Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông: Nghiên cứu sử dụng cát nghiền thay thế cát thiên nhiên trong bê tông mặt đường trên địa bàn huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là sử dụng cát nghiền thay thế cát tự nhiên trong mặt đường bê tông xi măng. Đánh giá lựa chọn loại cát nghiền phù hợp và đề xuất cấp phối hợp lý để chế tạo mặt đường bê tông xi măng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông: Nghiên cứu sử dụng cát nghiền thay thế cát thiên nhiên trong bê tông mặt đường trên địa bàn huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN HIỆP NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN THAY THẾ CÁT THIÊN NHIÊN TRONG BÊ TÔNG MẶT ĐƯỜNG TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông Mã số: 60.58.02.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG Đà Nẵng - năm 2019
Công trình được hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS. HUỲNH PHƯƠNG NAM Phản biện 1: PGS.TS. Châu Trường Linh Phản biện 2: TS. Nguyễn Văn Tươi Luận văn được vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông, họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày21 tháng 12 năm 2019. Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách Khoa - Thư viện Trường Đại học Bách Kkhoa - ĐHĐN
1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Cát là một trong những vật liệu chủ yếu được dùng trong công trình xây dựng dân dụng, giao thông, thủy lợi, hạ tầng kỹ thuật... Trong thời gian qua, với tiến trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, hàng năm ngành xây dựng cần đến hàng trăm triệu tấn cát vàng để phục vụ xây dựng và phát triển hạ tầng. Trong khi đó, nguồn cát thiên nhiên ngày càng cạn kiệt và khan hiếm một cách nghiêm trọng, bên cạnh việc khai thác cát thiên nhiên một cách tích cực, hiện nay tình trạng khai thác trái phép gây sạt lở và ô nhiễm môi trường, chất lượng cát xây không còn đảm bảo do trữ lượng cát theo các mỏ quy hoạch không đáp ứng nhu cầu sử dụng. Cát xây dựng trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế nói chung và huyện Phú Lộc nói riêng 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 [1]. Thực tế trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế do nguồn cát khan hiếm nên giá thị trường tăng đột biến làm ảnh hưởng lớn đến quá trình đầu tư xây dựng, đặc biệt là những tháng đầu năm 2019. Chính vì vậy, thời gian gần đây, tỉnh và các cơ quan liên quan thông qua Sở xây dựng đã đẩy mạnh hoạt động kiểm soát khai thác cát trên các con sông và đưa ra những giải pháp nhằm thay thế vật liệu cát với mục tiêu đảm bảo trong công tác đầu tư xây dựng trên địa bàn. Để giải quyết vấn đề này, sản xuất và sử dụng cát nhân tạo đang được coi là giải pháp tối ưu. Hầu hết các chuyên gia trong lĩnh vực xây dựng đều thừa nhận tính ưu việt của cát nhân tạo. Khi sử dụng phương pháp này, nó sẽ giải quyết được bài toán thiếu cát thiên nhiên mà vẫn đảm bảo chất lượng công trình; mặt khác, khi sử dụng cát nghiền thay
2 thế cát tự nhiên nó còn có những ưu điểm như: hạt cát đồng đều hơn, nguồn vật liệu có trữ lượng lớn, có thể điều chỉnh mô đun và tỷ lệ thành phần hạt theo từng yêu cầu cấp phối cho các loại bê tông khác nhau (như bê tông asphalt, bê tông xi măng, bê tông đầm lăn, bê tông mác cao ...). Loại cát này cũng cho phép tiết kiệm xi măng, nhựa đường, rút ngắn thời gian thi công và tăng tuổi thọ công trình; đặc biệt giảm thiểu việc hao mòn đối với kết cấu mặt đường bê tông xi măng vốn là vấn đề đang tồn tại và chưa xử lý dứt điểm trên địa bàn. Chính vì lý do trên học viên chọn đề tài: “Nghiên cứu sử dụng cát nghiền thay thế cát thiên nhiên trong bê tông mặt đường trên địa bàn huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế” nhằm đề xuất việc dùng cát nghiền thay thế cát thiên nhiên cho các công trình sử dụng bê tông xi măng nói chung và cho kết cấu mặt đường bê tông nông thôn nói riêng trên địa bàn huyện Phú Lộc. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Mục tiêu chung: Sử dụng cát nghiền thay thế cát tự nhiên trong mặt đường bê tông xi măng. - Mục tiêu cụ thể: đánh giá lựa chọn loại cát nghiền phù hợp và đề xuất cấp phối hợp lý để chế tạo mặt đường bê tông xi măng. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Cát nghiền từ đá được khai thác từ mỏ đá Thừa Lưu, huyện Phú Lộc; bê tông xi măng sử dụng cát nghiền. - Phạm vi nghiên cứu: Bê tông xi măng cho đường nông thôn theo công nghệ đầm rung thông thường, cường độ chịu nén tới 30 MPa. 4. Phương pháp nghiên cứu Trong luận văn này, các phương pháp nghiên cứu sau được sử dụng: - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: + Nghiên cứu tài liệu trong và ngoài nước về các vấn đề có liên quan, tổng kết các kinh nghiệm thu được từ các dự án thực tế đã sử
3 dụng cát nghiền tại Việt Nam. + Nghiên cứu lý thuyết thiết kế cấp phối bê tông - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: sử dụng phương pháp thí nghiệm trong phòng để xác định các tính chất và chỉ tiêu cơ lý của vật liệu cát nghiền, đá dăm, xi măng và bê tông. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Nghiên cứu cở 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 nội dung luận văn Mở đầu Chương 1. Tổng quan về mặt đường bê tông xi măng và bê tông xi măng sử dụng cát nghiền CHƯƠNG 2: Vật liệu chế tạo bê tông xi măng và kế hoạch thực nghiệm Chương 3: Nghiên cứu sử dụng cát nghiền thay thế cát thiên nhiên trong bê tông mặt đường Kết luận và kiến nghị CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG VÀ BÊ TÔNG XI MĂNG SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN 1.1. MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG 1.1.1. Cấu tạo và yêu cầu kỹ thuật đối với mặt đường bê tông xi măng Bê tông xi măng (BTXM) là loại vật liệu đá nhân tạo nhận được sau a, Ưu điểm của mặt đường BTXM: b, Nhược điểm của mặt đường BTXM.
4 c, Các cấp quy mô giao thông d, Thiết kế mặt đường BTXM thông thường gồm các nội dung sau: e, Yêu cầu chung đối với việc thiết kế mặt đường BTXM thông thường f, Các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu đối với BTXM 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 trên thế giới 1.1.2.2. Tình hình sử dụng ở Việt Nam 1.1.3.2. Mạng lưới giao thông trên địa bàn huyện Phú Lộc a. Quốc lộ b. Tỉnh lộ c. Đường huyện d. Đường xã 1.1.4. Tổng quan về bê tông sử xi măng sử dụng cát nghiền và tình hình sử dụng ở các nước trên thế giới và ở Việt Nam 1.2. NGUỒN VẬT LIỆU ĐỂ PHỤC VỤ VIỆC SẢN XUẤT CÁT NGHIỀN TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC TỈNH THỪA THIÊN HUẾ 1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 Việc nghiên cứu và sử dụng cát nghiền 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 nghiền cho bê tông đã được nghiên cứu và sử dụng trong nhiều công trình đập trọng lực 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 đá ở địa phương, việc nghiên cứu sử dụng cát nghiền cho mặt đường bê tông xi măng tại huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế là hợp lý.
5 CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG XI MĂNG VÀ KẾ HOẠCH THỰC NGHIỆM 2.1. ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU TỚI TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG 2.1.1. Ảnh hưởng của cát nghiền đến tính chất của bê tông 2.1.2. Ảnh hưởng của đá xi măng 2.1.3. Ảnh hưởng của cốt liệu (đá dăm và cát tự nhiên) 2.1.4. Các phương pháp tính toán a. Khái niệm b. Các phương pháp tính toán cấp phối bê tông [3] Phương pháp 1: Phương pháp tra bảng hoàn toàn Phương pháp 2: Phương pháp thực nghiệm hoàn toàn Phương pháp 3: Phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm 2.2. Thí nghiệm tính chất cơ lý của vật liệu chế tạo bê tông xi măng 2.2.1. Xi măng Bảng 2.5. Các chỉ tiêu cơ lý của xi măng PCB40 Đồng Lâm Kết quả Theo TCVN STT Các chỉ tiêu thí nghiệm thí nghiệm 6260:2009 1 Độ mịn (lượng sót trên sàng 0.09mm) (%) 5,89
6 STT Các chỉ tiêu thí nghiệm Kết quả thí nghiệm 5 Hàm lượng bụi sét (%): 0,48 6 Hàm lượng thoi dẹt (%): 5,85 7 Độ nén dập trong xi lanh (%): 17,21 8 Độ hao mòn Los Angeles (%): 23,98 9 Đường kính lớn nhất Dmax (mm): 40 10 Đường kính nhỏ nhất Dmin (mm): 10 Bảng 2.7. Bảng thành phần hạt của đá dăm tự nhiên CẤP PHỐI CỠ HẠT Cỡ sàng Lượng sót trên từng sàng Lượng sót tích luỹ (mm) (g) (%) (%) 70 0,0 0,00 0,00 40 265,5 1,96 1,96 20 6987,0 51,60 53,56 10 5935,0 43,83 97,39
7 Kết quả thí nghiệm STT Các chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Cát nghiền 4 Hàm lượng bụi sét (%) 0,24 5 Hàm lượng hạt trên 5mm (%) 1,06 6 Mô đun độ lớn: 2,84 Bảng 2.9. Thành phần hạt của cát nghiền Thành phần hạt của cát xay Cỡ sàng Lượng sót trên từng sàng, % Lượng sót tích luỹ, % (mm) Cát nghiền Cát nghiền 2,5 6,56 6,56 1,25 34,02 40,57 0,63 21,50 62,07 0,315 17,49 79,56 0,14 16,16 95,72
8 Bảng 2.10. Các chỉ tiêu kỹ thuật của cát sông Kết quả thí nghiệm STT Các chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Cát sông 1 Khối lượng riêng 3 (g/cm ) 2,66 2 Khối lượng thể tích xốp (g/cm3) 1,42 3 Độ khe hở (%) 46,45 4 Hàm lượng bụi sét (%) 1,06 5 Hàm lượng hạt trên 5mm (%) 0 6 Mô đun độ lớn: 2,87 Bảng 2.11. Thành phần hạt của cát cát sông Thành phần hạt của cát sông Cỡ sàng Lượng sót trên từng sàng, % Lượng sót tích luỹ, % (mm) Cát sông Cát sông 2,5 10,37 10,37 1,25 20,96 31,32 0,63 28,15 59,47 0,315 30,45 89,92 0,14 5,67 95,59
9 Bảng 2.1. Thành phần hạt cát Lượng sót tích lũy trên sàng, % khối lượng Kích thước lỗ sàng Cát thô Cát mịn 2,5 mm Từ 0 đến 20 0 1,25 mm Từ 15 đến 45 Từ 0 đến 15 630 m Từ 35 đến 70 Từ 0 đến 35 315 m Từ 65 đến 90 Từ 5 đến 65 140 m Từ 90 đến 100 Từ 65 đến 90 Lượng qua sàng 140 m, không 10 35 lớn hơn 2.3.2. Cát nghiền chế tạo bê tông và vữa (TCVN 9205-2012) [16] Bảng 2.2. Thành phần hạt cát nghiền Lượng sót tích lũy trên sàng, % khối lượng Kích thước lỗ sàng Cát thô Cát mịn 2,5 mm Từ 0 đến 25 0 1,25 mm Từ 15 đến 50 Từ 0 đến 15 630 m Từ 35 đến 70 Từ 5 đến 35 315 m Từ 65 đến 90 Từ 10 đến 65 140 m Từ 80 đến 95 Từ 65 đến 85 2.3.3. Cốt liệu lớn (TCVN 7570:2006) [13] Bảng 2.3. Thành phần hạt của cốt liệu lớn Kích thước Lượng sót tích lũy trên sàng, % theo khối lượng, ứng với kích lỗ sàng, thước hạt cốt liệu nhỏ nhất và lớn nhất mm 5-10 5-20 5-40 5-70 10-40 10-70 20-70 100 − − − 0 − 0 0 70 − − 0 0-10 0 0-10 0-10 40 − 0 0-10 40-70 0-10 40-70 40-70 20 0 0-10 40-70 … 40-70 … 90-100 10 0-10 40-70 … … 90-100 90-100 − 5 90-100 90-100 90-100 90-100 − − − 2.3.4. Nước chế tạo bê tông (TCVN 4506 : 2012) [10] 2.3.5. Phụ gia trong xây dựng (TCVN 8826:2011) [11] 2.3.6. Xi măng Bảng 2.4. Yêu cầu kỹ thuật đối với xi măng pooc lăng hỗn hợp [8]
10 Mác Tên chỉ tiêu PCB30 PCB40 PCB50 1. Cường độ nén, MPa, không nhỏ hơn: - 3 ngày ± 45 phút 14 18 22 - 28 ngày ± 8 giờ 30 40 50 2. Thời gian đông kết, phút - Bắt đầu, không nhỏ hơn 45 - Kết thúc, không muộn hơn 420 3. Độ nghiền mịn, xác định theo - Phần còn lại trên sàng kích thước lỗ 0,09mm, %, không 10 lớn hơn - Bề mặt riêng, phương pháp Blaine, cm2/g, không nhỏ hơn 2800 4. Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp Le 10 Chatelier, mm, không lớn hơn 5. Hàm lượng anhydric sunphuric (SO3), %, không lớn hơn 3,5 6. Độ nở autoclave, %, không lớn hơn 0,8 2.4. KẾ HOẠCH THỰC NGHIỆM 2.4.1. Cấp phối bê tông Thành phần cấp phối cho 1 m3 bê tông được thể hiện ở Bảng 2.10. Bảng 2.10. Thành phần cấp phối cho 1 m3 bê tông Lượng dùng vật liệu, (kg/m3) Tỉ lệ thay thế % Kí hiệu Xi Cát Tỉ lệ Nước Đá dăm Cát xay cấp phối măng sông N/X Cát xay/cát sông CX0 350 178 836,8 494 0,0 0,509 0 CX20 350 178 836,8 395,2 98,8 0,509 20 CX40 350 178 836,8 296,4 197,6 0,509 40 CX60 350 178 836,8 197,6 296,4 0,509 60 CX80 350 178 836,8 98,8 395,2 0,509 80 CX100 350 178 836,8 0,0 494 0,509 100 2.3.2. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén [15] 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 ( mm2 ) 2.3.3. Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo khi uốn
11 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. 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 2.3.4. Thí nghiệm xác định độ mài mòn của bê tông [18] Độ mài mòn của bê tông được xác định theo công thức: Mm = (M0 – M4)/F ; (g/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 như sau: Hình 2.5. Lấy cát nghiền tại trạm Hình 2.6. Rửa cát nghiền tại xay đá trạm xay Hình 2.7. Dưỡng hộ mẫu bê tông Hình 2.8. Mẫu bê tông ở các trong bể ngâm ngày tuổi
12 Hình 2.9. Nén mẫu bê tông Bảng 3.1: Bảng tổng hợp số lượng mẫu thử Kích thước mẫu Tuổi mẫu (ngày) Tổng số Tên chỉ tiêu (cm) 7 14 28 mẫu Cường độ chịu nén 15x15x15 18 18 18 54 Cường độ chịu kéo khi uốn 15x15x60 - - 18 18 Độ mài mòn 5x5x5 - - 18 18 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 Các kết quả thí nghiệm cho thấy chất lượng vật liệu đầu vào để chế tạo bê tông đều đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Các chỉ tiêu cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi uốn và độ mài mòn của bê tông được trình bày ở chương 3. CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN THAY THẾ CÁT THIÊN NHIÊN TRONG BÊ TÔNG MẶT ĐƯỜNG 3.1. PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ CÁT XAY/CÁT SÔNG ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG 3.1.1. Các tính chất của bê tông 3.1.1.1. Cường độ chịu nén của bê tông a, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát xay/ cát sông là 0%
13 Bảng 3.1. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CX0 Cường độ chịu nén, Tỉ lệ thay Kí hiệu Lượng dùng vật liệu, (kg/m3) (MPa), thế (%) tổ mẫu ở tuổi, ngày X N Đ CS Cx Cx/CS 7 14 28 CX0-1 0 29,78 31,11 33,24 350 178 836,8 494 0,0 CX0-2 0 29,56 31,33 33,33 CX0-3 0 28,44 30 33,11 Cường độ chịu nén của tổ mẫu CP0 29,26 30,81 33,27 b, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát xay/ cát sông là 20% Bảng 3.2. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CX20 Tỉ lệ thay Cường độ chịu nén, MPa, Kí hiệu Lượng dùng vật liệu, kg/m3 thế % ở tuổi, ngày tổ mẫu X N Đ CS Cx Cx/CS 7 14 28 CX20-1 20 29,78 33,33 36,36 CX20-2 350 178 836,8 395,2 98,8 20 29,56 32,18 35,56 CX20-3 20 30 32,67 36 Cường độ chịu nén của tổ mẫu CX20 29,78 32,73 35,97 c, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát xay/ cát sông là 40% Bảng 3.3. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CX40 Tỉ lệ Cường độ chịu nén, Kí hiệu Lượng dùng vật liệu, kg/m3 thay thế MPa, tổ mẫu % ở tuổi, ngày X N Đ CS Cx Cx/CS 7 14 28 CX40-1 40 30,62 33,16 36,5 CX40-2 31,16 33,47 36,04 350 178 836,8 296,4 197,6 40 CX40-3 30,13 32,93 36,5 40 Cường độ chịu nén của tổ mẫu CX40 30,64 33,19 36,35 d, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát xay/ cát sông là 60% Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CX60 Tỉ lệ thay Cường độ chịu nén, MPa, Kí hiệu Lượng dùng vật liệu, kg/m3 thế % ở tuổi, ngày tổ mẫu X N Đ CS C1 C1/CS 7 14 28 CX60-1 60 30,62 33,87 36,44 CX60-2 350 178 836,8 197,6 296,4 60 30 34,67 35,91 CX60-3 60 30,67 34,59 36,27 Cường độ chịu nén của tổ mẫu CX60 30,43 34,38 36,21
14 e, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát xay/ cát sông là 100% Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CX100 Tỉ lệ thay Cường độ chịu nén, MPa, Kí hiệu Lượng dùng vật liệu, kg/m3 thế % ở tuổi, ngày tổ mẫu X N Đ CS C1 C1/CS 7 14 28 CP6-1 100 30,22 33,33 37,33 CP6-2 350 178 836,8 0 494 100 30,18 34 37,38 CP6-3 100 30,13 34,44 37,11 Cường độ chịu nén của tổ mẫu CX100 30,18 33,93 37,27 Tổng hợp giá trị cường độ nén của cả 5 cấp phối ở bảng 3.6 Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của các cấp phối Tỉ lệ thay Cường độ chịu nén, Kí hiệu Lượng dùng vật liệu, kg/m3 thế % MPa, ở tuổi, ngày tổ mẫu X N Đ CS Cx Cx/Cs 7 14 28 CX0 350 178 836,8 494 0 0 29,26 30,81 33,27 CX20 350 178 836,8 395,2 98,8 20 29,78 32,73 35,97 CX40 350 178 836,8 296,4 197,6 40 30,64 33,19 36,35 CX60 350 178 836,8 197,6 294,4 60 30,43 34,38 36,21 CX100 350 178 836,8 0 494 100 30,18 33,93 37,27 3.1.1.2. Sự phát triển cường độ bê tông theo thời gian Hình 3.1. Biểu đồ cường độ nén của bê tông phát triển theo thời gian
15 3.1.1.3. So sánh cường độ chịu nén của các cấp phối bê tông Hình 3.2. Biểu đồ cường độ nén của các cấp phối bê tông ở tuổi 7, 14 và 28 ngày 3.1.2. Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông a, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát xay/cát sông là 0%, ký hiệu CX0. Bảng 3.7. Kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn của bê tông CX0 Cường độ kéo Cường độ kéo Tỉ lệ thay Kí hiệu Lượng dùng vật liệu, kg/m3 khi uốn, MPa, uốn tổ mẫu, thế % tổ mẫu tuổi ngày MPa X N Đ CS Cx Cx/CS 28 Rku CX0-1 0 4,0 CX0-2 350 178 836,8 494 0 0 4,2 4,09 CX0-3 0 4,07 b, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát xay/cát sông là 20%, ký hiệu CX20 Bảng 3.8. Kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn của bê tông CX20 Cường độ Tỉ lệ Cường độ kéo khi uốn, Kí hiệu Lượng dùng vật liệu,kg/m3 thay thế kéo uốn tổ MPa, tuổi tổ mẫu % mẫu, MPa ngày X N Đ CS Cx Cx/CS 28 Rku CX20-1 20 4,13 CX20-2 350 178 836,8 395,2 98,8 20 4,20 4,11 CX20-3 20 4,00 c, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát xay/cát sông là 40%, ký hiệu CX40.
16 Bảng 3.9. Kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn của bê tông CX40 Cường độ Tỉ lệ Cường độ kéo khi Kí hiệu Lượng dùng vật liệu, kg/m3 thay kéo uốn tổ uốn, MPa, tổ mẫu thế % mẫu, MPa tuổi ngày X N Đ CS Cx Cx/CS 28 Rku CX40-1 40 4,27 CX40-2 350 178 836,8 296,4 197,6 40 4,33 4,33 CX40-3 40 4,40 d, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát xay/cát sông là 60%, ký hiệu CX60 Bảng 3.10. Kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn của bê tông CX60 Tỉ lệ Cường độ kéo Cường độ Kí hiệu Lượng dùng vật liệu, kg/m3 thay khi uốn, MPa, kéo uốn tổ tổ mẫu thế % tuổi ngày mẫu, MPa X N Đ CS Cx Cx/CS 28 Rku CX60-1 60 4,40 CX60-2 350 178 836,8 197,6 296,4 60 4,20 4,29 CX60-3 60 4,27 e, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát xay/cát sông là 100%, ký hiệu CX100 Bảng 3.11. Kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn của bê tông CX100 Tỉ lệ Cường độ kéo Cường độ Kí hiệu Lượng dùng vật liệu, kg/m3 thay thế khi uốn, MPa, kéo uốn tổ tổ mẫu % tuổi ngày mẫu, MPa X N Đ CS Cx Cx/CS 28 Rku CX100-1 100 4,20 CX100-2 350 178 836,8 0 494 100 4,27 4,18 CX100-3 100 4,07 Bảng 3.12. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn của bê tông Cường độ kéo Tỉ lệ thay Kí hiệu Lượng dùng vật liệu, kg/m3 uốn tổ mẫu, thế % tổ mẫu MPa X N Đ CS Cx Cx/Cs Rku CX0 350 178 836,8 494 0 0 4,09 CX20 350 178 836,8 395,2 98,8 20 4,11 CX40 350 178 836,8 296,4 197,6 40 4,33 CX60 350 178 836,8 197,6 296,4 60 4,29 CX100 350 178 836,8 0 494 100 4,18
17 Hình 3.3. Biểu đồ cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông Nhận xét kết quả thí nghiệm: - Từ hình 3.3, nhận thấy cường độ chịu kéo khi uốn của các tổ mẫu bê tông có sự thay đổi khi hàm lượng cát nghiền tăng lên, khoảng dao động từ 4,09 MPa đến 4,33 MPa. Cụ thể, khi tăng hàm lượng cát nghiền thì cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông có sự biến thiên nhưng theo xu hướng tăng, nhưng khi tỷ lệ thay thế cát nghiền vượt quá 40% thì cường độ kéo uốn có xu hướng giảm. Giá trị cường độ chịu kéo uốn lớn nhất khi tỷ lệ cát nghiền/cát sông là 40%. 3.1.3. Độ mài mòn của bê tông Bảng 3.13. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm mài mòn của bê tông Tỉ lệ thay Độ mài mòn, Kí hiệu Lượng dùng vật liệu, kg/m3 thế % g/cm2 tổ mẫu X N Đ CS Cx Cx/Cs Mm CX0 350 178 836,8 494 0 0 0,2605 CX20 350 178 836,8 395,2 98,8 20 0,2592 CX40 350 178 836,8 296,4 197,6 40 0,2573 CX60 350 178 836,8 197,6 296,4 60 0,2582 CX100 350 178 836,8 0 494 100 0,257 Hình 3.4. Biểu đồ độ mài mòn của bê tông
18 Nhận xét kết quả thí nghiệm: - Từ hình 3.4, nhận thấy độ mài mòn bề mặt của các tổ mẫu bê tông có sự thay đổi khi hàm lượng cát nghiền thay đổi. Cụ thể, đối với cấp phối bê tông sử dụng hoàn toàn cát tự nhiên có độ mài mòn 0,2605 g/cm2; khi tăng hàm lượng cát xay lên 20% và 40% thì độ mài mòn của bê tông giảm tương ứng. Nhưng nếu tăng hàm lượng cát xay vượt quá 40% thì độ mài mòn của bê tông tăng trở lại, tức khả năng chống mài mòn của bê tông giảm. 3.2. LỰA CHỌN CẤP PHỐI TỐI ƯU Nhận thấy, cát xay ở huyện Phú Lộc có trữ lượng lớn, cát có đặc điểm mô đun độ lớn của cát lớn tương đương với cát tự nhiên, hàm lượng bụi bẩn ít do trong quá trình nghiền có quy trình rửa cát, hạt đồng đều và có góc cạnh. Từ các kết quả thí nghiệm cường độ nén, cường độ kéo uốn và khả năng chống mài mòn của bê tông, ta thấy việc sử dụng cát xay trong chế tạo bê tông xi măng cho đường là giải pháp đem lại hiệu quả kinh tế xã hội. Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông tối ưu ở tỷ lệ thay thế 40% cát xay (cấp phối CX40), lớn hơn mẫu sử dụng 100% cát tự nhiên và 100% cát xay. Điều này hoàn toàn phù hợp với công bố nghiên cứu của tác giả J.K.Kim. [20] Theo quy định hiện hành, độ mài mòn của bê tông cho mặt đường bê tông xi măng cao tốc cấp I, cấp II, cấp III phải không lớn hơn 0,3 g/cm2 và cho mặt đường bê tông xi măng cấp IV trở xuống không lớn hơn 0,6 g/cm2. Kết quả thí nghiệm độ mài mòn cho thấy các cấp phối bê tông sử dụng cát xay đều đáp ứng được yêu cầu đối với độ mài mòn khi áp dụng làm mặt đường bê tông xi măng. Từ các kết quả trên, cấp phối tối ưu được lựa chọn là cấp phối có tỷ lệ thay thế 40% cát nghiền và dùng cấp phối này để tính toán cho kết cấu áo đường sau đây