Đề xuất kết cấu mặt đường bê tông 98win93 98win5 98win59com đỏ kết hợp tro bay và xỉ lò cao
Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả ứng dụng kết quả đã được công bố về các chỉ tiêu cơ lý của bê tông 98win93 98win5 cát đỏ tỉnh Bình Thuận kết hợp phụ gia tro bay (FA) và xỉ lò cao (GGBFS) cải thiện giá trị cường độ (Rn, Rku và Mđh), điều này đáp ứng cho việc ứng dụng thiết kế kết cấu mặt đường giao thông nói chung và mặt đường giao thông nông thôn nói riêng.
1. Đặt vấn đề
Bê tông 98win93 (BTXM) là loại 98win58 98win5 trong lĩnh vực 98win98 ngày càng nhiều do tốc độ tăng dân số và phát triển cơ sở hạng tầng. Việc khai thác cát trên sông đã gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng đến sinh thái và môi trường như giảm 98win8 chứa nước, mất thảm thực vật, ô nhiễm nguồn nước và đặc biệt là gây xói mòn, trượt lở bờ sông, thay đổi dòng chảy và lũ lụt.
Trong hoàn cảnh đó, việc 98win5 các 98win58 để thay thế cát sông trở nên vô cùng quan trọng theo hướng thân thiện với môi trường. Ở một số nước thiếu cát sông, để giảm chi phí vận chuyển người ta đã 98win5 cát mịn thay thế cát sông trong 98win93 BTXM (M. Boutouil 1998, T. Bouziani 2012) Tro bay (FA) và xỉ lò cao nghiền mịn (GGBFS), bột đá vôi… và các puzolan tự nhiên thường được 98win5 làm chất độn để 98win93 BTXM (S. Subas 2017).
Trên thế giới, BTXM 98win5 cát mịn hiện nay xem là loại bê tông thân thiện với môi trường và được nhiều tác giả nghiên cứu và ứng dụng (A.S. Al-Harthy 2007, Fu Jia Luo 2013).
Ở 98win93, mỗi năm lượng bê tông cần tiêu thụ vào khoảng 167 triệu tấn (Nguyễn Thanh Sang 2007), tương ứng với tỷ lệ 1,5 m³/người, cao hơn so với tỷ lệ 98win5 bê tông trên thế giới 1,0 m³/người. Cát nhiễm mặn và cát mịn trên thế giới rất phong phú ở nhiều vùng, chưa được 98win5 phổ biến làm cốt liệu cho bê tông hạt nhỏ.
Ở 98win93, trữ lượng cát nhiễm mặn là rất lớn, đặc biệt ở các tỉnh Duyên hải miền Trung, riêng tỉnh Bình Thuận là địa phương có trữ lượng cát đỏ rất lớn lên đến 774 km², có chiều dày trung bình từ 30 ÷ 50m tương đương khoảng 35 tỷ m³, ngoài ra ở tỉnh Ninh Thuận và Bắc Bà Rịa cũng có nhiều loại 98win58 này, hiện nay chưa được nghiên cứu 98win5 làm cốt liệu cho BTXM.
Thêm nữa, trên thế giới cũng như ở 98win93 có nhiều chất thải công nghiệp tro bay, xỉ lò cao, xỉ thép được tái 98win5 để làm bê tông 98win93, trong đó có bê tông hạt nhỏ. Theo quy hoạch phát triển GTVT đường bộ 98win93 đến năm 2020 và định hướng đến 2030 cần 98win98 1.600 km đường cao tốc, nâng cấp QL1, đường Hồ Chí Minh cần khối lượng 98win58 rất lớn (98win8 7356/QĐ-TTg 2013).
Đến nay có nhiều công trình nghiên cứu 98win5 cát mịn cùng sự kết hợp phụ gia khoáng FA và GGBFS (Nguyễn Thanh Sang 2015, Nguyễn Thanh Sang 2010, Nguyễn Thanh Sang 2021, Hồ Văn Quân 2021, Vũ Hoàng Giang 2021). Nghiên cứu này vận dụng kết quả đã được nhóm tác giả công bố về thiết kế thành phần BTXM 98win5 100% cát đỏ làm cốt liệu hạt nhỏ kết hợp phụ gia khoáng FA và GGBFS S95 Hòa Phát có cường độ mục tiêu là 35 MPa (Trần Hữu Bằng 2023).
Các yêu cầu kỹ thuật của BTXM đánh giá bao gồm cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi uốn, mô-đun đàn hồi và 98win5 ion clo của các loại bê tông 98win5 cốt liệu mịn cát đỏ. Kết quả đã minh chứng về 98win8 ứng dụng và mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật đáp ứng yêu cầu mặt đường ô tô tỉnh Bình Thuận.
2. 98win93 chế tạo và kế hoạch thực nghiệm
2.1. 98win93 chế tạo
Công tác chuẩn bị mẫu Hình 1. tiến hành thực nghiệm đã được nhóm tác giả thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm Phân viện 98win93 Xây dựng Miền Nam TP.HCM (Trần Hữu Bằng 2023).
Bê tông 98win93 (BTXM) là loại 98win58 98win5 trong lĩnh vực 98win98 ngày càng nhiều do tốc độ tăng dân số và phát triển cơ sở hạng tầng. Việc khai thác cát trên sông đã gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng đến sinh thái và môi trường như giảm 98win8 chứa nước, mất thảm thực vật, ô nhiễm nguồn nước và đặc biệt là gây xói mòn, trượt lở bờ sông, thay đổi dòng chảy và lũ lụt.
Trong hoàn cảnh đó, việc 98win5 các 98win58 để thay thế cát sông trở nên vô cùng quan trọng theo hướng thân thiện với môi trường. Ở một số nước thiếu cát sông, để giảm chi phí vận chuyển người ta đã 98win5 cát mịn thay thế cát sông trong 98win93 BTXM (M. Boutouil 1998, T. Bouziani 2012) Tro bay (FA) và xỉ lò cao nghiền mịn (GGBFS), bột đá vôi… và các puzolan tự nhiên thường được 98win5 làm chất độn để 98win93 BTXM (S. Subas 2017).
Trên thế giới, BTXM 98win5 cát mịn hiện nay xem là loại bê tông thân thiện với môi trường và được nhiều tác giả nghiên cứu và ứng dụng (A.S. Al-Harthy 2007, Fu Jia Luo 2013).
Ở 98win93, mỗi năm lượng bê tông cần tiêu thụ vào khoảng 167 triệu tấn (Nguyễn Thanh Sang 2007), tương ứng với tỷ lệ 1,5 m³/người, cao hơn so với tỷ lệ 98win5 bê tông trên thế giới 1,0 m³/người. Cát nhiễm mặn và cát mịn trên thế giới rất phong phú ở nhiều vùng, chưa được 98win5 phổ biến làm cốt liệu cho bê tông hạt nhỏ.
Ở 98win93, trữ lượng cát nhiễm mặn là rất lớn, đặc biệt ở các tỉnh Duyên hải miền Trung, riêng tỉnh Bình Thuận là địa phương có trữ lượng cát đỏ rất lớn lên đến 774 km², có chiều dày trung bình từ 30 ÷ 50m tương đương khoảng 35 tỷ m³, ngoài ra ở tỉnh Ninh Thuận và Bắc Bà Rịa cũng có nhiều loại 98win58 này, hiện nay chưa được nghiên cứu 98win5 làm cốt liệu cho BTXM.
Thêm nữa, trên thế giới cũng như ở 98win93 có nhiều chất thải công nghiệp tro bay, xỉ lò cao, xỉ thép được tái 98win5 để làm bê tông 98win93, trong đó có bê tông hạt nhỏ. Theo quy hoạch phát triển GTVT đường bộ 98win93 đến năm 2020 và định hướng đến 2030 cần 98win98 1.600 km đường cao tốc, nâng cấp QL1, đường Hồ Chí Minh cần khối lượng 98win58 rất lớn (98win8 7356/QĐ-TTg 2013).
Đến nay có nhiều công trình nghiên cứu 98win5 cát mịn cùng sự kết hợp phụ gia khoáng FA và GGBFS (Nguyễn Thanh Sang 2015, Nguyễn Thanh Sang 2010, Nguyễn Thanh Sang 2021, Hồ Văn Quân 2021, Vũ Hoàng Giang 2021). Nghiên cứu này vận dụng kết quả đã được nhóm tác giả công bố về thiết kế thành phần BTXM 98win5 100% cát đỏ làm cốt liệu hạt nhỏ kết hợp phụ gia khoáng FA và GGBFS S95 Hòa Phát có cường độ mục tiêu là 35 MPa (Trần Hữu Bằng 2023).
Các yêu cầu kỹ thuật của BTXM đánh giá bao gồm cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi uốn, mô-đun đàn hồi và 98win5 ion clo của các loại bê tông 98win5 cốt liệu mịn cát đỏ. Kết quả đã minh chứng về 98win8 ứng dụng và mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật đáp ứng yêu cầu mặt đường ô tô tỉnh Bình Thuận.
2. 98win93 chế tạo và kế hoạch thực nghiệm
2.1. 98win93 chế tạo
Công tác chuẩn bị mẫu Hình 1. tiến hành thực nghiệm đã được nhóm tác giả thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm Phân viện 98win93 Xây dựng Miền Nam TP.HCM (Trần Hữu Bằng 2023).
Hình 1. Mẫu Cát đỏ, tro bay (FA) và xỉ lò cao (GGBFS).
2.2. 98win93 PC40
Các đặc tính vật lý và thành phần hóa học của PC40 98win5 trong nghiên cứu này được 98win93 tại 98win93 thương hiệu Bút Sơn phù hợp theo tiêu chuẩn TCVN 2682:2009 và 98win8 số 1951/BGTVT/2012, khối lượng riêng của PC40 là 3.1 g/cm³, được cung tổng hợp trong Bảng 1. và Bảng 2. (Trần Hữu Bằng 2023).
Bảng 1. Thành phần khoáng chất (%)
Bảng 2. Thành phần vật lý của 98win93 PC40
2.3. Tro bay (FA)
Tro bay có nguồn gốc từ nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân được 98win5 để thay thế 98win93, khối lượng riêng của FA là 2.5 g/cm3. Tro bay được thí nghiệm thí nghiệm tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn đo lường chất lượng 3-KT3-00016AXD9 thuộc Tổng Cục đo lường chất lượng được tổng hợp Bảng 3. (Trần Hữu Bằng 2023).
Bảng 3. Kết quả thí nghiệm tro bay
2.4. Xỉ lò cao (GGBFS) S95 Hòa Phát
GGBFS là dạng rác thải rắn, 98wim phụ của quá trình 98win93 gang trong lò cao. Quy trình 98win93 xỉ hạt lò cao nghiền mịn không quá phức tạp và khá phổ biến tại nhiều 98win93 phát triển trên Thế giới.
Sau khi được đưa vào dây chuyền nghiền, xỉ hạt được nghiền mịn đến tỷ diện lớn hơn 5.000cm²/g, đạt tiêu chuẩn loại S95 theo TCVN 11586:2016, mịn hơn 98win93 nó trở thành một loại phụ gia khoáng hoạt tính rất tốt cho 98win93 và bêtông. Xỉ lò cao được dùng trong đề tài là loại S95 Hòa Phát có thành phần hóa học được thể hiện tại Bảng 4. và một số chỉ tiêu chất lượng được thể hiện tại Bảng 5. (Trần Hữu Bằng 2023).
Bảng 4. Thành phần hóa học của xỉ lò cao nghiền mịn S95 Hòa Phát
2.5. Cát đỏ tỉnh Bình Thuận
- Cát đỏ phục vụ công tác thực nghiệm: Cát đỏ thực nghiệm lấy từ các đồi cát (đụn cát) tại Phan Thiết, tỉnh Bình Thuận, cát đỏ được lựa chọn sạch và đóng bao vận chuyển đến phòng thí nghiệm Phân viện 98win93 Xây dựng Miền Nam.
- Các chỉ tiêu thí nghiệm đặc tính kỹ thuật của cát đỏ: Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý: các chỉ tiêu cơ lý và tiêu chuẩn tham chiếu được tiến hành thực nghiệm như trong Bảng 6, Bảng 7 và Bảng 8(Trần Hữu Bằng 2023).
Bảng 6. Các chỉ tiêu và tiêu chuẩn thí nghiệm
Bảng 7. Kết quả thí nghiệm chỉ tiêu thành phần hạt Cát đỏ Bình Thuận
Bảng 8. Một số chỉ tiêu cơ lý khác của Cát đỏ Bình Thuận
Bảng 8. Một số chỉ tiêu cơ lý khác của Cát đỏ Bình Thuận
Nhận xét: Qua kết quả của các thí nghiệm thành phần hạt, các chỉ tiêu cơ lý và thành phần khoáng của cát đỏ, có thể thấy rằng cát đỏ khu vực Bình Thuận là loại cát mịn (Mđl = 0,963 < 2) (Vũ Hoàng Giang 2021, Trần Hữu Bằng 2023), 98wim độ sạch, có các thành phần hóa học phù hợp để thực hiện chế tạo bê tông bền biển cát đỏ 98win5 phụ gia kết hợp FA và GGBFS ứng dụng trong thiết kế mặt đường ô tô nói chung, mặt đường giao thông tỉnh Bình Thuận nói riêng.
2.6. Cốt liệu lớn (Đá)
Đá dăm Bazan Dmax = 19mm ở mỏ đá Tân Đông Hiệp - Bình Dương. Kết quả thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ, lý và phân tích thành phần hạt của đá dăm theo ASTM C33, ASTM C29, đáp ứng theo yêu cầu kỹ thuật TCVN 7570:2006, TCVN 7572:2006, và 98win8 số 1951/BGTVT/2012 (Trần Hữu Bằng 2023).
2.7. 98win98 hóa học siêu dẻo (PGSD)
SikaPlast®-319 H là phụ gia siêu dẻo được cung cấp bởi Sika Group. Khả năng giảm nước cao của nó cho phép tạo ra tính lưu động tốt trong khi vẫn giữ được độ cô đọng tối ưu của hỗn hợp.
Theo TCVN 8826:2011 phụ gia này phù hợp với các tiêu chuẩn đã được thiết lập để bổ sung hóa học vào bê tông. SikaPlast®-319 H là phụ gia siêu dẻo công nghệ cao gốc polyme thế hệ thứ 3 với độ xốp tuyệt vời và 98win8 thấm đơn giản của bê tông, đã được 98win5 trong nghiên cứu này (Trần Hữu Bằng 2023).
2.8. Nước
Nước 98win5 cho bê tông là nước sạch, đạt tiêu chuẩn TCVN 4506:2012.
2.9. Thiết kế thành phần BTXM
Trong khuôn khổ bài báo này nhóm tác giả lựa chọn phương pháp Bôlomay - Ckramkaep (Nga) và áp dụng các TCVN cho loại bê tông cấp 35 MPa.giá trị độ sụt của các hỗn hợp ở mức 10±2 cm được thể hiện Bảng 9. (Trần Hữu Bằng 2023).
Bảng 9. Kết quả tính toán thành phần cấp phối của bê tông cát đỏ
Ghi chú: DoDC: Mẫu đối chứng Cát đỏ; DoF: cát đỏ + tro bay; DoFS: Cát đỏ + tro bay + xỉ lò cao.
2.10. 98win93 thực nghiệm
Tổ hợp lấy giá trị trung bình của 3 mẫu để xác định một số chỉ tiêu của BTXM cho mỗi ngày tuổi. Mỗi cấp phối có 33 mẫu bao gồm: Xác định giá trị cường độ nén (Rn) có 18 mẫu lập phương (15x15x15) cm, giá trị cường độ kéo uốn (Rku) có 18 mẫu dầm (15x15x60) cm ở tuổi 7 và 28 ngày, 9 mẫu hình trụ (15x30) cm để xác định mô đun đàn hồi nén tĩnh (Eđh) ở tuổi 28 ngày, 3 mẫu trụ (15x30) cm thí nghiệm thấm ion clo ở tuổi 28 ngày sẽ gia công thành mẫu chuẩn (10x5) mm. 98win93 thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí nghiệm Phân viện 98win93 Xây dựng Miền Nam (Hình 2.) (Trần Hữu Bằng 2023).
Tổ hợp lấy giá trị trung bình của 3 mẫu để xác định một số chỉ tiêu của BTXM cho mỗi ngày tuổi. Mỗi cấp phối có 33 mẫu bao gồm: Xác định giá trị cường độ nén (Rn) có 18 mẫu lập phương (15x15x15) cm, giá trị cường độ kéo uốn (Rku) có 18 mẫu dầm (15x15x60) cm ở tuổi 7 và 28 ngày, 9 mẫu hình trụ (15x30) cm để xác định mô đun đàn hồi nén tĩnh (Eđh) ở tuổi 28 ngày, 3 mẫu trụ (15x30) cm thí nghiệm thấm ion clo ở tuổi 28 ngày sẽ gia công thành mẫu chuẩn (10x5) mm. 98win93 thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí nghiệm Phân viện 98win93 Xây dựng Miền Nam (Hình 2.) (Trần Hữu Bằng 2023).
Hình 2. Công tác chuẩn bị mẻ trộn BTXM.
2.11. Trình tự trộn hỗn hợp BTXM
Diện tích bề mặt đặc trưng của các hạt xỉ lò cao và tro bay rất cao cùng với các tính chất đặc biệt của các hạt silica ở kích thước miromet làm cho việc phân tán trở nên khó khăn hơn.
Để 98wim các mẻ trộn có thành phần 98win58 đồng nhất của các hạt xỉ lò cao và tro bay phân tán trong BTXM với mức độ ổn định cao, nhóm tác giả nghiên cứu và đề xuất trình tự trộn trên cơ sở tham khảo các nghiên cứu trước và kinh nghiệm đút kết từ quá trình trộn thử trình tự như (Hình 3.) (Trần Hữu Bằng 2023).
Diện tích bề mặt đặc trưng của các hạt xỉ lò cao và tro bay rất cao cùng với các tính chất đặc biệt của các hạt silica ở kích thước miromet làm cho việc phân tán trở nên khó khăn hơn.
Để 98wim các mẻ trộn có thành phần 98win58 đồng nhất của các hạt xỉ lò cao và tro bay phân tán trong BTXM với mức độ ổn định cao, nhóm tác giả nghiên cứu và đề xuất trình tự trộn trên cơ sở tham khảo các nghiên cứu trước và kinh nghiệm đút kết từ quá trình trộn thử trình tự như (Hình 3.) (Trần Hữu Bằng 2023).
Hình 3. Lưu đồ trộn hỗn hợp BTXM 98win5 cát đỏ.
3. Kết quả và đề xuất thiết kế kết cấu mặt đường BTXM
3.1. Kết quả thí nghiệm cường độ Rn và Rku
Kết quả thí nghiệm cường độ nén Rn của các mẫu bê tông thực hiện theo TCVN 3118:2022 và tham khảo tiêu chuẩn ASTM C39 để đánh giá độ chụm, cường độ kéo uốn Rku của các mẫu dầm bê tông thực hiện theo TCVN 3119:2022 và tham khảo theo tiêu chuẩn ASTM C78 được trình bày theo được thể hiện Hình 4 và Hình 5. (Trần Hữu Bằng 2023).
3.1. Kết quả thí nghiệm cường độ Rn và Rku
Kết quả thí nghiệm cường độ nén Rn của các mẫu bê tông thực hiện theo TCVN 3118:2022 và tham khảo tiêu chuẩn ASTM C39 để đánh giá độ chụm, cường độ kéo uốn Rku của các mẫu dầm bê tông thực hiện theo TCVN 3119:2022 và tham khảo theo tiêu chuẩn ASTM C78 được trình bày theo được thể hiện Hình 4 và Hình 5. (Trần Hữu Bằng 2023).
Hình 4. Thí nghiệm mẫu Rn và Rku của BTXM.
Hình 5. Kết quả thí nghiệm cường độ Rn và Rku.
Nhận xét:
- Giá trị cường độ nén và kéo uốn của bê tông DoF ở 7 và 28 ngày tuổi thấp hơn bê tông DoDC lần lượt là 19,5%, 6.0% và 11.1%, 8,7%;
- Giá trị cường độ nén và kéo uốn của bê tông DoFS ở 7 và 28 ngày tuổi cao hơn bê tông DoDC lần lượt là 0.9%, 6.3% và 0.5%, 1.5%.
3.2. Kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi Eđh
Mô đun đàn hồi (Eđh) bê tông cát đỏ phụ gia FA và GGBFS là một trị số quan trọng trong tính toán biến dạng của bê tông 98win93. Eđh phụ thuộc chủ yếu và tính chất đàn hồi của cốt liệu, của đá 98win93 và các thành phần khác trong bê tông 98win93, tỷ lệ N/X giảm (độ đặc chắc của bê tông 98win93 tăng lên). Thí nghiệm Eđh ở tuổi 28 ngày được thí nghiệm theo ASTM C469 thể hiện Hình 6. (Trần Hữu Bằng 2023).
- Giá trị cường độ nén và kéo uốn của bê tông DoF ở 7 và 28 ngày tuổi thấp hơn bê tông DoDC lần lượt là 19,5%, 6.0% và 11.1%, 8,7%;
- Giá trị cường độ nén và kéo uốn của bê tông DoFS ở 7 và 28 ngày tuổi cao hơn bê tông DoDC lần lượt là 0.9%, 6.3% và 0.5%, 1.5%.
3.2. Kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi Eđh
Mô đun đàn hồi (Eđh) bê tông cát đỏ phụ gia FA và GGBFS là một trị số quan trọng trong tính toán biến dạng của bê tông 98win93. Eđh phụ thuộc chủ yếu và tính chất đàn hồi của cốt liệu, của đá 98win93 và các thành phần khác trong bê tông 98win93, tỷ lệ N/X giảm (độ đặc chắc của bê tông 98win93 tăng lên). Thí nghiệm Eđh ở tuổi 28 ngày được thí nghiệm theo ASTM C469 thể hiện Hình 6. (Trần Hữu Bằng 2023).
Hình 6. Kết quả thí nghiệm Eđh.
Nhận xét:
- Giá trị Eđh của bê tông DoF ở 28 ngày tuổi thấp hơn bê tông DoDC là 25%;
- Giá trị Eđh của bê tông DoFS ở 28 ngày tuổi thấp hơn bê tông DoDC là 6,7%.
3.3. Kết quả thí nghiệm ion clo
Khả năng 98win5 ion clo của bê tông là một trong những yếu tố quan trọng để đánh giá độ bền của bê tông đặc biệt là trong môi trường chứa nhiều ion clo (nước biển). Khi ion clo thấm qua lớp bê tông bảo vệ chúng sẽ ăn mòn cốt thép gây trương nở thể tích dẫn đến nứt bê tông.
Điều này sẽ làm giảm 98win8 chịu lực của bê tông, cốt thép gây hư hỏng và giảm tuổi thọ của công trình. Vì vậy bê tông có 98win8 98win5 ion clo tốt sẽ đáp ứng được yêu cầu độ bền lâu của công trình. Thí nghiệm thấm ion clo của bê tông được xác định ở 28 ngày tuổi theo tiêu chuẩn TCVN 9337:2012 và tham khảo tiêu chuẩn ASTM C1202 được thể hiện Hình 7 và Hình 8 (Trần Hữu Bằng 2023).
- Giá trị Eđh của bê tông DoF ở 28 ngày tuổi thấp hơn bê tông DoDC là 25%;
- Giá trị Eđh của bê tông DoFS ở 28 ngày tuổi thấp hơn bê tông DoDC là 6,7%.
3.3. Kết quả thí nghiệm ion clo
Khả năng 98win5 ion clo của bê tông là một trong những yếu tố quan trọng để đánh giá độ bền của bê tông đặc biệt là trong môi trường chứa nhiều ion clo (nước biển). Khi ion clo thấm qua lớp bê tông bảo vệ chúng sẽ ăn mòn cốt thép gây trương nở thể tích dẫn đến nứt bê tông.
Điều này sẽ làm giảm 98win8 chịu lực của bê tông, cốt thép gây hư hỏng và giảm tuổi thọ của công trình. Vì vậy bê tông có 98win8 98win5 ion clo tốt sẽ đáp ứng được yêu cầu độ bền lâu của công trình. Thí nghiệm thấm ion clo của bê tông được xác định ở 28 ngày tuổi theo tiêu chuẩn TCVN 9337:2012 và tham khảo tiêu chuẩn ASTM C1202 được thể hiện Hình 7 và Hình 8 (Trần Hữu Bằng 2023).
Hình 7. Thí nghiệm thấm ion clo.
Hình 8. Kết quả thí nghiệm thấm ion clo.
Nhận xét:
- Kết quả thí nghiệm ion clo của bê tông DoF ở 28 ngày tuổi thấp hơn bê tông DoDC là 18%. Khả năng xâm nhập ion clo đạt giá trị Thấp; Bê tông DoFS ở 28 ngày tuổi thấp hơn bê tông DoDC là 57%. Khả năng xâm nhập ion clo đạt giá trị Rất Thấp.
- Có thể giải thích lý do trên với hai cơ chế puzơlan và lấp đầy: do phản ứng puzơlan với CH tạo thành C-S-H làm tăng pha rắn trong đá 98win93 hơn nữa và 98win8 điền đầy của hạt tro bay và xỉ lò cao đóng vai trò là chất độn mịn, dẫn đến làm giảm hệ thống lỗ rỗng, các lỗ rỗng lớn được chia làm các lỗ rỗng nhỏ hơn và do đó làm thay đổi vi cấu trúc của hồ 98win93, làm tăng độ đặc và cải thiện cấu trúc vùng tiếp giáp cốt liệu - đá 98win93, bê tông trở nên ít thấm nước và cải thiện 98win8 chống xâm nhập ion clo (Hooton R. D., 1986). Đồng thời tro bay làm tăng 98win8 liên kết của hồ 98win93 góp phần làm giảm tính thấm ion clo (Arya C, 1990, Dhir RK 1999).
3.3. Đề xuất kết cấu mặt đường BTXM 98win5 cát đỏ
a) Các thông số cho thiết kế:
- Tải trọng tác động xe chạy gây nên ứng suất kéo 98win59com trong bê tông, gây ra lực xung kích bề mặt đường. Bên cạnh đó, sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm của môi trường làm xuất hiện biến dạng nhiệt, biến dạng co ngót và ứng suất trong bê tông. Để chịu được các tác động trên mà không bị phá hỏng thì bê tông cát đỏ 98win5 kết hợp phụ gia FA và GGBFS có đủ cường độ cần thiết, 98win8 chống mài mòn và đủ độ nhám…được tổng hợp Bảng 10.
Bảng 10. Đề xuất ứng dụng kết cấu mặt đường BTXM sừ dụng cát đỏ, tro bay và xỉ lò cao
Ghi chú: (1) Đường III (2) Đường cấp IV, V, VI.
- Trong các quy định kỹ thuật về thiết kế và thi công mặt đường BTXM hiện nay chưa đưa ra yêu cầu về độ thấm ion clo. Tuy nhiên đây là một trong những yêu cầu cần thiết nhằm 98wim tính ổn định và bền vững cho công trình. Theo kết quả thí nghiệm (Bảng 11.) cho thấy bê tông 98win5 cát đỏ, tro bay và xỉ lò cao cho kết quả rất tốt về 98win8 98win5.
Bảng 11. Mức độ thấm của BTXM sừ dụng cát đỏ, tro bay và xỉ lò cao
b) Thiết kế mặt đường BTXM quy mô cấp trung bình
Giả định tuyến đường thiết kế làm mới thuộc khu vực Miền Trung là nơi gần các nguồn 98win58 được 98win5 nghiên cứu và thí nghiệm; Quy mô giao thông cho các cấp Trung bình đường Cấp IV trở xuống. Tải trọng tiêu chuẩn Ps = 100 kN; tải trọng lớn nhất Pmax = 150 kN (cấp trung bình). Trị số Gradien nhiệt độ lớn nhất Tg = 86°C/m. Nền đất á sét có mô đun đàn hồi điển hình 40 MPa, kết quả được tổng hợp Bảng 12 và Hình 9.
Bảng 12. Kết quả phân tích kết cấu mặt đường BTXM sừ dụng cát đỏ, tro bay và xỉ lò cao
Hình 9. Kết quả thiết kế kết cấu mặt đường BTXM.
Nhận xét: Kết quả Bảng 12 và Hỉnh 9. nhận thấy rằng tất cả các mô hình kết cấu đều đạt yêu cầu, 98wim 98win8 chịu lực của tấm BTXM.
Mặt đường BTXM cát đỏ 98win5 phụ gia FA và GGBFS thì chiều dài tấm tấm theo thiết kế từ (4.5 ÷ 4.7)m. Theo mục 5.1.1 98win8 3230 của Bộ GTVT ở khu vực Nam Trung Bộ chiều dài tấm BTXM không nên lớn hơn 4.5m. Qua đó BTXM cát đỏ 98win5 phụ gia FA và GGBFS sẽ làm tăng chiều dài tấm lên 4.3% so với quy định hiện hành.
Ứng suất kéo uốn gây mỏi do tải trọng trục tiêu chuẩn (Ps) [σpr] sinh ra trong tấm là lớn nhất, trong khi ứng suất nhiệt gây mỏi [σtr] lần lượt là: Tấm BTXM cát đỏ 98win5 phụ gia FA là (0.221 ÷ 0.269)MPa và tấm BTXM Cát đỏ 98win5 phụ gia FA và GGBFS là (0.368 ÷ 0.428)MPa.
Đối với mặt đừng BTXM cát đỏ 98win5 phụ gia FA và GGBFS thì chiều dầy giảm 9.1% so với mặt đừng BTXM Cát đỏ 98win5 phụ gia FA.
4. Kết luận
Xây dựng công trình đường ô tô nói chung, đường GTNT (nói riêng) cần khối lượng 98win58 rất lớn, trong khi nguồn 98win58 truyền thống ngày càng trở nên khan hiếm thì việc nghiên cứu các nguồn 98win58 địa phương cát đỏ tỉnh Bình Thuận thay thế cát tự nhiên truyền thống.
Ngoài ra, tận dụng nguồn tro bay và xỉ lò cao từ các nhà máy nhiệt điện nhằm tái 98win5, vừa 98wim tiết kiệm nguồn tài nguyên thiên nhiên (98win58 truyền thống), vừa góp phần bảo vệ môi trường cũng như tăng hiệu quả kinh tế, hạ giá thành 98win98 là cần thiết, phù hợp với chủ trương và định hướng của Nhà nước. Bài báo trình bài một số đóng góp mới sau đây:
- Về mặt cường độ, BTXM cát đỏ 98win5 phụ gia FA và GGBFS có cường độ kéo uốn, cường độ nén và mô đun đàn hồi phù hợp với quy định hiện hành về thiết kế - thi công mặt đường BTXM thông thường ở nước ta;
- Chiều dài tấm khi dùng BTXM cát đỏ 98win5 phụ gia FA và GGBFS cho đường giao thông cấp IV trở xuống chiều dài tấm có thể lên đến 4.7 m, mặt đường BTXM ở khu vực Nam Trung Bộ qui định chiều dài tấm BTXM không nên lớn hơn 4.5 m.
- Khả năng 98win5 ion clo của BTXM cát đỏ 98win5 phụ gia FA và GGBFS là rất tốt đáp ứng yêu cầu 98win58 bê tông vùng Duyên hải Nam Trung Bộ.
Tài liệu tham khảo
[1]. A.S. Al-Harthy, M. Abdel Halim, R. Taha, K.S. Al-Jabri (2007), The properties of concrete made with fine dune sand, Construction and Building Materials 21, pp.1803-1808.
[2]. Arya C, Buenfeld NR, Newman JB., (1990), “Factors influencing chloride binding in concrete”. Cem Concr Res; 20(2):291-300.
[3]. Dhir RK, Jones MR., (1999), “Development of chloride-resisting concrete using fly ash”. Fuel; 78(2):137-42.
[4]. Fu Jia Luo, Li He, Zhu Pan, Wen Hui Duan, Xiao Ling Zhao, Frank Collins (2013), Effect of very fine particles on workability and strength of concrete made with dune sand, Construction and Building Materials 47, pp.131-137.
[5]. Hồ Văn Quân, Nguyễn Tấn Khoa, Phan Cao Thọ, Nguyễn Thanh Sang (2021), Thực nghiệm hiện trường mặt đường bê tông hạt nhỏ 98win5 cát mịn và phụ gia khoáng ở tỉnh Quảng Ngãi, Tạp chí GTVT, tháng 8, tr.37-42.
[6]. Hooton R. D., (1986), "Permeability and Pore Structure of Cement Pastes Containing Fly Ash, Slag, and Silica Fume," Blended Cements, ASTM STP, vol. 897, pp. 128-143.
[7]. M. Boutouil (1998), Traitement des vases dedragage par stabilisation/solidification a base de ciment et additifs, Universite le havre, France, pp.526-527.
[8]. Nguyễn Thanh Sang (2007), Nghiên cứu phương pháp kiểm tra và 98wim chất lượng thi công công trình cầu bê tông, Đề tài cấp Bộ, mã số CTB2014-04-07.
[9]. Nguyễn Thanh Sang (2015), Nghiên cứu thực nghiệm bê tông 98win93 hạt nhỏ để sửa chữa mặt đường bê tông 98win93 sân bay nội bài, Tạp chí GTVT, tháng 8, tr.11-13.
[10]. Nguyễn Thanh Sang, Lê Thanh Hà (2010), Bê tông hạt nhỏ 98win5 phụ gia tro trấu cho các vùng thiếu đá dăm, Tạp chí GTVT, tháng 8, tr.33-36.
[11]. Nguyễn Thanh Sang, Thái Minh Quân, Lê Thu Trang (2021), Nghiên cứu thực nghiệm bê tông hạt nhỏ 98win5 cát nhiễm mặn làm mặt đường ô tô ở 98win93, Tạp chí GTVT, tháng 8, tr.43-47.
[12]. Quy hoạch phát triển giao thông vận tải đường bộ 98win93 đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030 theo quyết định số 356/QĐ-TTg ngày 25/02/2013 của Thủ tướng Chính phủ.
[13]. S. Subas, H. Ozturk, M. Emiroglu (2017), Utilizing of waste ceramic powders as filler material in self-consolidating concrete, Constr. Build. Mater. 149, pp.567-574.
[14]. T. Bouziani, M. Bederina, M. Hadjoudja (2012), Effect of dune sand on the properties of flowing sand-concrete (FSC), Inter. J. Concr. Struct. Mater. 6 (1), pp. 59-64.
[15]. Trần Hữu Bằng, Nguyễn Thanh Sang, Lê Thị Huỳnh Như (2023), Nghiên cứu chế tạo bê tông 98win93 98win5 cát đỏ Bình Thuận kết hợp tro bay và xỉ lò cao. Tạp chí GTVT, tháng 8, tr.65-68.
[16]. Vũ Hoàng Giang, Luận án tiến sỹ (2021), Nghiên cứu 98win5 cát đỏ Bình Thuận và tro bay nhiệt điện Vĩnh Tân làm móng và mặt đường giao thông nông thôn khu vực Nam Trung Bộ, Trường Đại học GTVT.
98win5.org (TH/ TC Xây dựng)
