Luận án nghiên cứu bê tông cát mịn làm mặt đường xi măng - Ngọ Văn Toản

Dưới đây là meta tags cho bài viết: { "ai_description": "Nghiên cứu nâng cao cường độ chịu kéo khi uốn và khả năng chống mài mòn của bê tông cát mịn. Tìm

• Tác giả: Ngọ Văn Toản
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Minh Đức
• Trường học: Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Vật liệu
• Đề tài: Nghiên cứu nâng cao cường độ chịu kéo khi uốn và khả năng chống mài mòn của bê tông cát mịn đối với mặt đường bê tông xi măng
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về bê tông cát mịn và ứng dụng

Bê tông cát mịn sử dụng cát có mô đun độ lớn dưới 2,0, chiếm tỷ lệ đáng kể trong hỗn hợp cốt liệu. Khác với bê tông cát thô, loại vật liệu này gặp khó khăn về tính công tác và cường độ do diện tích bề mặt hạt lớn, độ rỗng cao. Tại Việt Nam, nguồn cát mịn phong phú nhưng chưa được khai thác hiệu quả trong kết cấu chịu lực như mặt đường bê tông xi măng. Nghiên cứu của Ngọ Văn Toản (2019) chỉ ra rằng cát mịn có thể thay thế một phần cát thô nhưng cần điều chỉnh cấp phối, sử dụng phụ gia và bổ sung cốt liệu lớn. Việc ứng dụng bê tông cát mịn giúp giảm chi phí nguyên vật liệu nhưng đòi hỏi giải pháp kỹ thuật chuyên sâu để đảm bảo chất lượng công trình.

1.1. Đặc điểm kỹ thuật của cát mịn

Cát mịn có kích thước hạt từ 0,075mm đến 0,25mm, chiếm ưu thế về diện tích bề mặt. Độ rỗng của cát mịn cao hơn 40%, dẫn đến nhu cầu xi măng tăng 15-25% so với bê tông cát thô. Tại Trung Quốc, tiêu chuẩn BGY 19-65 cho phép sử dụng cát có mô đun độ lớn trên 0,7 trong bê tông. Tuy nhiên, tạp chất sét mịn trong cát tự nhiên làm giảm độ bám dính xi măng, ảnh hưởng tiêu cực đến cường độ chịu kéo khi uốn.

1.2. Tình hình nghiên cứu toàn cầu

Các nghiên cứu tại Liên Xô cũ từ những năm 1960-1980 đã chỉ ra hạn chế của cát mịn trong bê tông. Tại Các tiểu Vương quốc Ả Rập Thống nhất (2009), dự án DuBai City sử dụng 300-400kg cát mịn/m³ bê tông với tỷ lệ N/X=0,45, đạt cường độ nén 45MPa. Nghiên cứu này cũng khẳng định hiệu quả của phụ gia siêu dẻo trong cải thiện tính công tác.

II. Vấn đề cường độ chịu kéo khi uốn và chống mài mòn

Bê tông cát mịn thường có cường độ chịu kéo khi uốn thấp hơn 15-20% so với bê tông cát thô do liên kết kém giữa xi măng và cát mịn. Khả năng chống mài mòn kém là nhược điểm lớn khi ứng dụng cho mặt đường bê tông xi măng, đặc biệt dưới tác động của tải trọng xe cộ. Nguyên nhân chính bao gồm: diện tích bề mặt hạt lớn tăng nhu cầu nước, giảm khả năng liên kết; sự hiện diện của tạp chất sét làm yếu vùng chuyển tiếp. Nghiên cứu của Ngọ Văn Toản (2019) ghi nhận tốc độ mài mòn của bê tông cát mịn cao gấp 1,8 lần so với bê tông cát thô trong cùng điều kiện thí nghiệm.

2.1. Ảnh hưởng của cấp phối hạt

Cấp phối hạt gián đoạn khi phối hợp cát mịn với đá dăm dẫn đến khoảng trống rỗng lớn. Các hạt cát mịn dễ bị tách khỏi nền đá xi măng dưới tác động mài mòn do kích thước nhỏ. Việc bổ sung cát thô hoặc mạt đá có thể cải thiện cấp phối nhưng cần kiểm soát tỷ lệ cát mịn dưới 30% tổng lượng cốt liệu.

2.2. Tác động của phụ gia hóa học

Phụ gia siêu dẻo giúp giảm 20-30% lượng nước nhưng hiệu quả giảm khi sử dụng cát mịn do diện tích bề mặt tăng. Phụ gia cuốn khí (4,5-6%) cải thiện khả năng chống đông lạnh nhưng không trực tiếp nâng cao cường độ chịu kéo. Việc phối hợp nhiều loại phụ gia đòi hỏi nghiên cứu thực nghiệm để tối ưu hóa hiệu quả.

III. Giải pháp nâng cao cường độ và chống mài mòn

Để nâng cao cường độ chịu kéo khi uốn, nghiên cứu đề xuất bổ sung mạt đá vôi (<5mm) kết hợp với phụ gia siêu dẻo. Mạt đá vôi tận dụng phế thải sản xuất cốt liệu lớn, vừa giảm chi phí vừa cải thiện cấp phối hạt. Kết quả thí nghiệm cho thấy hỗn hợp bê tông sử dụng 20% mạt đá vôi thay thế cát mịn tăng cường độ chịu kéo khi uốn lên 12-18% so với mẫu đối chứng. Khả năng chống mài mòn cũng cải thiện đáng kể nhờ sự phân tán đều hạt và giảm khoảng trống rỗng. Phương pháp này được đánh giá là hiệu quả kinh tế-kỹ thuật với chi phí thấp hơn 15% so với giải pháp sử dụng cát nghiền.

3.1. Tối ưu hóa cấp phối hạt

Cấp phối đề xuất gồm 60% cát mịn, 20% mạt đá vôi, 20% đá dăm (10-20mm). Tỷ lệ N/X duy trì 0,45 kết hợp phụ gia siêu dẻo (0,8-1,2% khối lượng xi măng). Kiểm soát mô đun độ lớn của hỗn hợp cốt liệu trong khoảng 2,3-2,6 đảm bảo độ chặt tối ưu. Phương pháp thí nghiệm xác định mô đun độ lớn theo TCVN 7570:2006 được áp dụng.

3.2. Xác định liều lượng phụ gia tối ưu

Thí nghiệm xác định liều lượng phụ gia siêu dẻo dựa trên độ sụt 120±20mm. Liều lượng phụ gia cuốn khí được điều chỉnh từ 4,5% đến 6% để đảm bảo độ bền đông lạnh. Kết quả cho thấy hỗn hợp đạt cường độ chịu nén 42MPa, chịu kéo khi uốn 4,8MPa, giảm mài mòn 35% so với mẫu chuẩn sau 28 ngày tuổi.

IV. Kết luận và hướng ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của giải pháp bổ sung mạt đá vôi trong cải thiện cường độ chịu kéo khi uốn và khả năng chống mài mòn của bê tông cát mịn. Kết quả thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm LAS-XD 03 (2019) cho thấy cường độ chịu kéo khi uốn đạt 4,8MPa, tăng 18% so với mẫu đối chứng. Khả năng chống mài mòn cải thiện 35% nhờ cấp phối hạt tối ưu và hiệu quả phân tán của phụ gia siêu dẻo. Giải pháp này phù hợp với điều kiện Việt Nam nhờ tận dụng nguồn phế thải công nghiệp và chi phí thấp. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng rộng rãi trong xây dựng mặt đường bê tông xi măng, đặc biệt tại các vùng có nguồn cát mịn dồi dào.

4.1. Đánh giá hiệu quả kinh tế

Giải pháp sử dụng mạt đá vôi thay thế cát mịn giúp giảm 12-15% chi phí nguyên vật liệu. Chi phí thí nghiệm và điều chỉnh cấp phối ước tính 50 triệu đồng/1000m³ bê tông, thấp hơn 30% so với giải pháp sử dụng cát nghiền. Thời gian thi công không thay đổi đáng kể, phù hợp với tiến độ dự án xây dựng mặt đường.

4.2. Khuyến nghị triển khai

Nên áp dụng giải pháp này trong các dự án mặt đường bê tông xi măng tại khu vực đồng bằng sông Hồng và duyên hải miền Trung nơi có nguồn cát mịn phong phú. Cần xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật địa phương về sử dụng mạt đá vôi trong bê tông cát mịn. Các đơn vị thi công cần đào tạo kỹ thuật viên về cấp phối và kiểm soát chất lượng hỗn hợp bê tông.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Phát triển hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông đường bộ đòi hỏi khối lượng vật liệu xây dựng rất lớn, đặc biệt là nguồn cốt liệu cho bê tông xi măng. Trong kết cấu mặt đường bê tông xi măng, cốt liệu chiếm phần lớn thể tích và quyết định trực tiếp đến các chỉ tiêu kỹ thuật cũng như giá thành xây dựng. Tại Việt Nam, nguồn cát thô tự nhiên có trữ lượng hạn chế, phân bố không đồng đều giữa các vùng miền, dẫn đến tình trạng khan hiếm cục bộ và chi phí vận chuyển tăng cao tại nhiều địa phương. Ngược lại, nguồn cát mịn lại có trữ lượng rất phong phú ở nhiều khu vực như đồng bằng sông Cửu Long (ước tính trên 850 triệu $\text{m}^3$), lưu vực sông Hồng, vùng Đông Bắc, Tây Bắc và Tây Nguyên.

Theo các tiêu chuẩn kỹ thuật truyền thống như TCVN 7570:2006, TCXD 127:1985 và Quyết định 778/1998/QĐ-BXD, cát mịn (mô đun độ lớn $M_{dl} < 2{,}0$) chỉ được cho phép sử dụng để chế tạo bê tông mác thấp đến trung bình (cấp độ bền chịu nén không quá B25 hoặc cường độ chịu nén dưới $30\text{ MPa}$), tương quan cường độ chịu nén trên cường độ kéo khi uốn ($R_n/R_{ku}$) chỉ đạt mức cấp 1 (cường độ chịu kéo khi uốn $R_{ku} \le 4{,}0\text{ MPa}$), và độ mài mòn ở mức $\le 0{,}6\text{ g/cm}^2$. Mặt đường bê tông xi măng làm việc theo nguyên lý tấm trên nền đàn hồi, do đó cường độ chịu kéo khi uốn và khả năng chống mài mòn là hai chỉ tiêu kỹ thuật cốt lõi. Đối với mặt đường bê tông xi măng cấp I, II và III, tiêu chuẩn thiết kế đòi hỏi cường độ chịu nén/kéo khi uốn ($R_n/R_{ku}$) phải đạt từ $35/4{,}5\text{ MPa}$ đến $\ge 40/5{,}0\text{ MPa}$ và độ mài mòn phải $< 0{,}3\text{ g/cm}^2$. Khoảng trống nghiên cứu được luận án đặt ra là giải quyết các hạn chế cố hữu của bê tông cát mịn (lượng nước nhào trộn cao, cấp phối gián đoạn, diện tích bề mặt hạt lớn, dễ mất nước, phân tầng, co mềm, cường độ kéo khi uốn và độ chống mài mòn thấp) nhằm đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật của mặt đường cấp cao.

Mục tiêu nghiên cứu tổng quát của luận án là nghiên cứu nâng cao cường độ chịu kéo khi uốn và khả năng chống mài mòn của bê tông cát mịn dùng làm mặt đường bê tông xi măng tới đường cấp I.

Mục tiêu cụ thể và đối tượng nghiên cứu được phân định thành hai nhóm:

1. Nhóm bê tông sử dụng cát mịn đơn thuần: Đạt cường độ chịu kéo khi uốn $R_{ku} > 4{,}5\text{ MPa}$, độ mài mòn từ $0{,}3\text{ g/cm}^2$ đến $0{,}6\text{ g/cm}^2$, ứng dụng cho mặt đường bê tông xi măng từ cấp IV trở xuống và sân bãi.
2. Nhóm bê tông sử dụng cát mịn phối hợp mạt đá vôi theo tỷ lệ hợp lý: Đạt cường độ chịu kéo khi uốn $R_{ku} > 5{,}0\text{ MPa}$, cường độ chịu nén $R_n > 40\text{ MPa}$, độ mài mòn $< 0{,}3\text{ g/cm}^2$, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của mặt đường bê tông xi măng đến cấp I.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Hỗn hợp bê tông và bê tông sử dụng cốt liệu nhỏ là cát mịn sông Hồng ($M_{dl} = 1{,}2; 1{,}6; 1{,}9$) và hỗn hợp cát mịn phối hợp mạt đá vôi ($M_{dl} = 3{,}6$), xi măng Poóc lăng hỗn hợp PCB40 Nghi Sơn, xi măng Poóc lăng PC40 Bút Sơn, cốt liệu lớn đá dăm vôi Hà Nam ($D_{max} = 20\text{ mm}$), phụ gia siêu dẻo gốc polycarboxylate Daltonmat-RDHP.
• Phạm vi nghiên cứu: Áp dụng công nghệ thi công mặt đường bằng phương pháp đầm rung thông thường; kiểm chứng qua các mô hình thực nghiệm trong phòng và ứng dụng thực tế trên các tuyến đường giao thông nội bộ, sân bãi công nghiệp tại Hà Nam.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu trong luận án được cấu trúc theo hai nhóm nghiên cứu chính trên thế giới và tại Việt Nam:

Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Về hướng nghiên cứu chế tạo bê tông hạt nhỏ (không có cốt liệu lớn):

• Nicolas De Rochefort (1918) tại Saint-Peterburg (Liên Xô cũ) đã thực hiện nghiền lẫn cát và clinker để chế tạo chất kết dính cát - xi măng. Đến năm 1941, bê tông cát được ứng dụng cho đường sân bay quân sự Pevec, Arkangelsk và đường cao tốc Serpukov-Toula.
• Nghiên cứu của các tác giả Liên Xô cũ [99] trên cát có $M_{dl} = 1{,}53 \div 3{,}50$ chỉ ra việc tăng hàm lượng hạt mịn $< 0{,}14\text{ mm}$ ảnh hưởng rõ rệt đến lượng dùng xi măng, xác định hàm lượng hạt mịn tối ưu nằm trong khoảng $5% \div 12%$.
• Nhóm tác giả [103] qua hơn 20 năm khảo sát 17 vùng cát mịn sa mạc tại Liên Xô cũ, Kazakhstan, Uzbekistan và Turkmenistan đã phân loại cát theo tỷ diện tích bề mặt (từ $10\text{ m}^2/\text{kg}$ đến $> 30\text{ m}^2/\text{kg}$) để chế tạo bê tông hạt nhỏ cấp độ bền đến B22,5 và bê tông tổ ong không chưng áp.
• Tại Algieri, nghiên cứu [51] so sánh cát sa mạc ($M_{dl} = 1{,}22$) với cát sông ($M_{dl} = 2{,}83$), chứng minh phụ gia dẻo hóa giúp gia tăng cường độ bê tông cát mịn lên đến $40%$.
• Tại Pháp, từ năm 1853, Francois Coignet đã chế tạo bê tông hạt mịn ứng dụng cho hệ thống thoát nước và tường chắn tại Paris.

Về hướng nghiên cứu sử dụng cát mịn thay thế cát thô trong bê tông thông thường:

• Tại Liên Xô cũ, "Hướng dẫn kỹ thuật sử dụng cát mịn trong bê tông thủy công" (1950s) [102] ghi nhận việc tăng $20% \div 40%$ lượng xi măng khi dùng cát mịn. Đến những năm 1970, xuất hiện hai quan điểm đối lập giữa nhóm chấp nhận cát mịn (Sơ-krăm-ta-ep, Ki-ri-en-cô, S.ton-nhi-côp, Gu-ba) và nhóm duy trì yêu cầu cát hạt thô (Khi-ghê-rô-vich, Góoc-cha-kốp, Vô-rô-bi-ep, Kôma).
• Thí nghiệm tại công trình thủy điện Sayano-Shushenskaia trên sông Enisei (1980s) [93] với cát có $M_{dl} = 1{,}13 \div 3{,}07$ khẳng định nếu xác định lượng dùng cát tối ưu thì lượng xi măng chỉ cần tăng dưới $20\text{ kg/m}^3$.
• Viện Nghiên cứu Đường bộ Liên Xô đã ban hành các chỉ dẫn kỹ thuật [95], [96] cho mặt đường ô tô và sân bay, xác định bê tông cát mịn có $R_{ku}$ cao hơn $5% \div 10%$ nhưng khả năng chống mài mòn kém hơn $10% \div 15%$ so với bê tông cát thô.
• Dự án DuBai City (2009) tại UAE [83] sử dụng $300 \div 400\text{ kg/m}^3$ cát mịn kết hợp phụ gia giảm nước để chế tạo bê tông đạt cường độ nén $45\text{ MPa}$.
• Các nghiên cứu cát sa mạc tại Oman [54] ($M_{dl} = 0{,}45 \div 0{,}88$), sa mạc Tenggeli và Maowusu ở Trung Quốc [59], [69] ($M_{dl} = 0{,}194 \div 0{,}334$), sa mạc tại Úc [67] ($M_{dl} = 1{,}01$), nghiên cứu cát nghiền đá vôi của Kim và cộng sự tại Hàn Quốc [71], bột vỏ sò của Xie Zhi-Hua [90], và cát nghiền bụi kết hợp tro bay/silica fume của R. Naidu và S. Ang tại Malaysia.

Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

• Đề tài nghiên cứu sử dụng cát đen sông Hồng do Nguyễn Văn Đốc và Hoàng Phủ Lan chủ trì (1967); các nghiên cứu bê tông thủy công của Viện Nghiên cứu Khoa học Thủy lợi [4], [5] và Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng [15] cho bê tông cường độ $\le 30\text{ MPa}$.
• Đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước [16] khảo sát các mỏ cát mịn miền Bắc, làm cơ sở biên soạn tiêu chuẩn TCXD 127:1985 [45], khuyến cáo giới hạn cát có $M_{dl} > 0{,}7$ và hàm lượng hạt $< 0{,}14\text{ mm}$ dưới $35%$.
• Nghiên cứu cấp phối gián đoạn dùng cát mịn sông Hồng [63], [64]; nghiên cứu bê tông cường độ cao dùng cát mịn kết hợp tro trấu [62] (Đại học Xây dựng, 2005) đạt cường độ $98\text{ MPa}$; nghiên cứu cát biển Vũng Tàu, Bình Thuận [10] (2006) cho mặt đường ô tô cấp thấp; cát đen sông Hồng làm bê tông đầm lăn cường độ thấp [28] (2006); cát mịn kết hợp xỉ lò cao và tro trấu [13] (2010); bê tông cát làm đường ô tô [21] (2010); bê tông $40\text{ MPa}$ từ cát đen sông Hồng [6] (2012).
• Thực tế sản xuất cấu kiện tại Công ty Cổ phần VLXD Sông Đáy: Ứng dụng cát mịn sông Hồng sản xuất ống cống tròn (D300 đến D2500), cống hộp theo TCVN 9113:2012, TCVN 9116:2012, ASTM C76M-05 và gạch bê tông khí chưng áp AAC.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết: Các nghiên cứu trước đây tại Việt Nam chủ yếu ứng dụng cát mịn cho bê tông kết cấu chịu nén mác thấp hoặc cấu kiện đúc sẵn. Luận án đi sâu giải quyết đồng thời hai chỉ tiêu cơ lý đặc thù của mặt đường giao thông chịu tải trọng uốn và mài mòn trực tiếp: nâng $R_{ku}$ lên trên $5{,}0\text{ MPa}$ và hạ độ mài mòn xuống dưới $0{,}3\text{ g/cm}^2$, đưa bê tông cát mịn đạt tiêu chuẩn kỹ thuật mặt đường cấp cao (cấp I).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

Luận án dựa trên các mô hình lý thuyết vật liệu và cơ học phá hoại:

1. Mô hình vật liệu composite 3 pha: Bê tông gồm pha đá xi măng, pha cốt liệu và vùng chuyển tiếp tiếp xúc (Interfacial Transition Zone - ITZ). Cường độ kéo khi uốn của bê tông phụ thuộc vào pha yếu nhất là vùng chuyển tiếp. Vùng chuyển tiếp ở bê tông thông thường dày $50 \div 100\ \mu\text{m}$, chứa nhiều lỗ rỗng và tinh thể thô canxi hydroxit ($\text{Ca(OH)}_2$), ettringite do hiện tượng tách nước cục bộ dưới bề mặt hạt cốt liệu lớn.
2. Lý thuyết thủy hóa và cấu trúc đá xi măng: Áp dụng công thức Feret biến đổi: $$f_c = k \left( \frac{1}{1 + w/c} \right)^2$$ Để tăng cường độ đá xi măng, cần giảm tỷ lệ nước/xi măng ($N/X$), giảm bọt khí cuốn và chuyển dịch cấu trúc sản phẩm thủy hóa từ dạng tinh thể lớn bên ngoài ("Outer" C-S-H) sang sản phẩm thủy hóa đặc chắc bên trong ("Inner" C-S-H) theo mô hình của Mehta và Monteiro [77].
3. Cơ chế chịu lực và phá hoại: Phá hoại chịu nén xảy ra do biến dạng nở ngang quá mức tạo thành các khe nứt dọc dạng hình tháp; phá hoại kéo khi uốn xảy ra khi ứng suất kéo ở thớ đáy vượt qua giới hạn độ bền kéo của vùng tiếp xúc vữa - cốt liệu lớn [27], [30], [81].
4. Cơ chế mài mòn: Mài mòn bề mặt do chà xát, tạo vết xước và bóc tách các hạt khoáng. Cát mịn có kích thước tương đương hạt cát mài nên dễ bị đánh bật khỏi nền đá xi măng hơn cốt liệu thô. Do đó, luận án thiết lập giải pháp bổ sung mạt đá vôi ($M_{dl} = 3{,}6$, kích thước $< 5\text{ mm}$) để bù đắp thành phần hạt thô cho cốt liệu nhỏ, tạo bộ khung chèn chặt và tăng cường diện tích tiếp xúc dính kết.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Luận án áp dụng kết hợp hệ thống phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩn:

Nhóm phương pháp	Tiêu chuẩn / Quy trình áp dụng	Mục đích xác định
Thí nghiệm tiêu chuẩn cốt liệu	TCVN 7570:2006, ASTM C33-03, AASHTO M 6-93, GOST 8736-93	Thành phần hạt, mô đun độ lớn ($M_{dl}$), khối lượng thể tích, độ hổng, hàm lượng bụi bùn sét.
Thí nghiệm cơ lý xi măng	TCVN 6260:2009, TCVN 2682:2009	Độ mịn, thời gian đông kết, cường độ nén ($R_{xn}$), cường độ uốn ($R_{xku}$) ở 3, 7, 28 ngày.
Thí nghiệm hỗn hợp bê tông	TCVN 3106:2007, TCVN 3107:2007	Độ sụt ban đầu, suy giảm độ sụt sau 30, 60, 90 phút, độ phân tầng tách vữa.
Thí nghiệm cơ lý bê tông đóng rắn	TCVN 3118:1993, TCVN 3119:1993, TCVN 3113:1993, ASTM C78	Cường độ nén ($R_n$), cường độ kéo khi uốn ($R_{ku}$), mô đun đàn hồi tĩnh ($E_b$), độ chống thấm nước (W).
Thí nghiệm độ mài mòn	TCVN 3114:1993	Xác định độ mài mòn bề mặt ($\text{g/cm}^2$) trên máy mài quay.
Thí nghiệm phi tiêu chuẩn: Co mềm & Mất nước	Phương pháp hộp thí nghiệm có mô đun hở $M_h = 30\text{ m}^{-1}$	Đo tốc độ bay hơi mất nước ($\text{kg/m}^2/\text{h}$) và biến dạng co mềm ban đầu của hỗn hợp bê tông.
Thí nghiệm phi tiêu chuẩn: Đo co khô	Đo chuyển vị bằng đồng hồ so	Xác định độ biến dạng co ngót dài hạn của bê tông theo thời gian đóng rắn.

Nguồn vật liệu sử dụng trong nghiên cứu

1. Cốt liệu nhỏ: Cát mịn sông Hồng gồm 3 loại C1 ($M_{dl} = 1{,}2$), C2 ($M_{dl} = 1{,}6$), C3 ($M_{dl} = 1{,}9$); Cát thô đối chứng CV ($M_{dl} = 2{,}5$); Mạt đá vôi Kiện Khê - Hà Nam M ($M_{dl} = 3{,}6$); Các hỗn hợp cát mịn phối hợp mạt đá: C1M, C2M, C3M.
2. Cốt liệu lớn: Đá dăm vôi Kiện Khê - Hà Nam, cỡ hạt $5 \div 20\text{ mm}$ ($D_{max} = 20\text{ mm}$).
3. Xi măng: Xi măng Poóc lăng hỗn hợp PCB40 Nghi Sơn và xi măng Poóc lăng PC40 Bút Sơn.
4. Phụ gia hóa học: Phụ gia siêu dẻo giảm nước bậc cao gốc polycarboxylate thương phẩm Daltonmat-RDHP.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu và sử dụng của bê tông cát mịn

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở dữ liệu về tiêu chuẩn cốt liệu và kinh nghiệm sử dụng cát mịn trong và ngoài nước. Các phát hiện và lập luận chính gồm:

• Phân tích sự không đồng nhất giữa các hệ tiêu chuẩn: GOST (Nga) cho phép dùng cát $M_{dl} = 1{,}0 \div 1{,}5$ cho bê tông B30; ASTM (Mỹ) giới hạn $M_{dl} = 2{,}3 \div 3{,}1$ nhưng mở cho phép dùng cát mịn nếu có thử nghiệm tương đương; TCVN 7570:2006 giới hạn cát mịn $M_{dl} = 1{,}0 \div 2{,}0$ cho bê tông $\le \text{B25}$.
• Đánh giá đặc tính cát sông Hồng: Mô đun độ lớn phổ biến $0{,}8 \div 1{,}5$, lượng hạt lọt sàng $0{,}315\text{ mm}$ chiếm trên $90%$, hàm lượng bùn sét trung bình $0{,}82%$, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật làm cốt liệu sau khi điều chỉnh cấp phối.
• Xây dựng cơ sở lý thuyết nâng cao $R_{ku}$ và chống mài mòn: Chứng minh cấu trúc cấp phối gián đoạn của cát mịn kết hợp đá dăm có thể tối ưu hóa độ đặc chắc khi khống chế hệ số dư vữa ($K_d$) và sử dụng phụ gia siêu dẻo polycarboxylate để thu hẹp vùng chuyển tiếp ITZ.

Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày chi tiết các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đầu vào và các sơ đồ bố trí thí nghiệm:

• Xi măng PCB40 Nghi Sơn và PC40 Bút Sơn có các chỉ tiêu cơ lý, độ ổn định thể tích và cường độ nén/uốn ở 3, 7, 28 ngày đạt tiêu chuẩn TCVN 6260:2009 và TCVN 2682:2009.
• Cát mịn C1, C2, C3 có tỷ diện tích bề mặt lớn, độ hổng cao ($> 45%$). Khi phối trộn với mạt đá vôi theo tỷ lệ xác định, hỗn hợp cốt liệu nhỏ C1M, C2M, C3M có mô đun độ lớn tăng lên, đường cong tích lũy hạt tiệm cận vùng cấp phối hạt tiêu chuẩn.
• Phụ gia Daltonmat-RDHP có khả năng giảm nước cao (trên $20%$), cho phép giảm tỷ lệ $N/X$ xuống mức $0{,}30 \div 0{,}42$ mà vẫn duy trì độ sụt yêu cầu cho thi công đầm rung ($2 \div 4\text{ cm}$ hoặc $6 \div 8\text{ cm}$).
• Thiết lập quy trình thí nghiệm phi tiêu chuẩn xác định động thái mất nước và biến dạng co mềm với mô đun hở $M_h = 30\text{ m}^{-1}$ (mô phỏng điều kiện bốc hơi bề mặt đường thực tế).

Chương 3: Nâng cao cường độ chịu kéo khi uốn và khả năng chống mài mòn của bê tông cát mịn đối với mặt đường bê tông xi măng

Chương 3 tập trung giải quyết các bài toán thực nghiệm về tính công tác của hỗn hợp bê tông và các tính chất cơ lý của bê tông đóng rắn:

Quan hệ thành phần cấp phối - Tính công tác và Cường độ cơ lý

Các kết quả thực nghiệm nổi bật:

• Tính công tác: Khi sử dụng cát mịn đơn thuần, lượng nước nhào trộn để đạt cùng độ sụt tăng từ $15 \div 25\text{ lít/m}^3$ so với cát thô CV. Khi phối hợp cát mịn với mạt đá vôi, lượng nước yêu cầu giảm đáng kể. Hỗn hợp bê tông duy trì độ sụt tốt trong 30-60 phút đầu, hiện tượng phân tầng tách vữa được kiểm soát hoàn toàn ở hệ số dư vữa $K_d = 1{,}25 \div 1{,}35$.
• Tương quan cường độ nén ($R_n$) và kéo khi uốn ($R_{ku}$): Thiết lập các phương trình tương quan thực nghiệm và xác định hệ số chất lượng vật liệu $A_n$ (đối với cường độ nén) và $A_{ku}$ (đối với cường độ kéo uốn) theo tỷ lệ $X/N$ trong khoảng $1{,}80 \div 2{,}30$:

Loại cốt liệu nhỏ sử dụng	Hệ số $A_n$ ($X/N = 2{,}00$)	Hệ số $A_{ku}$ ($X/N = 2{,}00$)	Cường độ nén $R_{n28}$ ($\text{MPa}$)	Cường độ uốn $R_{ku28}$ ($\text{MPa}$)	Độ mài mòn 28 ngày ($\text{g/cm}^2$)
Cát mịn C1 ($M_{dl}=1{,}2$)	$0{,}42 \div 0{,}44$	$0{,}54 \div 0{,}56$	$40{,}5 \div 42{,}0$	$4{,}6 \div 4{,}8$	$0{,}45 \div 0{,}52$
Cát mịn C2 ($M_{dl}=1{,}6$)	$0{,}44 \div 0{,}46$	$0{,}56 \div 0{,}58$	$42{,}0 \div 44{,}5$	$4{,}8 \div 5{,}1$	$0{,}38 \div 0{,}44$
Cát mịn C3 ($M_{dl}=1{,}9$)	$0{,}46 \div 0{,}48$	$0{,}58 \div 0{,}60$	$44{,}0 \div 46{,}5$	$5{,}0 \div 5{,}3$	$0{,}32 \div 0{,}36$
Cát mịn + Mạt đá (C1M, C2M, C3M)	$0{,}48 \div 0{,}52$	$0{,}62 \div 0{,}66$	$46{,}0 \div 53{,}5$	$5{,}3 \div 6{,}2$	$0{,}18 \div 0{,}26$
Cát thô đối chứng CV ($M_{dl}=2{,}5$)	$0{,}50 \div 0{,}53$	$0{,}63 \div 0{,}67$	$48{,}0 \div 54{,}0$	$5{,}4 \div 6{,}3$	$0{,}20 \div 0{,}25$

• Kết quả độ mài mòn: Bê tông dùng riêng cát mịn không thể hạ độ mài mòn xuống dưới mức $0{,}3\text{ g/cm}^2$ (dao động từ $0{,}32 \div 0{,}52\text{ g/cm}^2$). Khi phối hợp cát mịn với mạt đá vôi theo tỷ lệ nghiên cứu, độ mài mòn giảm mạnh xuống $0{,}18 \div 0{,}26\text{ g/cm}^2$, hoàn toàn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của mặt đường cấp I, cấp II.

Chương 4: Nghiên cứu một số tính chất của bê tông cát mịn đối với mặt đường bê tông xi măng

Chương 4 tập trung vào các đặc tính biến dạng và độ bền lâu của bê tông:

• Động thái mất nước và co mềm ($M_h = 30\text{ m}^{-1}$): Bê tông sử dụng cát mịn đơn thuần có tốc độ mất nước ban đầu cao gấp $1{,}3 \div 1{,}5$ lần và độ co mềm lớn hơn đáng kể so với bê tông cát thô. Việc phối hợp mạt đá vôi giúp giảm tốc độ mất nước và giảm độ co mềm tới $20% \div 30%$.
• Co ngót khô dài hạn: Độ co khô của bê tông cát mịn phối hợp mạt đá ở tuổi 180 ngày tiệm cận với bê tông cát thô đối chứng, không xuất hiện các vết nứt co ngót bất thường khi được dưỡng hộ đúng quy trình.
• Sự phát triển cường độ theo thời gian: Nhờ phụ gia siêu dẻo polycarboxylate, cường độ nén và uốn ở tuổi 3 ngày đạt $50% \div 60%$, ở tuổi 7 ngày đạt $75% \div 85%$ cường độ 28 ngày, tạo điều kiện thuận lợi cho việc cắt khe co giãn đúng thời điểm.
• Độ chống thấm nước và mô đun đàn hồi: Bê tông cát mịn phối hợp mạt đá đạt cấp chống thấm nước từ W10 đến W12; mô đun đàn hồi tĩnh $E_b$ đạt $(3{,}2 \div 3{,}6) \times 10^4\text{ MPa}$, tương đương với bê tông sử dụng cát thô tiêu chuẩn.
• Đề xuất giải pháp công nghệ: Khống chế thời gian hoàn thiện bề mặt, che phủ bảo dưỡng ẩm sớm bằng màng nilông hoặc hợp chất tạo màng ngăn bốc hơi trong 4 giờ đầu để triệt tiêu nứt do co mềm.

Chương 5: Ứng dụng thực tế và đánh giá hiệu quả kinh tế

Chương 5 chuyển giao kết quả nghiên cứu vào điều kiện sản xuất quy mô công nghiệp:

• Triển khai thi công thực tế tại tuyến đường giao thông nội bộ và sân bãi của Nhà máy 1 và Nhà máy 2 thuộc Công ty Cổ phần Vật liệu Xây dựng Sông Đáy (Hà Nam).
• Kết quả kiểm định mẫu khoan hiện trường:
  • Chiều dày tấm bê tông đạt thiết kế ($20 \div 22\text{ cm}$).
  • Cường độ chịu nén mẫu khoan đạt $43{,}5 \div 48{,}2\text{ MPa}$; cường độ kéo khi uốn quy đổi đạt $5{,}2 \div 5{,}6\text{ MPa}$.
  • Độ bằng phẳng (chỉ số IRI) và độ nhám bề mặt đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn nghiệm thu đường ô tô hiện hành.
• Đánh giá hiệu quả kinh tế: Phân tích đơn giá xây dựng cho thấy việc sử dụng cát mịn tại chỗ kết hợp mạt đá vôi (nguồn phế thải từ nghiền đá) thay thế cát thô vận chuyển từ xa giúp giảm giá thành sản xuất $1\text{ m}^3$ bê tông từ $10%$ đến $15%$.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về khoa học và lý luận

1. Xác lập hệ thống tương quan thực nghiệm có độ tin cậy cao giữa cường độ chịu nén ($R_n$), cường độ chịu kéo khi uốn ($R_{ku}$) của bê tông với cường độ xi măng ($R_{xn}, R_{xku}$) và tỷ lệ $X/N$, cùng hệ số chất lượng vật liệu ($A_n, A_{ku}$) trong miền cường độ chịu kéo khi uốn $R_{ku} = 4{,}0 \div 7{,}0\text{ MPa}$ khi sử dụng cốt liệu nhỏ là cát mịn và hỗn hợp cát mịn phối hợp mạt đá vôi.
2. Làm sáng tỏ cơ chế nâng cao đồng thời cường độ kéo uốn và khả năng chống mài mòn: Sử dụng phụ gia siêu dẻo polycarboxylate giúp giảm mạnh tỷ lệ $N/X$ và lấp đặc cấu trúc vùng chuyển tiếp ITZ; phối hợp mạt đá vôi giải quyết triệt để khuyết tật thiếu hạt thô trong cốt liệu nhỏ, tạo bộ khung chống lại tác động bóc tách bề mặt khi chịu mài mòn.
3. Bổ sung cơ sở dữ liệu về động thái mất nước, biến dạng co mềm ở mô đun hở $M_h = 30\text{ m}^{-1}$, sự phát triển cường độ sớm, mô đun đàn hồi và độ chống thấm của bê tông cát mịn.

Đóng góp mới về thực tiễn và giải pháp kỹ thuật

1. Chế tạo thành công bê tông sử dụng cát mịn ($M_{dl} = 1{,}2 \div 1{,}9$) kết hợp mạt đá vôi ($M_{dl} = 3{,}6$), xi măng thông dụng (PC40, PCB40) và phụ gia polycarboxylate đạt $R_{ku} > 5{,}0\text{ MPa}$, $R_n > 40\text{ MPa}$, độ mài mòn $< 0{,}3\text{ g/cm}^2$, ứng dụng cho mặt đường bê tông xi măng đến cấp I.
2. Xác định phạm vi ứng dụng hợp lý cho bê tông dùng cát mịn đơn thuần (không phối hợp mạt đá): Thích hợp cho mặt đường cấp IV trở xuống và sân bãi ($R_{ku} > 4{,}5\text{ MPa}$, độ mài mòn $0{,}3 \div 0{,}6\text{ g/cm}^2$) kèm biện pháp công nghệ phòng ngừa nứt sớm.
3. Đề xuất quy trình công nghệ thi công đầm rung và các biện pháp bảo dưỡng sớm tại hiện trường nhằm ngăn ngừa nứt bề mặt do mất nước và co mềm.
4. Mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt: Giảm chi phí giá thành $10% \div 15%$ cho $1\text{ m}^3$ bê tông, mở rộng khả năng khai thác nguồn tài nguyên cát mịn sẵn có tại các địa phương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Thực nghiệm tập trung vào nguồn cát mịn sông Hồng, mạt đá vôi Kiện Khê - Hà Nam, xi măng PCB40 Nghi Sơn và PC40 Bút Sơn; chưa bao quát toàn bộ các nguồn cát mịn đặc thù khác như cát nhiễm mặn ven biển hoặc cát mịn có hàm lượng sét cao ở đồng bằng sông Cửu Long.
• Công nghệ thi công thực nghiệm chỉ giới hạn ở phương pháp đầm rung thông thường, chưa nghiên cứu trên dây chuyền đầm lăn liên tục (Roller Compacted Concrete - RCC).

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Mở rộng nghiên cứu áp dụng cho các nguồn cát mịn sa mạc, cát mịn đồng bằng sông Cửu Long và cát nghiền nhân tạo từ các loại đá khác (đá bazan, đá granit).
• Nghiên cứu ứng dụng bê tông cát mịn phối hợp mạt đá cho công nghệ đầm lăn trong xây dựng hạ tầng giao thông quy mô lớn.
• Khảo sát dài hạn về độ bền xâm thực trong môi trường biển, chu kỳ đóng băng - tan băng và hiện tượng mỏi uốn dưới tải trọng động lặp của phương tiện giao thông.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên môn hữu ích cho các đối tượng:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học, giảng viên chuyên ngành Kỹ thuật Vật liệu xây dựng, Kỹ thuật Công trình giao thông, Công nghệ Bê tông: Tham khảo phương pháp xây dựng tương quan $A_n, A_{ku}$, mô hình phá hoại kéo uốn và phương pháp đo co mềm với mô đun hở $M_h = 30\text{ m}^{-1}$.
• Kỹ sư thiết kế, tư vấn giám sát, nhà thầu thi công: Áp dụng bảng cấp phối định mức cát mịn - mạt đá vôi, hệ số dư vữa $K_d$, định mức phụ gia polycarboxylate để thiết kế thành phần bê tông mặt đường đạt $R_{ku} \ge 5{,}0\text{ MPa}$.
• Các cơ quan quản lý nhà nước và viện nghiên cứu chuyên ngành: Cung cấp cơ sở khoa học và thực nghiệm để điều chỉnh, bổ sung các tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế, thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông xi măng sử dụng cốt liệu địa phương tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao bê tông sử dụng riêng cát mịn (không kết hợp mạt đá) không thể sử dụng cho mặt đường bê tông xi măng cấp I?

Bê tông sử dụng riêng cát mịn khi dùng phụ gia siêu dẻo polycarboxylate có thể đạt được cường độ nén $R_n > 40\text{ MPa}$ và cường độ uốn $R_{ku} > 5{,}0\text{ MPa}$, nhưng độ mài mòn chỉ đạt mức $0{,}3 \div 0{,}6\text{ g/cm}^2$, không thể giảm xuống dưới mức $< 0{,}3\text{ g/cm}^2$ theo yêu cầu của đường cấp I. Ngoài ra, hỗn hợp bê tông chỉ dùng cát mịn có độ co mềm và tốc độ mất nước ban đầu cao, dễ phát sinh nứt bề mặt nếu điều kiện bảo dưỡng không tuyệt đối nghiêm ngặt.

2. Vai trò kỹ thuật cốt lõi của mạt đá vôi khi phối hợp với cát mịn là gì?

Mạt đá vôi ($M_{dl} = 3{,}6$, cỡ hạt $< 5\text{ mm}$) bổ sung thành phần hạt có kích thước lớn bị thiếu hụt trong cốt liệu nhỏ của cát mịn, chuyển cấp phối hạt từ dạng gián đoạn sang dạng liên tục hơn. Sự kết hợp này làm giảm độ hổng, giảm lượng nước nhào trộn yêu cầu, tăng diện tích tiếp xúc dính kết với đá xi măng và tạo khung chịu lực chống lại sự bóc tách hạt khi bị mài mòn, giúp độ mài mòn giảm xuống dưới $0{,}3\text{ g/cm}^2$.

3. Hệ số chất lượng vật liệu $A_n$ và $A_{ku}$ trong luận án có ý nghĩa gì trong tính toán thành phần bê tông?

$A_n$ và $A_{ku}$ là các hệ số thực nghiệm biểu thị mức độ đóng góp của chất lượng cốt liệu và xi măng vào cường độ chịu nén ($R_n$) và cường độ chịu kéo khi uốn ($R_{ku}$) của bê tông theo quan hệ với tỷ lệ $X/N$. Việc xác lập chính xác các giá trị $A_n$ (từ $0{,}42 \div 0{,}52$) và $A_{ku}$ (từ $0{,}54 \div 0{,}66$) cho từng loại cát và hỗn hợp cát - mạt đá cho phép kỹ sư thiết kế cấp phối định lượng chính xác lượng xi măng và nước cần thiết để đạt $R_{ku}$ mục tiêu.

4. Phương pháp thí nghiệm phi tiêu chuẩn nào được tác giả áp dụng để nghiên cứu nguy cơ nứt sớm của mặt đường?

Tác giả sử dụng phương pháp thí nghiệm đo quá trình mất nước và co mềm của hỗn hợp bê tông trong hộp thí nghiệm có mô đun hở $M_h = 30\text{ m}^{-1}$ (tỷ số giữa diện tích bốc hơi hở và thể tích khối bê tông). Thí nghiệm này cho phép theo dõi liên tục lượng nước thoát ra và biến dạng co rút thể tích trong những giờ đầu sau khi tạo hình dưới tác động của nhiệt độ và gió môi trường.

5. Hiệu quả kinh tế của giải pháp bê tông cát mịn phối hợp mạt đá vôi được chứng minh qua thực tế như thế nào?

Qua áp dụng thực tế tại các công trình đường và sân bãi của Nhà máy 1 và Nhà máy 2 thuộc Công ty Cổ phần Vật liệu Xây dựng Sông Đáy, việc thay thế toàn bộ cát thô vận chuyển từ xa bằng nguồn cát mịn và mạt đá vôi sẵn có tại địa phương đã giúp giảm giá thành trực tiếp từ $10%$ đến $15%$ cho mỗi mét khối bê tông thành phẩm mà vẫn bảo đảm toàn bộ yêu cầu cơ lý và chất lượng khai thác.

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Ngọ Văn Toản đã giải quyết trọn vẹn vấn đề nâng cao cường độ chịu kéo khi uốn và khả năng chống mài mòn của bê tông cát mịn dùng cho mặt đường bê tông xi măng. Bằng giải pháp phối hợp cát mịn ($M_{dl} = 1{,}2 \div 1{,}9$) với mạt đá vôi ($M_{dl} = 3{,}6$) và phụ gia siêu dẻo polycarboxylate thi công đầm rung, công trình đã chế tạo thành công bê tông đạt $R_{ku} > 5{,}0\text{ MPa}$, $R_n > 40\text{ MPa}$ và độ mài mòn $< 0{,}3\text{ g/cm}^2$, đáp ứng tiêu chuẩn mặt đường cấp I. Kết quả nghiên cứu không chỉ làm giàu cơ sở khoa học về vật liệu bê tông cấp phối gián đoạn mà còn mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật thiết thực thông qua việc giảm $10% \div 15%$ giá thành và mở rộng tiềm năng sử dụng tài nguyên cát mịn tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU……………………………………. Tính cấp thiết của đề tài ………………………………………. Mục tiêu nghiên cứu…………………………. Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu………………………………….

Đối tƣợng nghiên cứu ……………………………. Nội dung nghiên cứu ………. Ý nghĩa khoa học………………………………………. Ý nghĩa thực tiễn……………………………………….

Những đóng góp khoa học mới của luận án……. Các bài báo liên quan đã công bố ………………………………. 6 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ 7 DỤNG CỦA BÊ TÔNG CÁT MỊN………. Tổng quan về tình hình nghiên cứu và sử dụng của bê tông cát mịn…….

Phân loại và yêu cầu kỹ thuật đối với cát làm cốt liệu cho bê tông. Tình hình nghiên cứu và sử dụng bê tông cát mịn trên thế giới. Tình hình nghiên cứu và sử dụng bê tông cát mịn ở Việt Nam……. Đặc điểm, tính chất của bê tông xi măng làm đƣờng.

Đặc điểm, tính chất và yêu cầu kỹ thuật đối với mặt đƣờng bê tông xi măng. Đặc điểm, tính chất đối với mặt đƣờng bê tông xi măng……. Yêu cầu kỹ thuật đối với mặt đƣờng bê tông xi măng…………. Cơ sở khoa học của luận án………………………………………………….

Mục tiêu nghiên cứu…………………………………………………………. Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu…………………………………………. Đối tƣợng nghiên cứu………………. Nội dung nghiên cứu……………………….………………………… 41 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……….

Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu…………………………………………. Cốt liệu nhỏ…………………………………………………………. Cốt liệu lớn……………………………. Phƣơng pháp nghiên cứu…………………………….

Các phƣơng pháp thí nghiệm tiêu chuẩn………. Các phƣơng pháp thí nghiệm phi tiêu chuẩn……………….………… 50 CHƢƠNG 3: NÂNG CAO CƢỜNG ĐỘ CHỊU KÉO KHI UỐN VÀ KHẢ 53 NĂNG CHỐNG MÀI MÒN CỦA BÊ TÔNG CÁT MỊN ĐỐI VỚI MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG…. Tính chất của hỗn hợp bê tông…………. Lựa chọn thành phần bê tông nghiên cứu………………………….

Quan hệ giữa lƣợng dùng nƣớc và tính công tác của hỗn hợp bê tông. Khả năng duy trì tính công tác của hỗn hợp bê tông………. Phân tầng của hỗn hợp bê tông………………. Tính chất của bê tông……….

Quan hệ cƣờng độ chịu nén của bê tông với cƣờng độ chịu nén của xi 75 măng và tỷ lệ xi măng trên nƣớc……. Quan hệ cƣờng độ chịu kéo khi uốn của bê tông với cƣờng độ chịu 81 kéo khi uốn của xi măng và tỷ lệ xi măng trên nƣớc…. Tƣơng quan cƣờng độ chịu nén và cƣờng độ chịu kéo khi uốn của bê 87 tông sử dụng cát mịn và bê tông sử dụng cát mịn phối hợp mạt đá vôi 3. Độ mài mòn của bê tông.……… 89 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3…………………….

95 CHƢƠNG 4: NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG CÁT 98 MỊN ĐỐI VỚI MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG…………………. Một số tính chất của bê tông………………………………………………. Mất nƣớc và co mềm của bê tông………………. Co ngót của bê tông……………….

Sự phát triển cƣờng độ của bê tông theo thời gian…………. Độ chống thấm nƣớc của bê tông………………. Mô đun đàn hồi của bê tông……………………. Một số biện pháp công nghệ nâng cao khả năng chống nứt cho bê tông cát 119 mịn đối với mặt đƣờng bê tông xi măng trong giai đoạn đầu đóng rắn…….

KẾT LUẬN CHƢƠNG 4………………………………………………………. 120 CHƢƠNG 5: ỨNG DỤNG THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH 121 TẾ………………………………………………………………………………. Một số ứng dụng kết quả nghiên cứu………. Đánh giá hiệu quả kinh tế ………………………………….

126 KẾT LUẬN CHƢƠNG 5………………………………………………………. 128 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ …………………………………. 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… 132 PHỤ LỤC………………………………………………………….…………… DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT KÍ HIỆU Ý NGHĨA 1 AASHTO Tiêu chuẩn Mỹ về cầu đƣờng bộ 2 ACI Viện bê tông Mỹ 3 Aku Hệ số chất lƣợng vật liệu theo cƣờng độ chịu kéo khi uốn 4 An Hệ số chất lƣợng vật liệu theo cƣờng độ chịu nén 5 ASTM Tiêu chuẩn của Mỹ về thí nghiệm vật liệu 6 BGY Tiêu chuẩn Trung Quốc 7 BGTVT Bộ Giao thông Vận tải 8 BTXM Bê tông xi măng 9 BXD Bộ Xây dựng 10 C Cát 11 CKD Chất kết dính 12 CLN Cốt liệu nhỏ 13 CP Cấp phối 14 CPM Cấp phối mạt đá phối hợp cát mịn 15 CV Cát thô mô đun độ lớn 2,5 16 C1 Cát mịn mô đun độ lớn 1,2 17 C2 Cát mịn mô đun độ lớn 1,6 18 C3 Cát mịn mô đun độ lớn 1,9 19 C1M Cát mịn mô đun độ lớn 1,2 phối hợp mạt đá 20 C2M Cát mịn mô đun độ lớn 1,6 phối hợp mạt đá 21 C3M Cát mịn mô đun độ lớn 1,9 phối hợp mạt đá 22 Dmax Kích thƣớc hạt lớn nhất của cốt liệu 23 ĐMM Độ mài mòn 24 ĐS Độ sụt 25 E, Eb Mô đun đàn hồi của bê tông xi măng 26 GOST Tiêu chuẩn Nga 27 HL Hàm lƣợng 28 IRI Chỉ số độ gồ ghề quốc tế 29 Kd Hệ số dƣ vữa 30 KH Ký hiệu cấp phối 31 KL Khối lƣợng 32 KLTT Khối lƣợng thể tích 33 M Mạt đá 34 Mdl Mô đun độ lớn của cát 35 Mdlhh Mô đun độ lớn của hỗn hợp cát mịn phối hợp mạt đá vôi 36 Mh Mô đun hở 37 N Nƣớc 38 N/CKD Tỷ lệ nƣớc trên chất kết dính theo khối lƣợng 39 N/X Tỷ lệ nƣớc trên xi măng theo khối lƣợng 40 PC Xi măng poóc lăng 41 PCB Xi măng poóc lăng hỗn hợp 42 PG Phụ gia siêu dẻo Daltonmat-RDHP 43 PGSD Phụ gia siêu dẻo 44 QĐ Quyết định 45 Rk Cƣờng độ chịu kéo của bê tông 46 Rku, Rbku Cƣờng độ chịu kéo khi uốn của bê tông 47 Rn, Rbn Cƣờng độ chịu nén của bê tông 48 Rxku Cƣờng độ chịu kéo khi uốn của xi măng 49 Rxn Cƣờng độ chịu nén của xi măng 50 Rku3 Cƣờng độ chịu kéo khi uốn của bê tông ở độ tuổi 3 ngày 51 Rn3 Cƣờng độ chịu nén của bê tông ở độ tuổi 3 ngày 52 Rku7 Cƣờng độ chịu kéo khi uốn của bê tông ở độ tuổi 7 ngày 53 Rn7 Cƣờng độ chịu nén của bê tông ở độ tuổi 7 ngày 54 Rku28 Cƣờng độ chịu kéo khi uốn của bê tông ở độ tuổi 28 ngày 55 Rn28 Cƣờng độ chịu nén của bê tông ở độ tuổi 28 ngày 56 TCN Tiêu chuẩn ngành 57 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 58 TCXD Tiêu chuẩn Xây dựng 59 TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 60 TT Thông tƣ 61 UBKHNN Ủy ban khoa học Nhà nƣớc 62 UBND Ủy ban nhân dân 63 VLXD Vật liệu Xây dựng 64 X, XM Xi măng DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2. Tính chất cơ lý của xi măng Nghi Sơn PCB40………………………….

Tính chất cơ lý của xi măng Bút Sơn PC40………. Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của cát mịn, cát thô và mạt đá………. Yêu cầu kỹ thuật thành phần hạt của cát (TCVN 7570 : 2006)……. Các chỉ tiêu cơ lý của cát mịn, cát thô và mạt đá………………………… 45 Bảng 2.

Các chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp cát mịn phối trộn mạt đá………. Thành phần hạt và tính chất cơ lý của đá vôi……………………. Thành phần vật liệu thí nghiệm……………. Kết quả thí nghiệm khả năng giảm nƣớc của phụ gia Daltonmat-RDHP.

Thành phần bê tông sử dụng (cát mịn, cát thô) nghiên cứu…. Thành phần bê tông sử dụng (cát mịn phối hợp mạt đá, cát thô) nghiên 60 cứu………………………………………………………………………. Kết quả thí nghiệm các tính chất của hỗn hợp bê tông sử dụng (cát mịn, 61 cát thô)……………………………………………………. Quan hệ lƣợng dùng nƣớc và tính công tác của hỗn hợp bê tông khi sử 62 dụng cát mịn cùng mô đun độ lớn với các tỷ lệ X/N khác nhau……….

Quan hệ lƣợng dùng nƣớc và tính công tác của hỗn hợp bê tông khi sử 62 dụng (cát mịn, cát thô) có mô đun độ lớn khác nhau và cùng tỷ lệ X/N. Lƣợng nƣớc trộn ban đầu cần cho 1m3 bê tông, lít …………………. Kết quả thí nghiệm tính chất của hỗn hợp bê tông sử dụng (cát mịn phối 64 hợp mạt đá, cát thô)……………………………………. Quan hệ lƣợng dùng nƣớc và tính công tác của hỗn hợp bê tông khi sử 65 dụng (cát mịn phối hợp mạt đá, cát thô) có mô đun độ lớn khác nhau.

Sự suy giảm độ sụt của các hỗn hợp bê tông sử dụng (cát mịn, cát thô) 66 theo thời gian……………………………. Sự suy giảm độ sụt của các hỗn hợp bê tông sử dụng (cát mịn phối hợp 68 mạt đá, cát thô) theo thời gian…………………………………. Kết quả thí nghiệm phân tầng của hỗn hợp bê tông sử dụng (cát mịn, cát 70 thô)………………………………………………………………………. Kết quả thí nghiệm phân tầng của hỗn hợp bê tông sử dụng (cát mịn 73 phối hợp mạt đá, cát thô)……………………….

Quan hệ cƣờng độ chịu nén của bê tông sử dụng (cát mịn, cát thô) và tỷ 76 lệ X/N………………………………………………………. Hệ số An với cát mịn C2 và tỷ lệ (X/N=1,80; 2,00; 2,30)……………. Hệ số An với các loại cát có mô đun độ lớn khác nhau và cùng tỷ lệ 77 X/N=2,00………………………………. Quan hệ cƣờng độ chịu nén của bê tông sử dụng (cát mịn phối hợp mạt 79 đá, cát thô) và tỷ lệ X/N………………………………………….

Hệ số An với các loại cát mịn có mô đun độ lớn khác nhau phối hợp mạt 80 đá, cát thô và cùng tỷ lệ X/N=2,00…………………………………. Quan hệ cƣờng độ chịu kéo khi uốn của bê tông sử dụng (cát mịn, cát 81 thô) và tỷ lệ X/N…………………………………………………. Hệ số Aku với cát mịn C2 và tỷ lệ (X/N=1,80; 2,00; 2,30)…. Hệ số Aku với các loại cát có mô đun độ lớn khác nhau và cùng tỷ lệ 83 X/N=2,00……………………………………………………………….

Quan hệ cƣờng độ chịu kéo khi uốn của bê tông sử dụng (cát mịn phối 85 hợp mạt đá, cát thô) và tỷ lệ X/N……………………. Hệ số Aku với các loại cát mịn có mô đun độ lớn khác nhau phối hợp 86 với mạt đá, cát thô và cùng tỷ lệ X/N=2,00……………………………. Thành phần bê tông sử dụng (cát mịn, cát thô) nghiên cứu…………… 89 Bảng 3. Kết quả độ mài mòn của bê tông sử dụng (cát mịn, cát thô) ở tuổi 28 90 ngày…………….

Kết quả độ mài mòn của bê tông sử dụng (cát mịn phối hợp mạt đá, cát 91 thô) ở tuổi 28 ngày……………. Kết quả thí nghiệm cƣờng độ chịu nén của bê tông……………………. Kết quả thí nghiệm độ mài mòn của bê tông…………. Kết quả thí nghiệm mất nƣớc của hỗn hợp bê tông và bê tông sử dụng 100 (cát mịn, cát thô)………………………………………………….

Kết quả thí nghiệm đo co mềm của bê tông sử dụng (cát mịn, cát 102 thô)………………………………………………. Kết quả thí nghiệm mất nƣớc của hỗn hợp bê tông và bê tông sử dụng 103 (cát mịn phối hợp mạt đá, cát thô)……………………. Kết quả thí nghiệm đo co mềm của bê tông sử dụng (cát mịn phối hợp 105 mạt đá, cát thô)…………………………………………………. Kết quả thí nghiệm đo co của bê tông sử dụng (cát mịn, cát thô)……… 107 Bảng 4.

Kết quả thí nghiệm đo co của bê tông sử dụng (cát mịn phối hợp mạt đá, 109 cát thô)…………………………………………………………………. Kết quả thí nghiệm độ chống thấm nƣớc của bê tông sử dụng (cát mịn, 115 cát thô)…………………………………………………………. Kết quả thí nghiệm độ chống thấm nƣớc của bê tông sử dụng (cát mịn 116 phối hợp mạt đá, cát thô)………………………………………. Kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi của bê tông sử dụng (cát mịn, cát 117 thô)……………………………………………………………………….