LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học thực sự của bản thân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy PGS. Phan Đức Hùng. Các thông tin tham khảo trong luận văn này được thu thập từ những nguồn đáng tin cậy, đã được kiểm chứng, được công bố rộng rãi và được tôi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng ở phần Danh mục tài liệu tham khảo. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn này là do chính tôi thực hiện một cách nghiêm túc, trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
An Giang, ngày 12 tháng 04 năm 2018 Người thực hiện Phan Thanh Liêm vi LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài “Nghiên cứu khả năng ứng dụng bê tông rỗng trong xây dựng vỉa hè và các công trình công cộng”. Tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm và tạo điều kiện giúp đỡ của tập thể lãnh đạo, cán bộ, các nhà khoa học trong Khoa Xây Dựng của trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn vì sự giúp đỡ đó. Xin trân trọng cảm ơn thầy PGS.
Phan Đức Hùng, người đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, định hướng đúng đ n cho tôi trong nghiên cứu hoa học và cung cấp các thông tin cần thiết để tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ này. Tôi xin cảm ơn đồng nghiệp, gia đình và bạn bè đã động viên, khích lệ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Vì kiến thức và thời gian thực hiện luận văn có hạn nên không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót,Tôi rất mong được sự đóng góp của quý thầy cô giáo, bạn bè và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn.
An Giang, ngày 12 tháng 4 năm 2018 Ngƣời thực hiện Phan Thanh Liêm vii TÓM TẮT Cấu tạo của bê tông rỗng bao gồm cốt liệu đá, xi măng có độ rỗng lớn nên có hả năng thoát nước tốt. Là loại vật liệu có cấu trúc lỗ rỗng hở liên tục, có độ rỗng (15-35%). Đặc tính thoát nước (K) của bê tông rỗng chịu ảnh hưởng lớn bởi cấu trúc lỗ rỗng bên trong. Đề tài chỉ ra được mối liên hệ giữa độ thấm, độ rỗng và cường độ của bê tông rỗng, từ đó tìm ra được cấp phối phù hợp với yêu cầu vừa đảm bảo các chỉ tiêu về cường độ, hả năng tiêu thoát nước cho công trình, vừa mang lại hiệu quả inh tế cho xã hội, góp phần bảo vệ môi trường và đảm bảo mỹ quan đô thị.
viii ABSTRACT Pervious concrete structure consists of coarse aggregate and binding cement with high porosity that allows water to pass directly through. Permanently open pore structure with porosity (15-35%). The drainage (K) characteristic of hollow concrete is strongly influenced by the internal pore structure. The topic shows the relationship between permeability, porosity and strength of hollow concrete, thus finding the right mix for the requirement and ensuring the intensity and drainage capacity of the concrete.
contributing to environmental protection and ensuring the beauty of the city. ix MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU. Khái quát về bê tông rỗng.1 Giới thiệu chung. Quá trình nghiên cứu bê tông rỗng .3 Các ết quả ứng dụng.
Sự cần thiết của đề tài, mục tiêu nghiên cứu và giới hạn đề tài. Sự cần thiết của đề tài. Tình hình nghiên cứu ngoài nước. Tình hình nghiên cứu trong nước.
Mục tiêu nghiên cứu và giới hạn đề tài. Phương pháp nghiên cứu. 26 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. Lịch sử phát triển của bê tông rỗng.
Lợi ích của việc sử dụng bê tông thấm nước. Ứng dụng bê tông thấm nước tại Việt Nam và các tiêu chí cần thiết. Tính thấm và thành phần cấp phối của bê tông rỗng. Tính thấm của vật liệu được đặc trưng bằng hệ số thấm (K).
Thành phần cấp phối của bê tông theo hối lượng tỷ lệ ( g/m3). Cơ chế thoát nước của bê tông rỗng. Quy trình tính toán cấp phối bê tông rỗng và các tiêu chí cần thiết. Tiêu chuẩn thiết ế.
33 CHƢƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM. Nguyên vật liệu sử dụng. Thí nghiệm iểm tra cường độ và độ thấm BTR. Thí nghiệm xác định cường độ.
Thí nghiệm iểm tra thấm. Thí nghiệm tính độ rỗng thực tế. 52 CHƢƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, ỨNG DỤNG THỰC TẾ. Đánh giá ết quả - Ứng dụng thực tế.
Đánh giá ết quả. Ứng dụng thực tế:. 59 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI. Hướng phát triển của đề tài.
64 xi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Không hí, nước và nhiệt độ trao đổi thuận tiện trong môi trường.2: BTR dùng làm sân nhà vườn và lối đi trên công viên………………….3: Hình ảnh công nhân đang nạo vét hệ thống cống….4: Quá trình bốc hơi nước………………………………………………….1: Bãi đỗ xe ở bang Florida làm bằng bê tông rỗng……………………….2: Cơ chế thoát nước của bê tông rỗng…………………………………….3: Sơ đồ hối tính toán cấp phối BTR theo nhu cầu thoát nước….1: Biểu đồ cường độ mưa theo thời gian……….4: Mối quan hệ giữa độ nhớt động học và nhiệt độ….5: Mối quan hệ giữa vận tốc thấm và độ thẩm thấu……….6: Mối quan hệ giữa độ rỗng với độ thấm…….7: Bảo dưỡng bê tông…………………………………………………….8: Máy nén mẫu bê tông………………………………………………….9: Mối quan hệ giữa cường độ và thời gian….10: Dụng cụ thử thấm.11: Đồng hồ bấm giây.12: Thời gian thấm của từng cấp phối.13: Vận tốc thấm của từng cấp phối……….14: Biểu đồ độ rỗng thực tế của các mẫu bê tông rỗng……………….15: Biểu đồ độ rỗng tính toán theo lý thuyết với số liệu thực tế.1: Biểu đồ mối liên hệ giữa vận tốc thấm và độ rỗng………………….2: Biểu đồ mối liên hệ giữa độ rỗng và cường độ….3: Biểu đồ so sánh sự phát triển cường độ theo thời gian của bê tông rỗng CP2 và CP4 so với bê tông thường……………………………………………….4: Biểu đồ so sánh giá trị công tác lát gạch Công viên dưới dạ cầu Nguyễn Trung Trực……………………………………………………………………….5: Biểu đồ so sánh giá trị công tác lát gạch vỉa hè đường Triệu Quang Phục……………………………………………………………………………….1: Mẫu gạch dùng đá 10-17mm……………………………………………65 Hình 5.2: Mẫu gạch dùng đá 2,4-5mm………………………………………….3: Mẫu gạch vuông……………………………………………………….65 xiii DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Cấp phối đá dăm mẫu 1, ích cỡ hạt 5 – 10mm………………….2: Cấp phối đá dăm mẫu 1, ích cỡ hạt 10 – 17mm………………………36 Bảng 3.3: Các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm………….4: Chỉ tiêu xi măng PCB40……………….5: Các cấp phối sẽ tiến hành thí nghiệm……….6: Cách đúc và đầm nén bê tông…………….7: Kết quả nén mẫu ở các ngày tuổi.8: Kết quả đo thời gian thấm của các mẫu 15x15x15cm…………………50 Bảng 3.9: Kết quả thí nghiệm thấm của các mẫu bê tông rỗng 15x15x15cm….10: Độ rỗng thực tế của các mẫu bê tông rỗng……….11: Độ rỗng tính toán theo lý thuyết với số liệu thực tế……………….1: Bảng so sánh độ rộng thực tế và thiết ế ………………………………55 Bảng 4.2: Đánh giá độ chính xác của công thức tính độ rỗng theo Berg 1970….2: Tổng hợp ết quả thí nghiệm………………………………………….3: Thành phần cấp phối đạt tiêu chuẩn……………………………………58 Bảng 4.4: Đơn giá vật liệu xây dựng áp dụng tại tỉnh An Giang………………….5: Cấp phối bê tông thường và giá thành 1m3 bê tông…………………….6: Cấp phối bê tông rỗng (CP2) và giá thành 1m3 bê tông……………….7: Cấp phối bê tông rỗng (CP4) và giá thành 1m3 bê tông……………….8: So sánh chênh lệch giá giữa bê tông rỗng và bê tông thường………….9: So sánh chênh lệch giá giữa bê tông rỗng và bê tông thương phẩm….61 xiv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT - BTR: Bê tông rỗng - CP: Cấp phối 15 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1. Khái quát về bê tông rỗng 1.1 Giới thiệu chung Bê tông là loại vật liệu xây dựng được sử dụng phổ biến hiện nay. Do đó, việc sản xuất, chế tạo đòi hỏi một lượng lớn chất kết dính là xi măng Portland, èm theo lượng khí CO2 rất lớn thải vào môi trường. Bê tông thường được chế tạo bằng cách sử dụng chất kết dính là xi măng portland, trong đó bê tông rỗng là một loại bê tông gồm: đá, xi măng và nước, thành phần cát chiếm tỷ lệ rất ít hoặc hầu như không có.
Tuy nhiên quá trình thi công bê tông rỗng không cần đầm nén bê tông quá chặt, do đó trong bê tông rỗng có độ rỗng rất lớn, từ đó cho khả năng nước thấm qua cực kỳ tốt. Trong vài năm gần đây vấn đề bảo vệ nguồn nước đã thu hút được nhiều sự quan tâm để tìm kiếm một loại vật liệu đáp ứng được quá trình đô thị hóa đồng thời có thể kh c phục được những tác động xấu đến tự nhiên. Theo các nghiên cứu và đã áp dụng tại Nhật Bản và các nước Châu Âu, bê tông rỗng (BTR) cốt liệu đá là loại vật liệu thân thiện với môi trường đáp ứng được yêu cầu nêu trên, được dùng làm đường giao thông, bãi đỗ xe, sân bãi, công trình đô thị công cộng, taluy, mái dốc, bờ è…. Bê tông rỗng là loại vật liệu có cấu trúc lỗ rỗng hở liên tục, có độ rỗng (15- 35%).
Thành phần tương tự như bê tông thường, tuy nhiên đá được dùng cùng cỡ hạt và dùng rất ít hoặc hông dùng đến cát. Những hạt đá cùng ích thước được bao phủ và dính ết với nhau tại các vị trí tiếp xúc bằng lượng hồ ximăng đó là nguyên lý để tạo nên lỗ rỗng hở bên trong cấu trúc bê tông. Những lỗ rỗng hở này cho phép không khí, nước và nhiệt trao đổi thuận tiện trong môi trường. 16 Bê tông rỗng cho phép nước mưa thấm vào lớp đất bên dưới nên cây cỏ được cung cấp nước tự nhiên, giảm chi phí tốn ém cho hệ thống tưới nước.
Nguồn nước ngầm được bảo vệ. Hiện tượng nước chảy tràn được ngăn cản và chất lượng nước được cải thiện. Lỗ rỗng tự nhiên của BTR cho lượng nước lớn và nhanh chóng thoát qua lớp phủ bề mặt để tới ết cấu lọc bên dưới. Lớp này có cấu tạo từ các hạt cốt liệu cùng ích thước tạo nên hoảng hông gian rỗng lớn và được xem như là hệ thống giữ và xử lý nước.
Chất thải được giữ lại hi nước xuyên qua lớp lọc nhờ hiện tuợng thấm và bám dính. Nguồn chất thải giữ lại được từ đô thị, đa dạng như: hí ô nhiễm, cây cỏ, phân bón, thuốc trừ sâu, rác, chất thải từ các phương tiện giao thông như bụi im loại, nhớt, dầu mỡ. Đây là bê tông có cấu trúc rỗng, nhưng vẫn đạt được cường độ và độ bền cần thiết.