Nghiên cứu sử dụng cát nội đồng bãi trằm làm đường bê tông xi măng trên địa bàn huyện phú lộc, tỉnh thừa thiên huế

Yêu cầu kỹ thuật của mặt đường bê tông xi măng [4] Kết cấu mặt đường bê tông xi măng là giải pháp kỹ thuật chủ yếu để áp dụng cho các công trình xây dựng giao thông nếu đáp ứng những đi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN MINH HIẾU

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NỘI ĐỒNG BÃI TRẰM LÀM ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Đà Nẵng - Năm 2019

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN MINH HIẾU

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NỘI ĐỒNG BÃI TRẰM LÀM ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số : 8580205

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS HUỲNH PHƯƠNG NAM

Đà Nẵng - Năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Nguyễn Minh Hiếu

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NỘI ĐỒNG BÃI TRẰM LÀM ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC, TỈNH THỪA

THIÊN HUẾ

Học viên: Nguyễn Minh Hiếu Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số: 8580205 Khóa: K36 Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN

Từ khóa – bê tông xi măng, cát mịn, mặt đường, cường độ độ, mài mòn

RESEARCH ON USING CAT POMELINE CONCRETE ROADS TO MAKE CEMENT CONCRETE ROADS IN PHU LOC DISTRICT, THUA THIEN HUE

PROVINCE

Abstract:

Construction industry is growing, while sand is increasingly exhausted Study to obtain a quality assurance source of alternative material for river-bed sand, with sufficient forecast resources and reasonable price to make construction material - small aggregate for concrete

in the province In-field sand at Bai Tram is a fine sand with technical specifications meeting the requirements for concrete production, but the particle composition of fine sand does not satisfy the allowable scope of TCVN 7570:2006 The thesis has presented analytical results of the effect of the ratio of fine sand/river sand on the properties of concrete Thereby, concrete components with compressive strength of concrete using fine sand of approximately 30 MPa, abrasion less than 0.3 g/cm2, tensile strength less than 4 MPa have been chosen These parameters reveal that the concrete using fine fine sand is suitable for making rural concrete pavement and has the cost of concrete production materials decreased by 6% compared to the plan of using river sand

Key words - cement concrete, fine sand, road surface, strength, abrasion

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

6 Cấu trúc luận văn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MẶT ĐƯỜNG BTXM VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁT MỊN TRONG HỖN HỢP BTXM LÀM MẶT ĐƯỜNG 3 1.1 MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG 3

1.1.1 Cấu tạo mặt đường bê tông xi măng 3

1.1.2 Tình hình sử dụng mặt đường bê tông trên thế giới và trong nước 10

1.1.3 Tình hình sử dụng mặt đường bê tông ở huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế 11

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁT NỘI ĐỒNG (CÁT MỊN) TRONG BÊ TÔNG 12

1.2.1 Khái niệm về cát nội đồng 12

1.2.2 Ứng dụng việc sử dụng cát mịn trong xây dựng 14

1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 15

CHƯƠNG 2 YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ KẾ HOẠCH THÍ NGHIỆM 16

2.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT VẬT LIỆU THÀNH PHẦN 16

2.1.1 Cát chế tạo bê tông và vữa (TCVN 7570:2006) 16

2.1.2 Cốt liệu lớn (TCVN 7570:2006) .17

2.1.3 Nước chế tạo bê tông (TCVN 4506 : 2012) .18

2.1.4 Phụ gia trong xây dựng (TCVN 8826:2011) 19

2.1.5 Xi măng 19

2.2 ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU TỚI TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG 20

2.2.1 Ảnh hưởng của cát mịn đến tính chất của bê tông 20

2.2.2 Ảnh hưởng của đá xi măng 21

2.2.3 Ảnh hưởng của cốt liệu (đá dăm và cát tự nhiên) 21

2.3 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU ĐẦU VÀO .21

2.3.1 Cát mịn bãi Trằm 21

2.3.2 Cát sông 23

2.3.3 Đá dăm 25

2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG [3] 27

2.4.1 Khái niệm 27

2.4.2 Các phương pháp tính toán cấp phối bê tông 27

2.5 KẾ HOẠCH THÍ NGHIỆM 28

2.5.1 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén [21] 29

2.5.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo khi uốn 30

2.5.3 Thí nghiệm xác định độ mài mòn của bê tông [22] 30

2.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 31

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT MỊN BÃI TRẰM LÀM MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG 32

3.1 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 32

3.1.1 Cường độ chịu nén của bê tông 32

3.1.2 Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông 37

3.1.3 Độ mài mòn của bê tông 40

3.2 LỰA CHỌN CẤP PHỐI TỐI ƯU VỚI CÁT MỊN BÃI TRẰM 41

3.3 TÍNH TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 42

3.3.1 Thiết kế 42

3.3.2 Phân tích và kết quả tính toán 43

3.3.2 Nhận xét 51

3.4 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ 51

3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 53

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (BẢN SAO)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

1.1 Bảng phân cấp kỹ thuật đường ô tô theo chức năng của

1.3 Tốc độ thiết kế và tải trọng trục tiêu chuẩn thiết kế 7 1.4 Tổng hợp phân cấp kỹ thuật đường theo chức năng của

1.5 Chiều dày tấm BTXM thông thường tùy theo cấp hạng

1.6 Trị số mô đun đàn hồi tính toán của các loại BTXM 10

2.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với cốt liệu lớn làm đường bê tông xi

2.4 Yêu cầu kỹ thuật đối với xi măng pooc lăng hỗn hợp 20

2.9 Các chỉ tiêu kỹ thuật của đá dăm tự nhiên 25

3.1 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM0 32 3.2 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM20 33 3.3 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM40 33 3.4 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM60 34 3.5 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM80 34 3.6 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM100 35 3.7 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của các cấp phối 35 3.8 Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tông CM0 37

Số hiệu

3.9 Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tông CM20 37 3.10 Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tông CM40 38 3.11 Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tông CM60 38 3.12 Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tông CM80 38 3.13 Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tông CM100 39

3.14 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê

3.15 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm mài mòn của bê tông 40 3.16 Tính toán kết cấu áo đường cứng với cát sông 46 3.17 Tính toán kết cấu áo đường cứng với cát mịn bãi Trằm 49

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu

1.1 Cấu tạo mặt đường bê tông xi măng thông thường có khe nối 4

3.1 Biểu đồ cường độ nén của bê tông phát triển theo thời gian 36

3.2 Biểu đồ cường độ nén của các cấp phối bê tông ở tuổi 7, 14 và

3.3 Biểu đồ cường độ chịu kéo uốn của bê tông 40

3.5 Biểu đồ thành phần hạt của cát (40% cát sông và 60% cát mịn) 42

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Phát triển hệ thống sơ sở hạ tầng, trong đó có hệ thống đường giao thông là nhu cầu cấp bách của nhiều địa phương trong cả nước Để nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật, thi công xây dựng đường bê tông xi măng cần sử dụng tối đa vật liệu tại chỗ nhằm giảm chi phí vận chuyển

Cát xây dựng trên địa bàn hiện đang được khai thác chủ yếu dưới các lòng sông vì kích thước hạt lớn, chất lượng tốt, được sử dụng làm cát bê tông, xây, trát Tuy nhiên, theo cảnh báo, nếu khai thác nhiều, không có quy hoạch sẽ ảnh hưởng tới dòng chảy, đất đai và môi trường Chính vì vậy, tỉnh Thừa Thiên Huế và các cơ quan liên quan đã đẩy mạnh hoạt động kiểm soát khai thác cát trên các con sông Hiện nay, nguồn cung cấp cát ngày càng khan hiếm là nguyên nhân đẩy giá cát lên cao UBND tỉnh Thừa Thiên Huế đã giao Sở Xây dựng xây dựng lộ trình thay thế cát lòng sông trên cơ sở đánh giá trữ lượng một số vật liệu thay thế như: đá mi, cát nhân tạo (cát xay từ đá)…và cát nội đồng là vật liệu được xem là nguồn thay thế tốt nhất hiện nay [1] Khối lượng cát nội đồng, ven đầm phá Tam Giang được tập trung ở huyện Phú Lộc, Phú Vang, Quảng Điền, Phong Điền có trữ lượng cát mịn rất lớn với trữ lượng dự báo là 1.466.000 m3 [30] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7570:2006 [19] khuyến cáo cát mịn có thành phần hạt phù hợp tiêu chuẩn, có mô đun độ lớn từ 0,7 đến 2,0 có thể sử dụng cho bê tông cấp cường độ từ B15 đến B25 Theo tiêu chuẩn của Liên bang Nga GOST 26633-91 (2003) cho phép sử dụng cát có mô đun độ lớn từ 1,0 đến 1,5 chế tạo bê tông cấp cường độ chịu nén B30 Trong khi đó, tiêu chuẩn của các nước Châu Âu và Hoa Kỳ không đưa ra giới hạn cụ thể về cường độ bê tông sử dụng cát mịn [6] Các nghiên cứu và ứng dụng cát mịn trong sản xuất bê tông đã được triển khai tại nhiều nước trên thế giới từ khá sớm Các kết quả đều cho thấy cát mịn có thể sử dụng để chế tạo bê tông xi măng

Do đó, đề tài “Nghiên cứu sử dụng cát nội đồng bãi Trằm làm đường bê tông xi

măng trên địa bàn huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế” là cần thiết và có cơ sở

khoa học

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Mục tiêu chung: Sử dụng cát nội đồng làm cốt liệu mịn thay thế cát tự nhiên trong cấp phối bê tông xi măng

- Mục tiêu cụ thể: đánh giá tính chất cơ lý của cát nội đồng và đề xuất tỷ lệ thay

thế cát tự nhiên bằng cát nội đồng để chế tạo mặt đường bê tông xi măng

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Cát nội đồng thuộc bãi Trằm, xã Lộc Thủy, huyện Phú Lộc;

- Bê tông xi măng sử dụng cát nội đồng thay thế cát tự nhiên

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Mặt đường bê tông xi măng cho đường giao thông nông thôn thi công theo công nghệ đầm rung thông thường, sử dụng hỗn hợp bê tông có độ sụt từ 40 mm đến 60 mm, cường độ chịu nén tới 25 MPa

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

4.1 Nghiên cứu tài liệu

- Tổng quan về mặt đường bê tông xi măng

- Lý thuyết tính toán cấp phối và thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của bê tông

- Lý thuyết về quy hoạch thực nghiệm

4.2 Nghiên cứu thực nghiệm

- Đánh giá chất lượng vật liệu trên kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý

- Đánh giá chất lượng của cát nội đồng đến tính chất của hỗn hợp bê tông

- Tiến hành bài toán quy hoạch thực nghiệm với các kết quả thí nghiệm tìm ra cấp phối tối ưu

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Nghiên cứu cơ sở lý luận và tính hiệu quả để việc sử dụng vật liệu địa phương, góp phần đa dạng và phong phú các loại vật liệu để chế tạo bê tông đường

- Ý nghĩa thực tiễn của dự án là nghiên cứu vật liệu thay thế cát lòng sông đáp ứng yêu cầu cấp bách của xã hội hiện nay

6 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, nội dung chính của luận văn gồm:

Mở đầu

Chương 1 Tổng quan mặt đường BTXM và tình hình nghiên cứu ứng dụng cát mịn trong hỗn hợp BTXM làm mặt đường

1.1 Mặt đường bê tông xi măng

1.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng cát nội đồng (cát mịn) trong bê tông

Chương 2: Yêu cầu kỹ thuật của vật liệu chế tạo và kế hoạch thí nghiệm

2.1 Yêu cầu kỹ thuật vật liệu thành phần

2.2 Ảnh hưởng của vật liệu tới tính chất của bê tông

2.3 Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đầu vào

2.4 Các phương pháp thiết kế cấp phối bê tông

2.5 Kế hoạch thí nghiệm

Chương 3: Nghiên cứu sử dụng cát mịn bãi Trằm làm mặt đường bê tông xi măng

3.1 Kết quả thí nghiệm và bàn luận

3.2 Lựa chọn cấp phối tối ưu với cát mịn

3.3 Tính toán kết cấu áo đường

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MẶT ĐƯỜNG BTXM VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁT MỊN TRONG HỖN HỢP BTXM LÀM MẶT ĐƯỜNG

1.1 MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG

1.1.1 Cấu tạo mặt đường bê tông xi măng

Bê tông xi măng (BTXM) là loại vật liệu đá nhân tạo nhận được sau khi tạo hình

và làm rắn chắc hỗn hợp bê tông Hỗn hợp bê tông có thành phần được lựa chọn hợp lý gồm: xi măng, nước, cốt liệu lớn (đá dăm hoặc sỏi), cốt liệu nhỏ (cát) và phụ gia Khi rắn chắc hồ xi măng dính kết hỗn hợp cốt liệu thành một khối đá và được gọi là bê tông [3] Trong bê tông cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực, hỗn hợp xi măng và nước bao bọc xung quanh các hạt cốt liệu đóng vai trò là chất kết dính và lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ

Mặt đường BTXM là loại mặt đường cứng cấp cao Tầng mặt là tấm BTXM có độ cứng rất lớn, mô hình tính toán là: Tấm trên nền đàn hồi (nền đất và các lớp móng đường)

Kết cấu mặt đường BTXM đổ tại chỗ gồm các lớp mặt, lớp tạo phẳng, lớp móng, nền đất Mặt đường BTXM là loại mặt đường cứng, các tấm bê tông là lớp chịu lực chủ yếu của mặt đường chịu uốn dưới tác dụng tải trọng xe chạy Tùy theo vị trí của tải trọng bánh xe tác dụng ở mép, ở tâm của tấm bê tông mà ứng suất kéo có thể ở phần trên hoặc phần dưới của tấm bê tông mặt đường

Mặt đường BTXM còn bị biến dạng khi nhiệt độ và độ ẩm thay đổi và khi bê tông

bị co rút Biến dạng do nhiệt độ, độ ẩm thay đổi và do bê tông co rút sẽ làm xuất hiện nội ứng suất trong bê tông vì sự ma sát giữa mặt dưới của tấm bê tông và lớp móng làm cản trở sự thay đổi tự do kích thước của mặt đường Để giảm nội ứng suất trong bê tông

và để cho mặt đường không bị nứt theo hướng bất kỳ, người ta xây dựng các khe biến dạng, các khe này chia mặt đường thành các tấm hình chữ nhật kích thước từ 5x3,5 đến 6x3,5 Khi có bố trí cốt thép thường hoặc cốt thép ứng suất trước thì kích thước của tấm

bê tông nhất là chiều dài tấm, có thể tăng lên hàng chục mét [4]

Độ dốc ngang của mặt đường bê tông xi măng từ 15-20% Bề rộng lớp móng Bm

phải được xác định tùy thuộc vào phương pháp và tổ hợp máy thi công, nhưng trong mọi trường hợp nền rộng hơn mặt mỗi bên từ 0,3 – 0,5m Trong mọi trường hợp, 30 cm nền đất trên cùng dưới lớp móng phải được đầm chặt K>=0,98; tiếp dưới 30cm này phải được đầm chặt đạt K>= 0,95 Đối với các đoạn nền đường mà tình hình thủy văn, địa chất không tốt thì trước khi xây dựng mặt đường phải sử dụng các phiện pháp xử lý đặc biệt (thay đất, thoát nước hoặc gia cố)

Hình 1.1 Cấu tạo mặt đường bê tông xi măng thông thường có khe nối [4] 1.1.1.1 Ưu điểm của mặt đường BTXM:

- Cường độ cao, thích hợp với mọi loại phương tiện vận tải kể cả xe xích

- Cường độ mặt đường hầu như không thay đổi khi nhiệt độ thay đổi

- Rất ổn định nước, dưới tác dụng của các yếu tố khí hậu mặt đường không bị giảm cường độ

- Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường cao, hầu như không giảm khi mặt đường

bị ẩm ướt

- Độ hao mòn không đáng kể, mặt đường sinh bụi rất ít

- Mặt đường có màu sáng, định hướng xe chạy về ban đêm tốt

- Tuổi thọ rất cao (30-40 năm)

- Có thể cơ giới hoá toàn bộ khâu thi công

- Công tác duy tu, bảo dưỡng không đáng kể

- Sử dụng chất liên kết là xi măng nên thi công ít gây ô nhiễm môi trường

1.1.1.2 Nhược điểm của mặt đường BTXM

- Mặt đường có độ cứng quá lớn, xe chạy không êm thuận, gây tiếng ồn

- Các khe biến dạng làm cho mặt đường kém bằng phẳng, hạn chế xe chạy tốc độ cao

- Thi công tương đối phức tạp, đòi hỏi có các thiết bị chuyên dùng

- Chi phí xây dựng ban đầu thường rất lớn (2-2,5 lần mặt đường mềm)

- Yêu cầu phải có thời gian bảo dưỡng sau khi thi công xong

Hình 1.2 Thi công mặt đường BTXM ở các nước

Các ưu điểm của mặt đường BTXM là cơ bản, mặc dù có nhược điểm song hiện nay các nước tiên tiến sử dụng ngày càng nhiều loại mặt đường này

1.1.1.3 Yêu cầu kỹ thuật của mặt đường bê tông xi măng [4]

Kết cấu mặt đường bê tông xi măng là giải pháp kỹ thuật chủ yếu để áp dụng cho các công trình xây dựng giao thông nếu đáp ứng những điều kiện trên và có một trong các đặc điểm sau: Mặt đường tại các khu vực trạm thu phí; bến xe; bãi đỗ xe; đường ô

tô chuyên dụng, đường vào cảng; mặt đường hầm; mặt đường đập tràn; tuyển đường bộ tại vùng chịu ảnh hưởng của ngập lụt nhưng nền đường không nằm trên vùng đất yếu; tuyến đường bộ chịu ảnh hưởng của khí hậu sương mù, ẩm ướt thường xuyên; tuyến đường bộ tại khu vực miền núi có độ dốc lớn từ 7% trở lên, khó khăn đối với công tác duy tu, bảo dưỡng nếu sử dụng các dạng kết cấu mặt đường khác; tuyến đường bộ đào qua nền đất, đá chịu ảnh hưởng của nước ngầm; tuyến đường giao thông nông thôn; các công trình giao thông khác khi sử dụng kết cấu mặt đường bê tông xi măng bảo đảm hiệu quả kinh tế - kỹ thuật và tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng, sửa chữa, bảo dưỡng hơn các loại kết cấu mặt đường khác

- Kết cấu mặt đường thiết kế phải phù hợp với công năng và cấp hạng đường thiết

kế, phải phù hợp với điều kiện khí hậu, thủy văn, địa chất và vật liệu tại chỗ, cũng như phù hợp với các điều kiện xây dựng và bảo trì tại địa phương

- Kết cấu thiết kế phải đảm bảo trong thời hạn phục vụ quy định đáp ứng được lượng xe dự báo thiết kế lưu thông an toàn và êm thuận, cụ thể là:

+ Dưới tác dụng tổng hợp của tải trọng xe chạy trùng phục và tác dụng lặp đi lặp lại của sự biến đổi gradien nhiệt độ giữa mặt và đáy tấm BTXM, trong suốt thời hạn phục vụ, tầng mặt BTXM không bị phá hoại (không bị nứt vỡ) do mỏi, đồng thời cũng không bị nứt vỡ dưới tác dụng tổng hợp của một tải trọng trục xe lớn nhất đúng vào lúc

xuất hiện gradien nhiệt độ lớn nhất Hai trạng thái giới hạn tính toán nói trên phải được bảo đảm với một mức độ an toàn và tin cậy nhất định, để mặt đường BTXM đủ bền vững trong suốt thời hạn phục vụ yêu cầu

+ Ngoài yêu cầu về cường độ và độ bền vững nói trên, tầng mặt BTXM còn phải

đủ độ nhám để chống trơn trượt, phải chịu được tác dụng mài mòn của xe chạy và phải

đủ bằng phẳng để bảo đảm tốc độ xe chạy thiết kế

1.1.1.4 Cấp thiết kế của đường (TCVN 4054-2005)

Phân cấp thiết kế là bộ khung các quy cách kỹ thuật của đường nhằm đạt tới:

- Yêu cầu về giao thông đúng với chức năng của con đường trong mạng lưới giao thông

- Yêu cầu về lưu lượng xe thiết kế cần thông qua (chỉ tiêu này được mở rộng vì có những trường hợp, đường có chức năng quan trọng nhưng lượng xe không nhiều hoặc tạm thời không nhiều xe)

- Căn cứ vào địa hình, mỗi cấp thiết kế lại có các yêu cầu riêng về các tiêu chuẩn

để có mức đầu tư hợp lý và mang lại hiệu quả tốt về kinh tế

Việc phân cấp kỹ thuật dựa trên chức năng và lưu lượng thiết kế của tuyến đường trong mạng lưới đường và được quy định theo bảng 1.1:

Bảng 1.1 Bảng phân cấp kỹ thuật đường ô tô theo chức năng của đường và

lưu lượng thiết kế

Chức năng của đường

Cao tốc > 25 000 Đường trục chính, thiết kế theo TCVN 5729 : 1997

Quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện

Cấp V > 200 Đường phục vụ giao thông địa phương Đường tỉnh, đường

huyện, đường xã

Cấp VI < 200 Đường huyện, đường xã

Tốc độ thiết kế các cấp đường dựa theo điều kiện địa hình, được qui định trong bảng 1.2:

Bảng 1.2 Tốc độ thiết kế của các cấp đường

Đồng bằng Núi

Đồng bằng Núi

Đồng bằng Núi

Đồng bằng Núi Tốc độ

Theo TCVN 10380:2014, hệ thống đường GTNT được phân thành 4 cấp kỹ thuật

A, B, C và D Cấp A, B và C áp dụng đối với đường có ô tô chạy qua Lựa chọn cấp hạng kỹ thuật tuyến đường tùy thuộc vào lưu lượng xe thiết kế (Nn), xem Bảng 4 Cấp

D áp dụng đối với đường không có ô tô chạy qua

Ngoài 4 cấp kỹ thuật như được quy định trong tiêu chuẩn này, chủ đầu tư có thể lựa chọn đường cấp VI, cấp V hoặc cấp IV trong TCVN 4054:2005 áp dụng cho những khu vực kinh tế phát triển hoặc có khối lượng vận chuyển hành khách và hàng hóa lớn (khu sản xuất, chăn nuôi, gia công, chế biến Nông Lâm Thủy Hải sản; vùng trồng cây công nghiệp; cánh đồng mẫu lớn; đồng muối; làng nghề; trang trại và các cơ sở tương đương) Căn cứ để lựa chọn áp dụng các cấp kỹ thuật trong TCVN 4054:2005 cho đường GTNT dựa trên hai thông số cơ bản, đó là:

- Lưu lượng xe thiết kế (Nn) ≥ 200 xqđ/nđ (xác định theo Điều 4.8);

- Xe có tải trọng trục từ lớn hơn 6000 Kg đến 10000 Kg chiếm trên 10 % tổng số

xe lưu thông trên tuyến

Tốc độ thiết kế và tải trọng trục tiêu chuẩn thiết kế các công trình trên đường đối với các cấp đường giao thông nông thôn được quy định ở bảng 1.3

Bảng 1.3 Tốc độ thiết kế và tải trọng trục tiêu chuẩn thiết kế

Cấp kỹ thuật

của đường

Tốc độ xe chạy thiết kế, Km/h

Tải trọng trục xe thiết kế, Kg

Kiểm toán đối với xe vượt tải

Bảng 1.4 Tổng hợp phân cấp kỹ thuật đường theo chức năng của đường

và lưu lượng xe thiết kế (Nn)

Chức năng của đường

Cấp kỹ thuật theo TCVN 4054:2005

Cấp kỹ thuật của đường theo TCVN 10380:2014

Lưu lượng

xe thiết kế (N n ), xqđ/nđ

Đường huyện có vị trí quan trọng đối với sự

phát triển kinh tế - xã hội của huyện, là cầu nối

chuyển tiếp hàng hóa, hành khách từ hệ thống

đường quốc gia (quốc lộ, tỉnh lộ) đến trung tâm

hành chính của huyện, của xã và các khu chế

xuất của huyện; phục vụ sự đi lại và lưu thông

hàng hóa trong phạm vi của huyện

Cấp IV, V,

Đường xã có vị trí quan trọng đối với sự phát

triển kinh tế - xã hội của xã, kết nối và lưu

thông hàng hóa từ huyện tới các thôn, làng, ấp,

bản và các cơ sở sản xuất kinh doanh của xã

Đường xã chủ yếu phục vụ sự đi lại của người

dân và lưu thông hàng hóa trong phạm vi của

xã

Đường thôn chủ yếu phục vụ sự đi lại của

người dân và lưu thông hàng hóa trong phạm

vi của thôn, làng, ấp, bản; kết nối và lưu thông

hàng hóa tới các trang trại, ruộng đồng, nương

rẫy, cơ sở sản xuất, chăn nuôi

Đường dân sinh chủ yếu phục vụ sự đi lại của

người dân giữa các cụm dân cư, các hộ gia đình

và từ nhà đến nương rẫy, ruộng đồng, cơ sở sản

xuất, chăn nuôi nhỏ lẻ Phương tiện giao

thông trên các tuyến đường dân sinh chủ yếu là

xe đạp, xe mô tô hai bánh, xe kéo tay, ngựa thồ

Không có

xe ô tô chạy qua

Đường KVSX chủ yếu phục vụ sự đi lại của

người dân và lưu thông nguyên vật liệu, hàng

hóa và đến các cơ sở sản xuất, chăn nuôi, gia

công, chế biến Nông Lâm Thủy Hải sản; vùng

trồng cây công nghiệp; cánh đồng mẫu lớn;

đồng muối; làng nghề; trang trại và các cơ sở

tương đương

Cấp IV, V,

Xe có tải trọng trục >

6000 Kg ÷

10000 Kg chiếm trên 10%

1.1.1.5 Thiết kế mặt đường BTXM thông thường gồm các nội dung sau

- Thiết kế cấu tạo kết cấu mặt đường và cấu tạo lề đường;

- Tính toán chiều dày các lớp kết cấu, xác định kích thước tấm BTXM và xác định các yêu cầu về vật liệu đối với mỗi lớp kết cấu;

- Thiết kế cấu tạo các khe nối;

- Thiết kế hệ thống thoát nước cho kết cấu mặt đường

Để dự phòng mài mòn, tầng mặt BTXM được thiết kế tăng dày thêm 6,0mm so với chiều dày tính toán

Các yêu cầu về độ nhám và độ bằng phẳng được quy định như sau:

- Độ bằng phẳng:

+ Đảm bảo các yêu cầu quy định tại tiêu chuẩn TCVN 8864:2011

+ Chỉ số IRI, m/km (TCVN 8865: 2011): Đường cao tốc, cấp I, cấp II, cấp III ≤ 2,0; Các cấp đường khác: ≤ 3,2;

- Độ nhám: Chiều sâu cấu tạo rãnh chống trượt thông qua độ nhám trung bình bề mặt (TCVN 8866:2011)

Đối với đoạn đường bình thường của đường cao tốc, cấp I, cấp II, cấp III: 0,7 ≤ Htb ≤ 1,10;

Đối với đoạn đường đặc biệt của đường cao tốc, cấp I, cấp II, cấp III: 0,8 ≤ Htb ≤ 1,20;

Đối với đoạn đường bình thường của các cấp đường khác: 0,5 ≤ Htb ≤ 0,9;

Đối với đoạn đường đặc biệt của các cấp đường khác: 0,6 ≤ Htb ≤ 1,0;

Chiều dày tấm phải được xác định thông qua kiểm toán với 2 trạng thái giới hạn

đã đề cập ở trên Để thuận lợi cho việc kiểm toán, bước đầu có thể tham khảo các trị số chiều dày tấm tùy thuộc vào cấp hạng đường và quy mô giao thông như ở bảng 1.5

Bảng 1.5 Chiều dày tấm BTXM thông thường tùy theo cấp hạng đường và quy mô

giao thông (tham khảo)

Cấp thông thường Chiều dày tấm BTXM (cm)

Cực nặng Rất nặng Nặng Trung bình Nhẹ

- Đường cao tốc ≥ 32 28 ÷ 32 25 ÷ 28

- Đường cấp I, II, III ≥ 30 26 ÷ 30 24 ÷ 27 22 ÷ 25

1.1.1.6 Các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu đối với BTXM

- Cường độ kéo uốn thiết kế yêu cầu fr đối với BTXM làm tầng mặt và đối với móng trên làm bằng bê tông nghèo hoặc bê tông đầm lăn được quy định ở điều 8.2.3 trong quy định số: 3230/QĐ-BGTVT của Bộ giao thông vận tải và trong tiêu chuẩn ngành 22TCN 223-95 như sau:

fr ≥ 5,0MPa đối với BTXM mặt đường cao tốc, đường cấp I, cấp II và các đường

có cấp quy mô giao thông nặng, rất nặng, cực nặng

fr = 4,5 MPa đối với đường các cấp khác, các đường có quy mô giao thông cấp trung bình và các đường có quy mô giao thông cấp nhẹ nhưng có xe nặng với trục đơn

Trị số mô đun đàn hồi của BTXM làm tầng mặt, bê tông nghèo và bê tông đầm lăn làm lớp móng trên đều được xác định bằng trị số mô đun đàn hồi suy ra từ thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo uốn của BTXM theo TCVN 3119:1993; Khi chưa có số liệu thí nghiệm trực tiếp xác định trị số mô đun đàn hồi thì có thể áp dụng các số liệu kinh nghiệm ở bảng 1.6 dưới đây:

Bảng 1.6 Trị số mô đun đàn hồi tính toán của các loại BTXM

Cường độ kéo uốn (MPa) 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 Cường độ nén (MPa) 5 7 11 15 20 25 30 36 42 49

Mô đun đàn hồi (GPa) 10 15 18 21 23 25 27 29 31 33

Chú thích:

1- Các chỉ tiêu ở bảng này đều ở tuổi mẫu 28 ngày;

2- 1GPa = 1000 MPa;

3- Cường độ chịu kéo uốn xác định theo TCVN 3119:1993;

Cường độ chịu nén xác định theo TCVN 3118:1993;

1.1.2 Tình hình sử dụng mặt đường bê tông trên thế giới và trong nước

1.1.2.1 Tình hình sử dụng mặt đường bê tông xi măng trên thế giới

Mặt đường BTXM xuất hiện vào cuối thế kỷ XIX, bắt đầu ở Anh vào những năm

1950, sau đó lan dần sang Pháp, Đức, Mỹ và Nga… Trong suốt gần 100 năm qua, mặt đường BTXM đã được tiếp tục xây dựng và phát triển ở hầu hết các nước trên thế giới, tập trung nhiều nhất ở các nước có nền kinh tế phát triển như: Canada, Hoa Kỳ, CHLB Đức, Anh, Bỉ, Hà Lan, Australia, Trung Quốc…

Theo Báo cáo của Cục Đường bộ Liên bang Mỹ - FHWA, khối lượng mặt đường BTXM đã xây dựng ở một số nước như sau: Tại Mỹ, mặt đường BTXM chiếm khoảng 9% của 490.179 km đường đô thị và 4% của 1.028.491 km đường ngoài đô thị; tại Đức, mặt đường BTXM không cốt thép, phân tấm chiếm khoảng 25% mạng lưới đường cao tốc với lưu lượng giao thông cao Áo, đường cao tốc chiếm khoảng 25% mạng lưới

đường cao tốc; tại Bỉ, mạng lưới đường khoảng 134.000 km, gồm đường cao tốc, đường tỉnh, đường địa phương và đường nông thôn Trong đó, đường cao tốc có khoảng 1.700

km, tức là chỉ hơn 1% Mặt đường BTXM chiếm 40% của những đường cao tốc và 60% đường nông thôn Tổng cộng, mặt đường BTXM chiếm khoảng 17% Hà Lan, mạng lưới đường ôtô có khoảng 113.000 km Khoảng 2.300 km là đường cao tốc, chỉ khoảng 2% về chiều dài, nhưng những con đường cao tốc này phục vụ 38% lưu lượng giao thông Hà Lan còn có khoảng 140 km đường khu vực có mặt BTXM không cốt thép, phân tấm Tổng cộng, mặt đường BTXM chiếm khoảng 4% mạng đường ôtô Ngoài ra,

Hà Lan còn có 20.000 km đường xe đạp, trong đó 10% là mặt đường BTXM Vương quốc Anh, mạng lưới đường có khoảng 285.000 km, trong đó có 1.500 km là mặt đường BTXM, chiếm khoảng 67% đường cao tốc ở Úc và chiếm 60% đường cao tốc ở Trung Quốc

1.1.2.2 Tình hình sử dụng mặt đường BTXM tại Việt Nam

Nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy, mặt đường BTXM cốt thép được xây dựng tại đường Hùng Vương, Hà Nội vào năm 1975 Trên QL2 đoạn Thái Nguyên - Bắc Kạn xây dựng 30 km đường BTXM vào năm 1984, đường Nguyễn Văn Cừ (bắc cầu Chương Dương) Tiếp theo là trên QL1A với tổng chiều dài các đoạn khoảng 30 km vào năm 1999 tại các đoạn ngập lụt Mặt đường BTXM được sử dụng hầu hết tại các sân bay như: Sao Vàng, Tân Sơn Nhất, Nội Bài, Phú Bài… Hệ thống đường giao thông nông thôn ở một số tỉnh như Thái Bình, Thanh Hoá, Hưng Yên, Huế… cũng có sử dụng mặt đường BTXM với kết cấu đơn giản, đáp ứng nhu cầu giao thông ở địa phương với tải trọng nhỏ và lưu lượng thấp

Theo thống kê của Bộ GTVT, tổng số đường giao thông nông thôn trong cả nước bao gồm 172.437 km, trong đó có 0,56% mặt đường bê tông nhựa và 7,2% mặt đường nhựa hoặc BTXM (12.415 km)

1.1.3 Tình hình sử dụng mặt đường bê tông ở huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế

1.1.3.1 Giới thiệu chung

Phú Lộc là huyện phía Nam của tỉnh Thừa Thiên Huế, phía Bắc giáp huyện Hương Thủy, phía Nam giáp Đà Nẵng, phía Đông giáp biển và phía Tây giáp huyện Nam Đông Song song với quốc lộ 1 cùng tuyến đường sắt Bắc Nam chạy dọc suốt 65 km chiều dài của huyện là bờ biển và dãy núi Trường Sơn đến tận đỉnh đèo Hải Vân - nơi giáp ranh với thành phố Đà Nẵng Huyện Phú Lộc có diệntích tự nhiên 72.808 hecta, dân số năm

2015 là 138.123 người với 46,77% trong độ tuổi lao động, bao gồm 16 xã và 2 thị trấn

Hình 1.3 Bản đồ tỉnh Thừa Thiên Huế 1.1.3.2 Mạng lưới giao thông trên địa bàn huyện Phú Lộc

- Quốc lộ 1: chiều dài: 65,2 km, kết cấu mặt đường bằng bê tông nhựa

- Quốc lộ 49: chiều dài: 24,4 km, kết cấu mặt đường bằng bê tông nhựa

- Đường Hồ Chí Minh: chiều dài 7,8 km, kết cấu mặt đường bằng bê tông nhựa

- Tỉnh lộ 14B: Tổng chiều dài: 15,7 km, kết cấu mặt đường: bê tông nhựa

- Tỉnh lộ 21: Tổng chiều dài: 13,5 km, kết cấu mặt đường: bê tông xi măng

- Tỉnh lộ 15B: Tổng chiều dài: 13,5 km, kết cấu mặt đường: thấm nhập nhựa

- Đường huyện: Gồm 72 tuyến với tổng chiều dài: 165,67 km Kết cấu mặt đường:

bê tông xi măng Hiện nay các tuyến đã đầu 82,4 km với bề rộng mặt đường trung bình 3,5m

- Đường xã: Gồm 230 tuyến với tổng chiều dài: 270,43 km Kết cấu mặt đường:

bê tông xi măng Hiện nay các tuyến đã đầu 170 km với bề rộng mặt đường trung bình 3,0

Như vậy, nhu cầu sử dụng mặt đường BTXM trên địa bàn huyện Phú Lộc là rất lớn

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁT NỘI ĐỒNG (CÁT MỊN) TRONG BÊ TÔNG

1.2.1 Khái niệm về cát nội đồng

Cát nội đồng là loại cát hạt mịn, xuất hiện ở các vị trí bãi cát bồi khe suối, có mô đun độ lớn từ 0,7 đến 2,0 Ở tỉnh Thừa Thiên Huế, theo khảo sát, khối lượng cát nội

đồng được tập trung chủ yếu ở huyện Phú Lộc, Phú Vang, Quảng Điền, Phong Điền với trữ lượng rất lớn khoảng 1.446.000 m3 [30]

Hình 1.4 Khu vực mỏ cát nội đồng Bãi Trằm

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 10796:2015 [23] thì cát mịn phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật trong tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 “Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật”, với mô đun độ lớn của cát mịn từ 0,7 đến 2,0 Cũng theo tiêu chuẩn này thì cát mịn có mô đun độ lớn từ 0,7 đến 1,0 chỉ được dùng chế tạo bê tông mác tới 20 MPa (cấp B15), cát mịn có mô đun độ lớn từ 1,0 tới 2,0 chỉ được dùng để chế tạo bê tông mác tới 30 MPa (cấp B25) [27]

Cát mịn được một số tiêu chuẩn kỹ thuật trên thế giới quy định sử dụng như sau [27]:

- Gost 8736-93 và Gost 26633-91 của Nga quy định: cát sử dụng cho bê tông phải

có mô đun độ lớn từ 1,5 đến 3,25 Cát có mô đun độ lớn từ 1,0 đến 1,5 (với hàm lượng hạt nhỏ hơn 0,16mm không quá 20% và bùn, bụi, sét không quá 3%) được phép sử dụng cho bê tông cấp chịu nén tới B30, cấp chịu uốn tới Bku 4,0 nếu qua nghiên cứu thấy rằng bê tông đảm bảo các tính năng kỹ thuật yêu cầu và có hiệu quả về mặt kinh tế

- AASHTO M6-93 và ASTM C-33 của Mỹ đưa ra các yêu cầu sau: Cát phải có

mô đun độ lớn trong giới hạn 2,3 đến 3,1 (sai lệch cho phép ±0,2) Cát không đáp ứng yêu cầu về mô đun độ lớn như trên được sử dụng khi có bằng chứng rằng bê tông làm

từ cát này có các tính chất tương đương bê tông làm từ cát đối chứng được lấy từ nguồn

đã được chấp thuận sử dụng cho bê tông của kết cấu tương tự

Như vậy có thể thấy, trong các tiêu chuẩn và chỉ dẫn kỹ thuật của một số nước trên thế giới, việc sử dụng cát mịn được đặt trong xu hướng mở Tiêu chuẩn của Nga cho

phép sử dụng cát mịn có mô đun độ lớn tới 1,5 Cát mịn hơn có thể sử dụng làm cốt liệu nhỏ cho bê tông các cấp tới B30 khi có các kết quả nghiên cứu chứng minh rằng bê tông đảm bảo tính năng kỹ thuật và việc dùng chúng mang lại hiệu quả kinh tế

1.2.2 Ứng dụng việc sử dụng cát mịn trong xây dựng

Các công trình nghiên cứu trên thế giới đều cho thấy khả năng sử dụng cát biển, cát mịn để chế tạo bê tông xi măng Một số nước như Anh, Hà Lan, Bỉ, Đan Mạch… cho phép khai thác cát sỏi biển, cát mịn để chế tạo bê tông xi măng

Ở Việt Nam, Viện khoa học và công nghệ xây dựng [29] cũng đã có nghiên cứu việc sử dụng cát mịn (có Mk<2) để thay thế cho cát vàng ở một số vùng hiếm cát thô trong bê tông Tài liệu [24] nghiên cứu chế tạo bê tông hạt mịn là một tập hợp vật liệu

có khả năng tối ưu hóa thành phần trong điều kiện Việt Nam Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa bê tông hạt nhỏ giúp phân tích một vài chỉ tiêu chất lượng của bê tông hạt nhỏ khi sử dụng cát tự nhiên và cát hỗn hợp Nghiên cứu phân tích sự ảnh hưởng đồng thời của thành phần hạt và phụ gia đến tính chất kỹ thuật và cường độ của bê tông hạt nhỏ

Tác giả Nguyễn Thanh Sang với luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu thành phần, tính chất

cơ học và khả năng ứng dụng bê tông cát để xây dựng đường ô tô ở Việt Nam” Trong nghiên cứu này, tác giả đã tập trung giải quyết các vấn đề chính như: nghiên cứu về thành phần của bê tông cát và thí nghiệm; nghiên cứu thực nghiệm về các tính chất đặc trưng cường độ và mô đun đàn hồi của bê tông cát để thiết kế kết cấu mặt đường; nghiên cứu các kết cấu áo đường ô tô sử dụng bê tông cát

Bên cạnh đó còn có các nghiên cứu liên quan tới việc sử dụng các nguồn cát địa phương bao gồm cả cát nhiễm mặn, cát mịn đã được tiến hành tại Việt Nam từ nhiều năm qua và đã có những kết quả nhất định như các nghiên cứu của các tác giả Trần Tuấn Hiệp, Võ Xuân Lý, Lê Văn Bách [8], tác giả Tô Nam Toàn [26] được tiến hành với cát biển tại 13 khu vực thuộc 10 tỉnh dọc bờ biển nước ta cho thấy sử dụng cát biển trong chế tạo bê tông có rất nhiều triển vọng và hiệu quả với bê tông có cường độ trong khoảng 30MPa đến 35MPa; tác giả Nguyễn Mạnh Kiểm với đề tài “nghiên cứu sử dụng cát mịn

để làm bê tông và vữa” [9], tác giả Hoàng Minh Đức với các đề tài [5,6,7] cho thấy áp dụng các biện pháp kỹ thuật như sử dụng phụ gia ức chế ăn mòn, phụ gia siêu dẻo, phụ gia khoáng hoạt tính, cốt gia cường và các biện pháp khác có thể cho phép dùng cát nhiễm mặn chế tạo bê tông

Như vậy, với cát mịn nội đồng Bãi Trằm có hàm lượng clorua trong giới hạn cho phép thì việc sử dụng chỉ cần đến các điểm đặc thù như đối với cát mịn

1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Việc nghiên cứu và sử dụng cát mịn thay thế cho nguồn cát tự nhiên đang dần cạn kiệt đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới, các kết đạt được đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cho bê tông

Tại Việt Nam cát mịn sử dụng cho bê tông đã được nghiên cứu và sử dụng trong nhiều công trình tại các vùng thiếu cát tự nhiên đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và đạt được hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao Chính vì vậy, với trữ lượng cát nội đồng (cát mịn)

ở địa phương, việc nghiên cứu sử dụng cát mịn cho mặt đường bê tông xi măng tại huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế là hợp lý

CHƯƠNG 2 YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ

KẾ HOẠCH THÍ NGHIỆM

2.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT VẬT LIỆU THÀNH PHẦN

2.1.1 Cát chế tạo bê tông và vữa (TCVN 7570:2006) [19]

Cát là cốt liệu nhỏ dùng để làm bê tông, có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo

có kích thước cỡ hạt từ 0,14 - 5mm Chất lượng của cát phụ thuộc vào thành phần khoáng, thành phần hạt và hàm lượng tạp chất

Thành phần hạt của cát biểu thị qua lượng sót tích lũy trên sàng tiêu chuẩn phải nằm trong phạm vị quy định của TCVN 7570 : 2006

độ bền lớn hơn B30 thì hàm lượng tạp chất sét cục và các tạp chất dạng cục, tính theo

% khối lượng không được có Hàm lượng bùn, bụi, sét không được vượt quá 1,5%

- Hàm lượng các tạp chất như sét cục và các tạp chất dạng cục như bùn, bụi và sét trong cát không được vượt quá giá trị quy định trong tiêu chuẩn đối với vữa lỏng mác cao có cấp độ bền lớn hơn B45 thì hàm lượng tạp chất sét cục và các tạp chất dạng cục, tính theo % khối lượng không được quá 0,5%

- Hàm lượng clorua trong cát, tính theo ion Cl¯ tan trong axit đối với bê tông có cấp độ bền trên B30 dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước thì không

được vượt quá 0,01% Đối với bê tông trong các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép thường

và vữa thì không được vượt quá 0,05%

- Cốt liệu bé sử dụng (cát) phải đạt khi khả năng phản ứng kiềm - silic kiểm tra theo phương pháp hóa học theo TCVN 7572-14:2006 Phải nằm trong vùng cốt liệu vô hại Cốt liệu bé được xem là không có khả năng xảy ra phản ứng kiềm–silic nếu biến dạng ở tuổi 6 tháng xác định theo phương pháp thanh vữa nhỏ hơn 0,1%

- Hàm lượng khoáng Mica tính theo % khối lượng cát, không lớn hơn 1%

2.1.2 Cốt liệu lớn (TCVN 7570:2006) [19]

Đá là cốt liệu lớn dùng cho bê tông là hỗn hợp các loại cốt liệu có kích thước từ 5mm đến 70mm có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo Trong hỗn hợp bê tông, thông thường đá chiếm đến 80% thể tích khô của bê tông

Cốt liệu lớn có thể cung cấp dưới dạng hỗn hợp nhiều cỡ hạt hoặc các cỡ hạt riêng biệt Thành phần hạt của cốt liệu lớn được biểu thị bằng lượng sót tích lũy trên các sàng được xác định theo TCVN 7572:2006 [28]

- Hàm lượng hạt thoi dẹt trong cốt liệu lớn không được vượt quy định trong TCVN 7570:2006 là 15% đối với bê tông có cấp độ bền lớn hơn B30 xác định theo TCVN 7572-13:2006

- TCVN 7570:2006 quy định hàm lượng ion Cl¯ trong cốt liệu lớn không vượt quá 0,01% được xác định theo TCVN 7572-15:2006

- Hàm lượng tạp chất hữu cơ trong cốt liệu lớn không được vượt quá giá trị cho phép theo TCVN 7570:2006 xác định theo TCVN 7572-9:2006

Ngoài ra, đối với cốt liệu lớn làm đường bê tông xi măng còn phải thỏa mãn các yêu cầu

kỹ thuật sau (theo Quyết định 1951/2012-BGTVT):

Bảng 2.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với cốt liệu lớn làm đường bê tông xi măng

Hạt thoi dẹt, %, không lớn hơn

Làm tầng mặt đường cao tốc, cấp I, cấp II, cấp III 15

Độ mài mòn LosAngeles, %, không lớn hơn

Hàm lượng các hạt mềm yếu, phong hóa, %, không lớn hơn 1,0

Hàm lượng muối sunfat và đá sunfat xác định theo hàm lượng SO3,

2.1.3 Nước chế tạo bê tông (TCVN 4506 : 2012) [16]

Nước dùng để trộn hỗn hợp bê tông có hàm lượng tạp chất vượt quá giới hạn sẽ làm ảnh hưởng tới quá trình đông kết cũng như làm giảm độ bền lâu của kết cấu bê tông trong quá trình sử dụng Vì vậy, nước có vai trò đặc biệt trong hỗn hợp bê tông

• Hóa dẻo xi măng (phản ứng thủy hóa của x imăng với nước)

• Tạo độ linh động

Nước trộn bê tông có chất lượng cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Không được chứa váng dầu hoặc mỡ

- Thành phần tạp chất hữu cơ không được vượt quá 15mg/l

- Độ pH phải nằm trong miền cho phép từ 4 đến 12,5

- Nước sử dụng để chế tạo bê tông và vữa không được có màu

- Các hàm lượng muối, ion Clo, sunfat tùy thuộc vào dạng kết cấu cụ thể được quy định trong tiêu chuẩn TCVN 4506:2012

2.1.4 Phụ gia trong xây dựng (TCVN 8826:2011) [17]

Phụ gia là chất được bổ sung vào bê tông bên cạnh nước, xi măng và cốt liệu để cải thiện tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông với những ưu điểm như:

• Cải thiện tính chất và khả năng làm việc của bê tông

• Đẩy nhanh quá trình đông kết, khô cứng (bê tông sẽ có cường độ ban đầu cao)

• Bảo dưỡng bê tông tự nhiên trong không khí

• Tác động không thấm nước/chống thấm

• Tăng độ bền cho bê tông

• Bù đắp/giảm sự co ngót trong quá trình bê tông đông kết và cứng

• Tác động đến màu sắc cho bê tông

• Giảm sự mất nước trong quá trình thủy hóa, đông kết, khô cứng của bê tông Phụ gia sử dụng trong đề tài phải đảm bảo các tính năng cơ lý, yêu cầu kỹ thuật và

độ đồng nhất của phụ gia, được quy định trong tiêu chuẩn TCVN 8826:2011

2.1.5 Xi măng

Ở Việt Nam, hiện nay có nhiều loại xi măng có thể được sử dụng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng tùy theo kết cấu công trình và điều kiện môi trường xây dựng công trình Hai loại xi măng được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là xi măng poóclăng và xi măng poóclăng hỗn hợp Các yêu cầu kỹ thuật của xi măng poóclăng được qui định trong tiêu chuẩn TCVN 2682:2009 và các yêu cầu kỹ thuật của xi măng poóclăng hỗn hợp được qui định trong tiêu chuẩn TCVN 6260:2009

Xi măng poóclăng hiện nay sản xuất rất ít do giá thành cao Trong sản xuất bê tông chủ yếu dùng xi măng poóclăng hỗn hợp PCB40 Như ta đã biết hồ xi măng đóng vai trò là chất kết dính, liên kết các hạt cốt liệu rời rạc, hoạt tính của bê tông càng cao thì bê tông có cường độ càng cao Bởi vậy, việc sử dụng xi măng mác cao trong thiết kế thành phần bê tông là cần thiết

Trong nghiên cứu đề tài luận văn đã chọn xi măng Đồng Lâm PCB40 để chế tạo

bê tông

Bảng 2.4 Yêu cầu kỹ thuật đối với xi măng pooc lăng hỗn hợp [14]

2 Thời gian đông kết, phút

- Bắt đầu, không nhỏ hơn

- Kết thúc, không muộn hơn

5 Hàm lượng anhydric sunphuric (SO3), %,

6 Độ nở autoclave(1), %, không lớn hơn 0,8

2.2 ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU TỚI TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG

2.2.1 Ảnh hưởng của cát mịn đến tính chất của bê tông

Thành phần hạt của cát mịn thường bao gồm các hạt nhỏ hơn 1,25mm Phối hợp loại cát này với đá dăm sẽ dẫn tới hỗn hợp cốt liệu có cấp phối gián đoạn do thiếu các cấp hạt từ 1,25 đến 5mm Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy có thể sử dụng hỗn hợp cốt liệu cấp phối gián đoạn với cát mịn để chế tạo bê tông chất lượng tốt Đặc điểm của

bê tông cấp phối gián đoạn là có khối lượng thể tích lớn hơn so với cấp phối bê tông liên tục do chứa nhiều cốt liệu lớn, lượng ngậm cát nhỏ hơn, hơn nữa cấp phối hạt tối

ưu của hỗn hợp cốt liệu cấp phối gián đoạn còn phụ thuộc vào lượng hồ xi măng trong hỗn hợp bê tông [7] Một đặc điểm khác của hỗn hợp bê tông sử dụng cấp phối gián đoạn với cát mịn là hỗn hợp này dễ lèn chặt hơn so với hỗn hợp bê tông cấp phối liên tục có cùng độ sụt Ngoài ra do xu hướng dễ phân tầng nên hỗn hợp bê tông cấp phối gián đoạn thường được chế tạo với độ sụt thấp [31]

Do đó, trong cấp phối hỗn hợp cốt liệu được bổ sung cát tự nhiên vào thì cấp phối hạt trở nên liên tục, tỷ diện tích bề mặt của hỗn hợp cốt liệu nhỏ giảm dẫn tới lượng nước cần trộn của bê tông sử dụng cát mịn tương đương với cát thô cùng tính công tác

Ngược lại, nếu trong cấp phối chỉ sử dụng cát mịn sẽ làm tăng lượng nước nhào trộn do nó có tỉ diện tích bề mặt lớn hơn dẫn đến làm tăng lượng dùng xi măng quá mức nhằm đạt cường độ bê tông Tuy nhiên, các nghiên cứu từ những năm 1970 [9] hay những năm gần đây [5] cho thấy, bằng việc sử dụng phụ gia thích hợp, điều chỉnh hệ số

dư vữa và các biện pháp thi công, hoàn toàn có thể chế tạo bê tông đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật đối với nhiều ứng dụng khác nhau

2.2.2 Ảnh hưởng của đá xi măng

Đá xi măng (mác xi măng và tỷ lệ X/N) có ảnh hưởng lớn đến cường độ của bê tông Khi mác xi măng cao thì cường độ đá xi măng tăng dẫn đến cường độ bê tông

cũng tăng theo, khi mác xi măng thấp thì ngược lại

Khi tỷ lệ N/X hợp lý thì đá xi măng có độ rỗng bé nhất nên có cường độ cao, do

đó cường độ bê tông cũng cao Khi tỷ lệ N/X quá nhỏ thì không đủ nước để xi măng thủy hóa hoàn toàn nên cường độ đá xi măng giảm Mặt khác khi đó hỗn hợp bê tông có

độ sụt bé gây khó khăn trong quá trình thi công Khi tỷ lệ N/X quá cao, nước tự do còn tồn tại nhiều khi bay hơi sẽ để lại nhiều lỗ rỗng trong đá xi măng làm cường độ của đá

xi măng giảm, nên cường độ bê tông cũng giảm Ngoài ra nếu lượng nước quá nhiều thì hỗn hợp bê tông dễ bị phân tầng không thể thi công được

2.2.3 Ảnh hưởng của cốt liệu (đá dăm và cát tự nhiên)

Cường độ của cốt liệu chỉ ảnh hưởng đến cường độ bê tông trong trường hợp bé hơn hay xấp xỉ cường độ đá xi măng Vì thế đối với bê tông từ cốt liệu đá đặc chắc, cường độ của cốt liệu khá cao, thường vượt quá cường độ yêu cầu của bê tông và khi đó khả năng gắn kết giữa đá xi măng và hạt cốt liệu đóng vai trò quan trọng nhất Với bê tông nặng từ cốt liệu đặc chắc có cường độ lớn hơn cường độ thành phần vữa, khi tăng hàm lượng cốt liệu lớn trong bê tông tạo khả năng tiếp xúc nhiều hơn giữa hạt cốt liệu lớn với các điều kiện khác không thay đổi, cường độ bê tông có thể tăng từ 15-20% so với khi có hàm lượng cốt liệu ít hơn [3] Tuy nhiên, khi thay đổi cỡ hạt và cấp phối hạt của hỗn hợp cốt liệu, tổng diện tích mặt ngoài của cốt liệu sẽ biến đổi trong một phạm

vi đáng kể, và nếu với một lượng nước nhào trộn không đổi, tính chất lưu động của hỗn hợp bê tông thay đổi rõ ràng Hình dạng hạt, tính chất bề mặt hạt, tính hút nước của cốt liệu đều ảnh hưởng đến tính lưu động của hỗn hợp bê tông, làm ảnh hưởng tới quá trình công tác bê tông Khi thay đổi hàm lượng cát mịn thay thế cát tự nhiên thì tính công tác của bê tông và cường độ bê tông sẽ thay đổi, bởi hình dạng hạt và đặc trưng bề mặt của hạt cát mịn

2.3 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU ĐẦU VÀO

2.3.1 Cát mịn bãi Trằm

Đề tài đã lấy cát mịn từ các bãi cát thuộc khu vực bãi Trằm, xã Lộc Thủy, được lấy ở 2 khu vực khác nhau Mẫu cát tại khu vực bề mặt có màu vàng, hạt mịn, sau khi

bóc bỏ lớp hữu cơ bề mặt, được ký hiệu là Cm Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật của cát mịn và thành phần hạt của cát mịn được thể hiện ở Bảng 2.5 và Bảng 2.6

Hình 2.1 Cát mịn bãi Trằm, xã Lộc Thủy Bảng 2.5 Các chỉ tiêu kỹ thuật của cát mịn

STT Các chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Kết quả thí nghiệm

Bảng 2.7 Các chỉ tiêu kỹ thuật của cát sông

STT Các chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Kết quả thí nghiệm

1.25 0.63

Hình 2.3 Biểu đồ thành phần hạt của cát sông

Kết quả thí nghiệm cho thấy, cả 2 loại cát sử dụng trong nghiên cứu có mô đun độ lớn tương ứng 1,99 đối với cát mịn bãi Trằm và 2,87 đối với cát sông địa phương Về chỉ tiêu hàm lượng bụi bẩn của cả 2 loại cát trên đều thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật trong tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 Về thành phần hạt, cát mịn này có thành phần hạt nằm ngoài phạm vi cho phép theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 Tuy nhiên, nghiên cứu này hướng tới việc chứng minh rằng sử dụng cát với thành phần hạt nằm ngoài khoảng giá trị tối ưu quy định vẫn có thể chế tạo bê tông đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật đặt ra

Do đó, trong quá trình thiết kế cấp phối, học viên đã tiến hành thay đổi tỷ lệ phối trộn giữa hàm lượng cát mịn và cát sông

52.5

1.250.63

2.3.3 Đá dăm

Đề tài sử dụng đá dăm có kích thước hạt lớn nhất là Dmax = 40 mm tại mỏ đá Dầm

để chế tạo bê tông, có các chỉ tiêu cơ lý được thí nghiệm với kết quả trình bày ở Bảng 2.9 và Bảng 2.10

Bảng 2.9 Các chỉ tiêu kỹ thuật của đá dăm tự nhiên

STT Các chỉ tiêu thí nghiệm Kết quả thí nghiệm

Bảng 2.10 Thành phần hạt của đá dăm tự nhiên

Thành phần hạt của đá dăm tự nhiên

Hình 2.4 Biểu đồ thành phần hạt của đá dăm

Kết quả thí nghiệm đá dăm lấy từ mỏ đá Dầm cho thấy các chỉ tiêu hàm lượng hạt thoi dẹt 5,85%, hàm lượng bụi sét 0,48% và hàm lượng hạt mềm yếu, phong hóa là 0,6% đều thỏa mãn yêu cầu theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 Độ hao mòn LosAngles 24,35%, độ nén dập trong xi lanh 17,69% tương ứng với mác đá dăm 100 MPa (tra bảng

6 của TCVN 7570:2006) đều thỏa mãn yêu cầu để chế tạo mặt đường bê tông xi măng

2.3.4 Xi măng

Lựa chọn xi măng Đồng Lâm PCB40 để chế tạo bê tông, có các chỉ tiêu thí nghiệm cho ở bảng 2.11:

Bảng 2.11 Các chỉ tiêu kỹ thuật của xi măng

STT Các chỉ tiêu thí nghiệm Kết quả thí

nghiệm

Theo TCVN 6260:2009

1 Độ mịn (lượng sót trên sàng 0,09mm) (%) 5,89 <10

3 Thời gian đông kết (phút):

Đối chiếu với các yêu cầu kỹ thuật được quy định trong tiêu chuẩn TCVN 6260:2009 thì loại xi măng mà tác giả sử dụng là PCB40 Đồng Lâm hoàn toàn đảm bảo

để chế tạo bê tông xi măng

2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG [3]

2.4.1 Khái niệm

Tính toán cấp phối bê tông là chọn tỷ lệ phối hợp giữa các loại vật liệu như xi măng, nước, cát và đá dăm hay sỏi sao cho có được hỗn hợp bê tông đạt yêu cầu về mặt

kỹ thuật, tiết kiệm vật liệu và giảm nhẹ chi phí cho quá trình sản xuất

Thành phần của bê tông được biểu thị bằng khối lượng các loại vật liệu dùng trong 1m3 bê tông, bằng tỷ lệ khối lượng của các vật liệu đó trên một đơn vị khối lượng xi măng, bằng thể tích các loại vật liệu dùng trong 1m3 bê tông hay bằng tỷ lệ thể tích của các loại vật liệu đó trên một đơn vị thể tích xi măng

Các điều kiện cần biết trước

Để tính toán được thành phần bê tông, phải dựa vào một số điều kiện như:

- Cường độ bê tông yêu cầu (mác bê tông): thông thường người ta lấy cường độ chịu nén của bê tông sau 28 ngày dưỡng hộ làm cường độ yêu cầu

- Tính chất của công trình: phải biết được công trình làm việc trong môi trường nào, trên khô hay dưới nước, có ở trong môi trường xâm thực mạnh không?

- Đặc điểm kết cấu công trình: Kết cấu có cốt thép hay không có cốt thép, cốt thép dày hay thưa, biết tiết diện công trình rộng hay hẹp… mục đích là để lựa chọn độ dẻo của hỗn hợp bê tông và độ lớn của cốt liệu cho hợp lý

- Điều kiện nguyên vật liệu: như mác và loại xi măng, loại cát, đá dăm hay sỏi và các chỉ tiêu cơ lý của chúng

- Điều kiện thi công: thi công bằng máy hay bằng thủ công

2.4.2 Các phương pháp tính toán cấp phối bê tông

Việc tính toán cấp phối bê tông có theo rất nhiều phương pháp, song hiện nay người ta thường dùng 3 phương pháp sau: tra bảng, thực nghiệm hoàn toàn và tính toán kết hợp thực nghiệm

Phương pháp 1: Phương pháp tra bảng hoàn toàn

Là phương pháp dựa vào các bảng biểu đã lập sẵn Căn cứ vào mác xi măng, cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu, độ sụt và mác bê tông cần chế tạo, tra bảng định mức đẻ xác

định sơ bộ thành phần vật liệu cho 1m 3 bê tông

Phương pháp này đơn giản, thuận lợi cho người sản xuất nhưng thiên về an toàn nên không tiết kiệm được vật liệu Do đó, phương pháp này chỉ nên áp dụng khi đối tượng bê tông ít, mác bê tông thấp và thông thường dùng để lập dự toán xây dựng

Phương pháp 2: Phương pháp thực nghiệm hoàn toàn

Phương pháp thực nghiệm hoàn toàn dựa vào một số vật liệu nhất định, tiến hành đúc mẫu với các cấp phối khác nhau Đem các mẫu đi nén xác định cường độ và lập bảng cấp phối ứng với cường độ tương ứng cho riêng loại vật liệu đó

Phương pháp này tốn kém chi phí cho công tác thí nghiệm và phạm vi sử dụng hạn hẹp (vì chỉ áp dụng được đối với loại vật liệu thí nghiệm) nhưng cho kết quả chính xác

và phù hợp với thực tế vật liệu nên tiết kiệm vật liệu Người ta dùng phương pháp này khi khối lượng bê tông lớn hoặc khi thiết kế cấp phối một loại bê tông đặc biệt chưa có trong quy phạm

Phương pháp 3: Phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm

Dựa vào một số bảng tra có sẵn, tiến hành tính toán cấp phối bê tông theo trình tự:

- Bước 1: Tính toán sơ bộ lượng dùng vật liệu

- Bước 2: Kiểm tra bằng thực nghiệm: từ cấp phối sơ bộ tiến hành đúc mẫu, kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật

- Bước 3: Tính toán lại cấp phối chuẩn

- Bước 4: Từ cấp phối chuẩn chuyển sang cấp phối công tác cho phù hợp với điều kiện thi công công trình

Phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn vì vừa kết hợp tính toán vừa kết hợp với điều kiện vật liệu nhưng không tốn kém nhiều chi phí thí nghiệm Phương pháp này hiện nay được sử dụng rộng rãi với các loại bê tông bình thường

Trên cơ sở phân tích các ưu, nhược điểm của các phương pháp tính toán cấp phối

ở trên, tác giả chọn phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm để thiết kết cấp phối bê tông cho đề tài

Phương pháp Bolomey - Skramtaev là phương pháp tính toán kết hợp với việc kiểm tra bằng thực nghiệm dựa trên cơ sở lý thuyết “thể tích tuyệt đối” có nghĩa là tổng thể tích tuyệt đối (thể tích hoàn toàn đặc) của vật liệu trong 1m3 bê tông bằng 1000 lít [2], nghĩa là:

VaX + VaN + VaC + VaD = 1000 (l)

2.5 KẾ HOẠCH THÍ NGHIỆM

Để đánh giá ảnh hưởng của cát mịn bãi Trằm đến tính chất của hỗn hợp bê tông và

bê tông, nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm một số cấp phối bê tông Các cấp phối thí nghiệm sử dụng cùng loại xi măng, đá và nước và cùng tỷ lệ X/N = 0,556 Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu của các tác giả Hoàng Minh Đức [7], Trần Đức Trung cùng các cộng sự [28], Ngọ Văn Toản [27], của tác giả Nguyễn Mạnh Kiểm [9], Nguyễn Thanh Sang [11, 12, 13], học viên đã tiến hành phối trộn các tỷ lệ cát mịn và cát cát sông theo

tỷ lệ thay thế cát mịn theo khối lượng lần lượt là 0% (ký hiệu tổ mẫu CM0), 20% (ký hiệu tổ mẫu CM20), 40% (ký hiệu tổ mẫu CM40), 60% (ký hiệu tổ mẫu CM60), 80% (ký hiệu tổ mẫu CM80) và 100% (ký hiệu tổ mẫu CM100), thành phần cấp phối cho 1m3 bê tông được trình bày ở Bảng 2.12

Bảng 2.12 Thành phần cấp phối cho 1m3 bê tông

Tỉ lệ thay thế %

Xi măng

Nước Đá

dăm

Cát sông

Cát mịn Cát mịn/cát sông

2.5.1 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén [21]

Quy trình xác định cường độ chịu nén của bê tông tuân theo tiêu chuẩn TCVN 3118:2011

Công thức xác định cường độ chịu nén của bê tông

Rn= P/F ( MPa )

Trong đó: P- Tải trọng phá hoại mẫu (N )

F- diện tích chịu lực của viên mẫu ( mm 2 )

2.5.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo khi uốn

Cường độ chịu kéo khi uốn được xác định trên các mẫu dầm kích thước 150x150x600mm với mỗi loại cấp phối được thí nghiệm 1 tổ mẫu, xác định ở tuổi 28 ngày

Cường độ chịu kéo khi uốn của từng mẫu dầm bê tông được xác định theo công thức:

Rku = γ.Pku.l/(a.b2), MPa

Trong đó: - Pku: tải trọng uốn gãy mẫu, N

- l: khoảng cách 2 gối tựa, mm

- a,b: chiều rộng và chiều cao tiết diện ngang của mẫu, mm

- γ: Hệ số tính đổi cường độ kéo khi uốn của các mẫu dầm khác chuẩn về mẫu chuẩn 150x150x600mm (γ = 1 đối với mẫu chuẩn)

2.5.3 Thí nghiệm xác định độ mài mòn của bê tông [22]

Chế tạo các viên mẫu có kích thước 50x50x50mm, với mỗi loại cấp phối được thí nghiệm 1 tổ mẫu, xác định ở tuổi 28 ngày

Độ mài mòn của bê tông được xác định theo công thức:

Mm = (M0 – M4)/F; (g/cm2)

Trong đó: - m0: Khối lượng mẫu trước khi thử, g

- m4: Khối lượng mẫu sau 4 chu trình mài, g

- F: Diện tích mặt mẫu bị mài, cm2

Độ mài mòn của bê tông và trung bình số học của 3 kết quả trên 3 mẫu thí nghiệm khi các kết quả lớn và nhỏ không lệch quá 15% so với kết quả của viên trung bình Nếu sai lệch vượt quá 15% thì bỏ cả 2 kết quả lớn và nhỏ Độ mài mòn bê tông sẽ là kết quả thử của viên trung bình còn lại

Một số hình ảnh thí nghiệm:

Hình 2.6 Bảo dưỡng bê tông trong các bể ngâm mẫu

Hình 2.7 Nén mẫu bê tông

2.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Các kết quả thí nghiệm kiểm tra chất lượng vật liệu đầu vào đảm bảo các yêu cầu chế tạo bê tông Tác giả tiến hành chế tạo mẫu và kết quả thí nghiệm được trình bày ở chương 3