I. Tổng quan về BTXM tro bay
Chương này trình bày khái quát về bê tông xi măng tro bay và các quy định liên quan đến tính năng và vật liệu chế tạo. Tro bay được sử dụng như một vật liệu thay thế xi măng trong BTXM, giúp cải thiện độ bền và giảm lượng khí thải CO2. Cơ chế phản ứng thủy hóa và puzơlan trong BTXM tro bay được phân tích chi tiết, cùng với ảnh hưởng của tro bay đến các tính năng cơ học của bê tông. Các nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam về ứng dụng tro bay trong xây dựng đường ô tô cũng được tổng hợp, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.
1.1. Khái niệm và tính chất của BTXM tro bay
Bê tông xi măng tro bay là loại bê tông sử dụng tro bay thay thế một phần xi măng. Tro bay có tính chất puzơlan, giúp tăng cường độ bền và độ bền lâu dài của bê tông. Các tính chất cơ bản của tro bay như độ mịn, hàm lượng Ca(OH)2, và khả năng phản ứng puzơlan được phân tích kỹ lưỡng. Các nghiên cứu chỉ ra rằng tro bay có thể thay thế tới 70% xi măng mà vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.
1.2. Ảnh hưởng của tro bay đến tính năng BTXM
Tro bay ảnh hưởng đáng kể đến các tính năng của bê tông xi măng, bao gồm thời gian đông kết, nhiệt độ thủy hóa, và sự phát triển cường độ. Các nghiên cứu cho thấy tro bay làm giảm nhiệt độ thủy hóa, giảm nguy cơ nứt bê tông ở giai đoạn tuổi sớm. Đồng thời, tro bay cũng cải thiện độ bền và khả năng chống thấm của bê tông, đặc biệt trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.
II. Xác định hệ số hiệu quả tro bay và thiết kế thành phần BTXM
Chương này tập trung vào việc xác định hệ số hiệu quả tro bay (hệ số k) và phương pháp thiết kế thành phần BTXM tro bay. Hệ số k được xác định thông qua các thí nghiệm về cường độ nén và tỷ lệ tro bay/chất kết dính. Các phương pháp thiết kế thành phần bê tông theo hệ số k được trình bày chi tiết, bao gồm các bước từ xác định cường độ yêu cầu đến tính toán khối lượng xi măng và tro bay. Kết quả thí nghiệm và công thức thành phần vật liệu BTXM tro bay làm mặt đường ô tô cũng được đưa ra.
2.1. Phương pháp xác định hệ số hiệu quả tro bay
Hệ số hiệu quả tro bay (k) được xác định thông qua các thí nghiệm cường độ nén với các tỷ lệ tro bay/chất kết dính khác nhau. Các kết quả thí nghiệm cho thấy hệ số k phụ thuộc vào tỷ lệ tro bay và tỷ lệ nước/chất kết dính. Phương trình thực nghiệm xác định hệ số k được thiết lập, làm cơ sở cho việc thiết kế thành phần BTXM tro bay.
2.2. Thiết kế thành phần BTXM tro bay
Phương pháp thiết kế thành phần BTXM tro bay theo hệ số k bao gồm các bước: xác định cường độ yêu cầu, lựa chọn cỡ hạt cốt liệu, tính toán lượng nước và xi măng, và xác định khối lượng tro bay. Các thí nghiệm kiểm tra cường độ nén và các tính năng cơ học khác được thực hiện để đảm bảo thành phần bê tông đáp ứng yêu cầu làm mặt đường ô tô.
III. Thí nghiệm tính năng của BTXM tro bay làm mặt đường ô tô
Chương này trình bày các thí nghiệm về tính năng cơ học và độ bền của BTXM tro bay làm mặt đường ô tô. Các thí nghiệm bao gồm đo độ sụt, thời gian đông kết, nhiệt độ thủy hóa, cường độ nén, cường độ kéo uốn, mô đun đàn hồi, độ mài mòn, và độ thấm nước. Kết quả thí nghiệm cho thấy BTXM tro bay có các tính năng cơ học vượt trội so với bê tông xi măng thông thường, đặc biệt là khả năng chống mài mòn và chống thấm nước.
3.1. Thí nghiệm cường độ và độ bền
Các thí nghiệm cường độ nén, kéo uốn, và mô đun đàn hồi được thực hiện để đánh giá khả năng chịu lực của BTXM tro bay. Kết quả cho thấy BTXM tro bay có cường độ nén và kéo uốn cao hơn so với bê tông thông thường, đặc biệt ở giai đoạn tuổi sớm. Độ bền của BTXM tro bay cũng được cải thiện đáng kể, giúp kéo dài tuổi thọ của mặt đường ô tô.
3.2. Thí nghiệm độ mài mòn và thấm nước
Các thí nghiệm độ mài mòn và thấm nước được thực hiện để đánh giá khả năng chống mài mòn và chống thấm của BTXM tro bay. Kết quả cho thấy BTXM tro bay có độ mài mòn thấp và khả năng chống thấm nước tốt, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho mặt đường ô tô trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
IV. Ứng dụng BTXM tro bay trong kết cấu mặt đường ô tô
Chương này phân tích khả năng ứng dụng BTXM tro bay trong kết cấu mặt đường ô tô tại Việt Nam. Các dạng kết cấu mặt đường được đề xuất dựa trên kết quả thí nghiệm và tính toán. BTXM tro bay được chứng minh là có khả năng đáp ứng các yêu cầu về cường độ, độ bền, và hiệu quả kinh tế - môi trường. Các số liệu phục vụ thiết kế và kiểm toán ứng suất trong giai đoạn tuổi sớm cũng được cung cấp.
4.1. Phân tích khả năng ứng dụng
BTXM tro bay được phân tích về khả năng đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cho mặt đường ô tô, bao gồm cường độ, độ mài mòn, và khả năng chống thấm nước. Các kết quả cho thấy BTXM tro bay phù hợp với các cấp đường từ nhẹ đến nặng, đặc biệt là trong điều kiện khí hậu nhiệt đới tại Việt Nam.
4.2. Đề xuất kết cấu mặt đường
Các dạng kết cấu mặt đường sử dụng BTXM tro bay được đề xuất dựa trên kết quả thí nghiệm và tính toán. Các kết cấu này được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu về tải trọng và điều kiện môi trường, đồng thời tối ưu hóa hiệu quả kinh tế và giảm thiểu tác động môi trường.
