Ảnh hưởng của tỷ lệ nước trộn đến chất lượng đất loại sét yếu cải tạo bằng xi măng vùng đồng bằng sông Cửu Long

 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2017 18 
ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ NƯỚC TRỘN ĐẾN CHẤT LƯỢNG 
ĐẤT LOẠI SÉT YẾU CẢI TẠO BẰNG XI MĂNG 
VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 
VŨ NGỌC BÌNH*, PHẠM HỒNG CƢỜNG** 
Effect of water ratio in the quality of soft clayed soils improved by 
cement in Mekong Delta 
Abstact: The quality of soft soil improved by cement dependis on many 
factors such as condition, origin of soil, component charactistics, cement 
content,etc. In addition, the strenght of the cement soil depends on the 
technology and method of construction as the water ratio. Research 
results in the laboratory with soft clay soil (mud clayed and peat) in the 
Mekong Delta showed that: with the amount of water added was 50percent 
of cement, the strength of the reinforced soil was only 30 to 59 percent 
compared to the non- watered soil (mud clayed soil) and 50 and 78 
precent (peat soil). With the amount of water added is equal to the amount 
of cement (W/c=1), the sample strenght is only 16 to 32 percent less than 
that of non- water(peat) 
Keyword: Improvemet of soil, soft soil clay, curing time, unconfined, ratio 
of mix water 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ* 
Công nghệ cải tạo đất yếu bằng xi măng đã 
đƣợc nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới từ 
những năm 1960 của thế kỷ trƣớc đến nay đã 
có nhiều nghiên cứu về công nghệ thiết bị 
Hàng năm tại các nƣớc nhƣ Thủy Điển Phần 
Lan Nhật Bản Trung Quốc đã sử dụng hàng 
triệu m3 xi măng để gia cố nền đất yếu [1] Ở 
Việt Nam công nghệ này cũng đƣợc nghiên cứu 
từ năm 1967 đến những năm 1980 tuy nhiên 
đến đầu những năm 2000 mới triển khai ứng 
dụng tại một số dự án thuộc các ngành giao 
thông xây dựng thủy lợi đến nay các công 
* Viện Thủy Công 
 DĐ: 0973349666 
 Email: binhdkt@gmail.com, 
** Viện KHTL Việt Nam 
 DĐ: 0913000769 
 Email: liencuong@.vawr.org.vn 
nghệ trộn khô (DM) trộn ƣớt (WM) trộn tia 
(JG) đã đƣợc ứng dụng khá rộng rãi 
Tại vùng đồng bằng sông Cửu Long đất yếu 
phân bố khá phổ biến ngay trên mặt đất tự nhiên 
đến trên 20m đa phần là các thành tạo trẻ có 
tuổi Holocen có nguồn gốc khác nhau nhƣ 
sông biển hỗn hợp sông - biển đầm lầy vũng 
vịnh sông - đầm lầy biển - đầm lầy [3] thành 
phần của đất yếu là sét sét pha trạng thái dẻo 
chảy đến chảy bùn sét bùn sét pha than bùn 
hóa  Chính vì vậy việc xây dựng các dạng 
công trình ở đây cần có biện pháp xử l nền đất 
yếu Một trong những giải pháp đã đƣợc áp 
dụng là cải tạo đất bằng xi măng tuy nhiên 
cƣờng độ đất gia cố phụ thuộc vào nhiều yếu tố 
nhƣ đặc điểm thành phần của đất bao gồm 
(thành phần hạt khoáng vật hóa học khả năng 
trao đổi cation hàm lƣợng muối hòa tan hữu 
cơ pH) [2] hàm lƣợng xi măng và tỷ lệ nƣớc 
trộn (nƣớc/xi) Tỷ lệ N/x chính là lƣợng nƣớc 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2017 19 
đƣợc thêm vào trong quá trình chế tạo mẫu cũng 
nhƣ đƣợc thêm vào trong quá trình thi công tùy 
thuộc vào phƣơng pháp trộn (trộn khô, trộn ƣớt 
hay trộn tia) có ảnh hƣởng rất lớn đến chất lƣợng 
đất cải tạo Endo 1976 đã nghiên cứu ảnh hƣởng 
của lƣợng nƣớc của đất ở vịnh Tokyo [1] bằng 
cách cho hàm lƣợng nƣớc thay đổi từ 60 đến 
120% với hàm lƣợng xi măng dùng gia cố từ 5 
đến 20%. Kết quả thí nghiệm ở 60 ngày cho thấy 
cƣờng độ mẫu đều giảm với mọi hàm lƣợng. 
 Trong nghiên cứu này nhóm tác giả đã 
nghiên cứu và phân tích ảnh hƣởng của hàm 
lƣợng nƣớc trộn đến cƣờng độ đất cải tạo bằng 
xi măng với đất bùn sét (ở Hậu Giang và Cà 
Mau) và than bùn hóa (ở Kiên Giang) 
2. ĐẶC ĐIỂM ĐẤT NGHIÊN CỨU 
Mẫu đất nghiên cứu đƣợc tiến hành với 3 loại 
đất là bùn sét (amQ2
2-3
2) phân bố ở Vị Thanh – 
Hậu Giang dày 10 đến 15m; đất than bùn hóa 
(abQ2
3
1) phân bố ở Gò Quao – Kiên Giang, dày 
10 đến 12,5m và đất bùn sét (amQ2
3
1) ở thành 
phố Cà Mau, dày 17,7m Các đất trên đƣợc 
nghiên cứu về đặc tính cơ l kết quả thí nghiệm 
đƣợc trình bày tại bảng 1. 
Bảng 1: Đặc tính cơ lý của đất nghiên cứu 
Địa điểm 
Chỉ tiêu 
TP.Vị 
Thanh, 
H.Giang 
(bùn sét) 
Gò Quao, 
K.Giang 
(Than bùn 
hóa) 
TP Cà Mau 
(bùn sét) 
Địa điểm 
Chỉ tiêu 
TP.Vị 
Thanh, 
H.Giang 
(bùn sét) 
Gò Quao, 
K.Giang 
(Than 
bùn hóa) 
TP Cà Mau 
(bùn sét) 
Th
àn
h 
ph
ần
 h
ạt
- Nhóm hạt cát (%) 35,5 66,5 0,7 
G
. h
ạn
A
A
TE
R
B
E
R
G
 Chỉ số dẻo Wn (%) 27,5 64.2 35,6 
 - Nhóm hạt bụi (%) 24,0 15,3 60,9 Độ sệt B 1,16 1.77 1,19 
 - Nhóm hạt sét (%) 40,5 18,3 38,4 
C
hỉ
 ti
êu
 l
ự
c 
họ
c 
Góc ma sát trong (độ) 3o32’ 2o04’ 2o38’ 
C
hỉ
 ti
êu
 v
ật
 lý
Độ ẩm TN (%) 66,5 285 80,3 Lực dính C (kPa) 3,73 1.47 3,73 
KLTT tự nhiên w (T/m3) 1,57 1,13 1,52 HS nén lún a1-2 (cm2/kG) 0,368 1.649 0,668 
KLTT khô c (T/m3) 0,94 0,29 0,84 
TN
 c
ắt
cá
nh
h Su (kPa) 17,36 10.10 15,10 
 KL riêng s (T/m3) 2,59 1,90 2,64 Su’ (kPa) 3,92 3.24 4,6 
Độ bão hòa G (%) 98,5 98,6 99,0 Mô đun BD Eo (kPa) 676.7 490.3 882,6 
Độ rỗng n (%) 63,6 84,6 68,16 Sức chịu tải QƢ, Ro (kPa) 32.4 17.7 32,36 
Hệ số rỗng 0 1,745 5,492 2,141 HS thấm, K (cm/s) x10-5 52,1 12.8 1,05 
G
. h
ạn
A
A
TE
R
B
E
R
G
 Giới hạn chảy WT (%) 62,0 235,8 73,6 Thí nghiệm SPT, N30 2 1 1 
 Giới hạn dẻo WP (%) 34,6 171,6 38,0 Hàm lƣợng hữu cơ (%) 2,97 26.56 5,08 
Từ kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ l của 
đất tại các vùng nghiên cứu cho thấy: đất nghiên 
cứu đều là những lớp đất yếu (bùn sét và đất 
than bùn hóa) Đất có tính chất xây dựng kém 
hệ số nén lún lớn sức chịu tại nhỏ hệ số rỗng 
lớn Các loại đất này khi xây dựng các công 
trình đều phải có các biện pháp cải tạo chúng 
hoặc giải pháp móng thích hợp 
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CẢI TẠO 
ĐẤT BẰNG XI MĂNG VỚI TỶ LỆ NƢỚC 
KHÁC NHAU 
Mẫu đƣợc chế bị đƣợc tiến hành theo phƣơng 
pháp trộn khô TCVN 9403-2012 [4] ngoài ra có 
tham khảo tiêu chuẩn JGS 0821-2000 của Nhật 
Bản và tiêu chuẩn DBJ08-40-94 của Trung 
Quốc [5] Mẫu đƣợc bảo dƣỡng trong điều kiện 
bão hòa sau đó thí nghiệm nén một trục không 
hạn chế nở hông theo tiêu chuẩn ASTM D2166 
[6] ở các ngày tuổi 7 14 28 91 và 180 ngày 
trên thiết bị máy nén ba trục 
3.1. Kết quả nghiên cứu với đất bùn sét 
(amQ2
2-3
2) ở Hậu Giang 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2017 20 
Trầm tích đất loại sét (amQ2
2-3
2) phân bố 
khá rộng rãi trong khu vực từ Hậu Giang đến 
Sóc Trăng Bến Tre, Trà Vinh [3], thành phần 
chủ yếu là bùn sét lẫn hữu cơ chiều dày trầm 
tích từ trên 10m đến 20m. Kết quả nghiên cứu 
cải tạo đất bùn sét ở thành phố Vị Thanh, tỉnh 
Hậu Giang với xi măng Hà Tiên PCB40 hàm 
lƣợng 350 kg/m3 với tỷ lệ N/x=0 (trộn xi măng 
với đất nguyên trạng) và N/x=0 5 (lƣợng nƣớc 
bằng 50% lƣợng xi măng) đƣợc trình bày tại 
bảng 2, hình 1. 
Bảng 2: Kết quả thí nghiệm CĐKN 
(đất bùn sét - amQ2
2-3
2 ở Hậu Giang 
 với tỷ lệ nƣớc khác nhau) 
Ngày tuổi 
Cƣờng độ kháng nén (qu,kPa) 
BSHG-
HT350-0% 
BSHG-
HT350-50% 
qu
50
/qu
0
7 552,6 277,6 0,50 
14 943,9 302,2 0,32 
28 1021,3 359,9 0,35 
91 1082,8 470,0 0,43 
180 1231,9 511,5 0,42 
Từ kết quả thí nghiệm xác định cƣờng độ 
mẫu đất bùn sét ở Hậu Giang cải tạo ở các ngày 
tuổi khác nhau với tỷ lệ N/x= 0 và N/x=0,5 cho 
thấy cƣờng độ mẫu khi thêm lƣợng nƣớc bằng 
50% lƣợng xi măng chỉ bằng 32% ở 14 ngày 
tuổi đến 50% ở 7 ngày tuổi so với mẫu không 
thêm nƣớc, qu
50
 = (0,32÷0,50)qu
0
, trung bình 
qu
50 tb
 = 0,41qu
0
. 
Hình 1: Ảnh hưởng của lượng nước trộn 
(đất bùn sét - amQ2
2-3
2 ở Hậu Giang) 
3.2 Kết quả nghiên cứu với đất than bùn 
hóa (abQ2
3
1) ở Kiên Giang 
Trầm tích (abQ2
3
1) phân bố khá phổ biến tại 
vùng ĐBSCL kéo dài từ Hà Tiên, Rạch Giá đến 
Giồng Riềng Gò Quao Vĩnh Thuận thuộc tỉnh 
Kiên Giang, một phần phía Tây Nam huyện Vị 
Thanh, Vị Thủy Châu Thành A đến Phụng 
Hiệp (Hậu Giang), Thanh Trị (Sóc Trăng) Đầm 
Rơi Cái Nƣớc (Cà Mau), ...[3]. Trong trầm tích 
này phần lớn là đất bùn sét lẫn hữu cơ chiều 
dày từ 10 đến 20m đặc biệt nhiều nơi gặp đất 
than bùn hóa nhƣ ở Gò Quao, Rạch Giá (Kiên 
Giang). Chiều dày lớp than bùn từ 4 đến 7m. 
Kết quả nghiên cứu cải tạo đất bằng xi măng 
với đất than bùn hóa lấy tại xã Vĩnh Hòa huyện 
Gò Quao, tỉnh Kiên Giang bằng xi măng Hà 
Tiên PCB40 hàm lƣợng 350 kg/m3 với tỷ lệ 
N/X=0; 0 5 và 1 (lƣợng nƣớc bằng 100% lƣợng 
xi măng) đƣợc trình bày tại bảng 3, hình 2. 
Bảng 3: Kết quả thí nghiệm CĐKN 
(đất than bùn hóa - abQ2
3
1 ở Kiên Giang với tỷ lệ nƣớc khác nhau) 
K hiệu mẫu 
Cƣờng độ kháng nén ở các ngày tuổi (qu, kPa) 
7 14 28 56 91 
TBH-HT350 -100% 64,7 89,9 93,4 64,9 51,8 
TBH-HT350 -50% 194,1 213,7 218,7 255,0 162,8 
TBH-HT350 -0% 248,1 281,6 415,8 348,1 323,5 
qu
100
/qu
50
 0,33 0,42 0,43 0,25 0,32 
qu
100
/qu
0
 0,26 0,32 0,22 0,19 0,16 
qu
50
/qu
0
 0,78 0,76 0,53 0,73 0,50 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2017 21 
Từ kết quả thí nghiệm xác định cƣờng độ 
mẫu đất than bùn hóa ở Kiên Giang cải tạo bằng 
xi măng ở các ngày tuổi khác nhau với các tỷ lệ 
N/x=0, 0.5 và 1 cho thấy cƣờng độ mẫu khi 
thêm lƣợng nƣớc bằng 50% lƣợng xi măng chỉ 
bằng 50% (ở 91 ngày tuổi) và 78% (ở 7 ngày 
tuổi) so với mẫu không thêm nƣớc, qu
50
 = 
(0,50÷0,78)qu
0
, trung bình qu
50Tb
 = 0,66qu
0
; mẫu 
thêm 100% nƣớc (N/x=1) bằng 16% (ở 91 
ngày) đến 32% (ở 14 ngày) so với mẫu không 
thêm nƣớc, qu
100
 = (0,19÷0,32)qu
0
, trung bình 
qu
100Tb
 = 0,23qu
0
. 
Hình 2. Ảnh hưởng của lượng nước trộn 
 (đất than bùn hóa - abQ2
3
1 ở Kiên Giang) 
3.3. Kết quả nghiên cứu với đất bùn sét lẫn 
hữu (amQ2
3
1) ở TP Cà Mau 
Trầm tích (amQ2
3
1) phân bố tại các khu vực 
thuộc các tỉnh ven biển Nam Bộ từ Trà Cú tỉnh 
Trà Vinh, Long Phú tỉnh Sóc Trăng Vĩnh Lợi, 
Bạc Liêu tỉnh Bạc Liêu đến thành phố Cà Mau, 
huyện Trần Văn Thời, Thới Bình tỉnh Cà Mau 
[3]. Thành phần trầm tích chủ yếu là bùn sét, 
chiều dày từ 12 đến 18m. Kết quả nghiên cứu 
cải tạo đất bằng xi măng của đất tại thành phố 
Cà Mau với xi măng Hà Tiên PCB40 hàm 
lƣợng 250 kg/m3, tỷ lệ N/x=0 và 0 5 đƣợc trình 
bày tại bảng 4, hình 3. 
Từ kết quả thí nghiệm xác định cƣờng độ 
mẫu đất bùn sét ở Cà Mau gia cố với xi măng ở 
các ngày tuổi khác nhau với tỷ lệ N/x=0 và 
N/x=0,5 cho thấy cƣờng độ mẫu khi thêm 
lƣợng nƣớc bằng 50% lƣợng xi măng chỉ bằng 
32% (ở 14 ngày tuổi) đến 59% (ở 91 ngày tuổi) 
so với mẫu không thêm nƣớc, qu
50
 = 
(0,30÷0,59)qu
0
, trung bình qu
50 tb
 = 0,43qu
0
. 
Bảng 4: Kết quả thí nghiệm CĐKN 
(đất bùn sét - amQ2
3
1 ở Cà Mau với tỷ lệ 
nƣớc khác nhau) 
Ngày 
tuổi 
Cƣờng độ kháng nén (qu,kPa) 
BSCM-
HT250-0% 
BSCM-
HT250-50% 
qu
50
/qu
0
7 565,4 185,0 0,33 
14 643,8 193,6 0,30 
28 822,6 276,7 0,34 
91 951,4 565,7 0,59 
180 1008,5 575,4 0,57 
Hình 3: Ảnh hưởng của lượng nước trộn 
(đất bùn sét - amQ2
3
1 ở Cà Mau) 
Nhƣ vậy khi thêm nƣớc vào đất để trộn xi 
măng thì cƣờng độ mẫu đất giảm đáng kể so với 
mẫu không thêm nƣớc. Với đất bùn sét ở Hậu 
Giang và Cà Mau có hàm lƣợng hữu cơ từ 2,97 
đến 5 08% cƣờng độ mẫu tăng theo thời gian 
bảo dƣỡng. Mẫu than bùn hóa ở Kiên Giang, do 
trong đất có hàm lƣợng hữu cơ cao (26 56% 
bảng 1) đồng thời theo kết quả nghiên cứu của 
tác giả thì trong đất có các hàm lƣợng các 
khoáng vật nhƣ pyrit pyrophylit thạch cao, 
gơtit; oxit sulfit (SO3), SO4
-2
 lớn hơn so với đất 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2017 22 
bùn sét ở các nơi khác trong đất than bùn hóa 
có pH nhỏ hơn (pH=2 1) trong khi các đất khác 
(Hậu Giang pH =6,7, Cà Mau pH=3,5). Do vậy, 
cƣờng độ mẫu bị suy giảm theo thời gian bảo 
dƣỡng (hình 2) [2], [7], [8]. 
4. KẾT LUẬN 
Khi cải tạo đất bằng xi măng ngoài các yếu 
tố ảnh hƣởng khác về thành phần của đất, hàm 
lƣợng xi măng thời gian và điều kiện bảo 
dƣỡng thì lƣợng nƣớc trộn cũng có vai trò 
quan trọng đối với cƣờng độ đất gia cố. Khi 
lƣợng trộn tăng lên thì cƣờng độ kháng nén của 
mẫu đất cải tạo giảm điều này cho thấy ảnh 
hƣởng của lƣợng nƣớc trộn đến chất lƣợng đất 
cải tạo là rất lớn. Kết quả nghiên cứu với 2 loại 
đất gồm bùn sét và than bùn hóa ở 3 địa điểm 
thuộc ĐBSCL cho thấy, quan hệ giữa cƣờng độ 
kháng nén của đất ở các hàm lƣợng nƣớc khác 
nhau có thể lập tƣơng quan giữa hàm lƣợng 
nƣớc trộn của đất loại sét yếu trong vùng. 
+ Đất bùn sét : qu
50 
= (0,30~ 0,59)qu
0
+ Đất than bùn hóa: qu
50
= (0,50 ~ 0,78)qu
0 
 qu
100
= (0,25 ~ 0,43)qu
50
 qu
100
= (0,16 ~ 0,32)qu
0 
Trong đó: qu
0
, qu
50
, qu
100
 là cƣờng độ kháng 
nén của mẫu đất tƣơng ứng với tỷ lệ nƣớc trộn 
là 0, 50 và 100% so với xi măng 
Kết quả nghiên cứu này là tài liệu tham khảo 
cho việc lựa chọn phƣơng pháp và công nghệ thi 
công và biện pháp xử l nền đất yếu tại khu vực 
ĐBSCL 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Nguyễn Quốc Dũng Phùng Vĩnh An 
Nguyễn Quốc Huy (2005), Công nghệ khoan 
phụt cao áp trong xử lý nền đất yếu. Nhà xuất 
bản Nông nghiệp, Hà Nội. 
[2] Vũ Ngọc Bình (2017) “Ảnh hƣởng của 
đặc điểm thành phần đến chất lƣợng đất loại sét 
yếu vùng đồng bằng Sông Cửu Long gia cố 
bằng xi măng” Tạp chí Khoa học và Công nghệ 
Thủy lợi (ISSN 1859-4255) số 38 (5-2017), 
Tr.64-71 
[3] Cục Địa chất Việt Nam (1996) Bản đồ 
địa chất và khoáng sản Việt Nam tỷ lệ 
1:200.000 các tờ TP Hồ Chí Minh Mỹ Tho, Trà 
Vinh- Côn Đảo Cà Mau - Bạc Liêu An Biên 
Sóc Trăng Long Xuyên Phú Quốc – Hà Tiên 
và Châu Đốc Hà Nội 
[4]. TCVN 9403-2012 Gia cố nền đất yếu 
bằng trụ đất xi măng Hà Nội 2012 
[5]. DBJ08-40-94 – Quy phạm kỹ thuật xử l 
nền móng (bản dịch) Tiêu chuẩn TP Thượng 
Hải, năm 1994 
[6]. ASTM D2166: Standard Test Method 
for Unconfined Compressive Strength of 
Cohesive Soil 
[7]. N. Z. Mohd Yunus, D. Wanatowski, and 
L. R. Stace. “Effect of Humic Acid on Physical 
and Engineering Properties of Lime-Treated 
Organic Clay” World Academy of Science, 
Engineering and Technology 59 2011. 
[8]. Mohd Yunus. N. Z, Wanatowski. D, and 
Stace L R “Effects of humic acid and salt 
additives on the behaviour of lime-stabilised 
organic clay” Second International Conference 
on Geotechnique, Construction Materials and 
Environment, Kuala Lumpur, Malaysia, Nov. 
14-16, 2012, ISBN: 978-4-9905958-1-4 C3051. 
Phản biện: PGS TS ĐỖ MINH TOÀN