Luận văn thạc sĩ nghiên cứu sử dụng vỏ trấu làm mặt đường bê tông xi măng cho đường giao thông nông thôn trên địa bàn tỉnh trà vinh

LỜI CAM ĐOAN Tôi in m đo n uận văn thạ sĩ “Nghiên cứu sử dụng vỏ trấu làm mặt đường Bê tông xi măng cho đường giao thông nông thôn trên địa bàn tỉnh Trà Vinh” là công trình nghiên cứu c

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chung: Nghiên cứu sử dụng vỏ trấu làm mặt đường bê tông xi măng ho đường gi o thông nông thôn tr n địa bàn tỉnh Trà Vinh

⚠️The Pollinations legacy text API is being deprecated for **authenticated users**.Please migrate to our new service at https://enter.pollinations.ai for better performance and access to all the latest models.Note: Anonymous requests to text.pollinations.ai are NOT affected and will continue to work normally.

Đối tƣợng nghiên cứu

Vỏ trấu thay thế một phần cốt liệu đ , t trong việc chế tạo mặt đường bê tông i măng ho đường gi o thông nông thôn tr n địa bàn tỉnh Trà Vinh.

Phương pháp nghiên cứu

- Khảo s t thự nghiệm hiện trường và trong phòng thí nghiệm

- Tổng hợp, phân tí h rút r ết uận

- Đ nh gi hất ượng củ b tông i măng sử dụng vỏ trấu tại một số tuyến đường giao thông nôn thôn tại tỉnh Vĩnh Long

- X định một số chỉ ti u ơ í ủa vỏ trấu tại tỉnh Trà Vinh

Chương 1: Tổng quan về mặt đường b tông i măng v sản phẩm từ nguồn vật liệu có sử dụng vỏ trấu tại tỉnh Trà Vinh

1.1 Tổng quan về mặt đường b tông i măng

1.2 Tình hình sử dụng mặt đường b tông i măng ở Việt Nam và tại tỉnh Trà Vinh

1.3 Cấu tạo mặt đường b tông i măng

1.4 Yêu cầu kỹ thuật của mặt đường b tông i măng ấp IV trở xuống

1.5 Tình hình sử dụng vỏ trấu làm vật liệu xây dựng tại tỉnh Trà Vinh

Chương 2: Đ nh gi hất ượng mặt đường b tông i măng sử dụng vỏ trấu trên một số tuyến đường giao thông nông thôn tại tỉnh Vĩnh Long

2.1 Giới thiệu về các tuyến đường giao thông nông thôn sử dụng cốt liệu vỏ trấu làm mặt đường tại tỉnh Vĩnh Long

2.2 Quy trình xử lý vỏ trấu và chế tạo cốt liệu mặt đường tại các tuyến đường đường giao thông nông thôn tỉnh Vĩnh Long

2.3 Đ nh gi hất ượng mặt đường b tông i măng sử dụng vỏ trấu trên một số tuyến đường giao thông nông thôn tại tỉnh Vĩnh Long

Chương 3: Nghiên cứu sử dụng vỏ trấu chế tạo mặt đường b tông i măng ho đường giao thông nông thôn tại tỉnh Trà Vinh

3.1 X định các tính chất ơ ý ủa vật liệu đầu vào

3.2 So s nh, đ nh gi trọng ượng mẫu b tông i măng sử dụng vỏ trấu thay thế cho cát

3.3 Thiết kế cấp phối b tông i măng sử dụng vỏ trấu làm cốt liệu

3.4.Các thí nghiệm đ nh gi tính hất ơ ý ủa mặt đường b tông i măng sử dụng cốt liệu vỏ trấu

3.5 Thiết kế mặt đường b tông i măng ấp IV trở xuống từ cấp phối đề xuất 3.6 Đ nh gi hiệu quả về kỹ thuật, kinh tế v môi trường

TỔNG QUAN V MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG VÀ C C SẢN PHẨM TỪ NGUỒN VẬT LIỆU CÓ SỬ DỤNG VỎ TRẤU TẠI TỈNH TRÀ

Định nghĩa về đường bê tông xi măng

Một số ưu điểm, nhược điểm của mặt đường bê tông xi măng

- Cường độ o, thí h hợp với tất ả oại phương tiện vận tải, ể ả e b nh í h, b nh sắt

- Cường độ mặt đường b tông i măng hông th y đổi theo nhiệt độ như mặt đường bê tông nhựa

- Rất ổn định với t dụng ph hoại ủ nướ

- Điều iện thi ông hông hắt he như hi thi ông mặt đường bê tông nhự

- Hao mòn ít ệ số b m giữ b nh e v mặt đường o v hông th y đổi hi mặt đường bị ẩm ướt

- Tuổi thọ ớn từ (20 - 40 năm)

- Mầu mặt đường s ng, dễ phân biệt với ề đường mầu sẫm n n tăng độ n to n hạy e về b n đ m

- Công t duy tu, bảo dưỡng ít v đơn giản

- Không thông e đượ ng y s u hi ây dựng m phải mất một thời gi n bảo dưỡng

- Chi phí ây dựng b n đầu đối với mặt đường b tông i măng o hơn so với mặt đường bê tông nhựa v oại mặt đường h

1.1.2.3 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng với mỗi loại mặt đường bêtông ximăng

- Mặt đường b tông i măng ưới thép: Tr n ơ sở tính to n thiết ế như mặt đường b tông i măng thông thường, bố trí ưới thép (thép All: 10 - 14 mm, @: 10 -

1 2 Cấu tạo mặt ƣờng bê tông xi măng GTNT cấp IV trở xuống [3]

2010 - 2020 Kết ấu n y từ tr n uống dưới gồm tầng ớp s u:

Đường cấp A

Mặt đường TXM ho đường ấp A đượ thiết ế với tải trọng 6 tấn/trụ Lớp mặt bằng TXM đ 1 2 M250 hoặ M300 d y 18 m hoặ 20 m Kết ấu o đường như ình 1.1:

Đường cấp B

Mặt đường TXM ho đường ấp đượ thiết ế với tải trọng 2,5 tấn/trụ Lớp mặt bằng TXM đ 1 2 M200 hoặ M250 hoặ M300 d y 16 m hoặ 18 m Kết ấu o đường như ình 1.2:

Tấm BTXM đá 1x2, mác 250, M250 hoặc M300, dày 18cm hoặc 20cm Lớp ngăn cách bằng giấy dầu (nếu có)

Nền (móng) đường hoàn thiện

Hình 1.2 Mặt cắt điển hình đường cấp B

Đường cấp C

Mặt đường TXM ho đường ấp C đượ thiết ế với tải trọng 2,5 tấn/trụ Lớp mặt bằng TXM đ 1 2 M200 hoặ M250 d y 14 m hoặ 16 m Kết ấu o đường như ình 1.3.

Hình 1.3 Mặt cắt điển hình đường cấp C

Đường cấp D

Mặt đường đ 1 2 M200 hoặ M250 d y 10 m hoặ 12 m Kết ấu o đường như ình 1.4:

Tấm BTXM đá 1x2, mác 250 hoặc M300, dày 16cm hoặc18cm Lớp ngăn cách bằng giấy dầu (nếu có)

Hình 1.4 Mặt cắt điển hình đường cấp D

1 3 Yêu cầu kỹ thuật của bê tông xi măng cho kết cấu áo ƣờng từ cấp IV trở xuống

- Mặt đường TXM ho đường cấp A: Cường độ nén Rn = 25÷30 MPa

- Mặt đường TXM ho đường cấp : Cường độ nén Rn = 20÷25 MPa

- Mặt đường TXM ho đường cấp C: Cường độ nén Rn = 20÷25 MPa

- Mặt đường TXM ho đường cấp D: Cường độ nén Rn = 20÷25 MPa

Theo Quyết định Theo Quyết định số 3230/QĐ-BGTVT ngày 14/12/2012 của

1.4 Tình hình sử dụng mặt ƣờng bê tông xi măng ở Việt Nam và tại tỉnh Trà Vinh

Năm 2010, ây dựng th m 500 m đường b tông i măng ó bề rộng 7m

Tình hình sử dụng mặt ƣờng bê tông xi măng ở Việt Nam và tại tỉnh Trà

1.5 Tình hình sử dụng vỏ trấu làm vật liệu xây d ng ở Việt Nam[30]; [31];[32]

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của vỏ trấu

Thành phần SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O SO 3 MKN m ượng, % 90,21 0,68 0,74 1,41 0,59 2,38 0,25 3,12

Hình 1.5 Cây lúa và vỏ trấu (Nguồn ảnh: http://thoimoi.vn)

1.5.1 Vỏ Trấu làm công trình giao thông nông thôn Để tìm một kết cấu bền chắc, tận dụng vật liệu đị phương v vật liệu sản xuất trong nước, có thể thi công bằng phương ph p thủ công kết hợp với ơ giới nhỏ, giá thành thấp, thích hợp với đường gi o thông nông thôn, đặc biệt là tận dụng được phế phẩm nông nghiệp, giảm thiểu ô nhiễm môi trường Người dân đã sử dụng vỏ trấu làm chất độn để tạo thành hỗn hợp b tông trấu ho việ ây dựng ông trình ây dựng bờ r o, bờ tường hoặ ót vỉ hè, đường đi bộ, sân phơi, m nền huồng trại, v.v trong điều iện vỏ trấu đượ ết dính tốt với vật iệu h như i măng, t, v.v Đặc biệt, một số nơi òn mạnh dạn đư b tông ốt trấu v o việ m đường gi o thông nông thôn nhằm giải quyết nhu ầu đi ại ủ người dân

1.5.2.Các ứng dụng khác của vỏ trấu

1.5.3 Sử dụng làm chất đốt lò nung gạch

Hình 1.6 Dùng vỏ trấu trong việc nung gạch tại Trà Vinh

1.5.4 Vỏ trấu làm sản phẩm vật liệu xây dựng nhẹ gạch không nung [15]

Hình 1.7 Dùng vỏ trấu trong việc chế tạo gạch không nung gạch tại nhà máy gạch Nhật Anh Trà Vinh

1.5.5 Vỏ Trấu làm mặt sân trước nhà Để tìm một kết cấu bền chắc, tận dụng vật liệu đị phương v vật liệu sản xuất tại đị phương, có thể thi công bằng phương ph p thủ công, giá thành thấp Người dân tỉnh Trà Vinh đã sử dụng vỏ trấu làm chất độn để tạo thành hỗn hợp b tông trấu ho việ ây dựng ông trình ây dựng bờ r o, bờ tường hoặ ót vỉ hè, đường đi bộ, sân phơi, m nền huồng trại, v.v trong điều iện vỏ trấu đượ ết dính tốt với vật iệu h như i măng, t, v.v Đặc biệt, một số nơi như tỉnh Vĩnh Long, tỉnh Cà

M u… òn mạnh dạn đư b tông ốt trấu v o việ m đường gi o thông nông thôn nhằm giải quyết nhu ầu đi ại ủ người dân

Hình 1.8 Dùng trấu làm nền sân phơi Hình 1.9 Dùng trấu làm nền chuồng nuôi gia cầm

Ngoài những ứng dụng của vỏ trấu trong xây dựng Trà Vinh còn ứng dụng trong hăn nuôi, trồng trọt, trong nông nghiệp

Đ NH GI CHẤT LƯỢNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG SỬ DỤNG VỎ TRẤU TRÊN MỘT SỐ TUY N ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN TẠI TỈNH VĨNH LONG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRẤU CH TẠO MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG CHO ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN TẠI TỈNH TRÀ

Cát

Hình 3.1 Cân lấy khoảng 3500g (m) cốt liệu đã sàng qua sàng

Bảng 3.1 Kết quả thí nghiệm thành phần cơ lý hạt cát

STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả

1 Khối ượng thể tích xốp g/cm 3 1,375

6 m ượng tạp chất hữu ơ Màu Bằng màu chuẩn

STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả

9 Lượng hạt lớn hơn 5 mm % 0,00

Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm thành phần hạt cát

Khối lƣợng tích lũy trên sàng (g)

Phần trăm khối lƣợng tích lũy trên sàng

Phần trăm khối lƣợng lọt sàng tích lũy

Hình 3.2 Biểu đồ thành phần hạt của cát

* Bàn luận kết quả: Nhìn vào số liệu từ kết quả thí nghiệm Bảng 3.1 ta thấy

Như vậy, loại t tr n được sử dụng để chế tạo mặt đường b tông i măng ho đường giao thông nông thôn cấp IV trở xuống là phù hợp

L ƣợng t ích lũy t rê n sà ng ( %)

BI U ĐỒ THÀNH PHẦN HẠT

Đá

Đ tại tỉnh Trà Vinh phần lớn thường sử dụng đ dăm ấy từ mỏ đ ở Biên Hòa

Hình 3.3 Cân lấy khoảng 5000g (m) cốt liệu đã sàng qua sàng

Bảng 3.3 Chỉ tiêu cơ lý của đá dăm

STT Chỉ tiêu cơ l Đơn vị Kết quả

1 Khối ượng thể tích xốp kg/l 1,371

7 Độ nén đập bão hòa trong xi lanh % 12,79

Bảng 3.4 Thành phần hạt của đá dăm

Khối lƣợng trên từng sàng (g)

Lƣợng sót tích lũy trên sàng (%)

Hình 3.4 Biểu đồ thành phần hạt của đát

- m ượng thoi dẹt 13,98%< 35% đủ điều kiện cho cấp phối bê tông cấp phối B30 và thấp hơn

- m ượng bụi, bùn, sét là 0.96% < 2% đủ điều kiện cho cấp phối bê tông từ

- Độ nén đập trong xi lanh ở trạng thái bão hòa 12.79% < 14% đủ điều kiện cho cấp phối bê tông mác M20

- Thành phần hạt nằm trong phạm vi cho phép

Vậy, đ dăm ấy từ mỏ đ i n ò được sử dụng để chế tạo mặt đường bê tông i măng ho đường giao thông nông thôn cấp IV trở xuống là phù hợp

L ƣợn g sót t ỷ lệ trê n sàng (% ) Đường kính lỗ sàng (mm)

Xi măng

Nghiên cứu này sử dụng loại i măng o im PC40 t giả không thí nghiệm lại các chỉ ti u ơ, ý, hó ủ i măng Theo ế quả số liệu ó tr n b o bì b o imăng

Hình 3.5 Hình thể hiện các chỉ tiêu cơ, lý, hóa trên bao Xi măng Holcim PC40

Bảng 3.5 Các chỉ tiêu cơ, lý, hóa của xi măng Holcim PC40

Kết thúc ≥6:15 3:06 Độ mịn Sót sàng 0.09mm % ≤10 0,6

Bề mặt riêng cm 2 /g ≥2800 3877 Độ ổn định thể tích mm ≤10 0,2 m ượng SO3 % ≤3,5 2,1

Nước

Bảng 3.6: Hàm lượng tối đa cho phép của muối hoà tan, ion sunfat, ion clo và cặn không tan trong nước trộn bê tông và vữa

Mức cho phép Muối hòa tan

1 Nướ trộn b tông v nướ trộn vữ bơm bảo vệ ốt thép ho ết ấu b tông ốt thép ứng ự trướ

2 Nướ trộn b tông v nướ trộn vữ hèn mối nối ho ết ấu b tông ốt thép 5000 2000 1000 200

3 Nướ trộn b tông ho ết ấu b tông hông ốt thép Nướ trộn vữ ây v tr t 10000 2700 3500 300

1) Khi sử dụng i măng nhôm m hất kết dính cho bê tông và vữ , nước dùng cho tất cả các phạm vi sử dụng phải theo đúng qui định của mục 1 bảng 2.5

2) Trong trường hợp cần thiết, cho phép sử dụng nướ ó h m ượng ion o vượt qu qui định của mục 2 bảng 2.5 để trộn bê tông cho kết cấu bê tông cốt thép, nếu tổng h m ượng ion o trong b tông hông vượt quá 0,6kg/m 3

3) Trong trường hợp nướ dùng để trộn vữ ây, tr t ết ấu ó y u ầu tr ng trí bề mặt hoặ ở phần ết ấu thường uy n tiếp ú ẩm thì h m ượng ion o hống hế hông qu 1200 mg/

Bảng 3.7 Giới hạn cho phép về thời gian ninh kết và cường độ chịu nén của hồ xi măng và bê tông

Chỉ tiêu kỹ thuật Giới hạn cho phép

Thời gi n đông ết củ i măng phải đảm bảo

Không nhỏ hơn 1 Không lớn hơn 12

Cường độ chịu nén của vữa tại tuổi 28 ngày,% so với mẫu đối chứng Không nhỏ hơn 90

1 Mẫu đối chứng sử dụng nước uống được tiến hành song song và dùng cùng loại i măng với mẫu thử

2 Thời gi n đông ết củ i măng đượ định ít nhất 2 lần theo TCVN 6017:1995

3 Việ định ường độ chịu nén của vữa (Thử bằng vữ i măng dùng để sản xuất b tông) được thực hiện theo TCVN 6017:2015 [11]

*Bàn luận kết quả: Đối hiếu y u ầu ỹ thuật theo TCVN 302:2004[12]

Nướ sử dụng phải đảm bảo y u ầu ỹ thuật

- Không chứa váng dầu hoặc váng mỡ

- Lượng tạp chất hữu ơ hông ớn hơn 15 mg/

- Độ pH không nhỏ hơn 4 v hông ớn hơn 12,5

- Không có màu khi dùng cho bê tông và vữa trang trí

- Theo mụ đí h sử dụng, h m ượng muối hoà tan, lượng ion sunf t, ượng ion clo và cặn hông t n hông được lớn hơn gi trị qui định trong bảng 2.5

- Khi nướ được sử dụng cùng với cốt liệu có khả năng gây phản ứng kiềm - silíc, tổng h m ượng ion n tri v i hông được lớn hơn 1000 mg/

Vỏ trấu

Nẵng [13], các số liệu được tổng hợp trong Bảng 3.8; Bảng 3.9; Bảng 3.10

Bảng 3.8 Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của vỏ trấu

Khối lƣợng thùng ong + vỏ trấu (g)

Khối lƣợng thể tích xốp (g/cm 3 )

Bảng 3.9 Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng, độ hút nước của vỏ trấu

Số lần thí nghiệm Lần 1 Lần 2 Trung bình

Khối ượng mẫu khô cân trong không khí m 1 (g) 300,86 300,87

Khối ượng bình + tấm ính + nước đến vạ h quy định m 2 (g) 3029,96 3098,99

Khối ượng bình + tấm kính + mẫu

+ nướ đến vạ h quy định m3 (g) 3301,42 3371,02

Khối ượng riêng của mẫu (g/cm 3 ) m 1 /(m 1 + m 2 - m 3 ) 1,028 1,046 1,037

Khối ượng thể tích của mẫu ở trạng thái khô (g/cm 3 ) m 1 /(m 4 + m 2 - m 3 )

Khối ượng thể tích của mẫu ở trạng th i bão hò nước (g/cm 3 ) m 4 /(m 4 + m 2 - m 3 )

1,594 1,583 1,589 Độ hút nước của mẫu W(%)

Bảng 3.10 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm vỏ trấu

TT Tên chỉ tiêu Đơn vị PP thí nghiệm

1 Khối ượng thể tích xốp g/cm 3 TCVN 7572-6 : 2006 0,0950

2 Khối ượng riêng g/cm 3 TCVN 7572-4 : 2006 1,037

Thiết kế cấp phối bê tông xi măng sử dụng vỏ trấu làm cốt liệu

3.2 Thiết kế cấp phối bê tông xi măng sử dụng vỏ trấu làm cốt liệu

3 2.1 Cơ sở lý luận thiết kế

Theo Quyết định số 4927/QĐ-BGTVT ngày 25/12/2014 [14] loại kết cấu mặt đường GTNT áp dụng ho đường cấp C, mác M200 có Rn ≥ M20MPa

IV trở xuống tại tỉnh Trà Vinh

3.2.2 Thiết kế cấp phối bêtông ximăng sử dụng cốt liệu vỏ trấu tại Trà Vinh

Bảng 3.11 Thành phần cốt liệu cấp phối CP0, bê tông mác M200 theo Quyết định số 1329/QĐ-BXD Bộ Xây dựng Đơn vị: 1m3

Thành phần vật liệu (kg)

40 Các cấp phối bê tông sử dụng trấu thay thế một phần t được thể hiện Bảng 3.12:

Bảng 3 12 Thành phần cấp phối cho mẻ trộn 1m3 bêtông

Cấp phối Thành phần vật liệu (kg)

Xi măng Đ 1 2 Cát Trấu Nước

(kg) (kg) (kg) (kg) ( ít)

3.3 Các thí nghiệm ánh giá tính chất cơ l của mặt ƣờng bê tông xi măng sử dụng cốt liệu vỏ trấu tại Trà Vinh

3.3.1 Quy trình trộn bê tông và phương pháp lấy mẫu thí nghiệm

3.3.1.1 Quy trình trộn bê tông

- Bước 2: Chuẩn bị thiết bị v vật iệu trướ hi trộn b tông

+ M y trộn b tông động ơ điện dung tí h 250l

+ Dụng ụ: Cân, thùng sơn dùng hứ và đo ường vật iệu (loại thùng đựng nước sơn 18 g), ẻng, ướ …

+ Nguồn điện: Ngồn điện 220V ấy từ điện sinh hoạt tại đị phương

+ Đợt 1: Cho hoản 50% hối ượng t, đ , i măng v 100% hối ượng trấu v o ối trộn, ượng nướ đổ vừ đủ Cho o y, ắt đảo đều ối trộn v ho ối trộn quay khoản 10-15 vòng

+ Đợt 2: Cho ượng t, đ , i măng, nướ òn ại v o ối trộn Cho o y, ắt đảo đều ối trộn từ 10-15 vòng tiếp theo

- Bước 4: Tiến h nh đổ vữ b tông từ ối trộn r thùng hứ h y phương tiện vận chuyển như e rù , e út í h đến vị trí hu vự vùng m thí nghiệm

Hình 3.7 Hình ngâm trấu trước khi trộn bê tông

Hình 3.8 Hình cân cốt liệu trước tiến hành trộn bê tông

Kiểm tra lượng độ thấm nước của trấu

Hình 3.9 Hình trộn bê tông đợt 1 Hình 3.10 Hình vữa bê tông sau khi trộn

- Trấu trướ hi trộn phải ngâm trấu trong nướ ít nhất 24 giờ, nhằm m giảm độ hút nướ ủ trấu v m ho ốt iệu trấu ết dính với imăng tăng n

-Thời gi n trộn hoảng 07-10 phút, nhiều hơn thời gi n trộn b tông thông thường

3.3.1.2 Phương pháp lấy mẫu thí nghiệm

+ Mẫu thí nghiệm ường độ hịu nén ủ b tông:Mỗi nhóm mẫu gồm 3 vi n, kí h thướ 150x150x150 mm

+ Mẫu thí nghiệm ường độ hịu éo hi uốn ủ b tông: Mỗi nhóm mẫu gồm

+ Mẫu thí nghiệm độ m i mòn b tông: Mỗi nhóm mẫu gồm 3 vi n, í h thướ 70,7x70,7x70,7mm

Cốt liệu vữa mẫu CP10

+ Phương ph p súng bật nẩy ngo i hiện trường:Mỗi đoạn tiến h nh thí nghiệm một vùng tương ứng với 16 điểm bắn, ghi nhận ại số iệu ủ từng ần bắn

+ Phương ph p ho n ấy mẫu ngo i hiện trường: Kho n ấy mẫu thự tế hiện trường s u đó tiến h nh nén mẫu s t định ường độ hịu nén ủ mẫu

3.3.2 Thí nghiệm đo độ sụt của hỗn hợp bê tông theo tiêu chuẩn TCVN 3106:1993 [16]

Định dạng
Số trang	112
Dung lượng	15,56 MB