I. Tổng quan về bê tông xi măng làm đường và sử dụng đá quartzite trong bê tông
Bê tông xi măng là vật liệu chủ yếu trong xây dựng công trình giao thông, đặc biệt là mặt đường. Việc sử dụng cốt liệu đá quartzite từ Thanh Sơn, Phú Thọ mang lại nhiều lợi ích về chất lượng và hiệu quả kinh tế. Đá quartzite có tính chất cơ lý vượt trội, giúp cải thiện cường độ chịu nén và kéo uốn của bê tông. Theo nghiên cứu, bê tông xi măng mặt đường cần có cường độ kéo uốn tối thiểu 5MPa và cường độ chịu nén lớn hơn 50MPa. Việc lựa chọn cốt liệu chất lượng cao như đá quartzite là rất cần thiết để đạt được các yêu cầu này. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc sử dụng cốt liệu địa phương không chỉ giảm chi phí vận chuyển mà còn tận dụng nguồn tài nguyên sẵn có, góp phần vào sự phát triển bền vững trong xây dựng.
1.1. Lịch sử phát triển của kết cấu mặt đường BTXM
Lịch sử phát triển của bê tông xi măng mặt đường đã chứng minh tính hiệu quả và độ bền của loại vật liệu này. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, bê tông xi măng có khả năng chịu tải tốt và tuổi thọ cao, đặc biệt khi sử dụng cốt liệu đá quartzite. Nhiều quốc gia đã áp dụng thành công bê tông xi măng trong xây dựng mặt đường ô tô và sân bay, cho thấy tiềm năng lớn của loại vật liệu này trong ngành xây dựng. Việc nghiên cứu và phát triển bê tông xi măng với cốt liệu đá quartzite sẽ mở ra hướng đi mới cho ngành xây dựng tại Việt Nam.
II. Nghiên cứu đặc tính cốt liệu đá quartzite ở Thanh Sơn Phú Thọ
Đá quartzite ở Thanh Sơn, Phú Thọ được đánh giá là cốt liệu tự nhiên chất lượng cao với trữ lượng lớn. Nghiên cứu đã tiến hành phân tích thành phần hóa học và các chỉ tiêu cơ lý của đá quartzite, cho thấy nó đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật trong chế tạo bê tông xi măng. Đặc biệt, đá quartzite có khả năng chống hao mòn tốt, giúp tăng cường độ bền cho mặt đường. Việc khai thác và sử dụng cốt liệu đá quartzite không chỉ mang lại lợi ích về mặt kỹ thuật mà còn góp phần vào việc phát triển kinh tế địa phương. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc sử dụng cốt liệu này trong bê tông xi măng sẽ giúp cải thiện đáng kể chất lượng mặt đường, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong xây dựng giao thông.
2.1. Phân tích thành phần hóa học của đá quartzite
Phân tích thành phần hóa học của đá quartzite Thanh Sơn cho thấy hàm lượng silica cao, điều này góp phần vào tính chất cơ lý vượt trội của loại cốt liệu này. Các chỉ tiêu như độ hút nước, khối lượng thể tích xốp cũng được kiểm tra, cho thấy đá quartzite có khả năng giữ nước tốt, giúp cải thiện độ bền của bê tông. Nghiên cứu này khẳng định rằng, việc sử dụng cốt liệu đá quartzite trong bê tông xi măng là một lựa chọn hợp lý, không chỉ về mặt kỹ thuật mà còn về mặt kinh tế.
III. Thiết kế thành phần bê tông xi măng làm mặt đường ô tô sử dụng cốt liệu đá quartzite
Thiết kế thành phần bê tông xi măng sử dụng cốt liệu đá quartzite được thực hiện theo phương pháp ACI 211. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc thay thế hoàn toàn cốt liệu lớn bằng đá quartzite giúp cải thiện cường độ chịu nén và kéo uốn của bê tông. Các thí nghiệm xác định cường độ chịu nén, cường độ kéo uốn và mô đun đàn hồi cho thấy bê tông xi măng sử dụng cốt liệu đá quartzite đạt yêu cầu kỹ thuật cao. Điều này chứng tỏ rằng, cốt liệu đá quartzite không chỉ đáp ứng tốt các tiêu chuẩn kỹ thuật mà còn mang lại hiệu quả kinh tế trong xây dựng mặt đường.
3.1. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén và kéo uốn
Các thí nghiệm xác định cường độ chịu nén và kéo uốn của bê tông xi măng sử dụng cốt liệu đá quartzite đã được thực hiện với nhiều mẫu khác nhau. Kết quả cho thấy, bê tông với cốt liệu đá quartzite có cường độ chịu nén cao hơn so với bê tông sử dụng cốt liệu khác. Điều này khẳng định rằng, cốt liệu đá quartzite là lựa chọn tối ưu cho việc chế tạo bê tông xi măng mặt đường, giúp nâng cao chất lượng và độ bền cho công trình.
IV. Nghiên cứu hệ số giãn nở nhiệt của bê tông xi măng
Nghiên cứu hệ số giãn nở nhiệt của bê tông xi măng sử dụng cốt liệu đá quartzite cho thấy sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất của bê tông. Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông xi măng được xác định thông qua các thí nghiệm thực nghiệm, cho thấy rằng bê tông sử dụng cốt liệu đá quartzite có khả năng chịu nhiệt tốt hơn. Điều này rất quan trọng trong việc thiết kế mặt đường, đặc biệt là trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt. Việc hiểu rõ về hệ số giãn nở nhiệt sẽ giúp các kỹ sư có thể dự đoán và kiểm soát được các vấn đề liên quan đến ứng suất nhiệt trong bê tông.
4.1. Phân tích ảnh hưởng của cốt liệu đến ứng suất nhiệt
Phân tích cho thấy, cốt liệu đá quartzite có ảnh hưởng tích cực đến ứng suất nhiệt của bê tông xi măng. Việc sử dụng cốt liệu này giúp giảm thiểu ứng suất nhiệt, từ đó nâng cao độ bền và tuổi thọ của mặt đường. Nghiên cứu này không chỉ có giá trị về mặt lý thuyết mà còn có ý nghĩa thực tiễn trong việc thiết kế và thi công mặt đường bê tông xi măng.
