Nghiên cứu thực nghiệm về tính chất cơ lý của bê tông sử dụng cốt liệu lớn tái chế từ chất thải rắn xây dựng và ứng dụng cho cột bê tông cốt thép chịu nén

• Tác giả: Nguyễn Thanh Quang
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Hoàng Giang
• Trường học: Trường Đại học Xây dựng Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Nghiên cứu thực nghiệm về tính chất cơ lý của bê tông sử dụng cốt liệu lớn tái chế từ chất thải rắn xây dựng và ứng dụng cho cột bê tông cốt thép chịu nén đúng tâm
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Cơ sở khoa học
• 0.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 0.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.5. Phương pháp nghiên cứu
• 0.6. Những đóng góp mới của luận án
• 0.7. Cấu trúc của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN XÂY DỰNG VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG CỐT LIỆU BÊ TÔNG TÁI CHẾ
• 1.1. Chất thải rắn xây dựng: thực trạng quản lý và tái chế
• 1.1.1. Khái niệm chất thải rắn xây dựng
• 1.1.2. Thực trạng quản lý và tái chế chất thải rắn xây dựng
• 1.2. Tổng quan nghiên cứu về bê tông sử dụng cốt liệu tái chế từ bê tông
• 1.2.1. Tính chất của cốt liệu bê tông tái chế (CLBTTC)
• 1.2.2. Biện pháp nâng cao chất lượng cho CLBTTC
• 1.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của CLBTTC trong hỗn hợp bê tông
• 1.2.4. Tính chất cơ lý của bê tông sử dụng CLBTTC
• 1.2.4.1. Cường độ chịu nén của bê tông sử dụng CLBTTC
• 1.2.4.2. Mô đun đàn hồi của bê tông sử dụng CLBTTC
• 1.2.4.3. Tính co ngót của bê tông sử dụng cốt liệu bê tông tái chế
• 1.2.4.4. Quan hệ ứng suất và biến dạng của BTTC
• 1.2.4.5. Biến dạng dài hạn và tính chất của bê tông sử dụng CLBTTC
• 1.2.5. Kết cấu bê tông sử dụng cốt liệu bê tông tái chế
• 1.2.6. Một số nghiên cứu ứng dụng BTTC trong cấu kiện dầm, cột
• 1.2.7. Tính khả thi của việc ứng dụng bê tông CLBTTC trong cấu kiện cột
• 1.3. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU BÊ TÔNG SỬ DỤNG CỐT LIỆU BÊ TÔNG TÁI CHẾ
• 1.3.1. Cốt liệu bê tông tái chế từ CTRXD
• 1.3.2. Xác định tính chất cơ lý của vật liệu bê tông tái chế gốc
• 1.3.3. Quy trình sản xuất cố liệu bê tông tái chế từ CTRXD
• 1.3.4. Tính chất cơ lý của cốt liệu bê tông tái chế
• 1.3.5. Thiết kế cấp phối bê tông sử dụng CLBTTC
• 1.3.6. Phương pháp thực nghiệm xác định tính chất cơ lý của bê tông sử dụng CLBTTC
• 1.3.6.1. Cường độ chịu nén của bê tông
• 1.3.6.2. Mô đun đàn hồi của bê tông
• 1.3.6.3. Thí nghiệm co ngót theo thời gian
• 1.3.6.4. Thí nghiệm từ biến theo thời gian
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG CỐT LIỆU BÊ TÔNG TÁI CHẾ
• 3.1. Sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông sử dụng CLBTTC theo thời gian
• 3.2. Sự phát triển mô đun đàn hồi của bê tông sử dụng CLBTTC
• 3.3. Mối liên hệ giữa cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi
• 3.4. Tính co ngót của bê tông sử dụng CLBTTC
• 3.5. Quan hệ ứng suất và biến dạng bê tông sử dụng CLBTTC
• 3.6. Biến dạng từ biến của bê tông sử dụng CLBTTC
• 3.7. Kiểm tra nhiệt độ và độ ẩm môi trường
• 3.8. Kết quả xác định biến dạng từ biến
• 3.9. Từ biến đặc trưng và hệ số từ biến
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ỨNG XỬ NÉN CỦA CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG CỐT LIỆU BÊ TÔNG TÁI CHẾ
• 4.1. Thiết kế thí nghiệm cột BTTC chịu nén đúng tâm
• 4.1.1. Mô hình thí nghiệm
• 4.1.2. Quy trình thí nghiệm
• 4.1.3. Cấp phối bê tông
• 4.2. Ứng xử cột BTTC chịu tải nén dọc trục
• 4.2.1. Mô hình thí nghiệm
• 4.2.2. Kết quả đo thí nghiệm cột
• 4.2.3. Dạng phá hoại của mẫu cột BTTC
• KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về cốt liệu tái chế và bê tông

Bê tông là một trong những vật liệu xây dựng phổ biến nhất trên thế giới. Việc sử dụng cốt liệu tái chế từ chất thải xây dựng (CTRXD) trong sản xuất bê tông không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên. Nghiên cứu cho thấy rằng việc thay thế cốt liệu tự nhiên bằng cốt liệu tái chế có thể đạt được hiệu quả tương đương về mặt cơ lý. Theo các nghiên cứu trước đây, tỷ lệ thay thế cốt liệu tái chế từ 30% đến 100% có thể được áp dụng mà không làm giảm đáng kể chất lượng bê tông. Điều này mở ra cơ hội cho việc phát triển các loại bê tông mới, thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí sản xuất.

1.1. Tính chất cơ lý của bê tông sử dụng cốt liệu tái chế

Tính chất cơ lý của bê tông sử dụng cốt liệu tái chế phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm chất lượng của cốt liệu, tỷ lệ thay thế và quy trình sản xuất. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cường độ chịu nén của bê tông có thể giảm khi tỷ lệ cốt liệu tái chế tăng lên, nhưng vẫn có thể đạt được các tiêu chuẩn kỹ thuật cần thiết. Việc nghiên cứu các tính chất như mô đun đàn hồi, tính co ngót và biến dạng từ biến cũng rất quan trọng để đánh giá khả năng ứng dụng của bê tông tái chế trong các công trình xây dựng.

II. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện nhằm xác định các tính chất cơ lý của bê tông sử dụng cốt liệu tái chế từ chất thải xây dựng. Quy trình thí nghiệm bao gồm việc sản xuất mẫu bê tông với các tỷ lệ thay thế cốt liệu khác nhau, từ 0% đến 100%. Các mẫu bê tông được kiểm tra về cường độ chịu nén, mô đun đàn hồi, và tính co ngót theo thời gian. Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng bê tông sử dụng cốt liệu tái chế có thể đạt được cường độ tương đương với bê tông truyền thống, đặc biệt là khi tỷ lệ thay thế không vượt quá 50%.

2.1. Thiết kế thí nghiệm

Thiết kế thí nghiệm bao gồm việc xác định các thông số kỹ thuật cần thiết để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả. Mẫu bê tông được chế tạo theo tiêu chuẩn TCVN và được thử nghiệm tại các thời điểm khác nhau để theo dõi sự phát triển của các tính chất cơ lý. Việc sử dụng các thiết bị hiện đại trong quá trình thí nghiệm giúp đảm bảo độ chính xác cao trong việc đo lường các thông số như cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi.

III. Kết quả thực nghiệm và phân tích

Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng bê tông sử dụng cốt liệu tái chế có khả năng chịu nén tốt, với cường độ đạt được lên đến 40 MPa. Sự phát triển của cường độ chịu nén theo thời gian cho thấy rằng bê tông tái chế có thể đạt được các tiêu chuẩn kỹ thuật cần thiết cho các công trình xây dựng. Ngoài ra, mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi cũng được xác định, cho thấy rằng việc sử dụng cốt liệu tái chế không chỉ giúp tiết kiệm tài nguyên mà còn đảm bảo chất lượng công trình.

3.1. Phân tích mối quan hệ giữa cường độ và mô đun đàn hồi

Phân tích mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi cho thấy rằng khi cường độ tăng, mô đun đàn hồi cũng tăng theo. Điều này cho thấy rằng bê tông sử dụng cốt liệu tái chế có thể được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu tính chịu lực cao. Kết quả này hỗ trợ cho việc áp dụng bê tông tái chế trong các cấu kiện chịu lực như cột và dầm, mở ra hướng đi mới cho ngành xây dựng bền vững.

IV. Ứng dụng thực tiễn của bê tông tái chế

Việc ứng dụng bê tông sử dụng cốt liệu tái chế trong các công trình xây dựng không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tiết kiệm chi phí. Các nghiên cứu cho thấy rằng bê tông tái chế có thể được sử dụng cho nhiều loại công trình khác nhau, từ nhà ở đến các công trình hạ tầng lớn. Điều này không chỉ giúp giảm áp lực lên tài nguyên thiên nhiên mà còn tạo ra giá trị gia tăng cho sản phẩm vật liệu xây dựng.

4.1. Lợi ích kinh tế và môi trường

Việc sử dụng cốt liệu tái chế trong sản xuất bê tông mang lại nhiều lợi ích kinh tế và môi trường. Giảm thiểu lượng chất thải phát sinh từ các công trình xây dựng, đồng thời giảm chi phí cho việc khai thác và vận chuyển cốt liệu tự nhiên. Hơn nữa, việc áp dụng bê tông tái chế còn góp phần vào việc thực hiện các mục tiêu phát triển bền vững của xã hội, tạo ra một môi trường sống trong lành hơn cho cộng đồng.