MỞ ĐẦU. Lý do chọn đề tài. Mục đích nội dung nghiên cứu. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu.
Phương pháp nghiên cứu. Cơ sở khoa học. Đóng góp mới của luận án. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG RỖNG THOÁT NƯỚC.
Khái niệm về BTRTN. Nguyên vật liệu sử dụng. Tính chất kỹ thuật của HHBT và BTRTN. Tính công tác của hỗn hợp BTRTN.
Co ngót của BTRTN. Khối lượng thể tích của BTRTN. Độ rỗng của BTRTN. Cường độ nén của BTRTN.
Cường độ kéo uốn của BTRTN. Tính thoát nước của BTRTN. Khả năng chống mài mòn của BTRTN. Độ bền băng giá của BTRTN.
Khả năng chống ăn mòn của BTRTN. Ưu nhược điểm của BTRTN. Ưu điểm của BTRTN. Nhược điểm của BTRTN.
Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTRTN. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTRTN trên thế giới. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTRTN tại Việt Nam. Những vấn đề cần nghiên cứu.
Lựa chọn phụ gia khoáng cho BTRTN. Ảnh hưởng của hồ chất kết dính đến các tính chất của BTRTN. Ảnh hưởng của cốt liệu. Thiết kế thành phần BTRTN.
Phân tích cấu trúc rỗng của BTRTN. Định hướng của luận án. CƠ SỞ KHOA HỌC CHẾ TẠO BÊ TÔNG RỖNG THOÁT NƯỚC. Cơ sở hình thành lỗ rỗng trong BTRTN.
Cơ sở hình thành cường độ trong BTRTN. Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ của BTRTN. Cơ sở nâng cao cường độ BTRTN. Cơ sở ứng dụng BTRTN trong công trình giao thông.
Sự làm việc của mặt đường bê tông xi măng dưới tác dụng của tải trọng và các yếu tố tự nhiên. Yêu cầu của BTRTN ứng dụng trong công trình giao thông. VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Vật liệu sử dụng.
Cốt liệu lớn. Cốt liệu nhỏ. Phụ gia hóa học. Phương pháp nghiên cứu.
Phương pháp tiêu chuẩn. Phương pháp phi tiêu chuẩn. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU. Nghiên cứu và lựa chọn chất kết dính dùng cho BTRTN.
Cấp phối CKD. Ảnh hưởng của phụ gia đến độ nhớt của hồ CKD. Ảnh hưởng của phụ gia đến cường độ nén của đá CKD. Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước.
Thiết kế thành phần cấp phối BTRTN điển hình (D5C0/20). Ảnh hưởng của độ nhớt hồ CKD đến chiều dày tối đa của hồ CKD trong BTRTN. Ảnh hưởng của độ nhớt hồ CKD tới sự phân bố độ rỗng theo hướng tạo hình của BTRTN. Ảnh hưởng của cường độ nén đá CKD đến cường độ nén BTRTN.
Ảnh hưởng của cốt liệu nhỏ tới các tính chất của BTRTN. THỬ NGHIỆM BÊ TÔNG RỖNG THOÁT NƯỚC TRONG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG. Lựa chọn kết cấu đường sử dụng BTRTN. Kết cấu đường sử dụng BTRTN làm lớp áo mặt đường.
Kết cấu đường sử dụng gạch block BTRTN. Cấp phối thử nghiệm. Quy trình thi công BTRTN. Quy trình trộn BTRTN tại nhà máy.
Quy trình chế tạo gạch block BTRTN. Quy trình thi công BTRTN đổ tại chỗ làm lớp áo mặt đường. Kiểm tra một số tính chất của BTRTN tại hiện trường. Xác định tính công tác của hỗn hợp bê tông bằng kinh nghiệm.
Xác định hệ số thoát nước ngoài hiện trường .143 iv DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .145 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO. PL1 Phụ lục 1. Tính toán cấp phối điển hình D5C0/20. PL1 Phụ lục 2.
Kết cấu đường sử dụng bê tông rỗng thoát nước. PL3 Phụ lục 3. Tính toán khả năng chịu tải của lớp áo mặt đường từ BTRTN. PL9 Phụ lục 4.
Kết quả thí nghiệm. PL12 Phụ lục 5. Hình ảnh thí nghiệm thực tế. PL18 v DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CỤM TỪ VIẾT TẮT TT KÝ HIỆU Ý NGHĨA 1 𝛿𝑚𝑎𝑥 Chiều dày tối đa của hồ chất kết dính bọc xung quanh bề mặt hạt cốt liệu lớn 2 𝜌𝐶𝐾𝐷 Khối lượng riêng của hỗn hợp chất kết dính 3 𝜌𝑁 Khối lượng riêng của nước 4 𝜌𝑃𝐺 Khối lượng riêng của phụ gia 5 𝜌𝑋 Khối lượng riêng của xi măng 6 𝜌𝑣𝑐𝑐 Khối lượng thể tích chọc chặt của hỗn hợp cốt liệu 7 C Cát 8 CL/X Tỷ lệ cốt liệu/xi măng theo khối lượng 9 đ Độ đặc 10 Kt Hệ số thoát nước 11 MCL Khối lượng của cốt liệu lớn trong bê tông 12 N Nước 13 N/CKD Tỷ lệ nước trên chất kết dính theo khối lượng 14 N/X Tỷ lệ nước trên xi măng theo khối lượng 15 r Độ rỗng 16 Rku Cường độ kéo khi uốn của bê tông 17 Rn Cường độ nén của bê tông 18 T Cường độ ép chẻ của bê tông 19 VBT Thể tích hỗn hợp bê tông 20 VCL Thể tích đặc của cốt liệu trong bê tông 21 VH Thể tích hồ 22 Vr Thể tích rỗng trong bê tông 23 X Xi măng 24 ACI Viện bê tông Hoa kỳ (American Concrete Institute) 25 ASTM Hiệp hội thí nghiệm và vật liệu Hoa kỳ (American Society for Testing and Materials) 26 BTRTN Bê tông rỗng thoát nước vi TT KÝ HIỆU Ý NGHĨA 27 CCP Sản phẩm đốt than (Coal combustion product) 28 CH Canxi hydroxit 29 CKD Chất kết dính 30 CL Cốt liệu 31 CLL Cốt liệu lớn 32 CLN Cốt liệu nhỏ 33 CSH mCaO.pH2O (Hydrosilicat canxi) 34 EPA Cơ quan bảo vệ môi trường của Hoa Kỳ (United States Environmental Protection Agency) 35 FA Tro bay (Fly ash) 36 GBFS Xỉ lò cao hạt hóa nghiền mịn (Ground Blast Furnace Slag) 37 HHBT Hỗn hợp bê tông 38 ITZ Vùng chuyển tiếp/tiếp xúc giữa đá xi măng với cốt liệu (Interfacial Transition Zone) 39 KLTT Khối lượng thể tích 40 LEED Dẫn đầu trong thiết kế Môi trường và Năng lượng (Leadership in Energy and Environmental Design) 41 MK Mêta cao lanh 42 MKN Mất khi nung 43 PC Xi măng poóc lăng (Portland cement) 44 PCB Xi măng poóc lăng hỗn hợp (Portland cement blended) 45 PGK Phụ gia khoáng 46 PGSD Phụ gia siêu dẻo 47 RHA Tro trấu (Rice Husk Ash) 48 SEM Hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy) 49 SF Silica fume 50 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 51 XRD Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction) vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Lượng dùng vật liệu thông dụng với BTRTN [11, 104] .2 Tổng hợp các phương pháp thiết kế .1 Độ rỗng của hỗn hợp hạt phụ thuộc vào số điểm tiếp xúc .2 Số điểm tiếp xúc và độ rỗng các cụm hình cầu sắp xếp.3 So sánh độ rỗng của sự sắp xếp liên tục và gián đoạn .4 Độ rỗng của hỗn hợp hạt phụ thuộc vào số cấp phối hạt .5 Một số quy định của lớp áo mặt đường bằng bê tông xi măng [7] .1 Tính chất cơ lý xi măng PC40 Bút Sơn.2 Tính chất cơ lý của cốt liệu lớn .3 Tính chất cơ lý của cốt liệu nhỏ .4 Thành phần hạt của cốt liệu nhỏ .5 Thành phần hóa học của Tro bay Phả Lại .6 Tính chất của tro bay Phả Lại .7 Kết quả thí nghiệm các tính chất cơ lý của phụ gia SF .1 Cấp phối hỗn hợp CKD .2 Kết quả xác định chiều dày tối đa của hồ CKD trong BTRTN khi sử dụng CLL cỡ hạt (5-10) mm .3 Kết quả xác định chiều dày tối đa của hồ CKD trong BTRTN khi sử dụng CLL cỡ hạt (10-20) mm .4 Đặc điểm của hồ CKD .5 Cấp phối ứng với các độ nhớt của hồ CKD .6 Kết quả xác định cường độ nén của BTRTN .7 Quy ước ký hiệu cấp phối .8 Cấp phối BTRTN sử dụng CLN .9 Mức giảm độ rỗng khi CLN .10 Phương sai trung bình của phân bố độ rỗng theo chiều cao .11 Kích thước trung bình của lỗ rỗng với độ rỗng thiết kế 20% .12 Ảnh hưởng của CLN đến cường độ nén và hệ số thoát nước .1 Một số quy định của lớp áo mặt đường bằng bê tông xi măng [7] .2 Cấp phối sử dụng thử nghiệm .3 Kết quả kiểm tra tính chất bề mặt .4 Kết quả kiểm tra hệ số thoát nước tại hiện trường .5 Kết quả kiểm tra cường độ nén tại hiện trường .142 ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.2 Kiểm tra tính công tác hỗn hợp BTRTN bằng trực quan [8, 104] .3 Độ co của BTRTN [42] .4 Các loại lỗ rỗng trong BTRTN [8] .5 Quan hệ giữa độ rỗng với hệ số thoát nước của BTRTN [103] .6 Xác định độ mài mòn bề mặt theo ASTM C944 .7 Thử độ bền băng giá của BTRTN [76].8 Block BTRTN ở hồ Eacham (Northern Queensland) [30].9 Hiện tượng tự giải nhiệt [2] .10 Hiện tượng thấm nước mưa ứng với các bề mặt .11 Bề mặt bê tông bị tắc nghẽn .12 Mô hình BTRTN có độ rỗng 20% [77] .13 Thiết lập thử nghiệm kiểm tra tắc nghẽn [77] .14 Một số ứng dụng của bê tông rỗng thoát nước [8, 104] .15 Kết cấu bê tông thoát nước theo mô hình bang Georgia [74] .16 Kết cấu bê tông thoát nước theo mô hình bang Florida [74] .17 Một số dạng kết cấu bê tông thoát nước trong thực tế [74] .18 Bãi đỗ xe BigC Bình Dương ứng dụng BTRTN .1 Các kiểu sắp xếp của hỗn hợp đơn hạt .2 Các kiểu sắp xếp của hạt và góc hình thành giữa các đoạn nối tâm .3 Sự phụ thuộc đỗ rỗng của hỗn hợp hạt vào số điểm tiếp xúc.4 Minh họa các hệ có số cấp hạt khác nhau .5 Mô hình phối hợp đơn cấp hạt và hai cấp hạt .6 Sự sắp xếp cốt liệu và CKD trong BTRTN .7 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén, hệ số thoát nước với độ rỗng của BTRTN [11] .8 Quan hệ giữa cường độ nén của BTRTN và độ rỗng [75] .9 Quan hệ giữa cường độ nén của BTRTN và KLTT [75] .10 Ảnh hưởng của lượng hồ CKD đến cấu trúc BTRTN .11 Ảnh hưởng của X/N và phương pháp đầm đến độ rỗng của BTRTN [75] .12 Bề mặt BTRTN khi sử dụng kích thước cốt liệu khác nhau .13 Lỗ rỗng xuất hiện trong lớp hồ xi măng .14 Hình ảnh SEM cấu trúc điển hình của vùng chuyển tiếp (ITZ) giữa đá xi măng với cốt liệu ở tuổi 28 ngày [102] .15 Sơ đồ cấu tạo mặt đường BTXM thông thường có khe nối .1 Kết quả chụp SEM tro bay .2 Thành phần hạt của tro bay Phả Lại .3 Biểu đồ phân tích rơnghen của tro bay Phả Lại .4 Kết quả chụp SEM của Silica fume.5 Biểu đồ phân tích rơnghen của Silica fume.6 Thành phần hạt của Silica fume .7 Sơ đồ và thiết bị thí nghiệm côn Marsh đo độ nhớt .8 Độ rỗng tối thiểu để đạt Hệ số thoát nước dựa trên phương pháp thử của Hiệp hội Cốt liệu Hoa Kỳ và Hiệp hội Bê tông thương phẩm Hoa kỳ [107] .
