Nghiên cứu khả năng sử dụng phụ gia siêu dẻo cao cấp kfdn sp2000vm sản suất btxm làm mặt đường ô tô tại đồng nai luận văn thạc sỹ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Nghiên cứu ứng dụng phụ gia siêu dẻo KFDN SP2000VM sản xuất bê tông xi măng làm mặt đường ô tô tại Đồng Nai, luận văn thạc sĩ xây dựng đường.

• Tác giả: Nguyễn Trúc Viên
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Đức Trọng
• Trường học: Trường Đại học Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng sử dụng phụ gia siêu dẻo KFDN-SP2000VM sản xuất BTXM làm mặt đường ô tô tại Đồng Nai
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• CỤM TỪ VIẾT TẮT
• PHẦN MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 0.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 0.3. Đối tượng nghiên cứu
• 0.4. Phạm vi nghiên cứu
• 0.5. Phương pháp nghiên cứu
• 0.6. Kết cấu của luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BTXM TRONG XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ
• 1.1. Khái niệm về BTXM
• 1.2. Điều kiện tự nhiên của khu vực tỉnh Đồng Nai
• 1.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTXM trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.3.1. Phát triển mặt đường BTXM trên thế giới
• 1.3.2. Phát triển mặt đường BTXM ở Việt Nam
• 1.4. Ưu nhược điểm chung của mặt đường BTXM
• 1.5. Các lý thuyết về cấp phối BTXM
• 1.5.1. Lý thuyết cấp phối lý tưởng của Fuller-Thompson
• 1.5.2. Lý thuyết cấp phối hạt của Weymouth
• 1.5.3. Lý thuyết cấp phối hạt của Bolomey
• 1.5.4. Lý thuyết cấp phối hạt của Talbot
• 1.5.5. Lý thuyết cấp phối cốt liệu lý tưởng Fuller
• 1.6. Các yếu tố ảnh hưởng tính chất cơ lý của BTXM
• 1.6.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước và xi măng
• 1.6.2. Ảnh hưởng của tính lưu biến và độ nhớt của hồ xi măng
• 1.6.3. Ảnh hưởng bởi tác dụng của phụ gia
• 1.6.4. Ảnh hưởng bởi tác dụng của chấn động
• 1.6.5. Ảnh hưởng bởi tác dụng của nhiệt độ
• 1.7. Các yêu cầu kỹ thuật của BTXM làm mặt đường ô tô
• 1.8. Kết luận Chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BTXM LÀM MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ
• 2.1. Yêu cầu kỹ thuật vật liệu chế tạo BTXM làm mặt đường ô tô
• 2.2. Yêu cầu kỹ thuật của vật liệu dùng sản xuất BTXM
• 2.3. Vật liệu chế tạo BTXM tại Đồng Nai
• 2.4. Vật liệu xi măng
• 2.5. Các loại phụ gia sử dụng trong sản xuất BTXM
• 2.5.1. Phụ gia khoáng
• 2.5.2. Phụ gia hóa học
• 2.6. Phương pháp thiết kế thành phần BTXM
• 2.6.1. Thiết kế thành phần bê tông theo phương pháp thể tích tuyệt đối dùng công thức Bolomey – Skramtaev
• 2.6.2. Thiết kế thành phần bê tông theo TCXDVN 322:2004
• 2.6.3. Thiết kế thành phần bê tông theo Quyết định số 778/1998/QĐ-BXD
• 2.6.4. Thiết kế thành phần bê tông theo quy hoạch thực nghiệm
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG BTXM CÓ SỬ DỤNG PHỤ GIA CAO CẤP KFDN-SP2000VM SẢN XUẤT BÊ TÔNG XI MĂNG LÀM MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ
• 3.1. Nghiên cứu thực nghiệm
• 3.2. Tính chất cơ lý của vật liệu chế tạo BTXM
• 3.3. Thực nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý BTXM sử dụng phụ gia siêu dẻo cao cấp KFDN-SP2000VM
• 3.4. Lập mối tương quan giữa cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo khi uốn, mô đun đàn hồi của BTXM sử dụng phụ gia siêu dẻo KFDN-SP2000VM
• 3.5. Khả năng sử dụng phụ gia siêu dẻo cao cấp KFDN-SP2000VM trong sản xuất BTXM làm mặt đường ô tô
• 3.6. Căn cứ đề xuất kết cấu áo đường BTXM
• 3.7. Đề xuất kết cấu mặt đường
• 3.8. Đánh giá hiệu quả kinh tế và lựa chọn hàm lượng phụ gia siêu dẻo trong sản xuất BTXM làm mặt đường ô tô
• 3.8.1. Về mặt kỹ thuật
• 3.8.2. Về mặt kinh tế
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 0.7. Kiến nghị và dự kiến hướng nghiên cứu tiếp theo
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về BTXM trong xây dựng mặt đường ô tô

Bê tông xi măng (BTXM) là vật liệu chính trong xây dựng các công trình giao thông, đặc biệt là mặt đường ô tô. BTXM được tạo thành từ hỗn hợp xi măng, nước, cốt liệu và phụ gia siêu dẻo. Tại Đồng Nai, việc ứng dụng BTXM trong xây dựng đường ô tô đang được nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng và độ bền của mặt đường. Phụ gia siêu dẻo KFDN SP2000VM được sử dụng để cải thiện tính lưu động, tăng cường độ và giảm lượng nước trong hỗn hợp BTXM. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của phụ gia siêu dẻo trong sản xuất BTXM, đặc biệt là trong điều kiện tự nhiên và khí hậu của Đồng Nai.

1.1. Khái niệm và thành phần BTXM

BTXM là loại đá nhân tạo được hình thành từ hỗn hợp xi măng, nước, cốt liệu và phụ gia. Cốt liệu chiếm 70-75% thể tích, trong khi xi măng và các thành phần khác chiếm 10-15%. Phụ gia siêu dẻo như KFDN SP2000VM được thêm vào để cải thiện tính lưu động và tăng cường độ của BTXM. BTXM được sử dụng rộng rãi trong xây dựng mặt đường ô tô do khả năng chịu lực nén tốt và độ bền cao.

1.2. Điều kiện tự nhiên tại Đồng Nai

Đồng Nai có địa hình đồng bằng và bình nguyên, với khí hậu nhiệt đới gió mùa. Điều kiện thủy văn và khí hậu ảnh hưởng lớn đến chất lượng mặt đường ô tô. Việc sử dụng BTXM có phụ gia siêu dẻo giúp cải thiện khả năng chịu tải và độ bền của mặt đường trong điều kiện khí hậu nóng ẩm và mưa nhiều tại Đồng Nai.

II. Vật liệu và phương pháp thiết kế BTXM

Nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng phụ gia siêu dẻo KFDN SP2000VM trong sản xuất BTXM để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cho mặt đường ô tô. Các vật liệu chính bao gồm xi măng, cốt liệu (cát, đá) và phụ gia siêu dẻo. Phương pháp thiết kế thành phần BTXM được thực hiện theo các tiêu chuẩn như TCXDVN 322:2004 và Quyết định số 778/1998/QĐ-BXD. Phụ gia siêu dẻo giúp giảm lượng nước, tăng cường độ và cải thiện tính lưu động của hỗn hợp BTXM.

2.1. Yêu cầu kỹ thuật vật liệu

Các vật liệu sử dụng trong sản xuất BTXM phải đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt. Xi măng phải có cường độ cao, cốt liệu phải đảm bảo độ sạch và kích thước hạt phù hợp. Phụ gia siêu dẻo KFDN SP2000VM được sử dụng để cải thiện tính lưu động và giảm lượng nước trong hỗn hợp BTXM.

2.2. Phương pháp thiết kế thành phần BTXM

Thiết kế thành phần BTXM được thực hiện theo các phương pháp như Bolomey – Skramtaev và TCXDVN 322:2004. Phụ gia siêu dẻo được thêm vào với tỷ lệ phù hợp để đạt được các chỉ tiêu cơ lý như cường độ chịu nén, cường độ kéo uốn và mô đun đàn hồi.

III. Nghiên cứu thực nghiệm và ứng dụng

Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành để đánh giá hiệu quả của phụ gia siêu dẻo KFDN SP2000VM trong sản xuất BTXM. Các chỉ tiêu cơ lý như cường độ chịu nén, cường độ kéo uốn và mô đun đàn hồi được đo lường và so sánh. Kết quả cho thấy, việc sử dụng phụ gia siêu dẻo giúp cải thiện đáng kể các tính chất cơ lý của BTXM, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho mặt đường ô tô tại Đồng Nai.

3.1. Thực nghiệm xác định tính chất cơ lý

Các thí nghiệm được thực hiện để xác định cường độ chịu nén, cường độ kéo uốn và mô đun đàn hồi của BTXM có sử dụng phụ gia siêu dẻo KFDN SP2000VM. Kết quả cho thấy, BTXM có phụ gia siêu dẻo đạt cường độ chịu nén từ 36 MPa trở lên, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho mặt đường ô tô.

3.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế

Việc sử dụng phụ gia siêu dẻo không chỉ cải thiện chất lượng BTXM mà còn giảm chi phí sản xuất do giảm lượng xi măng và nước cần thiết. Điều này mang lại hiệu quả kinh tế cao trong xây dựng mặt đường ô tô tại Đồng Nai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Tỉnh Đồng Nai, với diện tích 5.903,94 km², chiếm 1,76% diện tích tự nhiên cả nước và 25,5% diện tích vùng Đông Nam Bộ, có hệ thống giao thông phát triển với hơn 3.000 tuyến đường nông thôn và 5 tuyến quốc lộ chính, tổng chiều dài hơn 244,2 km. Tải trọng xe nặng và điều kiện thủy văn, thủy nhiệt bất lợi đã gây ra hiện tượng hư hỏng mặt đường mềm, ảnh hưởng đến an toàn giao thông. Đồng Nai cũng chịu tác động của biến đổi khí hậu với nhiệt độ trung bình năm khoảng 25°C và lượng mưa trung bình 2.174 mm, làm gia tăng hiện tượng hằn lún bánh xe và giảm tuổi thọ mặt đường mềm. Trong bối cảnh đó, việc ứng dụng bê tông xi măng (BTXM) làm mặt đường ô tô được xem là giải pháp bền vững, phù hợp với chủ trương phát triển hạ tầng giao thông của Chính phủ.

Theo báo cáo của Hiệp hội Xi măng Việt Nam, dự báo tiêu thụ xi măng trong nước năm 2020 đạt khoảng 82 triệu tấn, trong đó dư thừa 36-47 triệu tấn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng BTXM làm mặt đường. Tuy nhiên, để đạt cường độ tối thiểu 30-36 MPa theo tiêu chuẩn, BTXM thông thường khó đáp ứng nếu không sử dụng phụ gia. Do đó, nghiên cứu khả năng sử dụng phụ gia siêu dẻo cao cấp KFDN-SP2000VM nhằm giảm lượng nước, kiểm soát thời gian đông kết và tăng cường độ BTXM là cần thiết. Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào đánh giá tính khả thi và lựa chọn hàm lượng phụ gia phù hợp để cải thiện các chỉ tiêu cơ lý của BTXM làm mặt đường ô tô tại Đồng Nai trong phạm vi thời gian nghiên cứu năm 2017.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết cấp phối bê tông xi măng tiêu biểu như:

• Lý thuyết cấp phối lý tưởng Fuller-Thompson: Đường cong thành phần hạt lý tưởng được mô tả bằng phương trình parabol, giúp tối ưu hóa độ đặc của hỗn hợp bê tông.
• Lý thuyết cấp phối hạt của Weymouth: Tập trung vào việc chèn lỗ rỗng giữa các hạt lớn bằng các hạt nhỏ hơn để đạt độ chặt tối đa.
• Lý thuyết cấp phối hạt của Bolomey và Talbot: Điều chỉnh đường cong cấp phối để cải thiện tính công tác và độ đặc của bê tông.
• Lý thuyết cấp phối cốt liệu lý tưởng Fuller: Tối ưu hóa tỷ lệ các loại hạt cốt liệu nhằm đạt độ đặc và cường độ cao cho BTXM.

Các khái niệm chính bao gồm: cường độ chịu nén (Rn), cường độ chịu kéo khi uốn (Ru), cường độ ép chẻ (Rech), mô đun đàn hồi (E), và độ sụt của hỗn hợp bê tông. Ngoài ra, các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của BTXM như tỷ lệ nước/xi măng, tính lưu biến và độ nhớt của hồ xi măng, tác dụng của phụ gia siêu dẻo, chấn động và nhiệt độ cũng được phân tích kỹ lưỡng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp phương pháp lý thuyết và thực nghiệm trong phòng thí nghiệm. Cỡ mẫu gồm các tổ hợp BTXM với các tỷ lệ phụ gia siêu dẻo KFDN-SP2000VM khác nhau, được chuẩn bị theo tiêu chuẩn TCVN 322:2004 và TCXDVN 3105-3119. Phương pháp chọn mẫu dựa trên thiết kế thành phần bê tông thể tích tuyệt đối, sử dụng công thức Bolomey-Skramtaev và các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

Các chỉ tiêu cơ lý được xác định gồm: độ sụt (10-40 mm), cường độ chịu nén (tối thiểu 36 MPa ở 28 ngày), cường độ kéo uốn, cường độ ép chẻ và mô đun đàn hồi. Thời gian nghiên cứu kéo dài trong vòng 6 tháng, bao gồm giai đoạn chuẩn bị vật liệu, thí nghiệm và phân tích dữ liệu. Phân tích số liệu sử dụng phương pháp thống kê mô tả và so sánh tỷ lệ phần trăm giữa các tổ hợp mẫu để đánh giá hiệu quả của phụ gia.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của phụ gia siêu dẻo KFDN-SP2000VM đến độ sụt: Khi tăng hàm lượng phụ gia từ 0% lên 1%, độ sụt của hỗn hợp BTXM tăng từ khoảng 10 mm lên đến 30 mm, cải thiện đáng kể tính dẻo và khả năng thi công.

2. Cường độ chịu nén: BTXM sử dụng phụ gia đạt cường độ trung bình 38 MPa ở 28 ngày, cao hơn 6% so với BTXM không sử dụng phụ gia (khoảng 36 MPa). Tỷ lệ cường độ chịu nén ở 7 ngày đạt 75% so với 28 ngày, cho thấy phụ gia giúp tăng tốc độ phát triển cường độ.

3. Cường độ chịu kéo khi uốn và ép chẻ: Tổ hợp BTXM có phụ gia siêu dẻo đạt cường độ kéo uốn trung bình 5,2 MPa và cường độ ép chẻ 6,8 MPa, tăng lần lượt 10% và 8% so với mẫu chuẩn. Mô đun đàn hồi cũng tăng lên khoảng 30 GPa, đảm bảo độ bền và độ cứng cần thiết cho mặt đường.

4. Hiệu quả kinh tế: Mặc dù chi phí vật tư tăng khoảng 5-7% khi sử dụng phụ gia, nhưng nhờ giảm lượng xi măng và tăng tuổi thọ mặt đường, tổng chi phí bảo dưỡng và duy tu giảm đáng kể trong vòng 10 năm khai thác.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy phụ gia siêu dẻo KFDN-SP2000VM có tác dụng rõ rệt trong việc cải thiện tính công tác và tăng cường độ BTXM, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của mặt đường ô tô tại Đồng Nai. Việc tăng độ sụt giúp hỗn hợp dễ thi công, giảm hiện tượng phân tầng và tăng độ đồng nhất. Cường độ chịu nén và kéo uốn tăng cho thấy phụ gia giúp cải thiện liên kết giữa các hạt cốt liệu và xi măng, đồng thời kiểm soát thời gian đông kết hiệu quả.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả tương đồng với báo cáo của Cục Đường bộ Liên bang Mỹ về hiệu quả của phụ gia siêu dẻo trong bê tông mặt đường. Việc sử dụng phụ gia cũng góp phần giảm lượng nước trộn, hạn chế hiện tượng co ngót và nứt bề mặt, nâng cao tuổi thọ công trình. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cường độ chịu nén và kéo uốn theo thời gian, giúp minh họa rõ ràng sự khác biệt giữa các tổ hợp mẫu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phụ gia siêu dẻo KFDN-SP2000VM với hàm lượng 0,8-1% trong sản xuất BTXM làm mặt đường ô tô tại Đồng Nai nhằm tối ưu hóa độ dẻo và cường độ bê tông, đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật trong vòng 1-2 năm tới.

2. Đào tạo kỹ thuật thi công và kiểm soát chất lượng cho các nhà thầu và cán bộ kỹ thuật về quy trình sử dụng phụ gia siêu dẻo, nhằm nâng cao hiệu quả thi công và giảm thiểu sai sót trong 6 tháng đầu triển khai.

3. Xây dựng hệ thống giám sát và đánh giá hiệu quả mặt đường BTXM sử dụng phụ gia trong vòng 3-5 năm, tập trung vào các chỉ tiêu cơ lý và tuổi thọ công trình để điều chỉnh kịp thời các thông số kỹ thuật.

4. Khuyến khích nghiên cứu tiếp tục phát triển các loại phụ gia mới phù hợp với điều kiện khí hậu và vật liệu địa phương, nhằm đa dạng hóa giải pháp và nâng cao chất lượng mặt đường BTXM trong dài hạn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách giao thông: Có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật và chính sách phát triển hạ tầng giao thông bền vững tại Đồng Nai và các tỉnh lân cận.

2. Các nhà thầu xây dựng và kỹ sư thi công: Áp dụng phương pháp thiết kế thành phần BTXM có phụ gia siêu dẻo để nâng cao chất lượng thi công, giảm chi phí bảo dưỡng và tăng tuổi thọ công trình.

3. Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành xây dựng: Tham khảo để phát triển các đề tài nghiên cứu tiếp theo về vật liệu xây dựng và công nghệ bê tông mới, đồng thời đào tạo sinh viên chuyên sâu.

4. Các nhà sản xuất và cung cấp vật liệu xây dựng: Dựa trên kết quả nghiên cứu để cải tiến sản phẩm phụ gia siêu dẻo, đáp ứng nhu cầu thị trường và nâng cao hiệu quả sử dụng trong ngành giao thông.

Câu hỏi thường gặp

1. Phụ gia siêu dẻo KFDN-SP2000VM có tác dụng gì trong BTXM?
   Phụ gia giúp giảm lượng nước trộn, tăng độ dẻo của hỗn hợp, kiểm soát thời gian đông kết và nâng cao cường độ bê tông, từ đó cải thiện tính thi công và độ bền mặt đường.

2. Hàm lượng phụ gia tối ưu là bao nhiêu?
   Nghiên cứu cho thấy hàm lượng từ 0,8% đến 1% là phù hợp để đạt được độ sụt và cường độ yêu cầu mà không làm tăng chi phí quá nhiều.

3. BTXM sử dụng phụ gia có chi phí cao hơn không?
   Chi phí vật tư tăng khoảng 5-7%, nhưng tổng chi phí bảo dưỡng và duy tu giảm do tuổi thọ mặt đường được kéo dài, mang lại hiệu quả kinh tế tổng thể.

4. Phương pháp thiết kế thành phần BTXM được áp dụng như thế nào?
   Sử dụng phương pháp thể tích tuyệt đối kết hợp công thức Bolomey-Skramtaev và tiêu chuẩn TCVN 322:2004 để đảm bảo cấp phối hợp lý, đạt yêu cầu kỹ thuật.

5. BTXM có phụ gia siêu dẻo có phù hợp với điều kiện khí hậu Đồng Nai?
   Có, phụ gia giúp kiểm soát thời gian đông kết và tăng cường độ bê tông, phù hợp với khí hậu nhiệt đới gió mùa, lượng mưa lớn và nhiệt độ trung bình cao của Đồng Nai.

Kết luận

• Phụ gia siêu dẻo KFDN-SP2000VM cải thiện đáng kể tính công tác và các chỉ tiêu cơ lý của BTXM làm mặt đường ô tô tại Đồng Nai.
• Hàm lượng phụ gia tối ưu từ 0,8% đến 1% giúp tăng cường độ chịu nén, kéo uốn và mô đun đàn hồi, đồng thời tăng độ sụt hỗn hợp.
• Việc sử dụng phụ gia góp phần giảm lượng xi măng, tiết kiệm chi phí và nâng cao tuổi thọ mặt đường.
• Kết quả nghiên cứu phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành và điều kiện tự nhiên, khí hậu của tỉnh Đồng Nai.
• Đề xuất triển khai áp dụng trong 1-2 năm tới, đồng thời tiếp tục giám sát và nghiên cứu phát triển các loại phụ gia mới.

Luận văn mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng phụ gia siêu dẻo trong sản xuất BTXM làm mặt đường ô tô, góp phần nâng cao chất lượng hạ tầng giao thông và phát triển kinh tế địa phương. Các đơn vị liên quan được khuyến khích áp dụng và nghiên cứu tiếp tục để tối ưu hóa hiệu quả công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỒNG QUAN VỀ BTXM TRONG XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ 1. Khái niệm về BTXM [8],[17]. Bê tông xi măng (BTXM) là một loại đá nhân tạo nhận được sau khi làm rắn chắc hỗn hợp bê tông. Hỗn hợp bê tông (bê tông tươi) có thành phần được lựa chọn hợp lý gồm: xi măng, nước, cốt liệu (cát, sỏi hay đá dăm) và phụ gia.

Khi rắn chắc hồ xi măng dính kết hỗn hợp cốt liệu thành một khối đá và được gọi là bê tông. Bê tông là vật liệu chính được sử dụng để xây dựng các công trình xây dựng, các công trình giao thông, thủy lợi. Trong bê tông cốt liệu ngoài vai trò làm giảm giá thành cho bê tông còn là bộ khung chịu lực để tăng cường các đặc tính cơ học cho bê tông. Hỗn hợp xi măng và nước bao bọc xung quanh hạt cốt liệu đóng vai trò là chất dính kết, đồng thời lấp đầy các khoảng trống giữa các cốt liệu.

Bê tông có cốt thép gọi là bê tông cốt thép. Khi sử dụng cốt thép dự ứng lực trong bê tông thì gọi là bê tông dự ứng lực. Cốt thép dự ứng lực cải thiện trạng thái ứng suất trong kết cấu bê tông. Trong BTXM cốt liệu thường chiếm 70 -75%, còn xi măng và các thành phần khác chiếm 10 – 15% thể tích của khối bê tông đá đóng rắn.

Yêu cầu cơ bản của bê tông là phải đạt được độ dẻo để dễ thi công; đạt cường độ ở tuổi quy định hoặc đạt các yêu cầu khác như độ chống thấm, ổn định với môi trường và độ tin cậy khi khai thác, giá thành không quá đắt. Hỗn hợp các nguyên liệu kể trên (Xi măng, nước, cốt liệu, phụ gia) mới nhào trộn để đồng nhất nhưng chưa rắn chắc gọi là hỗn hợp bê tông hay bê tông tươi. Trong bê tông, cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực, hồ xi măng (xi măng và nước) bao bọc xung quanh các hạt cốt liệu đóng vai trò là chất bôi trơn đồng thời lấp đầy các khoảng trống giữa các hạt cốt liệu. Trong quá trình 5 đông kết và phát triển cường độ của hồ xi măng, nó sẽ gắn kết các hạt cốt liệu thành một khối tương đối đồng nhất gọi là BTXM.

Những chất phụ gia đưa vào hỗn hợp BTXM nhằm mục đích cải thiện một số tính chất của hỗn hợp BTXM như tăng tính lưu động của hỗn hợp BTXM, điều chỉnh thời gian ninh kết, tăng cường độ, nâng cao tính chống thấm…. Về sức bền vật lý, BTXM chịu lực nén khá tốt nhưng khả năng chịu lực kéo không tốt. Vì vậy, trong xây dựng các công trình, các vật liệu chịu lực kéo tốt (ví dụ thép) được sắp xếp để đưa vào trong lòng khối BTXM, đóng vai trò là bộ khung chịu lực nhằm cải thiện khả năng chịu kéo của BTXM. Loại BTXM có phần lõi thép này được gọi là BTXM cốt thép.

Các tác động khác như đóng băng hay nước ngấm vào trong BTXM cũng có thể gây ra hư hại cho loại vật liệu này. BTXM được sử dụng rộng rãi trong xây dựng các công trình kiến trúc, móng, gạch không nung hay gạch block, mặt lát của vỉa hè, cầu và cầu vượt, đường lộ, đường băng, các cấu trúc trong bãi đỗ xe, đập, hồ chứa/bể chứa nước, ống cống, chân cột cho các cổng, hàng rào, cột điện và thậm chí là thuyền. Một số công trình kiến trúc làm bằng bê tông nổi tiếng có thể kể đến như Burj Khalifa, đập Hoover, kênh đào Panama và Đền Pantheon.Điều kiện tự nhiên của khu vực tỉnh Đồng Nai [22] 1. Địa hình Tỉnh Đồng Nai có địa hình đồng bằng và bình nguyên với những núi sót rải rác, có xu hướng thấp dần theo hướng bắc nam.

Có thể phân biệt hai dạng địa hình chính như sau: Địa hình đồng bằng gồm 2 dạng chính: 6 - Các bậc thềm sông có độ cao từ 5 đến 10 m hoặc có nơi chỉ cao từ 2 đến 5 m dọc theo các sông và tạo thành từng dải hẹp có chiều rộng thay đổi từ vài chục mét đến vài km. Đất trên địa hình này chủ yếu là các aluvi hiện đại. - Địa hình trũng trên trầm tích đầm lầy biển: là những vùng đất trũng trên địa bàn tỉnh Đồng Nai với độ cao dao động từ 0,3 đến 2 m, có chỗ thấp hơn mực nước biển, thường xuyên ngập triều, mạng lưới sông rạch chằng chịt, có rừng ngập mặn bao phủ. Vật liệu không đồng nhất, có nhiều sét và vật chất hữu cơ lắng đọng.

Dạng địa đồi lượn sóng: - Độ cao từ 20 đến 200m. Bao gồm các đồi bazan, Bề mặt địa hình rất phẳng, thoải, độ dốc từ 30 đến 80. Loại địa hình này chiếm diện tích rất lớn so với các dạng địa hình khác bao trùm hầu hết các khối bazan, phù sa cổ. Đất phân bổ trên địa hình này gồm nhóm đất đỏ vàng và đất xám.

Dạng địa hình núi thấp: - Bao gồm các núi sót rải rác và là phần cuối cùng của dãy Trường Sơn với độ cao thay đổi từ 200 ÷ 800m. Địa hình này phân bố chủ yếu ở phía bắc của tỉnh thuộc ranh giới giữa huyện Tân Phú với tỉnh Lâm Đồng và một vài núi sót ở huyện Định Quán, Xuân Lộc. Tất cả các núi này đều có độ cao (20 ÷ 300), đá mẹ lộ thiên thành cụm với các đá chủ yếu là granit, đá phiến sét. Nhìn chung đất của Đồng Nai đều có địa hình tương đối bằng phẳng, có 82,09% đất có độ dốc < 80, 92% đất có độ dốc <150, các đất có độ dốc >150 chiếm khoảng 8%.

Trong đó: Đất phù sa, đất sét và đất cát có địa hình bằng phẳng , nhiều nơi trũng thấp ngập nước quanh năm. Đất đen, nâu, xám hầu hết có độ dốc < 80 , đất đỏ hầu hết < 150. Riêng đất tầng mỏng và đá bọt có độ dốc cao. Khu vực thành phố Biên Hòa Căn cứ kết quả tra cứu hồ sơ địa chất của cầu Đồng Nai mới và Hóa An 2 cho thấy cấu tạo địa tầng từ trên xuống bao gồm các lớp sau: - Lớp số 1 (là lớp đất hai bên bờ sông): Sét pha màu xám xanh, trạng thái dẻo chiều dài từ 0.7m ÷ 2m, trị số SPT N = 13 ÷ 17.

- Lớp số 2: cát hạt thô đến vừa màu xám đen, trạng thái chặt vừa, chiều dày thay đổi từ 1. Trị số SPT N = 8 ÷ 25, đây là lớp phân bố khá rộng. - Lớp số 3: Sét pha cát màu xám trắng, xám vàng, trạng thái dẻo mềm, chiều dày thay đổi từ 0. Trị số SPT N = 4 ÷ 5.

- Lớp số 4: Sét pha cát màu xám xanh trạng thái dẻo chảy đến nửa cứng, chiều dày thay đổi từ 2 ÷ 3m. Trị số SPT N = 2 ÷ 9, đây là lớp phân bố dọc theo hai bên bờ sông. - Lớp số 5: Cuội màu nâu xám, kết cấu chặt, chiề dày thay đổi từ 0. - Lớp số 6: Đá granit poochia, màu xám xanh phong hóa nứt nẻ dày > 10m, càng xuống sâu độ cứng đá càng tăng.

Khu vực ngoài thành phố Biên Hòa về đến cửa Biển (điển hình là khu vực huyện Nhơn Trạch) [22] Theo tài liệu khoan và thí nghiệm địa chất cầu vượt sông Đồng Nai nối Huyện Nhơn Trạch và Quận 9 cho thấy cấu tạo địa tầng từ trên xuống bao gồm những lớp sau: 8 - Lớp 1: Lớp bùn sét lẫn hữu cơ, màu xám đen, đôi chỗ còn lẫn than bùn, đây là lớp phân bố rộng trên khu vực chiều dày lớp từ 5m đến 24m (càng về hướng Cần Giờ, chiều dày càng tăng), lớp này là lớp đất yếu. - Lớp 2: Sét pha cát màu xám vàng, trạng thái dẻo cứng, chiều dày từ 5 ÷ 8m, Lớp này phân bố rộng trên khu vực, chỉ số SPT N=12, sức chịu tải quy ước R = 2,2 KG/cm2. - Lớp 3: Lớp cát mịn, màu xám vàng kết cấu chặt vừa, chiều dày lớp trung bình 8m, là lớp đất phân bố rộng trên khu vực. Chỉ số SPT N=24, sức chịu tải quy ước R = 2,5 KG/cm2.

- Lớp 4: Lớp sét pha cát lẫn sỏi sạn màu xám vàng đến xám đen chiều dày trung bình 3m. Chỉ số SPT N=21, sức chịu tải quy ước R = 3,5 KG/cm2. - Lớp 5: Lớp cát hạt vừa màu vàng đến xám trắng, kết cấu chặt vừa, đây là lớp phân bố rộng, chiều dày lớp này phân bố từ 9 ÷ 14m, chỉ số SPT N=26, sức chịu tải quy ước R = 3 KG/cm2. - Lớp 6: Lớp sét màu xám xanh lẫn sạn trạng thái dẻo cứng, chiều dày lớp trung bình 4m, chỉ số SPT N=30, sức chịu tải quy ước R = 1,2 KG/cm2.

- Lớp 7: Cát pha sét màu xám trắng, trạng thái dẻo, dày trung bình 5m, chỉ số SPT N=30, sức chịu tải quy ước R = 1,5 KG/cm2. - Lớp 8: Bột kết phong hóa không đồng đều dày trên 3m là lớp phân bố trên diện rộng của khu vực chỉ số SPT N=46, sức chịu tải quy ước R =5 KG/cm2. Như vậy, khu vực thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai có địa chất tương đối đơn giản, cường độ các lớp đất đá tăng dần theo chiều sâu và đến độ sâu 15 ÷ 20m, gặp lớp đá gốc cứng chắc có cường độ cao, thuận tiện cho công tác xây dựng công trình. Thủy văn Đồng Nai nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, với khí hậu ôn hòa ít chịu ảnh hưởng của thiên tai, có hai mùa rõ rệt.

Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau. Các yếu tố khí hậu thời tiết cơ bản thuận lợi cho sản xuất và đời sống nhân dân trong tỉnh. Nhiệt độ không khí cao đều trong năm, trung bình 25. Tháng có nhiệt độ cao nhất là tháng 4 (trung bình 270C, cao nhất tuyệt đối 34-350C).

Tháng có nhiệt độ thấp nhất là tháng 12 và tháng 1 (trung bình 24 đến 25.70C, thấp nhất tuyệt đối là 19 ÷ 200C, độ ẩm không khí trung bình 85%, mùa khô 75 – 80%. Lượng mưa trung bình hằng năm 2.174mm, trong mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, lượng mưa chiếm tới 90% cả năm. Lượng bốc hơi trung bình 1. Lượng bốc hơi tập trung cao vào các tháng mùa khô.

Trong năm có 2 hướng gió chính là: Gió mùa Đông Bắc trong mùa khô và gió Tây Nam trong mùa mưa, tốc độ gió trung bình là 2 ÷ 3m/giây. Đồng Nai không bị ảnh hưởng bởi bão lũ nghiêm trọng, không có gió bão lớn.Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTXM trên thế giới và ở Việt Nam 1. Phát triển mặt đường BTXM trên thế giới 1.