I. Giới thiệu và tính cấp thiết của đề tài
Bê tông xi măng (BTXM) là vật liệu xây dựng phổ biến, đặc biệt trong xây dựng đường ô tô tại khu vực Nam Bộ. Tuy nhiên, nguồn cát tự nhiên chất lượng cao ngày càng khan hiếm và đắt đỏ. Cát xay được xem là giải pháp thay thế hiệu quả. Việc sử dụng phương pháp không phá hoại để đánh giá cường độ bê tông sau thi công là cần thiết, giúp bảo toàn hình dạng và tính thẩm mỹ của công trình. Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định cường độ BTXM sử dụng cát xay bằng các phương pháp không phá hoại như súng bật nẩy và vận tốc xung siêu âm.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định cường độ BTXM sử dụng cát xay trong xây dựng đường ô tô bằng phương pháp không phá hoại. Cụ thể, nghiên cứu tập trung vào việc thiết lập mối quan hệ giữa cường độ chịu nén, kéo uốn của BTXM với vận tốc xung siêu âm và súng bật nẩy. Đối tượng nghiên cứu là BTXM sử dụng cát xay từ mỏ đá Tân Đông Hiệp, Bình Dương, với cường độ từ 20 đến 40 MPa.
1.2. Phạm vi và phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện trên BTXM sử dụng cát xay hợp chuẩn từ mỏ đá Tân Đông Hiệp. Phương pháp nghiên cứu bao gồm khảo sát, phân tích các kết quả nghiên cứu trước đây, thực nghiệm xác định tính chất cơ lý của cát xay, và sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để thiết kế, đúc mẫu, thí nghiệm và phân tích số liệu.
II. Tổng quan về cát xay và ứng dụng trong BTXM
Cát xay là loại cát được nghiền từ đá, có kích thước hạt từ 150 µm đến 5 mm. So với cát tự nhiên, cát xay có bề mặt hạt góc cạnh và nhám hơn, giúp tăng ma sát trong đá xi măng và cải thiện cường độ BTXM. Tuy nhiên, việc sử dụng cát xay cũng gặp khó khăn do tính công tác của bê tông tươi kém. Nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sử dụng cát xay trong BTXM, đặc biệt trong bối cảnh khan hiếm cát tự nhiên.
2.1. Tính chất cơ lý của cát xay
Cát xay có các tính chất cơ lý khác biệt so với cát tự nhiên, bao gồm khối lượng thể tích xốp, khối lượng riêng, độ xốp, và hàm lượng tạp chất. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cát xay từ các mỏ đá tại khu vực Đông Nam Bộ đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật để sử dụng trong BTXM. Ví dụ, cát xay từ mỏ đá Hóa An có khối lượng thể tích xốp 1.665 g/cm³ và khối lượng riêng 2.782 g/cm³, đạt tiêu chuẩn TCVN 7572:2006.
2.2. Ứng dụng cát xay trên thế giới và tại Việt Nam
Trên thế giới, cát xay đã được sử dụng rộng rãi tại các nước như Bồ Đào Nha, Trung Quốc, và Nhật Bản. Tại Việt Nam, cát xay đã được ứng dụng trong các công trình thủy điện như Sơn La và Đồng Nai 3 & 4. Nghiên cứu này cũng đề cập đến việc sử dụng cát xay trong xây dựng đường ô tô, một lĩnh vực còn mới tại Việt Nam.
III. Phương pháp xác định cường độ BTXM bằng phương pháp không phá hoại
Nghiên cứu sử dụng ba phương pháp chính để xác định cường độ BTXM: súng bật nẩy, vận tốc xung siêu âm, và kết hợp cả hai phương pháp. Phương pháp kết hợp cho độ tin cậy cao nhất, với sai số nhỏ so với phương pháp nén phá hoại. Tuy nhiên, các phương pháp này hiện chỉ áp dụng cho BTXM có cường độ dưới 35 MPa, trong khi BTXM làm đường ô tô yêu cầu cường độ cao hơn.
3.1. Phương pháp súng bật nẩy
Phương pháp này xác định cường độ nén thông qua độ cứng bề mặt của bê tông. Tuy nhiên, nó chỉ phù hợp với BTXM có cường độ thấp và không đáp ứng được yêu cầu của BTXM làm đường ô tô.
3.2. Phương pháp vận tốc xung siêu âm
Phương pháp này đo độ đồng nhất của bê tông thông qua vận tốc truyền sóng siêu âm. Nó được sử dụng kết hợp với súng bật nẩy để tăng độ chính xác khi xác định cường độ BTXM.
IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu này có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, đặc biệt trong bối cảnh khan hiếm cát tự nhiên. Việc sử dụng cát xay trong BTXM không chỉ giúp giảm chi phí mà còn bảo vệ môi trường. Các phương pháp không phá hoại được đề xuất trong nghiên cứu có thể áp dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, đặc biệt là trong xây dựng đường ô tô.
4.1. Giá trị thực tiễn
Nghiên cứu cung cấp các giải pháp kỹ thuật để xác định cường độ BTXM sử dụng cát xay, giúp đảm bảo chất lượng công trình mà không làm ảnh hưởng đến hình dạng và tính thẩm mỹ của kết cấu.
4.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo
Cần tiếp tục nghiên cứu để mở rộng phạm vi áp dụng các phương pháp không phá hoại cho BTXM có cường độ cao hơn, đặc biệt trong các công trình đường ô tô và cầu đường.
