Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sử dụng vật liệu phế thải rắn trong kết cấu áo đường

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng vật liệu phế thải rắn trong xây dựng cốt liệu cho kết cấu áo đường, góp phần bảo vệ môi trường.

• Tác giả: Ngô Hùng Khánh
• Người hướng dẫn: TS. Lê Anh Tuần
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô và đường thành phố
• Đề tài: Nghiên cứu sử dụng vật liệu phế thải rắn trong kết cấu áo đường
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Việc nghiên cứu vật liệu phế thải trong xây dựng đường giao thông là một vấn đề cấp bách tại Việt Nam. Tình hình phế thải rắn từ các công trình xây dựng đang gia tăng nhanh chóng, với khoảng 1.000 tấn rác thải xây dựng mỗi ngày tại Hà Nội và 2.000 tấn tại TP. Hồ Chí Minh. Hầu hết lượng rác này được chôn lấp mà không được tái sử dụng, gây lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Việc sử dụng vật liệu phế thải không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tiết kiệm chi phí cho các công trình xây dựng. Theo các nghiên cứu, việc tái chế vật liệu xây dựng có thể giảm chi phí vận chuyển và giá thành công trình, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường. Do đó, nghiên cứu này nhằm khảo sát khả năng sử dụng vật liệu phế thải trong kết cấu áo đường, từ đó đề xuất các giải pháp hiệu quả cho việc tái sử dụng nguồn tài nguyên này.

II. Tổng quan về phế thải xây dựng

Nghiên cứu về vật liệu phế thải trong xây dựng đã được thực hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới. Tại Việt Nam, việc sử dụng phế thải rắn trong xây dựng đường giao thông vẫn còn hạn chế. Các nghiên cứu cho thấy rằng vật liệu phế thải có thể được sử dụng làm cốt liệu cho bê tông, gạch không nung và các sản phẩm xây dựng khác. Tuy nhiên, việc áp dụng còn gặp nhiều khó khăn do thiếu tiêu chuẩn kỹ thuật và quy định cụ thể. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc sử dụng vật liệu phế thải có thể cải thiện tính chất cơ lý của bê tông, giảm khối lượng và chi phí xây dựng. Do đó, việc khảo sát và đánh giá khả năng sử dụng vật liệu phế thải trong kết cấu áo đường là cần thiết để phát triển các tiêu chuẩn và quy định phù hợp.

III. Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại để khảo sát vật liệu phế thải. Các tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam (TCVN) và tiêu chuẩn ngành (TCN) sẽ được áp dụng để xác định các tính chất cơ lý của vật liệu phế thải. Nghiên cứu sẽ tiến hành lấy mẫu và chuẩn bị mẫu thử theo các quy định hiện hành. Các thí nghiệm sẽ được thực hiện để đánh giá khả năng sử dụng của vật liệu phế thải trong kết cấu áo đường. Phương pháp so sánh sẽ được áp dụng để đánh giá chất lượng của lớp móng đường sử dụng vật liệu phế thải với mẫu đối chứng sử dụng vật liệu tự nhiên. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc áp dụng vật liệu phế thải trong xây dựng đường giao thông.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng vật liệu phế thải trong kết cấu áo đường có thể cải thiện đáng kể các tính chất cơ lý của bê tông. Các thí nghiệm cho thấy rằng vật liệu phế thải có khả năng chịu nén tốt, đồng thời giảm khối lượng thể tích của bê tông. Việc áp dụng vật liệu phế thải không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, cần có thêm các nghiên cứu sâu hơn để xác định các tiêu chuẩn kỹ thuật cho việc sử dụng vật liệu phế thải trong xây dựng. Các giải pháp cải thiện quy trình tái chế và sử dụng vật liệu phế thải cũng cần được đề xuất để nâng cao hiệu quả sử dụng trong thực tiễn.

V. Kết luận và hướng phát triển

Nghiên cứu về việc sử dụng vật liệu phế thải trong kết cấu áo đường đã chỉ ra rằng đây là một giải pháp khả thi và hiệu quả. Việc áp dụng vật liệu phế thải không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tiết kiệm chi phí cho các công trình xây dựng. Để phát triển hơn nữa, cần có các nghiên cứu tiếp theo nhằm hoàn thiện các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy định liên quan đến việc sử dụng vật liệu phế thải. Hướng phát triển trong tương lai có thể bao gồm việc nghiên cứu các loại vật liệu phế thải khác nhau và ứng dụng chúng trong các lĩnh vực xây dựng khác nhau.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: MỞ DAU. _ Tính cấp thiết của đề tài:. Tình hình phế thải xây dựng tại Việt Nam:. Ứng dụng của việc sử dụng phế thải xây dựng tái chế:.

Phuong pháp nghiên CỨU:. _ Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của dé tài:. _ Nội dung nghiên CỨU:. ---- S11 y5 CHUONG 2: TONG QUAN VE PHÉ THAI XÂY DUNG TAI CHÉ.

_ Tổng quan về mặt đường:. Thành phân của mặt đường:. Kết cầu mặt đường:. Kết cấu nền đường:.

Lớp nền đường:. Các yếu tố gây hư hỏng mặt đường:. Các tác nhân môi trường:. Hậu quả của các VẾt nứt:.

Duy tu và phục hôi cấu trúc mặt đường:. Vật liệu sử dụng và các yêu câu kỹ thuật của kết cấu nền móng A1020. Các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đối với CPDD loại I và loại II:. Tinh hình nghiên cứu va sử dụng phế thải xây dựng trên thế giới và tại Việt Nam: 21 2.

Tình hình nghiên cứu và sử dụng phế thải xây dựng trên thé 2. Nghiên cứu và sử dụng phế thải xây dựng trong xây dựng đường 2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng phế thải xây dựng ở Việt ÌNam:. SH SH ng TT cv.

30 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ KHOA HỌC. Cơ sở khoa học của bê tông đường xi măng .c- c2 Q2 S SH SH ng SH nh nen 33 3. Ảnh hưởng của áp lực đầm nén đến cường độ của phế thải gia cố XL MAN. Nguyén vật QU oe eeeeeseeseeseseeeeseeeeesceeeeeeeeceseceseeeeeeeeeeees 37 3.

Bê tông Xi măng:. - - -- cece cc ccccecccececneeeeeeeeeeeeneeaaes 38 3. XI mặăng. HH9 kh 38 BBAB.

Bê tông xi mang su dụng vật liệu PITC:. Phế thải bê tông (PTBT):. Cat bê tông (CBÏI):. Phé thải gạch (PTG):.

QnnHHnHn TT kh 43 3. _ Thiết kế thành phan cấp phối:. Thiết kế thành phan cấp phối cho bê tông xi măng. Thiết kế thành phan cấp phối từ PTTC.

Phuong pháp thí nghiệm và tạo mẫu. Phương pháp tạo mẫu:. Phương pháp thí nghiỆm:. -- 2+2 veeeeeeeees 45 CHUONG 4: THUC NGHIEM VÀ ĐÁNH GIA KET QUẢ.1Anh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến khối lượng thé tích:.

Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn giữa PTBT và CBT theo Dmax khác nhau đến khối lượng thể tích của hỗn hợp PTTC:. Anh hưởng của tỷ lệ phối trộn giữa PTG và CG theo Dmax khác nhau đến khối lượng thể tích của hỗn hợp PTTC:.2 Ảnh hưởng của độ âm đầm chặt đến khối lượng thể tích khô:. Ảnh hưởng của độ âm đầm chặt đến khối lượng thể tích khô của hồn hợp phế thải tái chế từ PTBT và CBT:. Ảnh hưởng của độ âm đầm chặt đến khối lượng thể tích khô của hồn hợp phế thải tái chế từ PTG và CG?.

Ảnh hưởng của độ âm đầm chặt đến khối lượng thé tích khô của đá dăm:.--- Q2 ng ng re 77 4.Cường độ của bê tông:. Cường độ của bê tông làm từ PIBT va CBT:. Cường độ của bê tông làm từ PTG và CG.-- 82 CHUONG 5: THIET KE AO DUONG BE TONG XI MĂNG.1 Cơ sở lý thuyết của việc tính toán mặt đường bê tông xi măng:.2 Thiết kế áo đường Bê tông xi măng theo 22TCN 223-95. Cấu tạo áo đường bê tông Xi măng:.

Tính toán cường độ (bé dày) mặt đường bê tông xi măng: .1 Tính toán chiều day tâm bê tông theo công thức sau: .2 Kiểm toán chiều dày bê tông dưới tác dung của xe nặng cá nhiỆt đỘ:.---- -c-- CC 2002206110110 11 1111111111 11v 1v ky ky sen 97 5.4 Kiểm toán và kiểm tra chiều dày lớp móng:. _ Thiết kế chiều dày tắm bê tông xi măng: .-----:---- 98 CHUONG 6: KET LUAN VA HUONG PHAT TRIEN CUA DE TAI 6. 1S T2 HH HH TH HT TH nha 102 6. Hướng phát triển của dé tài: .--¿-¿©c2cccccccccccec, 103 HÌNH ẢNH Hình 1.

Tình trạng đồ trộm phế thải vật liệu xây dựng tại Thủ đô Ha Nội Hình 1. Tình trạng đồ trộm phế thải vật liệu xây dựng tại đường Phạm văn dong, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh Hình 2. Tải truyền qua kết câu đường Hình 2. Minh họa cho thây các loại vật liệu pho bién duoc dùng dé làm các nền đường có tính mềm dẻo Hình 2.

Tải đối với kết câu đường giao thông Hình 2. Duy tu và hồi phục kết đường bằng cách giám sát chất lượng lưu thông Hình 2. Các loại vật liệu gia cố xi măng Hình 3.1 Hồ Xi măng rắn chắc.2 Quá trình co ngót dẫn đến vết nứt trong bê tông Hình 3. Các loại cap phối đá dam được sử dụng Hình 3.

Các loại cap phối của PTBT được sử dụng Hình 3. Các loại cập phối của PTG được sử dụng Hình 3. Cát gạch được sử dụng Hình 3. Mẫu thí nghiệm CBR Hình 3.

Đầm nén mẫu thí nghiệm Hình 3. Ngâm mẫu thí nghiệm Hình 3. Thí nghiệm CBR Hình 4.1 Biểu đồ quan hệ giữa ty lệ phối trộn và thành phan hạt Dmax theo các tỷ lệ khác nhau của phế thải bê tông và cát bê tông Hình 4.2 Biểu đồ quan hệ giữa ty lệ phối trộn và thành phan hạt Dmax theo các tỷ lệ khác nhau của phế thải gạch và cát gạch Hình 4.3 Biểu đồ giữa khối lượng thé tích khô và độ 4m của mẫu thí nghiệm Al Hình 4.4 Biểu đồ giữa khối lượng thé tích khô và độ âm của mẫu thí nghiệm A2 Hình 4.5 Biểu đồ giữa khối lượng thé tích khô và độ 4m của mẫu thí nghiệm A3 Hình 4.6 Biểu đồ giữa khối lượng thể tích khô và độ âm của mẫu thí nghiệm A4 Hình 4.7 Biểu đồ giữa khối lượng thé tích khô và độ 4m của mẫu thí nghiệm BI Hình 4.8 Biểu đồ giữa khối lượng thể tích khô và độ âm của mẫu thí nghiệm B2 Hình 4.9 Biểu đồ giữa khối lượng thé tích khô và độ 4m của mẫu thí nghiệm B3 Hình 4.10 Biểu đồ giữa khối lượng thể tích khô và độ âm của mẫu thí nghiệm B4 Hình 4.11 Biéu đồ giữa khối lượng thể tích khô và độ âm của đá dim Hình 4.12 Ảnh hưởng của thành phần hạt đến cường độ chịu nén của PTBT M200 Hình 4.13 Ảnh hưởng của thành phần hạt đến cường độ chịu nén của PTBT M300 Hình 4.14 Ảnh hưởng của thành phần hạt đến cường độ chịu nén của PTG M200 Hình 4.15 Ảnh hưởng của thành phan hạt đến cường độ chịu nén của PTG M300 Hình 5.1: Mặt cắt ngang kết cau áo đường bê tông xi măng BANG BIEU Bang 2. Chon vat liệu sử dụng cho lớp móng đường Bang 2.

Thanh phân hạt của cấp phối đá dam Bảng 2. Các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu của vật liệu CPĐD Bảng 2. Yêu cầu cường độ cát gia cố xi măng Bảng 2. Số liệu tái chế rác thải bê tông và bê tông asphalt cũ từ đường giao thông của một số nước châu âu Bang 2.

Yêu cau kỹ thuật cho vật liệu nền móng tái chế Bảng 3.1: Ngu6n gốc và thành phân chủ yếu các mẫu PTXD nghiên cứu Bang 4.1 Khối lượng thể tích ứng với thành phân hạt Bang 4.2 Khối lượng thé tích của hỗn hợp PTTC từ PTBT va CBT theo các tỷ lệ phối trộn khác nhau theo các Dmax khác nhau Bảng 4.3 Khối lượng thể tích của hỗn hợp PTTC từ PTG và CG theo các tỷ lệ phối trộn khác nhau theo các Dmax khác nhau Bang 4.4 Khối lượng thé tích khô và độ âm của mẫu thí nghiệm Al Bảng 4.5 Khối lượng thể tích khô và độ âm của mẫu thí nghiệm A2 Bảng 4.6 Khối lượng thể tích khô và độ âm của mẫu thí nghiệm A3 Bảng 4.7 Khối lượng thể tích khô và độ âm của mẫu thí nghiệm A4 Bang 4.8 Khối lượng thể tích khô lớn nhất và độ âm tôi ưu của hồn hợp PTTC từ PTBT và CBT Bảng 4.9 Khối lượng thể tích khô và độ âm của mẫu thí nghiệm BI Bảng 4.10 Khối lượng thể tích khô và độ âm của mẫu thí nghiệm B2 Bang 4.11 Khối lượng thể tích khô và độ âm của mẫu thí nghiệm B3 Bảng 4.12 Khối lượng thể tích khô và độ âm của mẫu thí nghiệm B4 Bảng 4.13 Khối lượng thể tích khô lớn nhất và độ âm tối ưu của hỗn hợp PTTC từ PTG va CG Bang 4.14 Khối lượng thé tích khô và độ âm của đá dim Bang 4.15 Khối lượng thể tích khô lớn nhất và độ âm tối ưu của đá dam Bảng 4.16 Cường độ chịu nén của PTBT và CBT ở 28 ngày tuổi Bảng 4.17 Cường độ chịu nén của PTG và CG ở 28 ngày tuổi Bảng 4.18 Thành phần cấp phối của bê tông xi măng M200 Bang 4.19 Thành phan cấp phối của bê tông xi măng M300 Bảng 4.20 Chỉ số sức chịu tải CBR của mau Al Bảng 4.21 Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu A2 Bảng 4.22 Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu A3 Bảng 4.23 Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu A4 Bảng 4.24 Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu BI Bảng 4.25 Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu B2 Bảng 4.26 Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu B3 Bảng 4.27 Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu B4 Bảng 4.28 Mô đun đàn hỏi E của PTTC từ PTBT và CBT Bang 4.29 Mô đun đàn hỏi E của PTTC từ PTG và CG Bang 5.1 Chiều dày tính toán của tâm bê tông xi măng Bang 5.2 Chiều dày lớp móng từ phế thai tái chế Trang | CHUONG 1 MO DAU 1. Tinh cấp thiết của đề tài: 1. Tình hình phế thải xây dựng tại Việt Nam: Phé thải từ phá dỡ công trình xây dựng là nguồn xả chất thải rắn đô thị không nhỏ. Cho đến thời điểm này, phần lớn rác thải xây dựng được thu gom tại các điểm đồ tập trung trước khi chuyển về các bãi rác chôn lấp theo quy hoạch, mới có một phan nhỏ được dùng cho san lấp mặt bang; và trên thực tế không ít rác thải xây dựng được đồ bừa bãi tại các ao hồ, kênh muong, nơi cộng cộng, thậm chí ca ven bờ sông.

Ước tính mỗi ngày có khoảng 1.000 tân rác thải xây dựng thành phố Hà Nội và 2.000 tan rác thải xây dựng tại thành phố Hồ Chí Minh được chôn lap. Lượng rác thải xây dựng sẽ còn tăng mạnh trong thời gian tới, vì theo nghị quyết của Chính phủ đến năm 2015 sẽ cơ bản hoàn thành việc phá dỡ, cải tạo các khu trung cư cũ nát tại các đô thị lớn. Như vậy, Hà Nội sẽ phải phá dỡ khoảng 23 khu chung cư 4-5 tang với gan 1 triệu mét vuông sàn và thành phố Hồ Chí Minh sẽ phải phá dỡ ít nhất 70 khu chung cư xuống cấp nghiêm trọng (trong tổng số 155 khu chung cư cân cải tạo) để xây dựng mới.