Cốt Liệu Bê Tông Tái Chế Được Ổn Định Bằng Nước Cao Su Tự Nhiên Làm Vật Liệu Cơ Sở Đường Bê Tông

• Tác giả: Nhieu Vinh Duong
• Người hướng dẫn: Asst. Menglim Hoy
• Trường học: Suranaree University of Technology
• Chuyên ngành: Civil, Transportation and Geo-resources Engineering
• Đề tài: Cement - Natural Rubber Latex Stabilized Recycled Concrete Aggregate As A Pavement Base Material
• Loại tài liệu: Thesis
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Nakhon Ratchasima

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENTS
• ABSTRACT (THAI)
• TABLE OF CONTENTS
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES
• SYMBOLS AND ABBREVIATIONS
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 1.1. Statement of the problem
• 1.2. Objectives of the study
• 1.3. Structure of thesis
• 1.4. Ordinary Portland cement (OPC)
• 1.4.1. Chemical composition of OPC
• 1.4.2. Physical and mechanical properties of OPC
• 1.4.3. Cement hydration reactions
• 1.4.4. Cement hydration products
• 1.5. Recycled concrete aggregate (RCA)
• 1.5.1. Geotechnical properties of RCA
• 1.5.2. Chemical compositions of RCA
• 1.6. Natural rubber latex (NRL)
• 2. Flexible pavement structure
• 2.1. Pavement subgrade material
• 2.2. Pavement subbase layer
• 2.3. Pavement base layer
• 2.4. Critical stresses/strains
• 2.5. Cement stabilized RCA in pavement base applications
• 2.5.1. Unconfined compressive strength (UCS)
• 2.5.2. Indirect tensile strength (ITS)
• 2.5.3. Permanent deformation characteristics
• 2.6. Cement-natural rubber latex composite
• 3. CEMENT-NATURAL RUBBER LATEX STABILIZED RECYCLED CONCRETE AGGREGATE AS A PAVEMENT BASE MATERIAL
• 3.1. Statement of the problem
• 3.2. Materials and sample preparation
• 3.3. Laboratory experimental programs
• 3.3.1. Basic laboratory tests of recycled concrete aggregate
• 3.3.2. Modified Proctor compaction test
• 3.3.3. Unconfined compressive strength test
• 3.3.4. Indirect tensile strength test
• 3.3.5. Scanning electron microscope
• 3.4. Result and discussion
• 3.4.1. Basic laboratory tests of recycled concrete aggregate
• 3.4.2. Modified Proctor compaction test
• 3.4.3. Unconfined compressive strength test
• 3.4.4. Indirect tensile strength test
• 3.4.5. Scanning electron microscopic images
• 4. STIFFNESS AND FATIGUE PERFORMANCE EVALUATION OF CEMENT-NATURAL RUBBER LATEX STABILIZED RECYCLED CONCRETE AGGREGATE
• 4.1. Statement of the problem
• 4.2. Materials and sample preparation
• 4.3. Laboratory experimental programs
• 4.3.1. Indirect tensile resilient modulus (IT Mr) test
• 4.3.2. Indirect tensile fatigue (ITF) test
• 4.3.3. Rutting susceptibility test using Hamburg wheel tracking device (HWTD)
• 4.4. Result and discussion
• 4.4.1. Indirect tensile resilient modulus
• 4.4.2. Indirect tensile fatigue
• 5. INFLUENCE OF WETTING - DRYING CYCLES ON MECHANICAL PROPERTIES AND MICROSTRUCTURE OF CEMENT - NATURAL RUBBER LATEX STABILIZED RECYCLED CONCRETE AGGREGATE
• 5.1. Statement of the problem
• 5.2. Materials and sample preparation
• 5.3. Laboratory experimental programs
• 5.3.1. Wetting and drying cycles
• 5.3.2. Unconfined compression test
• 5.3.3. Microstructural morphology by FESEM/EDS
• 5.4. Result and discussion
• 5.4.1. Effect of wetting-drying cycles on the weight change
• 5.4.2. Effect of wetting-drying cycles on unconfined compressive strength
• 5.4.3. Effect of wetting-drying cycles on the stress-strain relationship
• 5.4.4. Effect of wetting-drying cycles on elastic modulus
• 5.4.5. Effect of wetting-drying cycles on microstructure and crack propagation process
• 6. CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
• 6.1. Natural rubber latex as a polymer to improve the mechanical properties of cement stabilized RCA for pavement base application
• 6.2. Natural rubber latex is used as an additive to enhance the dynamic mechanical properties of cement stabilized RCA
• 6.3. Natural rubber latex strengthens the durability against cyclic wet and dry seasons of cement stabilized RCA
• 6.4. Recommendations for future work
• List of publications
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES
• SYMBOLS AND ABBREVIATIONS
• DECLARATION

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Công Nghệ Bê Tông Tái Chế và Nước Cao Su

Trong bối cảnh nguồn tài nguyên thiên nhiên ngày càng khan hiếm và vấn đề ô nhiễm môi trường trở nên cấp bách, việc tìm kiếm các giải pháp xây dựng bền vững là vô cùng quan trọng. Công nghệ bê tông tái chế nổi lên như một hướng đi đầy tiềm năng, giúp giảm thiểu lượng chất thải xây dựng và giảm sự phụ thuộc vào khai thác tài nguyên. Một trong những phương pháp cải tiến cốt liệu bê tông tái chế hiệu quả là sử dụng nước cao su tự nhiên. Nước cao su tự nhiên không chỉ cải thiện tính chất cơ lý của bê tông mà còn góp phần tạo ra bê tông thân thiện môi trường. Bài viết này sẽ đi sâu vào các khía cạnh của công nghệ này, từ tổng quan đến ứng dụng thực tiễn, nhằm cung cấp cái nhìn toàn diện về tiềm năng của nó trong ngành xây dựng.

1.1. Giới Thiệu Chung Về Bê Tông Tái Chế và Ứng Dụng

Bê tông tái chế là vật liệu xây dựng được sản xuất từ phế thải bê tông, thông qua quá trình nghiền, sàng lọc và xử lý. Ưu điểm của bê tông tái chế bao gồm giảm thiểu chất thải xây dựng, tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên và giảm phát thải CO2. Bê tông tái chế được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực xây dựng, từ đường xá, vỉa hè đến các công trình dân dụng và công nghiệp. Tuy nhiên, bê tông tái chế cũng có những nhược điểm nhất định, như độ bền thấp hơn so với bê tông thông thường, đòi hỏi các biện pháp cải tiến để đảm bảo chất lượng công trình.

1.2. Vai Trò Của Nước Cao Su Tự Nhiên Trong Cải Tiến Bê Tông

Nước cao su tự nhiên (NRL) là một loại polymer tự nhiên được chiết xuất từ cây cao su. Ứng dụng nước cao su tự nhiên trong xây dựng, đặc biệt là trong công nghệ bê tông, đã được nghiên cứu và chứng minh mang lại nhiều lợi ích. Nước cao su tự nhiên có khả năng cải thiện độ bám dính giữa cốt liệu và xi măng, tăng cường độ bền, giảm thiểu nứt và tăng khả năng chống thấm của bê tông. Ngoài ra, nước cao su tự nhiên còn giúp tạo ra bê tông xanh, thân thiện với môi trường.

II. Thách Thức và Giải Pháp Với Cốt Liệu Bê Tông Tái Chế

Cốt liệu bê tông tái chế (RCA) mặc dù mang lại nhiều lợi ích về môi trường và kinh tế, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức về chất lượng. Vấn đề chính của cốt liệu bê tông tái chế là độ bền thấp, khả năng hấp thụ nước cao và chứa nhiều tạp chất. Điều này ảnh hưởng đến độ bền bê tông tái chế và tuổi thọ của công trình. Để giải quyết những thách thức này, cần có các giải pháp công nghệ hiệu quả, trong đó việc sử dụng nước cao su tự nhiên là một lựa chọn đầy hứa hẹn. Nghiên cứu bê tông tái chế cho thấy việc kết hợp nước cao su tự nhiên giúp cải thiện đáng kể các tính chất của cốt liệu bê tông tái chế.

2.1. Các Vấn Đề Về Chất Lượng Của Cốt Liệu Bê Tông Tái Chế

Cốt liệu bê tông tái chế thường có độ bền thấp hơn so với cốt liệu tự nhiên do quá trình nghiền và tái chế có thể gây ra các vết nứt và hư hỏng. Khả năng hấp thụ nước cao của cốt liệu bê tông tái chế cũng là một vấn đề đáng quan tâm, vì nó có thể ảnh hưởng đến quá trình hydrat hóa của xi măng và làm giảm độ bền của bê tông. Ngoài ra, cốt liệu bê tông tái chế thường chứa nhiều tạp chất, như gạch, gỗ, nhựa, có thể ảnh hưởng đến chất lượng và độ bền bê tông tái chế.

2.2. Giải Pháp Cải Thiện Nước Cao Su Tự Nhiên và Phụ Gia

Để cải thiện chất lượng của cốt liệu bê tông tái chế, có thể sử dụng nhiều giải pháp khác nhau, bao gồm xử lý cơ học, hóa học và sử dụng phụ gia. Nước cao su tự nhiên là một loại phụ gia hiệu quả, giúp cải thiện độ bám dính giữa cốt liệu và xi măng, tăng cường độ bền và giảm thiểu nứt. Ngoài ra, có thể sử dụng các loại phụ gia khác, như silica fume, tro bay, để cải thiện tính chất của bê tông tái chế.

III. Phương Pháp Cải Tiến Cốt Liệu Bằng Nước Cao Su Tự Nhiên Latex

Việc sử dụng nước cao su tự nhiên latex trong công nghệ bê tông tái chế đòi hỏi một quy trình cụ thể để đảm bảo hiệu quả tối ưu. Quy trình sản xuất bê tông tái chế cải tiến bằng nước cao su tự nhiên bao gồm các bước: lựa chọn cốt liệu bê tông tái chế, xử lý cốt liệu, trộn nước cao su tự nhiên với xi măng và cốt liệu, và cuối cùng là đúc và bảo dưỡng bê tông. Tỷ lệ phối trộn nước cao su tự nhiên cần được điều chỉnh phù hợp với từng loại cốt liệu và yêu cầu kỹ thuật của công trình. Cơ chế tác động của nước cao su tự nhiên lên bê tông là tạo ra một lớp màng polymer bao phủ cốt liệu, giúp tăng cường độ bám dính và giảm thiểu sự xâm nhập của nước.

3.1. Tỷ Lệ Phối Trộn Bê Tông Tái Chế và Nước Cao Su Tự Nhiên

Tỷ lệ phối trộn bê tông tái chế và nước cao su tự nhiên là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng của bê tông. Tỷ lệ này cần được xác định dựa trên các thí nghiệm và nghiên cứu cụ thể, tùy thuộc vào loại cốt liệu, loại xi măng và yêu cầu kỹ thuật của công trình. Thông thường, tỷ lệ nước cao su tự nhiên dao động từ 5% đến 15% so với khối lượng xi măng.

3.2. Công Nghệ Xử Lý Cốt Liệu Bê Tông Tái Chế Trước Khi Trộn

Trước khi trộn với nước cao su tự nhiên và xi măng, cốt liệu bê tông tái chế cần được xử lý để loại bỏ tạp chất và cải thiện độ sạch. Công nghệ xử lý cốt liệu bê tông tái chế bao gồm các bước: nghiền, sàng lọc, rửa và phân loại. Quá trình này giúp loại bỏ các tạp chất như gạch, gỗ, nhựa và bụi bẩn, đồng thời phân loại cốt liệu theo kích thước, đảm bảo chất lượng của bê tông.

IV. Ứng Dụng Thực Tế và Kết Quả Nghiên Cứu Về Bê Tông Tái Chế

Bê tông tái chế cải tiến bằng nước cao su tự nhiên đã được ứng dụng trong nhiều dự án xây dựng trên thế giới, từ đường xá, vỉa hè đến các công trình dân dụng và công nghiệp. Ứng dụng thực tế bê tông tái chế cho thấy vật liệu này có khả năng đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và mang lại nhiều lợi ích về kinh tế và môi trường. Nghiên cứu bê tông tái chế cũng chứng minh rằng việc sử dụng nước cao su tự nhiên giúp cải thiện đáng kể các tính chất cơ lý của bê tông, như độ bền, độ dẻo và khả năng chống thấm. Độ bền bê tông tái chế được cải thiện đáng kể khi sử dụng nước cao su tự nhiên.

4.1. Bê Tông Tái Chế Trong Xây Dựng Đường Xá và Hạ Tầng Giao Thông

Bê tông tái chế là một vật liệu lý tưởng để xây dựng đường xá và hạ tầng giao thông, nhờ khả năng chịu tải cao và độ bền tốt. Việc sử dụng bê tông tái chế trong xây dựng đường xá giúp giảm thiểu chi phí xây dựng, giảm sự phụ thuộc vào khai thác tài nguyên thiên nhiên và giảm phát thải CO2. Nhiều quốc gia trên thế giới đã áp dụng bê tông tái chế trong xây dựng đường xá, mang lại những kết quả tích cực.

4.2. Nghiên Cứu Về Độ Bền Bê Tông Tái Chế và Nước Cao Su Tự Nhiên

Nhiều nghiên cứu bê tông tái chế đã được thực hiện để đánh giá ảnh hưởng của nước cao su tự nhiên đến độ bền bê tông tái chế. Các nghiên cứu này cho thấy rằng việc sử dụng nước cao su tự nhiên giúp tăng cường độ bền nén, độ bền uốn và độ bền kéo của bê tông. Ngoài ra, nước cao su tự nhiên còn giúp cải thiện khả năng chống thấm và giảm thiểu nứt của bê tông.

V. Ưu Điểm và Nhược Điểm Của Công Nghệ Bê Tông Tái Chế

Công nghệ bê tông tái chế mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với bê tông thông thường, bao gồm giảm thiểu chất thải xây dựng, tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, giảm phát thải CO2 và giảm chi phí xây dựng. Tuy nhiên, công nghệ bê tông tái chế cũng có những nhược điểm nhất định, như độ bền thấp hơn so với bê tông thông thường, đòi hỏi các biện pháp cải tiến để đảm bảo chất lượng công trình. Việc sử dụng nước cao su tự nhiên giúp khắc phục một phần nhược điểm bê tông tái chế.

5.1. Ưu Điểm Bê Tông Tái Chế Tiết Kiệm và Bảo Vệ Môi Trường

Ưu điểm lớn nhất của bê tông tái chế là khả năng tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên và giảm thiểu chất thải xây dựng. Việc sử dụng bê tông tái chế giúp giảm sự phụ thuộc vào khai thác đá, cát và sỏi, đồng thời giảm lượng chất thải xây dựng đổ ra môi trường. Ngoài ra, bê tông tái chế còn giúp giảm phát thải CO2, góp phần bảo vệ môi trường.

5.2. Nhược Điểm Bê Tông Tái Chế Vấn Đề Về Độ Bền và Chất Lượng

Nhược điểm chính của bê tông tái chế là độ bền thấp hơn so với bê tông thông thường. Điều này là do cốt liệu bê tông tái chế thường có độ bền thấp hơn và chứa nhiều tạp chất. Để khắc phục nhược điểm này, cần có các biện pháp cải tiến, như sử dụng nước cao su tự nhiên và các loại phụ gia khác.

VI. Tương Lai Của Công Nghệ Bê Tông Tái Chế và Nước Cao Su

Công nghệ bê tông tái chế và nước cao su tự nhiên có tiềm năng phát triển rất lớn trong tương lai, khi mà vấn đề bảo vệ môi trường và sử dụng tài nguyên bền vững ngày càng được quan tâm. Tương lai bê tông tái chế hứa hẹn sẽ trở thành một vật liệu xây dựng phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Nghiên cứu bê tông tái chế sẽ tiếp tục được đẩy mạnh để cải thiện chất lượng và mở rộng phạm vi ứng dụng của vật liệu này. Bê tông bền vững sẽ là xu hướng chủ đạo trong ngành xây dựng.

6.1. Xu Hướng Phát Triển Bê Tông Tái Chế và Vật Liệu Xây Dựng Xanh

Xu hướng phát triển của bê tông tái chế là hướng tới việc tạo ra các vật liệu xây dựng xanh, thân thiện với môi trường và có độ bền cao. Các nghiên cứu bê tông tái chế sẽ tập trung vào việc tìm kiếm các giải pháp cải tiến chất lượng cốt liệu, sử dụng các loại phụ gia mới và phát triển các quy trình sản xuất hiệu quả hơn.

6.2. Kinh Tế Tuần Hoàn và Bê Tông Tái Chế Trong Xây Dựng Bền Vững

Kinh tế tuần hoàn là một mô hình kinh tế hướng tới việc sử dụng tài nguyên một cách hiệu quả và giảm thiểu chất thải. Bê tông tái chế đóng vai trò quan trọng trong kinh tế tuần hoàn của ngành xây dựng, giúp giảm lượng chất thải xây dựng đổ ra môi trường và tái sử dụng các vật liệu đã qua sử dụng. Việc áp dụng bê tông tái chế trong xây dựng bền vững là một bước quan trọng để bảo vệ môi trường và xây dựng một tương lai tốt đẹp hơn.