Nghiên cứu cải tạo đất than bùn hóa tại Kiên giang và Hậu giang bằng xi măng kết hợp với phụ gia trong phõng thí nghiệm

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 21 
NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT THAN BÙN HÓA TẠI 
KIÊN GIANG VÀ HẬU GIANG BẰNG XI MĂNG KẾT HỢP 
VỚI PHỤ GIA TRONG PHÕNG THÍ NGHIỆM 
VŨ NGỌC BÌNH*, NGUYỄN THÀNH CÔNG** 
Reseach improve peat soil at Kien Giang and Hau Giang by cement with 
additives in laboratory 
Abstracts: Peat soil is formed by chemical sediments lake – bog or aluvial 
- bog, we distributed quite widely in areas Mekong Delta provinces such 
as Dong Thap Muoi region, Kien Giang, Hau Giang, U Minh forest ... 
Experimental results improve soil distribution in the region Go Quao 
district Kien Giang province and Vi Thanh district Hau Giang province 
by cement showed soil samples reinforced with increased compressive 
strength then reduced along time curing. The addition of small amounts of 
additives have overcome this problem. The optimum concentration of 
additive was defined as 4 % of Lime , Gypsum is 2% and 1% is ROVO 
compared weight of cement . 
Keyword: Peat, Additives, curing time, unconfined (qu), Tensile strength (Rk) 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ * 
Đất than bùn hóa (TBH) phân bố tại khu 
vực Đồng Tháp Mười, Tứ Giác Long Xuyên, 
Kiên Giang, Hậu Giang, rừng U Minh được 
hình thành từ trầm tích Holocen thượng có 
nguồn gốc sông - đầm lầy (abQ2
3
2) [1]. Đây là 
loại đất yếu có hàm lượng hữu cơ cao vì vậy 
việc cải tạo đất bằng xi măng nhằm xử lý nền 
đất yếu phục vụ xây dựng các công trình là 
không hiệu quả. Kết quả nghiên cứu đất TBH 
ở khu vực huyện Gò Quao tỉnh Kiên Giang và 
một phần huyện Vị Thanh tỉnh Hậu Giang cho 
thấy đây là loại đất yếu, có tính phèn mạnh 
(pH<4.5), nhiễm muối dạng sunfat [3], [4]. 
Quá trình thí nghiệm và bảo dưỡng mẫu theo 
thời gian cho thấy ban đầu cường độ kháng 
nén của mẫu tăng tuy nhiên sau thời gian bảo 
 Viện Thủy Công - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam 
*
 DĐ: 0973349666 
 Email: binhdkt@gmail.com, 
**
 DĐ: 0914161775 
 Email: thanhcongvtc@gmail.com 
dưỡng cho thấy cường độ mẫu bị suy giảm 
[2], [3]. Chính vì vậy, việc nghiên cứu cải tạo 
loại đất than bùn hóa này nhằm tăng cường độ 
và ổn định theo thời gian có ý nghĩa rất quan 
trọng. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả 
trình bày giải pháp cải tạo đất TBH bằng xi 
măng kết hợp với phụ gia. 
2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU NGHIÊN 
CỨU CẢI TẠO ĐẤT BẰNG XI MĂNG 
2.1. Kết quả thí nghiệm thành phần hóa học 
của xi măng 
Để đánh giá ảnh hưởng của xi măng đến chất 
lượng đất gia cố, chúng tôi đã tiến thí nghiệm 
mẫu đất TBH với các loại xi măng thông dụng 
tại khu vực ĐBSCL Tây Đô PCB30 (TĐ30); 
Tây Đô PCB40 (TĐ40) và Kiên Lương PCB40 
(KL40), Nghi Sơn PCB40 (NS40) và Hà Tiên 
PCB 40 (HT40). Trước khi tiến hành thí 
nghiệm, mẫu xi măng được phân tích thành 
phần hóa học, kết quả thí nghiệm trình bày 
trong bảng 1. 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 22 
Bảng 1: Thành phần hóa học của xi măng nghiên cứu 
 Xi măng 
TP 
hóa học (%) 
Tây đô 
PCB30 
Tây đô 
PCB40 
Kiên Lƣơng 
PCB40 
Hà Tiên 
PCB40 
Nghi Sơn 
PCB40 
SiO2 25,41 21,71 16,97 23,77 20,78 
TiO2 0,66 0,46 0,26 0,52 0,30 
Al2O3 6,20 5,27 4,70 5,83 4,94 
Fe2O3 3,91 3,43 3,23 3,94 2,81 
FeO 1,01 0,56 0,12 0,22 0,45 
MnO 0,06 0,07 0,05 2,53 0,11 
CaO 49,42 54,74 60,42 51,66 56,53 
MgO 2,53 2,91 1,81 2,53 2,41 
K2O 1,25 1,23 0,89 0,88 1,44 
Na2O 1,24 0,79 0,26 1,04 0,57 
P2O5 0,20 0,15 0,11 0,33 0,14 
SO3 1,93 2,25 1,40 2,25 2,05 
Cr2O3 0,010 0,01 0,006 0,016 0,007 
Độ mịn 0,95 0,83 1,65 - 0,94 
MKN (900
o
C) 6,29 6,85 9,63 8,26 7,74 
Từ kết quả nghiên cứu hàm lượng các ô xít có 
trong 3 loại xi măng nghiên cứu cho thấy: Các 
ôxít SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3 của xi măng TĐ30 
và xi măng Hà Tiên (HT40) và TĐ40 đều cao hơn 
xi măng KL40 và NS40. Lượng ôxit CaO trong xi 
măng KL40 là lớn nhất (60,42%) trong khi đó xi 
măng TĐ30 là nhỏ nhất (49,42) và xi măng 
PCB40 đều trên 50%; tổng lượng ôxit kiềm (Na2O 
và K2O) của xi măng TĐ30 cũng lớn hơn xi măng 
TĐ40, HT40, KL40 và Nghi Sơn PCP40 (NS40). 
2.2. Kết quả thí nghiệm đất với xi măng 
Mẫu đất trộn xi măng được bảo dưỡng và thí 
nghiệm tại các ngày tuổi là 7, 14, 28, 56, 91 và 
180 ngày tuổi. Công tác thí nghiệm nén một trục 
không hạn chế nở hông được tiến hành theo tiêu 
chuẩn (ASTM D2166) [7], công tác chế bị mẫu 
theo TCVN 9403: 2012 [5], ngoài ra có tham 
khảo các tiêu chuẩn JGS 0821-2000 [8] của 
Nhật Bản và DBJ08-40-94 [6] của Trung Quốc. 
Kết quả thí nghiệm được trình bày trong bảng 2. 
Bảng 2: Kết quả thí nghiệm cƣờng độ kháng nén mẫu đất TBH 
với xi măng, hàm lƣợng và các ngày tuổi khác nhau 
STT 
Hàm lượng 
(kg/m
3
) 
Cường độ kháng nén (qu, kPa) theo thời gian (ngày) 
7 14 28 56 91 180 
1 TĐ30 - 250 117,8 135,7 131,2 108,7 82,7 102,7 
2 TĐ40 - 250 93,2 229,4 188,0 173,0 164,8 183,2 
3 KL40 - 250 70,7 93,9 87,0 87,9 68,4 105,0 
4 TĐ30 -300 122,6 164,7 184,1 104,1 127,4 126,4 
5 TĐ40 - 300 154,9 267,4 236,2 152,5 148,3 101,6 
6 KL40 - 300 174,3 208,3 202,9 138,6 116,7 107,6 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 23 
STT 
Hàm lượng 
(kg/m
3
) 
Cường độ kháng nén (qu, kPa) theo thời gian (ngày) 
7 14 28 56 91 180 
7 TĐ30 -350 123,4 175,0 191,7 122,6 145,9 150,3 
8 TĐ40-350 186,8 227,5 244,5 206,3 201,0 130,9 
9 KL40-350 183,3 207,9 214,2 117,1 119,8 129,7 
10 TĐ30-400 124,5 179,8 200,1 190,0 158,8 145,7 
11 TĐ40-400 204,6 236,0 271,3 254,7 169,9 162,1 
12 KL40-400 224,8 233,8 240,0 227,5 210,6 163,0 
13 NS40-400 150,7 221,2 225,4 256,8 236,2 215,0 
Biểu đồ quna hệ giữua cường độ kháng nén 
theo thời gian bảo dưỡng của đất TBH với các 
hàm lượng và xi măng khác nhau được trình bày 
trong hình 1. 
Hình 1. Quan hệ giữa cường độ kháng nén theo thời gian của đất TBH với xi măng 
Từ kết quả thí nghiệm đất TBH với xi măng 
cho thấy: 
- Cường độ kháng nén của mẫu tăng theo 
hàm lượng xi măng tuy nhiên cường độ này là 
không lớn 
- Mẫu thí nghiệm với xi măng Kiên Lương PCB40 
(KL40) cho kết quả lớn nhất (qu = 271,3 kPa). 
- Quá trình bảo dưỡng theo thời gian ban đầu 
cường độ mẫu tăng sau đó cường độ mẫu suy 
giảm theo thời gian. Nguyên nhân là do trong 
đất có hàm lượng hữu cơ cao, pH nhỏ, đất có 
tính phèn, môi trường phèn mạnh, đất có chứa 
hàm lượng Pyrit, Pyrophyllit và Thạch Cao 
(CaSO4) trong khi các đất khác ở ĐBSCL lẫn ít 
hữu cơ thì không có các thành phần trên [2]. 
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CẢI TẠO 
ĐẤT TBH BẰNG XI MĂNG VỚI PHỤ GIA 
3.1. Thí nghiệm cƣờng độ kháng nén 
Để nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đến 
cường độ của đất gia cố, chúng tôi đã nghiên cứu 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 24 
chế bị mẫu đất than bùn hóa được ký hiệu là (HC) 
trộn với HLXM 350 kg/m3 và so sánh với mẫu đất 
trộn cũng với HLXM trên và các phụ gia theo các 
tỷ lệ khác nhau. Các phụ gia lựa chọn là: Tinh thể 
Thạch cao (CaSO4) với các tỷ lệ 1%, 2% và 3% ký 
hiệu là Ca1, Ca2 và Ca3 [6]; Roadcem 1%, 1.5% 
và 2%, ký hiệu là R1, R1.5 và R2 [9]; Vôi 1%; 2%; 
3%; 4% và 6%, ký hiệu là V1, V2, V3, V4 và V6 
[10], [11]. Xi măng được lựa chọn là xi măng Hà 
Tiên PCB40 là loại xi măng khá phổ biến trên thị 
trường các tỉnh ĐBSCL, kết quả thí nghiệm thành 
phần hóa học của xi măng trình bày trong bảng 1. 
Kết quả thí nghiệm xác định cường độ kháng 
nén một trục không hạn chế nở hông (qu) của 
các mẫu đất gia cố ở các ngày tuổi khác nhau 
được trình bày tại bảng 3. 
Bảng 3. Kết quả thí nghiệm cƣờng độ kháng nén một trục 
 của đất gia cố với hàm lƣợng 350 kg/m3 và các phụ gia khác nhau: 
STT Hàm lượng 
(kg/m
3
) 
Cường độ kháng nén (qu, kPa) theo thời gian (ngày) 
7 14 28 56 91 180 
1 HC350 64,7 66,0 69,5 64,9 51,8 49,0 
2 HC350V1 111,9 128,2 134,3 143,2 148,1 153,4 
3 HC350V2 117,0 124,0 155,5 155,9 174,6 210,8 
4 HC350V4 134,9 139,8 148,6 186,3 200,1 218,7 
5 HC350V6 44,3 64,3 80,5 96,1 103,0 113,8 
6 HC350Ca1 70,2 114,9 116,7 119,6 133,6 140,7 
7 HC350Ca2 103,0 117,6 119,3 136,7 224,7 254,1 
8 HC350Ca3 144,7 146,1 150,0 151,8 162,4 212,0 
9 HC350R1 185,6 241,6 254,5 275,8 295,2 317,6 
10 HC350R1.5 97,8 113,5 127,5 133,4 162,8 184,4 
11 HC350R2 74,7 80,1 93,3 126,0 143,2 157,9 
Quan hệ giữa cường độ kháng nén một trục 
qu (kPa) với HLXM 350 kg/m
3, với các phụ gia 
là Thạch Cao (CaSO4), Roadcemt và Vôi với tỷ 
lệ khác nhau (hình 2). 
Hình 2: Quan hệ giữa CĐKN của đất TBH với HLXM 350kg/m3 và phụ gia theo thời gian 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 25 
3.1. Thí nghiệm cƣờng độ kháng kéo 
Mẫu thí nghiệm xác định cường độ kháng 
kéo của xi măng kết hợp với phụ gia được tiến 
hành chế bị và bảo dưỡng đồng thời với mẫu thí 
cường độ kháng nén, tiêu chuẩn thí nghiệm áp 
dụng là TCVN 8862: 2011. Kết quả thí nghiệm 
xác định cường độ kháng kéo được trình bày 
trong bảng 4. 
Bảng 4: Kết quả thí nghiệm cƣờng độ kháng kéo của đất TBH 
 gia cố với hàm lƣợng 350 kg/m3 với các phụ gia 
STT Hàm lượng 
(kg/m
3
) 
Cường độ kháng kéo (Rk, kPa) theo thời gian (ngày) 
7 14 28 56 91 180 
1 HC350 21,4 18,1 20,9 13,0 12,2 9,8 
2 HC350V1 26,1 27,3 36,5 38,1 37,4 37,4 
3 HC350V2 23,8 30,1 33,5 41,3 39,6 40,2 
4 HC350V4 27,4 32,3 33,6 41,8 45,9 51,8 
5 HC350V6 6,2 6,8 10,3 12,7 14,4 11,4 
6 HC350Ca1 27,5 40,4 43,5 50,2 53,1 53,7 
7 HC350Ca2 30,5 49,2 59,8 61,1 63,0 70,2 
8 HC350Ca3 24,2 28,2 43,1 52,7 53,5 57,3 
9 HC350R1 44,1 45,8 48,2 50,3 54,3 68,6 
10 HC350R1.5 29,8 31,4 32,6 32,5 34,2 38,6 
11 HC350R2 15,7 19,1 17,9 22,1 28,0 30,1 
Quan hệ giữa cường độ kháng kéo Rk (kPa) 
của đất gia cố với HLXM 350 kg/m3, và các phụ 
gia là Thạch cao (CaSO4), Roadcemt và Vôi với 
tỷ lệ khác nhau (hình 3). 
Hình 3. Quan hệ giữa cường độ kháng kéo của đất TBH với HLXM 350 kg/m3 và phụ gia theo thời gian 
Nhận xét: Từ kết quả thí nghiệm cường độ 
kháng nén và cường độ kháng kéo của các mẫu 
đất gia cố cho thấy: 
- Cường độ kháng nén và cường độ kháng 
kéo của mẫu có phụ gia tăng theo thời gian điều 
này có thể phụ gia đã làm thay đổi môi trường 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 26 
hóa lý của đất gia cố dẫn đến phản ứng của xi 
măng có tính tích cực hơn. 
- Cường độ kháng nén và kháng kéo với 
lượng phụ gia tối ưu là: Vôi 4%, Thạch cao 
(CaSO4) 2% và Rovo 1% so với HLXM trong 
đó với 1% Rovo cho giá trị lớn nhất. 
- Các mẫu đất thí nghiệm với phụ gia, sau 
thời gian bảo dưỡng là 28 ngày đều có cường độ 
kháng nén lớn hơn so với mẫu đất không có phụ 
gia. Tuy cường độ kháng nén của mẫu là không 
cao (chỉ đạt khoảng 300 kPa) nhưng hiệu quả so 
với đất không có phụ gia là khá lớn gấp 4,5 đến 
6,5 lần. 
- Cường độ kháng kéo thì Ca 2% là cao nhất 
tiếp đến là Rovo 1% và vôi 4%. 
4. KẾT LUẬN 
1. Cường độ của đất TBH gia cố bằng xi 
măng bị suy giảm theo thời gian bảo dưỡng 
2. Phụ gia có vai trò quan trọng trong việc cải 
tạo môi trường hóa lý giúp đất xi măng ổn định 
theo thời gian bảo dưỡng 
3. Nghiên cứu cải tạo đất TBH với xi măng 
và phụ gia cho thấy lượng phụ gia tối ưu để đạt 
cường độ kháng nén lớn nhất với các phụ gia 
Vôi 4%, Thạch cao 2%; Rovo là 1,5%. Với các 
phụ gia này, cường độ mẫu tăng đáng kể so với 
mẫu dất xi măng không có phụ gia. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Bản đồ địa chất và khoáng sản Việt Nam 
tỷ lệ 1/200.000 tờ An Biên – Sóc Trăng, Cà 
Mau – Bạc Liêu, Long Xuyên 
 [2]. Vũ Ngọc Bình, Nguyễn Quốc Dũng, Vũ 
Ngọc Hải, Đỗ Minh Toàn, Nghiên cứu trong 
phòng cải tạo đất loại sét yếu tại đồng bằng 
sông Cửu Long bằng xi măng địa phương, Tạp 
chí Khoa học và Công nghệ Thủy lợi (ISSN 
1859-4255) số 25 (2-2015), Tr 26-35. 
[3]. Vũ Ngọc Bình, Đỗ Minh Toàn, Nghiên 
cứu cường độ kháng nén một trục không hạn 
chế nở hông của đất yếu gia cố bằng xi măng 
với mẫu chế bị và mẫu khoan lõi cọc tại Kiên 
Giang và Hậu Giang, Tuyển tập các báo cáo 
khoa Địa chất tại Hội nghị khoa học lần thứ 21 
trường Đại học Mỏ địa chất, tháng 11 năm 
2014, Tr 262-269. 
[4]. Nguyễn Quốc Dũng, Vũ Ngọc Bình, 
Nguyễn Văn Hòa, Đỗ Minh Toàn, Đỗ Minh 
Toàn, Kết quả nghiên cứu đặc tính ĐCCT của 
đất bùn sét pha phân bố ở Kiên Giang thuộc dự 
án Ô Môn – Xà No, đánh giá khả năng cải tạo 
chúng bằng xi măng kết hợp với vôi nhằm tăng 
cường độ đất gia cố. Tạp chí KH&CN Thủy lợi 
(ISSN 1859-4255) số 18 (10-2013), Tr54-60. 
[5]. TCVN 9403-2012. Gia cố nền đất yếu 
bằng trụ đất xi măng. Hà Nội, 2012. 
[6]. DBJ08-40-94 - Quy phạm kỹ thuật xử lý 
nền móng (bản dịch). Tiêu chuẩn TP Thượng 
Hải, năm 1994 
[7]. ASTM D2166: Standard Test Method 
for Unconfined Compressive Strength of 
Cohesive Soil 
[8]. JGS 0821-2000 - Japanese Geotechnical 
Society Standard “Practice for Making and 
Curing Stabilized Soil Specimens Without 
Compaction” 
[9]. Roadcem Laboratory Guide, Power Cem 
Technologies, Standards for Performing 
Dynamic Four-Point Flexural Tests to 
Determine the Fatigue Characteristics of 
Asphalt Concrete'. W-DWW-94530. 
 [10]. 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. 
[11]. Rajani S.Chandran, Padmakumar G. P. 
College of Engineering Thiruvananthapuram, 
Kerala. Stabilization of Clayey Soil Using Lime 
Solution, 10th National Conference on 
Technological Trends (NCTT09) 6-7 Nov 2009. 
Người phản biện: PGS.TS. ĐẶNG HỮU DIỆP