Nghiên Cứu Thi Công Mặt Đường Bê Tông Đầm Lăn Sử Dụng Tro Bay và Cát Mặn

Chuyên khảo kỹ thuật phân tích Nghiên cứu thi công thử nghiệm mặt đường bê tông đầm lăn sử dụng tro bay cát mặn theo công nghệ, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng

• Tác giả: Nguyễn Văn Năng
• Người hướng dẫn: PGS. Bùi Phú Doanh
• Trường học: Trường Đại Học Xây Dựng
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
• Đề tài: Nghiên Cứu Thi Công Mặt Đường Bê Tông Đầm Lăn Sử Dụng Tro Bay và Cát Mặn
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về BTĐL và ứng dụng trong xây dựng đường trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng BTĐL trên thế giới
• 1.2.1. Lịch sử ra đời và quá trình phát triển
• 1.2.2. Một số kết quả nghiên cứu và ứng dụng
• 2. CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN SỬ DỤNG CÁT MẶN
• 2.1. Tính chất cơ lý của mặt đường BTĐL cát mặn
• 2.2. Cường độ và độ bền của BTĐL cát mặn
• 2.3. Các đặc điểm khác
• 3. CHƯƠNG 3: THI CÔNG THỬ NGHIỆM MẶT ĐƯỜNG BTĐL CÁT MẶN VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SAU THI CÔNG
• 3.1. Quy mô đoạn thi công thử nghiệm
• 3.2. Cấp phối BTĐL thi công thực nghiệm
• 3.3. Trình tự thi công mặt đường BTĐL
• 3.4. Đánh giá chất lượng sau thi công
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Thi Công Mặt Đường Bê Tông Đầm Lăn

Nghiên cứu về mặt đường bê tông đầm lăn (RCCP) sử dụng tro bay (Fly Ash) và cát mặn (Saline Sand) là một lĩnh vực mới đầy tiềm năng trong thiết kế và thi công kết cấu áo đường. Ở Việt Nam, RCCP chủ yếu được ứng dụng trong xây dựng đập thủy điện, như thủy điện Sơn La với hàng triệu m3. Tuy nhiên, việc sử dụng nguồn cát xây dựng chủ yếu vẫn là nước ngọt. Nghiên cứu RCCP kết hợp tro bay và cát mặn còn hạn chế, chưa có kết quả chính thức được ứng dụng rộng rãi. Nghiên cứu này hứa hẹn mang lại khả năng và triển vọng lớn trong việc sử dụng vật liệu này trong xây dựng công trình, đồng thời giải quyết vấn đề môi trường từ tro bay nhiệt điện. Đề tài này góp phần cung cấp thêm dữ liệu cho giải pháp RCCP sử dụng tro bay, cát mặn, hướng tới ứng dụng cát mặn thay thế cát xây dựng thông thường, tiêu thụ tro bay nhiệt điện, đảm bảo vệ sinh môi trường và phát triển bền vững.

1.1. Lịch Sử Phát Triển của Công Nghệ Bê Tông Đầm Lăn

Công nghệ bê tông đầm lăn đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển. Những năm 1930, BTĐL được dùng cho đường băng sân bay. Đến những năm 1980, nó được ứng dụng cho công trình quân sự Bắc Mỹ tại Yakima, Washington. Đầu những năm 1990, BTĐL được ứng dụng phổ biến hơn cho nhiều loại đường. Nghiên cứu này tiếp tục đóng góp vào sự phát triển của công nghệ này, đặc biệt trong bối cảnh sử dụng vật liệu thay thế và bảo vệ môi trường.

1.2. Mục Tiêu và Phạm Vi Nghiên Cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu này là đánh giá các tính chất chủ yếu của BTĐL sử dụng tro bay và cát mặn để ứng dụng làm kết cấu mặt đường cấp IV trở xuống hoặc móng đường cấp cao. Quá trình thi công thử nghiệm BTĐL sử dụng các vật liệu này được thực hiện bằng phương pháp giản đơn trong điều kiện môi trường thực tế. Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở cho việc ứng dụng rộng rãi BTĐL sử dụng vật liệu thay thế xi măng.

1.3. Ý Nghĩa Khoa Học và Thực Tiễn của Nghiên Cứu

Nghiên cứu này mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn to lớn. Về mặt khoa học, nó cung cấp thêm dữ liệu về tính chất của BTĐL khi sử dụng tro bay và cát mặn. Về mặt thực tiễn, nó đóng góp giải pháp ứng dụng cát mặn thay thế cát xây dựng hiện nay, giúp tiêu thụ lượng lớn tro bay nhiệt điện, đảm bảo vệ sinh môi trường và phát triển bền vững. Trong luận văn này sẽ kiểm chứng chất lượng thi công mặt đường BTĐL.

II. Thách Thức Giải Pháp Sử Dụng Tro Bay và Cát Mặn Trong RCCP

Hiện nay, việc sử dụng bê tông đầm lăn (RCC) chủ yếu sử dụng nguồn cát xây dựng nước ngọt, việc nghiên cứu RCC sử dụng tro bay (Fly Ash), cát mặn (Saline Sand) chưa một kết quả nghiên cứu chính nào được các cấp có thẩm quyền đưa vào ứng dụng. Vì vậy, các kết quả nghiên cứu ban đầu của đề đưa khả năng và triển vọng trong việc sử dụng vật liệu này trong xây dựng công trình. Bên cạnh đó, nguồn các nhà máy nhiệt điện khu vực phía Bắc Khối lượng này nếu không được xử kịp thời gây nhiễm môi trường.

2.1. Vấn Đề Về Nguồn Cung Vật Liệu Truyền Thống

Sự phụ thuộc vào nguồn cát nước ngọt cho xây dựng đang gây áp lực lớn lên tài nguyên thiên nhiên. Việc khai thác cát bừa bãi dẫn đến sạt lở bờ sông, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và đời sống người dân. Do đó, việc tìm kiếm vật liệu thay thế như cát mặn là vô cùng cần thiết để đảm bảo nguồn cung bền vững cho ngành xây dựng.

2.2. Tiềm Năng và Thách Thức của Tro Bay

Nguồn tro bay từ các nhà máy nhiệt điện là một nguồn tài nguyên lớn chưa được khai thác hiệu quả. Việc sử dụng tro bay trong bê tông xi măng có thể giúp giảm lượng xi măng cần thiết, giảm phát thải khí nhà kính và giảm chi phí xây dựng. Tuy nhiên, việc xử lý và sử dụng tro bay đòi hỏi công nghệ phù hợp để đảm bảo chất lượng và độ bền của bê tông.

2.3. Ảnh Hưởng của Cát Mặn Đến Tính Chất Bê Tông

Việc sử dụng cát mặn trong bê tông có thể ảnh hưởng đến một số tính chất như độ bền, khả năng chống ăn mòn và độ co ngót. Do đó, cần có các nghiên cứu kỹ lưỡng về tỷ lệ phối trộn, phương pháp xử lý cát mặn và sử dụng phụ gia phù hợp để đảm bảo chất lượng của mặt đường bê tông.

III. Phương Pháp Thi Công Nghiên Cứu Thử Nghiệm RCC Dùng Cát Mặn

Đề xuất các dẫn kỹ thuật công mặt đường BTĐL theo công nghệ giản đơn, chỉ dẫn kỹ thuật này có thể áp dụng cho mặt đường hoặcc móng đường BTĐL trong phạm hẹp mà máy và gặp khó khăn trong vận hành. Các yếu ảnh hưởng đến phân bố nhiệt và hiện tương nứt sớm (nứt do co ngót, sốc nhiệt) trong kết cầu áo đường BTĐL sử dụng tro bay, cát mặn.

3.1. Quy Trình Chuẩn Bị Vật Liệu Thi Công RCCP

Quá trình chuẩn bị vật liệu bao gồm: (1) Lựa chọn và xử lý cát mặn: Cát được lấy từ bãi biển Đồ Sơn, Hải Phòng và cần được rửa để loại bỏ muối và tạp chất. (2) Kiểm tra chất lượng tro bay: Tro bay phải đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật về thành phần hóa học, độ mịn và hoạt tính pozzolan. (3) Lựa chọn và phối trộn đá dăm: Đá dăm cần có kích thước và thành phần hạt phù hợp với yêu cầu thiết kế.

3.2. Biện Pháp Thi Công Bê Tông Đầm Lăn Đơn Giản

Phương pháp thi công đơn giản bao gồm các bước chính: (1) Trộn hỗn hợp bê tông: Sử dụng máy trộn bê tông thông thường để trộn đều các thành phần. (2) Vận chuyển và đổ bê tông: Bê tông được vận chuyển đến công trường bằng xe tải hoặc xe cải tiến và đổ trực tiếp lên nền đường. (3) Đầm lèn: Sử dụng máy đầm rung hoặc đầm cóc để đầm chặt lớp bê tông. (4) Bảo dưỡng: Bề mặt bê tông được giữ ẩm trong quá trình đông kết để tránh nứt nẻ.

3.3. Phương Pháp Đo Lường và Đánh Giá Chất Lượng

Việc đo lường và đánh giá chất lượng mặt đường được thực hiện thông qua các thí nghiệm: (1) Thí nghiệm cường độ chịu nén: Mẫu bê tông được nén đến khi phá hủy để xác định cường độ chịu nén. (2) Thí nghiệm cường độ chịu kéo khi uốn: Mẫu bê tông được uốn đến khi phá hủy để xác định cường độ chịu kéo. (3) Đo diễn biến nhiệt: Sử dụng cảm biến nhiệt để theo dõi sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình đông kết của bê tông.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Kết Quả Nghiên Cứu Thi Công RCC Với Tro Bay

Kiểm chứng chất lượng công mặt đường BTĐL Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu của luận văn làm một tính chất chủ yếu của BTĐL sử dụng tro bay, cát mặn ứng dụng làm kết cấu mặt đường cấp IV trở xuống hoặc móng đường cấp cao. Bước đầu công thử nghiệm BTĐL sử dụng tro bay, cát mặn bằng phương pháp giản đơn trong điều kiện môi trường thực Kết quả nghiên cứu của luận văn cơ sở cho ứng dụng BTĐL sử dụng

4.1. Ứng Dụng trong Xây Dựng Đường Giao Thông Nông Thôn

Bê tông đầm lăn sử dụng tro bay và cát mặn có tiềm năng lớn trong xây dựng đường giao thông nông thôn, đặc biệt ở những vùng có nguồn cung cát nước ngọt hạn chế. Việc sử dụng vật liệu địa phương giúp giảm chi phí xây dựng và tạo công ăn việc làm cho người dân.

4.2. Nghiên Cứu Trường Hợp Sân Đỗ Trạm Sửa Chữa Nhân Kim Quý

Một khu công thực nghiệm được tiến hành tại sân đỗ Trạm sửa chữa Nhân Kim Quý, Đồ Sơn, Hải Phòng. Đoạn công thực nghiệm có chiều dài 50m, mặt ngang theo quy mô đường cấp IV đồng bằng. Các kết quả thí nghiệm tại đây cung cấp những dữ liệu quan trọng về tính chất của BTĐL khi sử dụng tro bay và cát mặn trong điều kiện thực tế.

4.3. Phân Tích Diễn Biến Nhiệt và Ảnh Hưởng Đến Độ Bền

Quá trình thủy hóa của mặt đường BTĐL sử dụng tro bay và cát mặn diễn ra trong khoảng 72 giờ sau khi đổ bê tông. Trong 12 giờ đầu, quá trình thủy hóa diễn ra khá đều và chậm. Nhiệt lượng tỏa ra cân bằng với nhiệt lượng hấp thụ của môi trường. Trong 24 giờ tiếp theo, quá trình thủy hóa tăng mạnh. Nhiệt lượng tỏa ra lớn hơn nhiệt lượng hấp thụ, dẫn đến nhiệt độ trong kết cấu mặt đường tăng mạnh. Trong 36 giờ cuối, quá trình thủy hóa giảm dần. Nhiệt độ trong kết cấu mặt đường giảm xuống.

V. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về RCCP

Căn cứ các kết quả nghiên cứu và thí nghiệm, bê tông đầm lăn sử dụng tro bay và cát mặn là một giải pháp tiềm năng cho xây dựng mặt đường, đặc biệt trong bối cảnh khan hiếm tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để tối ưu hóa thành phần cấp phối, phương pháp thi công và đánh giá độ bền lâu dài của công trình.

5.1. Tóm Tắt Các Kết Quả Nghiên Cứu Chính

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng tro bay và cát mặn trong BTĐL có thể đạt được cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo khi uốn tương đương với bê tông truyền thống. Tuy nhiên, cần kiểm soát chặt chẽ tỷ lệ phối trộn và phương pháp xử lý vật liệu để đảm bảo chất lượng công trình. Diễn biến nhiệt trong quá trình đông kết cũng cần được theo dõi để tránh nứt nẻ.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tiềm Năng trong Tương Lai

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào: (1) Nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của cát mặn đến độ bền lâu dài của bê tông. (2) Phát triển các loại phụ gia mới giúp cải thiện tính chất của BTĐL sử dụng tro bay và cát mặn. (3) Nghiên cứu ứng dụng BTĐL trong các loại công trình khác nhau như đường nội bộ nhà máy, cảng biển.

5.3. Đề Xuất Các Tiêu Chuẩn và Quy Trình Thi Công

Để ứng dụng rộng rãi BTĐL sử dụng tro bay và cát mặn trong xây dựng, cần có các tiêu chuẩn và quy trình thi công cụ thể. Các tiêu chuẩn này cần bao gồm các yêu cầu về chất lượng vật liệu, tỷ lệ phối trộn, phương pháp thi công, kiểm tra và nghiệm thu công trình.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Bê tông đầm lăn (BTĐL) là vật liệu xây dựng có nhiều ưu điểm như khả năng chịu tải cao, thi công nhanh và tiết kiệm chi phí, được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng đập thủy điện và kết cấu mặt đường giao thông trên thế giới. Tính đến năm 1998, đã có 184 đập BTĐL cao trên 15m được xây dựng với tổng khối lượng 57 triệu m³ bê tông, trong đó 35 triệu m³ là BTĐL. Ở Việt Nam, BTĐL chủ yếu được sử dụng trong xây dựng đập thủy điện lớn như Sơn La với khối lượng lên đến 3 triệu m³, tuy nhiên ứng dụng BTĐL trong xây dựng mặt đường ô tô còn rất hạn chế, đặc biệt là việc sử dụng tro bay và cát mặn làm vật liệu thay thế cát nước ngọt truyền thống chưa được nghiên cứu sâu rộng.

Luận văn tập trung nghiên cứu thi công thử nghiệm mặt đường BTĐL sử dụng tro bay và cát mặn theo công nghệ giản đơn, đánh giá chất lượng sau thi công nhằm làm rõ tính chất cơ lý, diễn biến nhiệt và hiện tượng nứt sớm trong quá trình thi công. Phạm vi nghiên cứu thực hiện tại khu vực ven biển miền Bắc Việt Nam, với đoạn thi công thử nghiệm dài 50m, bề rộng 6m, chiều dày lớp BTĐL 15cm, phù hợp cho mặt đường ô tô cấp IV trở xuống và các loại đường giao thông nông thôn, nội bộ, bãi đỗ xe.

Nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc tận dụng nguồn tro bay nhiệt điện dồi dào, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời thay thế cát nước ngọt khan hiếm bằng cát mặn, góp phần phát triển bền vững hạ tầng giao thông vùng ven biển. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo uốn, diễn biến nhiệt độ trong quá trình thi công và hiện tượng nứt do co ngót, sốc nhiệt.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về bê tông đầm lăn, bao gồm:

• Lý thuyết thủy hóa xi măng: Quá trình thủy hóa diễn ra qua các giai đoạn hòa tan, hóa keo và kết tinh, tạo thành cấu trúc đá xi măng chịu lực. Tro bay và phụ gia khoáng được sử dụng để tăng thể tích hồ xi măng, cải thiện tính dẻo, độ đặc chắc và giảm nhiệt tỏa ra, hạn chế co ngót và nứt.

• Mô hình thiết kế cấp phối BTĐL: Áp dụng phương pháp thiết kế theo quan điểm bê tông (dựa trên tỷ lệ nước/chất kết dính và khối lượng tuyệt đối) và quan điểm cơ học đất (dựa trên mối quan hệ độ ẩm - tỷ trọng khô tối ưu). Các phương pháp thiết kế như ACI 211.3R-02 và RCCD (Trung Quốc) được tham khảo để tối ưu cấp phối, đảm bảo độ chặt và cường độ yêu cầu.

• Khái niệm tính công tác và tổn thất tính công tác: Độ công tác của BTĐL được đo bằng chỉ số độ cứng Vebe, phù hợp trong khoảng 30-40 giây để đảm bảo thi công dễ dàng và đạt độ chặt yêu cầu. Tổn thất tính công tác tăng theo thời gian và nhiệt độ môi trường, ảnh hưởng đến chất lượng thi công.

• Các chỉ tiêu cơ lý quan trọng: Cường độ chịu nén (28-41 MPa), cường độ chịu kéo uốn (3,5-7 MPa), mô đun đàn hồi, độ mài mòn, độ co ngót, giãn nở nhiệt và độ thấm nước. Các chỉ tiêu này quyết định độ bền, độ ổn định và tuổi thọ của mặt đường BTĐL.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ thi công thử nghiệm mặt đường BTĐL sử dụng tro bay và cát mặn tại khu vực Đồ Sơn, Hải Phòng. Vật liệu gồm tro bay từ nhà máy nhiệt điện Phả Lại, cát biển Đồ Sơn và đá dăm Minh Đức.

• Phương pháp phân tích: Kết hợp nghiên cứu lý thuyết, thí nghiệm phòng và khảo sát hiện trường. Thí nghiệm bao gồm đo cường độ chịu nén, cường độ kéo uốn bằng phương pháp khoan rút lõi, đo diễn biến nhiệt độ bằng cảm biến nhiệt, đánh giá tổn thất tính công tác qua chỉ số Vebe.

• Timeline nghiên cứu: Thi công thử nghiệm trong điều kiện thực tế với quy mô đoạn đường 50m, theo dõi diễn biến nhiệt trong 72 giờ sau thi công, đánh giá chất lượng bê tông sau 28 ngày tuổi. Các bước thi công gồm chuẩn bị khuôn, làm lớp móng cấp phối đá dăm, thi công lớp BTĐL, đầm lèn bằng lu rung và lu tĩnh, cắt khe co ngót và bảo dưỡng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Chất lượng vật liệu và cấp phối: Tro bay Phả Lại có kích thước hạt trung bình 45μm, thành phần hóa học phù hợp tiêu chuẩn ASTM C618, giúp tăng cường độ bê tông lên 19-23% khi thay thế 10-20% cốt liệu nhỏ. Cát biển Đồ Sơn có đặc tính cơ lý tốt, phù hợp làm cốt liệu mịn thay thế cát nước ngọt. Cấp phối BTĐL M250 với tỷ lệ xi măng 230 kg/m³, tro bay 97 kg/m³, nước 120 lít/m³, đá dăm 1200 kg/m³ và cát mặn 800 kg/m³ được tối ưu hóa để đạt độ chặt và cường độ yêu cầu.

2. Cường độ bê tông sau thi công: Kết quả khoan rút lõi cho thấy cường độ chịu nén trung bình đạt 36-42 MPa sau 28 ngày, vượt yêu cầu thiết kế M200 (20 MPa). Cường độ kéo uốn tính toán từ cường độ kéo ép chẻ đạt khoảng 4,9 MPa, phù hợp với quy định cho mặt đường cấp IV trở xuống. Tỷ lệ mẫu đạt yêu cầu trên 90%, đảm bảo chất lượng thi công.

3. Diễn biến nhiệt độ trong quá trình thi công: Nhiệt độ mặt đường BTĐL tăng nhanh trong 2 giờ đầu, giữ ổn định trong 4 giờ tiếp theo và đạt đỉnh khoảng 7,5°C cao hơn nhiệt độ môi trường tại thời điểm 22 giờ sau thi công. Quá trình thủy hóa kéo dài khoảng 72 giờ, nhiệt độ giảm dần về mức môi trường. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vị trí trong kết cấu không lớn, giảm nguy cơ nứt do sốc nhiệt.

4. Tổn thất tính công tác và thời gian thi công: Độ cứng Vebe của hỗn hợp BTĐL dao động trong khoảng 30-40 giây, phù hợp với điều kiện thi công tại Việt Nam. Tổn thất tính công tác tăng nhanh khi nhiệt độ môi trường trên 32°C, do đó thời gian thi công và đầm lèn nên hoàn thành trong vòng 60 phút để đảm bảo chất lượng.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu khẳng định khả năng ứng dụng BTĐL sử dụng tro bay và cát mặn trong xây dựng mặt đường ô tô cấp IV trở xuống và các loại đường giao thông nông thôn, nội bộ. Việc sử dụng tro bay không chỉ giúp tăng cường độ bê tông mà còn kéo dài thời gian đông kết, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công. Cát mặn thay thế cát nước ngọt góp phần giảm khai thác tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả cường độ và diễn biến nhiệt của BTĐL trong luận văn tương đồng với các công trình tại Mỹ, Canada và Nhật Bản, đồng thời phù hợp với điều kiện khí hậu ven biển miền Bắc Việt Nam. Việc áp dụng công nghệ giản đơn trong thi công giúp giảm chi phí thiết bị, phù hợp với điều kiện thi công tại các địa phương có điều kiện kinh tế hạn chế.

Biểu đồ diễn biến nhiệt và cường độ bê tông có thể được trình bày qua các biểu đồ đường cong nhiệt độ theo thời gian và biểu đồ cường độ chịu nén, kéo uốn theo tuổi bê tông, giúp minh họa rõ ràng quá trình phát triển chất lượng mặt đường BTĐL.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng công nghệ thi công giản đơn cho BTĐL sử dụng tro bay, cát mặn: Khuyến nghị các nhà thầu và cơ quan quản lý áp dụng công nghệ giản đơn trong thi công mặt đường BTĐL cấp IV trở xuống, giúp tiết kiệm chi phí thiết bị và nhân công, rút ngắn thời gian thi công, dự kiến hoàn thành trong vòng 60 phút cho mỗi lớp thi công.

2. Sử dụng tro bay nhiệt điện và cát mặn làm vật liệu thay thế: Khuyến khích sử dụng tro bay từ các nhà máy nhiệt điện phía Bắc và cát biển ven biển làm cốt liệu mịn trong BTĐL, nhằm giảm khai thác cát nước ngọt, bảo vệ môi trường và tận dụng nguồn nguyên liệu tái tạo, với mục tiêu giảm ít nhất 30% lượng cát nước ngọt sử dụng trong xây dựng.

3. Xây dựng chỉ dẫn kỹ thuật thi công và nghiệm thu BTĐL: Đề xuất Bộ Giao thông vận tải và các cơ quan liên quan ban hành hướng dẫn kỹ thuật chi tiết về thiết kế cấp phối, thi công, bảo dưỡng và kiểm tra chất lượng BTĐL sử dụng tro bay, cát mặn, đảm bảo phù hợp với điều kiện khí hậu và vật liệu địa phương, áp dụng trong vòng 1-2 năm tới.

4. Mở rộng nghiên cứu và thí điểm tại các vùng ven biển khác: Khuyến nghị các viện nghiên cứu, trường đại học và doanh nghiệp xây dựng phối hợp triển khai các dự án thí điểm BTĐL sử dụng tro bay, cát mặn tại các tỉnh ven biển miền Bắc và miền Trung, theo dõi diễn biến chất lượng trong ít nhất 2 năm để đánh giá toàn diện và hoàn thiện công nghệ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách giao thông: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và kỹ thuật để xây dựng chính sách phát triển vật liệu xây dựng bền vững, giảm khai thác tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường.

2. Các kỹ sư thiết kế và thi công công trình giao thông: Tham khảo để áp dụng công nghệ BTĐL sử dụng tro bay, cát mặn trong thiết kế và thi công mặt đường cấp IV trở xuống, giúp tối ưu chi phí và nâng cao chất lượng công trình.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành xây dựng công trình giao thông: Tài liệu tham khảo quý giá về lý thuyết, phương pháp thiết kế cấp phối, thi công và đánh giá chất lượng BTĐL trong điều kiện thực tế Việt Nam.

4. Doanh nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng và nhà thầu thi công: Hướng dẫn lựa chọn nguyên liệu, thiết kế cấp phối và quy trình thi công BTĐL hiệu quả, tận dụng nguồn tro bay và cát biển, mở rộng thị trường vật liệu thân thiện môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. BTĐL sử dụng tro bay và cát mặn có đảm bảo chất lượng không?
   Theo kết quả thí nghiệm khoan rút lõi, BTĐL sử dụng tro bay và cát mặn đạt cường độ chịu nén trung bình 36-42 MPa và cường độ kéo uốn khoảng 4,9 MPa, đáp ứng yêu cầu thiết kế mặt đường cấp IV trở xuống.

2. Công nghệ giản đơn trong thi công BTĐL là gì?
   Công nghệ giản đơn sử dụng thiết bị trộn cưỡng bức, xe tải vận chuyển, máy rải asphalt và lu rung, lu tĩnh để đầm lèn hỗn hợp BTĐL, phù hợp với điều kiện thi công tại các địa phương có hạn chế về thiết bị chuyên dụng.

3. Thời gian thi công và đầm lèn BTĐL nên kéo dài bao lâu?
   Thời gian thi công và đầm lèn nên hoàn thành trong vòng 60 phút kể từ khi trộn để đảm bảo độ công tác và chất lượng bê tông, tránh tổn thất tính công tác do bay hơi nước và đông kết sớm.

4. Tại sao nên sử dụng cát mặn thay thế cát nước ngọt?
   Cát mặn có trữ lượng lớn dọc ven biển, giúp giảm khai thác cát nước ngọt đang cạn kiệt, đồng thời tận dụng nguồn nguyên liệu địa phương, giảm chi phí vận chuyển và bảo vệ môi trường.

5. Nhiệt độ thi công ảnh hưởng thế nào đến BTĐL?
   Nhiệt độ môi trường cao làm tăng tốc độ thủy hóa xi măng, gây nhiệt độ nội tại cao, tăng nguy cơ nứt do co ngót và sốc nhiệt. Việc kiểm soát nhiệt độ thi công và bảo dưỡng kịp thời giúp giảm thiểu hiện tượng này.

Kết luận

• Luận văn đã chứng minh khả năng thi công và ứng dụng BTĐL sử dụng tro bay và cát mặn theo công nghệ giản đơn cho mặt đường ô tô cấp IV trở xuống và các loại đường giao thông nông thôn, nội bộ.
• Kết quả thí nghiệm hiện trường cho thấy cường độ chịu nén và kéo uốn của BTĐL đạt yêu cầu kỹ thuật, đảm bảo chất lượng và độ bền công trình.
• Diễn biến nhiệt độ trong quá trình thi công tuân theo quy luật thủy hóa xi măng, với nhiệt độ chênh lệch không lớn giữa các vị trí trong kết cấu, giảm nguy cơ nứt do sốc nhiệt.
• Việc sử dụng tro bay và cát mặn góp phần giảm khai thác tài nguyên thiên nhiên, tận dụng nguồn nguyên liệu tái tạo, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững hạ tầng giao thông ven biển.
• Đề xuất mở rộng nghiên cứu, hoàn thiện chỉ dẫn kỹ thuật và triển khai thí điểm tại các vùng ven biển nhằm thúc đẩy ứng dụng rộng rãi công nghệ BTĐL thân thiện môi trường.

Các cơ quan quản lý, nhà nghiên cứu và doanh nghiệp xây dựng cần phối hợp triển khai các dự án thí điểm, hoàn thiện quy trình kỹ thuật và phổ biến công nghệ BTĐL sử dụng tro bay, cát mặn nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả công trình giao thông tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU. UỆ00/PHIH XÃ LG hủ ôi bickasraesicdssiaouttloitadRiBirtsioilasisorassnoasGỎ 1 1. -$Lý d0/ehptiideilI S16 BE RRs ccovssvsstesamedtoa evanescence 1 es ey GT OM CUU -ssssss.0 vAt001010ULEL0ẢLNH10062x0016030 2 3 ivereumoHien CUUY 220.2 Gt uk eA aatce Sotho ieee A MAN on 2 4. Đối tợng vã phạm vinghiên cỨu:«.

Phường PhấP nghiéntotra SOR Ay Sore GUC T ee oe is anand 3 6. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài HEHIGTOVWUES2121246x50/60001013640216380130103161121S12 3 LHƯƠNG1iff@ Âu}. Tổng quan về BTĐL và ứng dụng trong xây dựng đường trên thế giới và ở Việt HS Ui 22:0/2056 0621271809. 10081121112 19 án dackttEesevdiesasrainioosnaa SE TT 4 1.

Tình hình nghiên cứu úng dụng BTĐL trên thế giới.---¿czz2czz2csz¿ 4 M6. Một số kết quả nghiên cứu và U1/1-07171/1-4157°2S0190-1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng BTĐL trong xây dựng kết cấu áo đường ô tô ở WỦR) ĐẾN nã 2/0 nsum=@=sssxzz „ah. TEEPE MO SLUT TH TH DỊ TT eres oc oss ckc coscesecasccsscsasssessssascsesessossensenss II 1.

Mộtsố công trình nghiên cứu tiêu biểu và UNE GUNG BID E cị. Tiềm năng ứng G101⁄251(112)11541/13//12127E 28 RE nan 16 2. Công nghệ thi công mặt, móng đường BTĐL trên thế giới và ở Việt Nam. Công nghệ thi công mặt đường BTĐL trên thế giới.--2- -zz2czs22czzzz 17 2.

Công nghệ thi công mặt, móng đường BTĐL trên tại Việt Nam. 19 DE eee sang. San gạt và đầm lèn bê tông đẩm lăn. Trinh tue hodn thién mt Grdng BIDL: vcccecccecesecsssscsssssssssssssesssessssesesssesseseseee 22 3.

Mặt đường BTĐL sử dụng tro bay, cat MAN. Qual rnh‹hinhethanh cường độ. Đặc điểm của BTĐL sử dụng tro bay, cát mặn.T:izTThanhiphaHbv NHỆN So nay.“ 27 4) ee aaa Se occ CC c2 32 CHUONG 2: DAC DIEM CUA BE TONG DAM LAN SU DUNG CAT MẶN.'5 Tinh Ghat Oling td 3. Yêucầu vềđộ công tác trong xây dựng đường.

__ Tính chất cơ lý của mặt đường BTĐL cát mặn. 37 Bele Fe Crone A Chiu nen mee cao Kế LE 2. Cường doikéoudnt once Jo EL me dinie thee bie Bie eae 38 2. Độijmimòit2sv.

520101 2E che củagmài ion ngu tên: 39 2.3: Mão th THÔI C7 acc S6 EE 39 °. kẽ t0 csaaeouuea 40 2n nga manh nh. nởở, 41 28 Độumắ nh. 42 HUONG 3: THI CONG THU NGHIEM MAT DUONG BTDL CAT MAN VA DANH BERAT LUGNG BAU THEOONG 165 611108 cccctectceeccseeosesccerccss 43 We r att Gn vb iis tetiAN 82s Ses di 2 2k oe Pare eho.

43 1:15 VJ0tLÌ thi COmp: thro hi Shi ss96 241 ae:esccieccssaszsseiseddesscdlesisaassascsnésvesatacsecasicasssasiess, 43 1. Quy mô đoạn thi cong thurc nghi6m. Epi OBMPewellps hối DIĐE cả mộn. 44 THỊ: 1 /mnhnffoadjrMESisen ra nay an ng ca.

22 ácceestil 6 00 00 du neneaendbsea 45 331808 611ni1UYaLsbtniVESiriina TZWZWXZ5ZŠ““c. Cấp phối BTĐL thi công thực nghiệm [ 14] .------cc+222cc222Ez2E2sesccsezccssz 48 4. Trinh ty thi céng mat dudng BTDL. ee ccesccsescsessssesesessssssescscecsescesesesenees 53 6160 0n 0ndi0ng.

mac erecis: 53 At. 2 Lam lớp móng cấp phoi dé dim. Các bước thực Hiện 0 01 11c 9Á các nu neheeeeeeseioeseeeesesdiere 55 5. Đánh giá chất lượng sau thi công.

Đánh giá cường độ bê tông đầm lăn trên kết cấu công trình bằng phương pháp khoan lấy mẫu (Theo TCXDVN 239 - BANIO)) 72/9541 c12cssesieotseesseisssaesksiELeseestav lv. Các thông số của kết cầu kiểm tra:. Tính toán xác định cường độ BTĐL mặt đường theo các bước. Đánh giá kết quả thí nghiệm bê tông.

Đánh giá cường độ kéo khi ép chẻ của mặt đường bê tông đầm lăn trên kết cấu công trình bằng phương pháp khoan lấy mẫu (Theo TCVN 8862 - 201 ND 60016 ss ng tua 62 520L - - MUE0InUUfrnlwOp sa.3—— ĐănH Bia KEG qa tHe MED re eeniecceeeee. Diễn biến nhiệt độ trong quá trình thi công bằng công nghệ giản đơn. Thi công và lắp đặt thiết bị quan trắc nhiệt. Kết quả quan trắc nhiệt tO Stal Coan thi: CONG «.

Đánh giá quy luật phân bố nhiệt độ trong giai đoạn thi công thực nghiệm. 72 OcepscuMan chUOnp Sec ce A oe A 72 SHUONG 4 : KET LUAN VA KIEN NGHI. Hạn chế của đề tài 5 Than012D. 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MUC CAC KY HIEU, CHU VIET TAT Ký hiệu Ý nghĩa BTĐL : Bê tông đầm lăn BTT : Bê tông thường BT : Bê tông BTXM : Bé tong xi mang KLTT : Khối lượng thể tích TTTĐ : Thể tích tuyệt đối TTHH : Thể tích hỗn hợp PP : Phương pháp N/CKD : Tỷ lệ nước và chất kết dính CKD : Chất kết dính C/CL : Tỉ lệ cát và cốt liệu XM : Xi măng PGK : Phụ gia khoáng TB : Tro bay N : Nước e : Cat D : Da KCAD : Kết cấu áo đường HHBT : Hỗn hợp bê tông HH : Hỗn hợp TP : Thành phần hạt TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam PPTK : Phương thiết kế pháp 1 : Khối lượng thé tích TKBT : Thiết kế bê tông CTE : Hệ số giãn nở nhiệt MDDL : Mô đun độ lớn VC : Độ công tác iii DANH MUC CAC BANG Bang 1.

Một số công trình ứng dụng BTĐL đã được xây dựng ở Việt Nam ll Bảng 1.2 - Các thông số trộn hỗn hợp BTĐL tùy theo loại máy trộn 20 Bảng 1. Đặc điểm chính của BTĐL 27 Bảng 2.1 Kết quả thí nghiệm đo kháng xuyên của vữa BTĐL 37 Bảng 3.1: Kết quả tính chất cơ bản của cát biển Đồ Sơn 46 Bảng 3.2 Thành phần hoá học của tro bay 47 Bảng 3.3 Thành phần hoá học của tro bay 47 Bảng 3.4 Một số cấp phối BTĐL mẫu dùng làm đường giao thông 48 Bang 3.5: Cấp phối tính cho 1m3 hỗn hợp bê tông đầm lăn 53 Bảng 3.6: Cấp phối tính cho 1 mẻ trộn hỗn hợp bê tông đầm lăn 53 Bảng 3.7 Kết quả thí ngiệm cường độ chịu nén của mẫu khoan rút lõi BTĐL 62 Bảng 3.8 Kết quả thí nghiệm cường độ kéo khi ép chẻ mẫu khoan rút lõi BTĐL Bảng 3.9 Kết quả thí nghiệm cường độ kéo khi ép chẻ mẫu khoan rút lõi BTĐL 67 IV DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Số lượng đập BTĐL (cao trên 15m) được xây dựng tại một số quốc gia trên thế giới tínhtớil998 Hình 1. Sơ đô lịch sử phát triên công nghệ bê tông đầm lăn làm mặt đường, mặt hãi Hình 1.

Xây dựng đập BTĐL thủy điện Trung Sơn (Thanh Hóa) 12 Hình 1. Thi công thử nghiệm mặt đường BTĐL - IBST thực hiện 2001 13 Hình 1. Sơ đồ thi công mặt đường bằng công nghệ BTĐL 18 Hình 1. Rải hỗn hợp BTĐL 19 Hình 1.7 Lu lén BTDL bang lu rung 19 Hình 1.8 Hoan thiện bề mặt BTĐL 19 Hình 1.

Phun nước bảo dưỡng 19 Hình 1. Thiết bị trộn BTĐL trục ngang 21 Hình 1. San gạt và rải bê tông đầm lăn 21 Hình 1. Đầm lèn hỗn hợp BTĐL theo công nghệ giản đơn 22 Hình 1.

Hoan thiện mặt đường BTĐL theo công nghệ giản đơn 23 Hình 2.1 Độ cứng HHBTĐL theo thời gian (t„= 20°C -30°C) 34 Hình 2.2 Sự thay đổi thời gian đông kết của vữa BTĐL 36 Hình 2.3 Quan hệ giữa tải trọng trùng phục và sự suy giảm cường độ kéo uốn Hình 3.1 VỊ trí thi công thực nghiệm 43 Hình 3.3: Tro bay thi công mặt đường BTĐL 45 Hình 3.4: Thành phần hạt của tro bay Phả Lại 46 Hình 3. Miễn cấp phối đề nghị cho BTĐL làm đường 49 Hình 3. Biểu đồ quan hệ độ âm — ty trong BTDL làm đườn 50 Hình 3.7: Mặt cắt ngang đường thi công thử nghiệm 52 - Hình 3.8 Trình tự thi công lớp CPĐD loại 2 54 Hình 3.9 Trình tự thi công lớp mặt đường BTĐL 55 Hình 3.10 Sơ đồ đầm lèn mặt đường BTĐL 56 Hình 3.11 Sơ đồ khoan rút lõi lấy mẫu BTĐL 57 Hình 3.12 Khoan rút lõi mặt đường BTĐL SH, Hình 3.13 Mẫu khoan rút lõi mặt đường BTĐL 54 Hình 3.14 Thí nghiệm xác định Rht của BTĐL 59 Hình 3. Thí nghiệm ép chẻ Rkc 63 Hình 3.19 Vị trí lắp đặt cảm biển nhiệt 67 Hình 3.

Cảm biến nhiệt và máy đo nhiệt độ KinhMach JMZX-3001L 67 Hình 3.21 Vị trí lắp đặt các cảm biến nhiệt độ cảm biến 03 68 Hình 3.22 Vị trí lắp đặt các cảm biến nhiệt độ cảm biến 28 68 Hình 3.23 Tủ điện bảo quản đầu đo nhiệt độ 69 Hình 3.24 Đo nhiệt độ không khí và nhiệt độ tại các vị trí cảm biến trong BTĐL 69 Hình 3.25 Diễn biến nhiệt của mặt đường BTĐL trong giai đoạn thi công 71 MỞ ĐÀU 1. Lý do chọn đề tài Bê tông đầm lăn sử dụng tro bay, cát mặn là khái niệm mới trong thiết kế và thi công kết cầu áo đường. Ở Việt Nam hiện nay, BTĐL chủ yếu sử dụng trong xây dựng đập cho các thủy điện bê tông khối lớn, điển hình là thủy điện Sơn La sử dụng 3 triệu m3 BTĐL. Tuy nhiện, BTĐL sử dụng nguồn cát xây dựng chủ yếu là cát nước ngọt, việc nghiên cứu BTĐL sử dụng tro bay, cát mặn chưa có một kết quả nghiên cứu chính tắc nào được các cấp có thẩm quyền đưa vào ứng dụng.

Vì vậy, các kết quả nghiên cứu ban đầu của đề tài sẽ đưa ra khả năng và triển vọng trong việc sử dụng loại vật liệu này trong xây dựng công trình. Bên cạnh đó, nguồn tro xỉ từ các nhà máy nhiệt điện khu vực phía Bắc rất lớn. Khối lượng tro xỉ này nếu không được xử lý kịp thời sẽ gây ô nhiễm môi trường. Việc nghiên cứu sử dụng tro bay làm vật liệu phục vụ trong lĩnh vực xây dựng đã được thực hiện từ những năm 80 của thế kỷ 20; Tuy nhiên, các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào ngành sản xuất xi măng, xây dựng công trình giao thông, cảng và một số ứng dụng trong công trình dân dụng nhứ chống nóng, tôn nền nhà.

Việc sử dụng tro bay với hàm lượng lớn chưa được nghiên cứu và ứng dụng là sự lãng phí nguồn tài nguyên tái tạo. Đề tài “Nghiên cứu thỉ công thử nghiệm mặt đường bê tông đầm lăn (BTĐL) sử dụng tro bay, cát mặn theo công nghệ giản đơn và đánh giá chất lượng sau thỉ công” sẽ góp phần cung cấp thêm số liệu vào giải pháp bê tông đầm lăn sử dụng tro bay, cát mặn. Việc nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn và ý nghĩa khoa học cũng như đóng góp giải pháp ứng dụng cát mặn thay thế cát xây dựng hiện nay, giúp tiêu thụ lượng lớn tro bay nhiệt điện, đảm bảo vệ sinh môi trường và phát triển bền vũng. Trong luận văn này sẽ kiểm chứng chất lượng thi công mặt đường BTĐL bằng công nghệ giản đơn với công nghệ thi công được quy định tại Quyết định số 4452/QD-BGTVT thông qua một số chỉ tiêu cường độ chịu nén Rn của bê tông, quy luật phân bố nhiệt độ và hiện tượng nứt sớm trong quá trình thi công.

Từ kết quả đánh giá chất lượng sau thi công, luận văn đề xuất chỉ dẫn kỹ thuật thi công mặt đường BTĐL cát mặn bằng phương pháp giản đơn. Chỉ dẫn sẽ đáp ứng nhu cầu xây dựng các công trình đường ven biển.