Lựa chọn nghiên cứu các đặc tính cơ học (cường độ chịu nén, mô-đun đàn hồi, cường độ ép chẻ) của hai loại đất (sỏi đồi và á sét) gia cố 5% xi măng sử dụng phụ gia phức hợp (Terrasil: Zycobond = 1:1) với hàm lượng pha trong nước 0,6 kg/m3, 0,8 kg/m3 và 1,0 kg/m3. Các mẫu đất được thử nghiệm đầm chặt tiêu chuẩn xác định độ ẩm tối ưu và khối lượng thể tích khô lớn nhất, làm cơ sơ chế bị mẫu đất gia cố sử dụng đầm xoay tương ứng với độ chặt lu lèn K95 (theo yêu cầu của TCVN 10379:2012). Mẫu đất gia cố xi măng + Terrasil + Zycobond được trình bay trong Hình 3.3. Kết quả thử nghiệm giá trị mô-đun đàn hồi sau 28 ngày bảo dưỡng được trình bày trong Bảng 3.4, Bảng 3.5, giá trị cường độ ép chẻ được trình bày trong Bảng 3.6, Bảng 3.7.
Phân tích phương sai đánh giá sự khác biệt có ý nghĩa thống kê mô-đun đàn hồi mẫu đất gia cố theo hàm lượng phụ gia sử dụng. Số mẫu thực hiện mỗi hàm lượng: 6 mẫu, với mức ý nghĩa α = 0,1, giá trị trung bình các chỉ tiêu được xác định với khoảng sai số ±0,672σ. Phân tích phương sai với α = 0,1, độ nhạy nghiên cứu 0,8 (β = 0,2), mức chênh lệch tối thiểu có thể phát hiện: 1,734σ. Thực hiện trên phần mềm MiniTab16, kết quả phân tích phương sai số liệu mô-đun đàn hồi mẫu đất sỏi đồi gia cố 5% xi măng cho thấy, có sự khác biệt ý nghĩa thống kê giữa giá trị trung bình mô-đun đàn hồi 4 mẫu đất (không sử dụng phụ gia, sử dụng 0,6, 0,8 và 1,0 kg/m3 phụ gia), xác suất xảy ra giả thuyết đảo p ≈ 0, nhỏ hơn mức ý nghĩa α = 0,1.
Lựa chọn phương pháp phân tích hậu định Tukey (HSD Tukey’s) với sai số toàn bộ các cặp so sánh 5%. Tính toán Q và so sánh với giá trị Q theo lý thuyết của Tukey cho thấy có sự khác biệt mô-đun đàn hồi mẫu đất sỏi đồi +5% xi măng so với các mẫu đất sử dụng 0,6, 0,8 và 1,0 kg/m3 phụ gia. Không có sự khác biệt mô-đun đàn hồi mẫu đất sỏi đồi +5% xi măng sử dụng 0,6 kg/m3 phụ gia so với mẫu đất gia cố xi măng sử dụng 0,8 kg/m3 phụ gia. Không có sự khác biệt mô-đun đàn hồi mẫu đất sỏi đồi +5% xi măng sử dụng 0,8 kg/m3 phụ gia so với mẫu đất gia cố xi măng sử dụng 1,0 kg/m3 phụ gia. Tuy nhiên, có sự khác biệt ý nghĩa thống kê giữa mẫu đất sử dụng 0,6 kg/m3 phụ gia, 0,8 1,0 kg/m3 phụ gia và 1,0 kg/m3 phụ gia. Biểu đồ hộp biểu diễn mô-đun đàn hồi các mẫu đất sỏi đồi gia cố xi măng và phụ gia nano được thể hiện trong Hình 3.4a.
Tương tự, phân tích phương sai kết quả thử nghiệm mô-đun đàn hồi mẫu đất á sét gia cố xi măng với các hàm lượng phụ gia nano khác nhau cho thấy, sự khác biệt mô-đun đàn hồi mẫu đất á sét không phụ gia nano so với các mẫu đất á sét sử dụng 0,6, 0,8 và 1.0 kg/m3 phụ gia nano. Có sự khác biệt mô-đun đàn hồi mẫu đất á sét + 5% xi măng sử dụng 0,6 kg/m3 phụ gia so với mẫu đất á sét gia cố sử dụng 0,8 và 1,0 kg/m3 phụ gia. Tuy nhiên, không có sự khác biệt ý nghĩa thống kê giữa mẫu đất á sét sử dụng 0.8 kg/m3 phụ gia và mẫu đất sử dụng 1,0 kg/m3 phụ gia. Biểu đồ hộp biểu diễn mô-đun đàn hồi các mẫu đất á sét gia cố xi măng và phụ gia nano được thể hiện trong Hình 3.4b.
Kết quả thử nghiệm cường độ ép chẻ các mẫu đất gia cố 5% xi măng với các hàm lượng phụ gia khác nhau được trình bày trong Bảng 3.6 và Bảng 3.7. Về mặt số học, với hàm lượng phụ gia tăng từ 0,6 kg/m3 đến 1,0 kg/m3, cường độ ép chẻ các mẫu đất gia cố tăng, cường độ ép chẻ đất sỏi đồi gia cố luôn cao hơn cường độ ép chẻ đất á sét ở tất cả các hàm lượng phụ gia sử dụng (Hình 3.5). Tương quan hồi quy cường độ ép chẻ mẫu đất sỏi đồi gia cố theo hàm lượng phụ gia: Rec = 0,383·PG + 0,892, hệ số tương quan quyết định R2 = 0,868. Tương tự, tương quan hồi quy cường độ ép chẻ mẫu đất á sét gia cố theo hàm lượng phụ gia: Rec = 0,351·PG + 0,746, hệ số tương quan quyết định R2 = 0,811. Hệ số độ dốc (slope) trong phương trình tương quan chỉ ra: Phụ gia làm tăng cường độ ép chẻ của đất á sét gia cố xi măng rõ rệt hơn so với đất sỏi đồi gia cố xi măng.
4. Kết luận
Kết quả nghiên cứu cho thấy, phụ gia nano-organosilane Terrasil có khả năng cải thiện đất, tạo cho đất khả năng cách nước, chống thấm, giảm độ trương nở của các hạt sét. Phụ gia Zycobond gia cường rời rạc cấu trúc đất bằng các nano copolymer tăng sự dính kết trong các hạt đất, tạo độ đàn hồi cho đất.
Đất gia cố xi măng PCB30, phụ gia Terrasil và Zycobond hình thành cấu trúc lưỡng pha (cứng-đàn hồi) trong đất, cải thiện đáng kể cường độ ép chẻ, giảm độ cứng của đất, giảm mô-đun đàn hồi, giảm nguy cơ xuất hiện nứt.
Đất gia cố 5% xi măng PCB30, 0,8 kg/m3 Terrasil và 0,8 kg/m3 Zycobond có thể đạt đến độ bền cấp II theo phân cấp của TCVN 10379:2014, có thể nghiên cứu sử dụng cho các lớp nền đường ô tô, móng áo đường và mặt đường cấp thấp.
TS. NGÔ QUỐC TRINH; TS. NGÔ THỊ THANH HƯƠNG - Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải
(Nguồn: Tạp chí Giao thông)
