Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTĐL, vật liệu xỉ thép dùng trong xây dựng mặt đường ô tô. Chương 2: Cơ sở lý thuyết, vật liệu chế tạo và phương pháp thiết kế BTĐL. Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm và khả năng sử dụng xỉ thép cho BTĐL trong xây dựng mặt đường ô tô ở Bà Rịa Vũng Tàu. 4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN, VẬT LIỆU XỈ THÉP DÙNG TRONG XÂY DỰNG MẶT ĐƢỜNG Ô TÔ.1 Kế hoạch phát triển hệ thống đƣờng bộ đƣờng giao thông giai đoạn 2015 – 2020 tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu.
Nâng cấp, cải tạo, xây dựng mới hệ thống đường giao thông đạt chuẩn theo quy định của Bộ Giao thông vận tải; từng bước bố trí các nguồn vốn để bảo trì hệ thống đường giao thông. Hành lang Thành phố Hồ Chí Minh – Bà Rịa – Vũng Tàu là trục hành lang Vùng, quốc tế kết nối với cảng biển đầu mối quốc tế và trung tâm du lịch biển của Vùng. Đến năm 2020, thị phần đảm nhận vận tải hành khách bằng đường bộ chiếm 93.4%, vận tải hàng hóa bằng đường bộ chiếm 45. - Quốc lộ 51: từ Biên Hòa đến Vũng Tàu, dài 73.6 km, hoàn thiện mở rộng, nâng cấp toàn tuyến đạt tiêu chuẩn đường cấp I, quy mô 6 làn xe.
- Quốc lộ 55: từ thị xã Bà Rịa đến Bảo Lộc (Lâm Đồng), đoạn trong vùng dài 53.3 km, hoàn thiện nâng cấp toàn tuyến đạt tiêu chuẩn đường cấp III, quy mô 2 làn xe. - Quốc lộ 56: từ Tân Phong (Đồng Nai) đến Bà Rịa, dài 51 km, duy trì tiêu chuẩn đường cấp III, quy mô 2 làn xe. - Đường liên cảng Cái Mép Thị Vải: từ cảng tổng hợp container Cái Mép Hạ (Tân Thành, Bà Rịa – Vũng Tàu) đến cảng Phước An (Long Thành, Đồng Nai), dài 21.3 km, quy mô xây dựng 6 làn xe. - Đường Gò Găng – Long Sơn: Từ đảo Gò Găng sang đảo Long Sơn (Bà Rịa – Vũng Tàu), dài 4.962 km, quy mô 4 làn xe và cầu Chà Và dài 1.
Trong giai đoạn này, hệ thống đường bộ trong địa bàn tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu cũng hoàn thiện, nâng cấp và xây dựng mới, một số tuyến đường như: - Nâng cấp mở rộng Tỉnh lộ 52 tại Thành phố Bà Rịa với tổng mức đầu tư là 295 tỷ đồng, cầu Phước An tại Tân Thành (5667 tỷ đồng), đường Bà Rịa – Châu Pha nối Bà Rịa và Tân Thành (250 tỷ đồng), đường Ngãi Giao – Hòa Bình – Bình Châu nối Châu Đức và Xuyên Mộc (300 tỷ đồng), đường Cầu Cháy từ đường 30/4 5 đến 51C tại Vũng Tàu (413 tỷ đồng), đường Hàng Điều tại Vũng Tàu (391 tỷ đồng), đường Thống Nhất tại Vũng Tàu (1072 tỷ đồng), đường Biệt Chính tại Vũng Tàu tại Vũng Tàu (350 tỷ đồng), nâng cấp mở rộng Tỉnh lộ 52 tại thành phố Bà Rịa (295 tỷ đồng) [14].2 Giới thiệu Bê tông đầm lăn.1 Khái niệm BTĐL là loại bê tông không có độ sụt, được đầm chặt bằng máy lu rung, phương pháp lu lèn tương tự như thi công đường cấp phối đá dăm. Hiện nay BTĐL sử dụng chủ yếu để xây dựng mặt đường giao thông nông thôn, móng đường cấp cao và đập chắn nước cho các công trình thủy lợi, thủy điện.2 Phạm vi ứng dụng Các nhà vật liệu xây dựng qua nghiên cứu nhận thấy rằng lượng nước (N) yêu cầu để đảm bảo quá trình thuỷ hoá xi măng (X) trong khối bê tông là thấp hơn nhiều so với lượng nước được trộn vào hỗn hợp bê tông truyền thống. Mặt khác qua nghiên cứu lí luận về cường độ bê tông phát hiện ra rằng cường độ bê tông Rb tỷ lệ thuận với tỷ lệ N/X (Rb=F(N/X)). Vậy nếu giảm lượng nước trộn thì có thể giảm được lượng xi măng của hỗn hợp mà cường độ bê tông vẫn không thay đổi.
Do giảm lượng nước trộn nên bê tông khô, muốn đầm phải sử dụng máy đầm rung thay vì đầm dùi như bê tông truyền thống. Công nghệ này thích hợp cho các công trình bê tông khối tích lớn, hình dáng không phức tạp như đập, mặt đường. Việc đầm lèn bê tông bằng lu rung cho phép sử dụng hỗn hợp bê tông khô, ít chất kết dính hơn so với bê tông thường nhờ vậy đối với một số đập và đường bê tông, thi công bằng công nghệ này nhanh hơn và rẻ hơn so với dùng công nghệ đổ bê tông truyền thống. Công nghệ BTĐL thường được áp dụng thích hợp cho thi công đập bê tông trọng lực và mặt đường, sân bãi.3 So sánh ưu, nhược điểm với bê tông xi măng truyền thống.
Ưu điểm: - Ưu điểm nổi bật của BTĐL là giảm được số lượng xi măng đáng kể trong 1m3 bê tông so với Bê tông truyền thống, do vậy giảm được nhiệt phát sinh trong khối bê tông là nguyên nhân chính gây ra nứt nẻ bê tông. 6 - Thi công nhanh: So với đập bê tông thường, đập BTĐL được thi công với tốc độ cao hơn do có thể dùng băng tải để vận chuyển bê tông, dùng máy ủi để san gạt, máy lu rung để đầm lèn và ít phải chờ khối đổ hạ nhiệt. So với đập đất đắp có cùng chiều cao, khối tích của đập BTĐL nhỏ hơn nên thi công nhanh hơn. Công trình đập càng cao, hiệu quả kinh tế của đập BTĐL càng lớn so với đập đất đắp (so sánh trong cùng điều kiện công trình xây dựng và hoàn tất công tác chuẩn bị) - Có thể thi công liên tục nếu thiết kế khoảng đổ và tổ chức thi công hợp lý.
- Giá thành hạ: Theo các tính toán tổng kết từ các công trình đã xây dựng trên Thế giới, giá thành đập BTĐL rẻ hơn so với đập bê tông thi công bằng công nghệ truyền thống từ 25% đến 40%. Việc hạ giá thành đạt được là do giảm được chi phí cốp pha, giảm chi phí cho công tác vận chuyển, đổ, đầm bê tông. Nhược điểm: - Do bê tông khô, ít xi măng, dễ bị phân ly vật liệu vữa BTĐL khi vận chuyển, đổ, san, ủi, đầm nén, dẫn đến chất lượng bê tông không đồng đều, thậm chí có thể giảm không đạt cường độ thiết kế. - Phụ thuộc nhiều vào thời tiết, nền nhiệt độ nơi đổ bê tông.
- Thời gian ninh kết đạt cường độ thiết kế khá lâu. - Phụ thuộc vào trạm trộn và nguồn cung cấp phụ gia tro bay.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng Bê tông đầm lăn trên thế giới và tại Việt Nam.1 Trên thế giới BTĐL ra đời vào khoảng năm 1961, được đánh dấu bằng sự kiện xây dựng đê quây của đập Thạch Môn ở Đài Loan – Trung Quốc. Trong những năm từ 1960 đến 1970 có một số đập BTĐL được xây dựng kết hợp ý tưởng giữa đập bê tông trọng lực đầm lăn và đập đất. Năm 1961-1964 đập Alpa Gera ở Ý, công nghệ BTĐL sau hơn nửa thế kỷ đã trở nên phổ biến tại nhiều quốc gia trên thế giới như Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc.
Trong những năm từ 1960 đến 1980 các công trình nghiên cứu và ứng dụng BTĐL để làm đập bê tông trọng lực tại Canada, Mỹ, Anh, Nhật Bản. Năm 1989, Trung Quốc là nước đầu tiên trên thế giới xây dựng thành công đập trọng lực Thiên Sinh Kiều, cao 61 m, hoàn toàn bằng bê tông đầm lăn. Tính đến 2004, Trung Quốc có hơn 10 đập bê tông mới kiểu này.1: Đập Alpa Gera – Đập đầu tiên được xây dựng bằng BTĐL Hình 1.2: Thi công đập BTĐL bằng xe lu rung (Beni-Haroun-Algeri) Công nghệ BTĐL chủ yếu được áp dụng trong thi công xây dựng các đập thủy điện và đê chắn nước. Sau hơn 50 năm ứng dụng trên thế giới, công nghệ xây dựng đập bê tông được cải tiến liên tục cả về vật liệu chế tạo và kỹ thuật thi công.
Cho tới nay, đập BTĐL được thi công xây dựng ở nhiều nước trên thế giới, ở nơi có nhiệt độ môi trường từ rất thấp cho đến rất cao và có thể trong cả những vùng thường xuyên có mưa lớn. Theo thống kê tại hội nghị công nghệ về đập BTĐL được EVN tổ chức tại Hà nội tháng 4/2007 [6]: Số lượng các đập BTĐL đã và đang thi 8 công của các nước trên thế giới tính đến năm 2006 là 352 đập (chưa kể Việt Nam).1: Các nước có số lượng đập BTĐL >10 đập Nƣớc Số lƣợng đập Trung Quốc 98 Nhật 45 Mỹ 39 Brazil 33 Tây Ban Nha 22 South Africa 14 Morocco 10 Australia 10 Ngoài việc áp dụng cho xây dựng đập, mặt đường và sân bãi, BTĐL còn được áp dụng được cho các dạng kết cấu khác. Năm 1986 cầu treo lớn nhất thế giới Akashi được khởi công xây dựng tại Nhật Bản. Cây cầu này nối liền đảo Honshu và đảo Shikoku với chiều dài nhịp giữa hai tháp chính 1960 m.
Đây là công trình đã ứng dụng nhiều công nghệ bê tông tiên tiến như bê tông tự lèn, bê tông đổ trong nước và BTĐL. Để thi công khối móng với khối tích khoảng 200,000 m3 trong thời gian ngắn, công nghệ bê tông đầm lăn đã được lựa chọn áp dụng. Bê tông đầm lăn được sử dụng làm đường khoảng 80 năm nay, được ứng dụng làm đường ở Thụy Điển vào đầu năm 1930, xây dựng đường băng ở Washington (Mỹ) năm 1942, xây dựng các đường và bãi đổ ở Canada những năm 1970. BTĐL cũng đã được áp dụng để xây dựng mặt đường ô tô trong khu công nghiệp sản xuất ô tô ở Alabama (Mỹ).
Cho đến năm 2004, khi xây dựng lại tuyến đường liên bang ở bang Georgia - Mỹ số hiệu I-285 xung quanh thành phố Atlanta, The Georgia Department of Transportation đã áp dụng công nghệ xây dựng mặt đường bằng BTĐL cho phần lề gia cố (làn đỗ khẩn cấp) thay thế cho cách làm truyền thống và đã tạo được tiếng vang lớn. Đó là huy chương bạc của The National Partnership for Highway Quality vào năm 2006. Cũng trong năm 2004 The City of Columbus, Ohio cũng đã áp dụng công nghệ này cho các đường trong thành phố. Cho đến nay, BTĐL được sử dụng rất nhiều cho các đường có tốc độ thấp, các bãi đỗ xe, các nút giao thông trong đô thị, đường trong các khu công nghiệp, kho bãi, bến cảng hàng nặng… 9 Tuy nhiên, vẫn chưa tìm thấy công trình đường ô tô cấp cao nào sử dụng công nghệ xây dựng mặt đường bằng BTĐL.
Có lẽ vì chúng được đầm chặt bằng phương pháp lu lèn nên độ bằng phẳng của mặt đường chưa đáp ứng được yêu cầu cho các phương tiện xe chạy với tốc độ cao.