cát .......................................13 Hình 2.2 (a) 03 1oại cát thí nghiệm và (b) sàng phân tích thành phần hạt....................14 Hình 2. 3. Kết quả phân tích thành phần hạt .................................................................15 Hình 2.4 Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn. ....................................................................16 Hình 2. 5. Kết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn .......................................................17 ì h 2. 6 Xi mă g Vi em Hà Tiên PCB40 sử dụ g để gia cố ......................................18 ì h 2.7. Sơ đồ số ượng mẫu thí nghiệm ....................................................................20 ì h 2. 8. Đườ g g đầm nén tiêu chuẩn cho 3 loại cát với h m ượ g i mă g gi cố 8%, 10% và 12%.......................................................................................................21 Hình 2. 9. Thí nghiệm ườ g độ chịu nén mẫu cát gia cố ............................................22 Hình 2. 10. Ả h hưởng củ h m ượ g i mă g và phươ g ph p bả dưỡ g đế ường độ nén nở hông tự do (mẫu cát biển gia cố i măng) ....................................................23 Hình 2. 11. Ả h hưởng củ h m ượ g i mă g v phươ g ph p bả dưỡ g đế ường độ nén nở hông tự do (mẫu cát sông gia cố xi mă g) ...................................................23 Hình 2. 12. Ả h hưởng của hàm ượ g i mă g v phươ g ph p bả dưỡ g đế ường độ nén nở hông tự do (mẫu cát giồng gia cố i mă g) ..................................................24 Hình 2.13 Ả h hưởng của h m ượ g i mă g đế ườ g độ chịu nén, mẫu bả dưỡng the phươ g ph p giữ ẩm và ngâm 03 g y trước khi nén ...........................................25 Hình 2. 14. Ả h hưởng củ h m ượ g i mă g đế ườ g độ chịu nén, mẫu bảo dưỡ g the phươ g ph p ủ 28 g y trước khi nén ........................................................ 25 Hình 2. 15 Ả h hưởng củ h m ượ g i mă g đế ườ g độ chịu nén, mẫu bả dưỡng the phươ g ph p m ẩm v để khô 03 ngày cuối trước khi nén ................................ 25 Hình 2. 16. Tổng hợp kết quả thí nén nở hông tự do cho 3 mẫu cát gia cố i mă g ....26 Hình 2. 17 Thí nghiệm ép chẻ. a/ Mẫu trước khi ép chẻ; b/ Mẫu sau khi phá hủy. ......27 Hình 2. 18. Ả h hưởng củ h m ượ g i mă g đế ườ g độ ép chẻ (mẫu cát biển gia cố i mă g) ....................................................................................................................28 Hình 2. 19. Ả h hưởng củ h m ượ g i mă g đế ườ g độ ép chẻ (mẫu cát sông gia cố i mă g) ....................................................................................................................28 Hình 2. 20. Ả h hưởng củ h m ượ g i mă g đế ườ g độ ép chẻ (mẫu cát giồng gia cố i mă g) ..............................................................................................................29 Hình 2. 21 Ả h hưởng củ h m ượ g i mă g đế ườ g độ ép chẻ, mẫu bả dưỡng the phươ g ph p g m mẫu 3 ngày cuối trước khi nén ..............................................29 Hình 2. 22 Ả h hưởng củ h m ượ g i mă g đế ườ g độ ép chẻ, mẫu bả dưỡng the phươ g ph p giữ ẩm 28 g y trước khi nén .......................................................... 30 Hình 2. 23 Ả h hưởng củ h m ượ g i mă g đế ườ g độ ép chẻ, mẫu bả dưỡng the phươ g ph p ngâm giữ ẩm và để khô 3 ngày cuối trước khi nén.......................... 30 Hình 2. 24 Tổng hợp kết quả thí nghiệm ườ g độ chịu kéo khi ép chẻ của 3 loại cát h h u hi th y đổi h m ượ g i mă g v phươ g ph p bảo dưỡng mẫu. ............31 ì h 2. 25 Sơ đồ thử nghiệm đị h mô đu đ hồi Eđh ..........................................33 vii Hình 2. 26. Thí nghiệm đị h mô đu đ hồi. ........................................................ 33 Hình 2. 27 Quan hệ giữ môđu đ hồi Eđh v h m ượ g i mă g h 3 ại cát gia cố ...................................................................................................................................34 Hình 3. 1 Cấu tạo mặt đường cấp cao A1 truyền thống ................................................37 Hình 3. 2 Cấu tạo mặt đường cấp cao A1 .....................................................................37 Hình 3. 3 Cấu tạo mặt đường cấp cao A2 truyền thống ................................................38 Hình 3. 4 Cấu tạo mặt đường cấp cao A2 có lớp mặt BTN ..........................................38 Hình 3. 5 Cấu tạo mặt đường cấp cao A2 có lớp mặt láng nhựa 3 lớp ......................... 38 ì h 3. 6 Sơ đồ đổi hệ 3 lớp về hệ 2 lớp [1] .................................................................40 ì h 3. 7 Trường hợp sử dụng cát biển gia cố i mă g. ...............................................40 ì h 3. 8 Trường hợp sử dụng cát sông gia cố i mă g. ..............................................41 Hình 3. 9 Trường hợp sử dụng cát giồng gia cố i mă g. .............................................41 ì h 3.10 Trường hợp sử dụng cát biển gia cố i mă g. ..............................................42 ì h 3. 11. Trường hợp sử dụng cát sông gia cố i mă g ............................................42 ì h 3. 12 Trường hợp sử dụng cát giồng gia cố i mă g. ...........................................42 ì h 3. 13 Trường hợp sử dụng cát biển gia cố i mă g. .............................................43 ì h 3. 14 Trường hợp sử dụng cát sông gia cố i mă g. ............................................43 ì h 3. 15 Trường hợp sử dụng cát giồng gia cố i mă g. ...........................................44 Hình 3.16. Biểu đồ chi phí xây dựng cho 1m2 kết cấu mó g đường cấp cao A1 .........49 Hình 3.17. Biểu đồ chi phí xây dựng cho 1m2 lớp mó g dưới của mặt đường cấp cao A2 có lớp mặt BTN .......................................................................................................49 Hình 3.18. Biểu đồ chi phí xây dựng cho 1m2 kết cấu mặt đường cấp cao A2 có lớp mặt láng nhựa ................................................................................................................50 DANH MỤC BẢNG Bảng 2. 1 Khối ượng của mẫu đất được lấy để phân tích (theo khối ượng hạt trên sàng 2 mm) [9]...............................................................................................................13 Bảng 2. 2. Hệ số đồng nhất Cu và Cc ............................................................................15 Bảng 2. 3 Kết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn........................................................ 17 Bảng 2. 4 Kết quả thí nghiệm các chỉ ti u ơ ý củ i mă g .......................................18 Bảng 2. 5 Kết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn........................................................ 20 Bảng 2. 6 Tổng hợp kết quả đ mô đu đ hồi ........................................................... 34 Bảng 3. 1 Thông số tính toán cho mặt đường cấp cao A1 và A2 [1] ............................ 39 Bảng 3. 2 Kết quả tính toán kiểm tr ườ g độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất. .................................................................................................................................45 Bảng 3. 3 Kết quả kiểm tr ườ g độ kéo uốn cho lớp bê tông nhựa. .......................... 47 Bảng 3. 4 Kết quả kiểm tr ườ g độ kéo uốn cho lớp móng cát gia cố i mă g ........48 Bảng 3. 5 Chi phí xây dựng cho 1m2 lớp mó g dưới mặt đường cấp cao A1 ..............48 Bảng 3. 6 Bảng tính chi phí xây dựng sau thuế cho 1m2 lớp mó g dưới của mặt đường cấp cao A2 có lớp mặt bê tông nhựa .............................................................................49 viii Bảng 3. 7 Bảng tính chi phí xây dựng sau thuế cho 1m2 lớp mó g dưới của mặt đường cấp cao A2 (lớp mặt láng nhựa). ...................................................................................50 ix CÁC KÍ HIỆU Nu : mẫu giữ ẩm 28 ngày Nn : mẫu g m ước Nk : mẫu khô. Bm : Bề rộng mặt đường Eyc : Mô đu đ Rn : Cườ g độ chịu nén Ec : Cườ g độ ép chẻ Edh : Mô đu đ hồi yêu cầu hồi CÁC CHỮ VIẾT TẮT TCN : tiêu chuẩn nhựa CPĐD : Cấp phối đ dăm CB : cát biển CS : cát sông CG : cát giồng ĐKT : Địa kỹ thuật AASHTO: American Association system GP : Gravel poorly – graded 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Tr Vi h một tỉ h miề T y N m bộ thuộ vù g đồ g bằ g ve biể ó hiều d i bờ biể 65 m, phí T y ắ gi p tỉ h Vĩ h L g, phí Đô g ắ gi p tỉ h ế Tre (bởi sô g Cổ Chi ), phí T y N m gi p tỉ h Só Tră g (bởi sô g ậu) v phí Đô g N m gi p biể Đô g. L tỉ h ằm tr g vù g hạ ưu giữ h i sô g Cổ Chi v sô g ậu guồ vật iệu sử dụ g phụ vụ h s ấp mặt bằ g ô g trì h y dự g, đườ g gi thô g hiệ y hủ yếu guồ t sô g, t biể . Tr Vi h một tỉ h ó đị hì h thấp, hịu ả h hưở g d độ g ủ thủy triều th y đổi ớ the mù , d đó ề đườ g thườ g bị gập ướ v mù mư , ả h hưở g ớ đế hất ượ g h i th . Kết ấu ề mặt đườ g sử dụ g h tuyế gi thô g tr đị b tỉ h Tr Vi h hiệ y hủ yếu sử dụ g vật iệu t đắp ề đườ g ấy tại đị phươ g hư t sô g ấy tại sô g Cổ Chi , sô g ậu; t biể ấy tại mỏ dọ bờ biể Tr Vi h h bờ h ả g 2000m, t giồ g h i th tại c mỏ tr hữ g vị trí ô g trì h đi qu . Đối với c ớp mó g đườ g thườ g sử dụ g ớp ấp phối đ dăm ại 2 m ớp mó g dưới, ấp phối đ dăm ại 1 h ặ đ dăm m d m m ớp mó g tr . Mặt đườ g thườ g sử dụ g hiệ y tại tỉ h Tr Vi h là b tô g hự v g hự . Mặt đườ g b tô g hự thườ g sử dụ g ớp b tô g hự hạt mị làm lớp trên, b tô g hự hạt tru g m ớp dưới (mặt đườ g ó 02 ớp b tô g hự ). Bê tông hự hạt mị (mặt đườ g hỉ ó 01 ớp b tô g hự ). Mặt đườ g g hự thườ g sử dụ g g hự 02 ớp ti u huẩ 3,0 kg/m2 h ặ 03 ớp ti u huẩ 4,5 g/m2. Trong hi đó hiệ tại trên đị b tỉ h Tr Vi h rất hiều vù g t giồ g ó trữ ượ g ớ vì trong tất ả huyệ , thị, th h phố đều ó vù g t giồ g. Như g hiện y hí h quyề đị phươ g hô g ấp phép h i thác cát giồ g vậ huyể đế ơi h để phụ vụ h ô g trì h y dự g. Tuy hi đối với hữ g ô g trì h gi thô g đi qu vù g t giồ g vẫ đượ h phép tậ dụ g vật iệu tại hổ để y dự g ô g trì h gi thô g tr tuyế . Cho đối với hữ g ô g trì h y điều iệ h i th thuậ ợi. ạ h đó thự tế h i th h thấy hiều ô g trì h gi thô g qu vù g t giồ g ổ đị h rất , ết ấu mặt đườ g mỏ g m mặt đườ g rất ổ đị h. Với mụ ti u tìm iếm guồ vật iệu mới, ó ườ g độ v ổ đị h ườ g độ , hắ phụ ả h hưở g ủ ướ mặt v ướ gầm, đồ g thời tậ dụ g guồ vật iệu t tại đị phươ g để ứ g dụ g m ết ấu đườ g h tuyế gi thô g tr đị b tỉ h, uậ vă họ đề t i "Nghi ứu sử dụ g t tại hỗ gi ố i mă g m mó g h một số tuyế đườ g tại tỉ h Tr Vi h". 2 2. Đối tƣợng nghiên cứu - Vật iệu t gi ố i mă g sử dụ g m ớp mó g đườ g ô tô. 3. Phạm vi nghiên cứu - Vật iệu t gi ố đượ ấy tại ậu, c giồ g t tự hi , mỏ t biể mỏ h i th , cát sông tại sô g Tiề v sô g h bờ biể 2 m tr đị b tỉ h Tr Vi h. 4. Mục tiêu nghiên cứu . M t u tổn qu t: Nghi ứu ự họ vật iệu t tại hỗ, thí h hợp để gi ố i mă g sử dụ g m vật iệu mó g đườ g ô tô hằm tậ dụ g guồ vật iệu đị phươ g, ải thiệ ườ g độ v ổ đị h ườ g độ h ết ấu mặt đườ g hất ở hu vự hịu ả h hưở g ủ thuỷ triều. b. M t u t ể: - Tậ dụ g guồ vật iệu t tr đị b tỉ h Tr Vi h v hu vự ậ sử dụ g m ết ấu đườ g ô tô; - Nghi ứu ả h hưở g ủ h m ượ g i mă g sử dụ g để gi ố đế đặ trư g ườ g độ ( é , ép hẻ, mô đu đ hồi) ủ hỗ hợp vật iệu t gi ố i mă g, từ đó ph tí h, ự họ ại t thí h hợp để gi ố đảm bả y u ầu về ườ g độ v hiệu quả i h tế; - Ứ g dụ g vật iệu t gi ố i mă g m ớp mó g đườ g để g ườ g độ v ổ đị h ườ g độ h một số tuyế đườ g hất hữ g tuyế đườ g hịu ả h hưở g ủ thuỷ triều tr đị b tỉ h Tr Vi h. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp lý thuyết: ghi ứu ý thuyết ườ g độ v ổ đị h ườ g độ ủ hỗ hợp vật iệu t gi ố i mă g, ý thuyết quy h ạ h thự ghiệm, ý thuyết tí h t thiết ế ết ấu đườ g. - Phƣơng pháp thực nghiệm: thí ghiệm đị h hỉ ti u ơ ý ủ vật iệu, ủ hỗ hợp t gi ố i mă g ứ g với h m ượ g i mă g v vật iệu t h nhau. - Tổ g hợp, ph tí h v rút r iế ghị. 6. Nội dung của luận văn Mở đầu - Lý d họ đề t i (Sự ầ thiết phải ghi - Mụ đí h ghi ứu. - Đối tượ g ghi ứu. - Phạm vi ghi ứu. - Phươ g ph p ghi ứu. ứu). 3 ố ụ uậ vă : Chươ g 1. Đặ điểm v tì h hì h sử dụ g vật iệu m ết ấu mặt đườ g ô tô tr đị b tỉ h Tr Vi h. 1.1. Cấu tạ v v i trò tầ g ớp tr g ết ấu đườ g 1.1.1. Cấu tạ 1.1.2. V i trò ủ tầ g ớp tr g ết ấu đườ g mềm 1.2. Nguy ý hì h th h ườ g độ v yếu tố ả h hưở g đế ườ g độ ủ đất gi ố i mă g 1.2.1. Nguy ý hì h th h ườ g độ 1.2.2. C yếu tố ả h hưở g đế ườ g độ ủ đất gi ố i mă g 1.3. Tình hì h h i th sử dụ g guồ vật iệu để y dự g đườ g v ấu tạ ết ấu mặt đườ g điể hì h h tuyế gi thô g tr đị b tỉ h Tr Vinh 1.3.1. Tì h hì h h i th sử dụ g guồ vật iệu để y dự g ô g trì h gi thô g tr đị b tỉ h Tr Vi h 1.3.2. Cấu tạ ết ấu mặt đườ g điể hì h h tuyế gi thô g tr đị bàn tỉ h Tr Vi h 1.4. Kết uậ hươ g 1 Chươ g 2. Kết quả thí ghiệm hỉ ti u ơ ý ủ vật iệu v ườ g độ ủ hỗ hợp t gi ố i mă g 2.1. Kết quả thí ghiệm hỉ ti u ơ ý t v i mă g 2.2.Kết quả thí ghiệm đị h hi ti u ơ ý ủ hỗ hợp t gi ố i mă g 2.3. Thí ghiệm ườ g độ ủ hỗ hợp t gi ố i mă g 2.4. Kết uậ hươ g 2 Chươ g 3. Ứ g dụ g ết quả ghi ứu thiết ế ết ấu mặt đườ g sử dụ g h một số tuyế gi thô g tr đị b tỉ h Tr Vi h 3.1. Đặt vấ đề 3.2. Ứ g dụ g m ớp mó g h mặt đườ g ấp A1, A2 3.2.1. Cơ sở đề uất 3.2.2. C phươ g đề uất 3.2.3. Thô g số tí h t 3.3Tí h t iểm tr ườ g độ ết ấu mặt đườ g the 3 ti u huẩ về ườ g độ 3.3.1. Tí h t ườ g độ ết ấu ề đườ g the ti u huẩ độ võ g đ hồi cho phép 3.3.3. Tí h t ườ g độ ết ấu ề đườ g v ết ấu ề ó gi ố the ti u huẩ hịu é uố tr g ớp vật iệu iề hối 3.4. S s h, đ h gi hiệu quả i h tế. 3.5. Kết uậ hươ g 3 Kết uậ v iế ghị. 4 C ƢƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM VÀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG VẬT LIỆU LÀM KẾT CẤU MẶT ĐƢỜNG Ô TÔ TR N ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH 1.1. CẤU TẠO VÀ VAI TRÒ CÁC TẦNG LỚP TRONG KẾT CẤ ÁO ĐƢỜNG [1] 1.1.1. Cấu tạo (KÕt cÊu tæng thÓ nÒn mÆt ®-êng) (Subgrade) Líp ®¸y mãng (Capping layer) (Pavement structure) Líp mãng d-íi (Sub-base) KÕt cÊu nÒn ¸o ®-êng Líp mÆt (Surfacing) ¸o ®-êng (hay kÕt cÊu ¸o ®-êng) TÇng mÆt Líp mãng trªn (Base) Khu vùc t¸c dông 80-100 cm Líp t¹o nh¸m (nÕu cã) TÇng mãng Kết ấu đườ g mềm (h y gọi đườ g mềm) gồm ó tầ g mặt m bằ g vật iệu hạt h ặ vật iệu hạt ó trộ hự h y tưới hự đườ g v tầ g mó g m bằ g ại vật iệu h h u đặt trự tiếp tr hu vự t dụ g ủ ề đườ g h ặ tr ớp đ y mó g. ì h 1.1 thể hiệ sơ đồ ấu tạ tầ g, ớp ết ấu đườ g h mặt đườ g mềm truyề thố g đ g đượ sử dụ g phổ biế hiệ y. Hình 1.1. ơ đồ cấu tạo các tầng, lớp của kết cấu áo đƣờng mềm 1.1.2. Vai trò của các tầng lớp trong kết cấu áo đƣờng mềm - Tầ g mặt: L bộ phậ trự tiếp hịu t dụ g ủ tải trọ g e hạy v yếu tố hí hậu thời tiết. Do đó đòi hỏi đượ m bằ g vật iệu ó ườ g độ (gi ố hất i ết). Ng i ớp mặt hịu ự hủ yếu, ớp mặt đườ g mềm ấp ó thể ó hiều ớp gồm ớp tạ h m, tạ phẳ g h ặ ớp bả vệ, ớp h mò ở tr ù g. Đây là các ớp hô g tí h v bề d y hịu ự ủ ết ấu m ớp ó hứ ă g hạ hế t dụ g ph h ại bề mặt v trự tiếp tạ r hất ượ g bề mặt phù hợp với y u ầu h i th đườ g. - Tầ g mó g: chủ yếu hịu t dụ g ủ ự thẳ g đứ g, thườ g ấu tạ bằ g 5 ại vật iệu rời rạ , ó í h thướ hạt ớ , hô g hất thiết phải ó hất i ết ó t dụ g truyề v ph bố ự thẳ g đứ g để hi truyề uố g ề đất thì ề đất ó thể hịu đự g đượ . Tầ g mó g thườ g đượ ấu tạ gồm ớp mó g tr v ớp mó g dưới ( ớp y ũ g ó thể i m hứ ă g ớp th t ướ ), thườ g ấu tạ bằ g ại vật iệu ấp phối đ dăm, đ dăm m đ m ( ò gọi đ dăm ướ , đ dăm ti u huẩ ), ấp phối thi hi , ỉ phế thải ô g ghiệp, đ dăm, đất h ặ ớp mó g m bằ g ại vật iệu hạt ó gi ố ại hự đườ g. Ng i r đối với tuyế đườ g ó ưu ượ g gi thô g ớ , đườ g ó hế độ thuỷ hiệt bất ợi, h ặ mặt đườ g b tô g i mă g, để tă g độ ứ g v ườ g độ ớp mó g ấu tạ bằ g ớp mó g ứ g sử dụ g vật iệu đất, đ thi hi gi ố hất i ết vô ơ ( i mă g, vôi, vôi, tr b y). - Lớp đ y mó g ( ò gọi ớp subgr de) ó hứ ă g tạ một ò g đườ g hịu ự đồ g hất (đồ g đều the bề rộ g), ó sứ hịu tải tốt; ngă hặ ẩm thấm từ tr uố g ề đất v từ dưới tầ g mó g đườ g; tạ “hiệu ứ g đe” để bả đảm hất ượ g đầm é ớp mó g phí trên; đồ g thời tạ điều iệ h e m y đi ại tr g qu trì h thi ô g đườ g hô g g y hư hại ề đất phí dưới ( hất hi thời tiết ấu). Tùy thuộ v ại tầ g mặt, ấp hạ g đườ g v ượ g e thiết ế, ết ấu đườ g ó thể đủ tầ g ớp u tr ( ì h 1.1) hư g ũ g ó thể hỉ gồm một, h i ớp đảm hiệm hiều hứ ă g. 1.2. NGUYÊN LÝ HÌNH T ÀN CƢỜNG ĐỘ VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH ƢỞNG ĐẾN CƢỜNG ĐỘ CỦA ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG 1.2.1. Nguyên lý hình thành cƣờng độ Tr g trườ g hợp gi ố đất với i mă g, ườ g độ ủ đất gi ố i mă g đượ hì h th h hờ sự thủy hó ủ i mă g ảy r ù g với ướ tr g ỗ rỗ g ủ đất, đồ g thời tr g môi trườ g h ạt tí h ủ đất gồm vật iệu hạt mị ph t ó th h phầ h g hó h h u, ò ảy r qu trì h tươ g t giữ sả phẩm thuỷ hó ủ i mă g hư Si i t-canxi CaO.SiO2nH2O h ặ C (O )2 với đất. D tỷ diệ i mă g v đất đều rất ớ qu trì h tươ g t hó ý (qu trì h tr đổi i ) v hó họ giố g hư giữ đất với i mă g diễ r mạ h, ết quả dẫ đế việ hấp thụ (hó ý v hó họ ) i C 2+ ủ i mă g m giảm hiều d y huyết t v hạt đất đượ ết hặt ại với h u m tă g ườ g độ ủ đất. Mặt h , bả th sả phẩm thủy hó ủ i mă g bị mất vôi hiế h ườ g độ i ết ủ bả th i mă g giảm uố g m h qu trì h biế ứ g ủ đất – i mă g hậm ại v ấu trú ết ti h ủ hú g ũ g ém vữ g hắ ( ườ g độ ém) hơ s với vữ i mă g h ặ b tô g i mă g. Sự hì h th h ườ g độ ủ đất gi ố i mă g gồm hai quá trì h hí h: Đầu ti 6 i mă g bị thủy hó hờ ướ tr g ỗ rỗ g ủ đất tạ r sả phẩm mới, sả phẩm y biế ứ g tạ r ườ g độ đất gi ố i mă g. S u đó sự tươ g t hó ý, hó họ giữ sả phẩm thủy hó ủ i mă g giữ vôi Ca(OH)2 với hợp hất si i t ó tr g đất, từ đó tạ r hất i ết mới biế ứ g tr g môi trườ g ẩm hư C O.SiO2nH2O (hidro silicát canxi), CaO.Al2O3nH2O (hidro aluminat canxi) và CaO.Fe2O3.nH2O: Ca(OH)2 + SiO2 + (n-1)H2O → xCaO.SiO2.nH2O Ca(OH)2 + Al2O3 + (n-1)H2O → xCaO.Al2O3.nH2O Kết quả h i qu trì h tr tạ r ấu trú ết ti h ó ườ g độ h đất gi ố i mă g v ườ g độ y hô g hữ g phụ thuộ v m , tỷ ệ, ại i mă g, m ò phụ thuộ v tí h hất ủ đất hư độ ph t , th h phầ hạt, th h phầ h g hó , h m ượ g muối hò t , h m ượ g hữu ơ v độ P . D qu trì h trộ đất với i mă g hó đồ g đều ết quả ủ h i qu trì h y ảy r ũ g hô g đồ g đều. Tứ hỉ ó sả phẩm thủy hó biế ứ g b bọ các hạt đất m hô g m hập v tr g hạt đất để m th y đổi ơ bả tí h hất b đầu ủ hạt đất. Đối với trườ g hợp t gi ố i mă g, vì t hô g ó tí h hất e sét hô g ó h ạt tí h, hô g ó hả ă g tr đổi i v hấp thụ hó họ ườ g độ ủa cát gi ố i mă g d hu g i ết tạ r hờ sự biế ứ g ủ sả phẩm thủy hó i mă g giố g hư guy ý hì h th h ườ g độ ủ vữ i mă g. 1.2.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến cƣờng độ của đất gia cố xi măng 1.2.2.1. Lo đất a) Ảnh hưởng của thành phần hạt Th h phầ hạt ủ đất ó ả h hưở g qu trọ g đế ết quả gi ố. Đất thí h hợp để gi ố i mă g ại đất ó th h phầ hạt tốt hất, t ẫ sỏi sạ , t ó hiều í h ỡ h h u, ũ g hư t, sét hẹ ( t giồ g). b) Ảnh hưởng của thành phần khoáng hóa Th h phầ h g hó tr g đất h tố qu trọ g đị h tí h hất đất v sự t dụ g tươ g hỗ giữ đất v i mă g. The ti u huẩ thi ô g v ghiệm thu gia ố đất bằ g hất ết dí h vô ơ tr g y dự g đườ g TCVN 10379:2014 [2], ại đất s u hô g dù g để gi ố i mă g: - Đất bù , đất ẫ th bù ( hóm A8 the AAS TO T145 [3]); - Đất mù ẫ hữu ơ ó th h phầ hữu ơ qu 10%, đất ó ẫ ỏ v rễ y, ẫ r thải si h h ạt (AAS TO T267 – 86 [4]); - Đất ẫ th h phầ muối dễ hò t qu 5% (the TCVN 7572 - 15:2006 [5]); - Đất sét ó độ trươ g ở vượt qu 3%; 7 - Đất sét hóm A-7-6 (theo AASHTO M145 [6]) ó hỉ số hóm từ 20 trở ; - Độ P <4 ( đị h the TCVN 4506 : 2012 [7]); - Khô g dù g ại đất ó giới hạ hảy ớ hơ 45, hỉ số dẻ IP ớ hơ 27 v ượ g hạt sét qu 30% để gi ố i mă g. 1.2.2.2. C ất l n kết ( măn ) Theo tiêu chuẩ thi ô g v ghiệm thu gi ố đất bằ g hất ết dí h vô ơ tr g y dự g đườ g TCVN 10379:2014 [2], y u ầu đối với i mă g sử dụ g tr g gi ố đất: - Xi mă g thườ g dù g tr g đất gi ố i mă g ại i mă g p ă g ó đặ trư g ỹ thuật phù hợp với quy đị h tại TCVN 2682:2009 h ặ i mă g p ă g hỗ hợp ó đặ trư g ỹ thuật phù hợp với quy đị h tại TCVN 6260:2009 ó m từ 30 MP trở . - Tùy thuộ v hứ ă g ủ ớp ết ấu ó thể sử dụ g ại i mă g ó m hỏ hơ 30 MP ( i mă g uố g ấp, i mă g đị phươ g) để gi ố đất. Tuy hi hỉ dù g để gi ố với đất m ớp dưới ủ mó g h ặ m móng ủ mặt đườ g ấp thấp. - Để đảm bả điều iệ thi ô g, thời gi bắt đầu i h ết ủ i mă g không đượ hỏ hơ 2 giờ v thời gi i h ết g hô g ớ hơ 12 giờ. 1.2.2.3. Hàm lượn măn Lượ g i mă g d tư vấ thiết ế quy đị h để đảm bả y u ầu về ườ g độ quy đị h ở điểm 1.2.3. The Quy trì h thi ô g v ghiệm thu t gi ố i mă g 22 TCN 246-1998 [8] thô g thườ g từ 6% đế 12% hối ượ g t hô tùy thuộ v th h phầ hạt ủ t v phải đượ đị h thô g qu thí ghiệm tr g phò g. 1.2.3. Yêu cầu về cƣờng độ của hỗn hợp vật liệu cát gia cố xi măng sử dụng làm lớp móng đƣờng ô tô Quy trì h thi ô g v ghiệm thu t gi ố i mă g 22 TCN 246-1998 [8], yêu ầu đối với ườ g độ t gi ố i mă g hư bả g 1.1 Bảng 1. 1. Yêu cầu về cƣờng độ của vật liệu cát gia cố xi măng theo 22TCN 246:1998 [8] Cườ g độ giới hạn yêu cầu (daN/cm2) Vị trí các lớp kết cấu cát gia cố i mă g Chịu nén ở 28 ngày Chịu ép chẻ ở 28 tuổi ngày tuổi Lớp móng trên của kết cấu đường cấp cao và lớp mặt có láng nhựa 30 3,5 Lớp mó g dưới của kết cấu cấp cao 20 2,5 đường 8 Tr g trường hợp khác 10 1,2 1.3. TÌNH HÌNH KHAI THÁC SỬ DỤNG CÁC NGUỒN VẬT LIỆ ĐỂ XÂY DỰNG ĐƢỜNG VÀ CẤU TẠO CÁC KẾT CẤU MẶT ĐƢỜNG ĐIỂN HÌNH CHO CÁC TUYẾN GIAO T ÔNG TR N ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH 1.3.1. Tình hình khai thác sử dụng các nguồn vật liệu để xây dựng các công trình giao thông trên địa bàn tỉnh Trà Vinh Với guồ vật iệu phụ vụ h ô g trì h gi thô g hủ yếu ts ấp m ề hạ, ấp phối đ dăm, đ dăm ướ m ớp mó g, mặt đườ g g hự h ặ thảm b tô g hự ó g. Cấu tạ ết ấu mặt đườ g đượ sử dụ g h phổ biế h tuyế đườ g gi thô g tr đị b tỉ h Tr Vi h đượ thể hiệ ở ả g 1.2. Bảng 1. 2 Cấu tạo mặt đƣờng của một số tuyến đƣờng trên địa bàn tỉnh Trà Vinh L ại mặt đườ g A1 Bm (m) 7,5m Eyc (MPa) ≥ 155 Đường Mậu Thân A1 8,25m ≥ 120 - BTNC 19 dày 5cm - CPĐD ại 1 d y 17cm - CPĐD ại 2 d y 18cm - C t s ấp d y 60 m - Vải ĐKT R>12 N/m - Nề t, (E =40 Mpa) 3 Đườ g Sơ Thô g A1 ≥ 132 - BTNC Dmax20 dày 5cm - CPĐD ại 1 d y 30 m - Nề t, E0 ≥ 40 Mp 4 Đườ g Nguyễ Thị Minh Khai A1 7,5m - TNC hạt mị d y 5 m - CPĐD ại 1 d y 40 m - Nề t, E0 ≥ 40 Mpa 5 Đường Đ g A1 2x7m - TNC hạt mị d y 7 m - CPĐD ại 1 d y 45 m - Vải ĐKT R≥12 N/m STT Công trình 1 Đườ g 19-5 ối d i 2 Nguyễn Cấu tạ - BTNC12,5 dày 5cm - BTNC 19 dày 7cm - CPĐD ại 1 d y 25 m - CPĐD ại 2 d y 35 m - Vải ĐKT R>25kN/m - Nề t, (E =40 Mpa) 9 Công trình STT L ại mặt đườ g Bm (m) Cấu tạ Eyc (MPa) - Nề t, E0 ≥ 40 Mpa 6 Đường Vành đ i thành phố Trà Vinh A2 7,5m - L g hự 3 ớp, TCN 4,5 kg/m2 - Đ dăm m d m dày 20cm - CPĐD ại 1, Dmax=37,5 dày 25cm - Nề t, E0 ≥ 40 Mpa 7 Tỉ h ộ 915 A2 7,0m - L g hự 3 ớp, TCN 4,5 kg/m2 - CPĐD ại 1, Dmax=25 dày 20cm - CPĐD ại 1, Dmax=37,5 dày 20cm - Nề t, E0 ≥ 40 Mpa 8 Đườ g hu tập thể Chi ụ thuế A2 6,0m - L g hự 3 ớp, TCN 4,5 kg/m2 - Đ dăm m d m dày 20cm - Cấp phối đ 0 4, dày 15cm - Nề t, E0 ≥ 40 Mpa 9 Đườ g ế Ki h ạ h Mỹ - Mai ươ g A2 10 C i A2 tuyế đườ g ã tr đị b huyệ - L g hự 2 ớp, TCN 3,0 kg/m2 - Đ dăm ti u huẩ 4 6 dày 15cm - CPĐD ại 1 d y 15 m - Nề t, E0 ≥ 35 Mp 3,5m - L g hự 3 ớp, TCN 4,5 kg/m2. - Đ dăm m d m dày 12cm - Cấp phối ại 1 (đ 0 4) dày 15cm - Nề t E0 ≥ 35 Mpa