Nghiên cứu thành phần tính chất của bê tông cát có sử dụng nhiều tro bay làm lớp móng mặt đường bê tông xi măng

Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng Mục Lục Trang Mở đầu Chương 1: Tổng quan 1.1 Tổng quan bê tơng xi măng làm lớp móng mặt đường 1.1.1 Tổng quan về móng măṭđường ôtô 1.1.2 Các tính kỹ thuâṭcủa bê tông làm lớp móng măṭđường Ơtơ 10 1.2 Tổng quan bê tông xi măng nhiêu tro bay 14 Chương 2: Nghiên cứu thực nghiệm bê tông cát nhiêu tro bay (HFSC) để lam lơp mong măṭđương ôtô 2.1 Vật liệu chế tạo va tiêu chuẩn thí nghiêm 25 2.1.1 Cáá́t lớá́n 25 2.1.2 Cáá́t nhỏ 25 2.1.3 Xi măng 25 2.1.4 Tro bay 26 2.1.5 Phụ gia 27 2.1.6 Nướá́c 27 2.2 Thiếế́t kếế́ thành phần bê tông cát nhiêu tro bay làm lớp móng mặt đường 27 2.3 Thí nghiêm xac định cac đăcc̣tính học của HFSC 28 2.3.1 Cườờ̀ng độ nén 28 2.3.2 Mô đun đàờ̀n hồi 31 2.3.3 Cườờ̀ng độ kéo bửa 33 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 MỞ ĐẦU Page Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng Như biết hàờ̀ng năm cáá́c nhàờ̀ máá́y nhiệt điện thải nhiềờ̀u phế thải vàờ̀o môi trườờ̀ng xung quanh gây ô nhiễm môi trườờ̀ng nghiêm trọng làờ̀m ảnh hưởng tớá́i sức khỏe vàờ̀ đờờ̀i sống củủ̉a nhân dân Chíá́nh việc tận dụng nguồn phế phẩm từ cáá́c nhàờ̀ máá́y nhiệt điện làờ̀ điềờ̀u cần thiết vừa đem lại nguồn lợi íá́ch cho đất nướá́c vừa làờ̀m giảm ô nhiễm môi trườờ̀ng xung quanh Một nguồn phế phẩm tận dụng làờ̀ tro bay Đây làờ̀ nguồn nguyên liệu cóá́ thể đáá́p ứng cáá́c tíá́nh chất vềờ̀ cườờ̀ng độ độ liên kết tíá́nh ổủ̉n định vớá́i nướá́c vàờ̀ môi trườờ̀ng.Tro bay cóá́ thể kết hợp vớá́i số hợp chất kháá́c tạo thàờ̀nh chất kết díá́nh thay cho xi măng vàờ̀ bột đáá́ vàờ̀ đặc biệt dùng cho vùng đáá́ cóá́ nguy cạn kiệt từ khai tháá́c mỏ đáá́ Xuất pháá́t từ lợi íá́ch thực tế màờ̀ tro bay đem lại vàờ̀ yêu cầu đòi hỏi củủ̉a đất nướá́c thúc chúng em làờ̀m đềờ̀ tàờ̀i “ Nghiên cứu thành phần tíế́nh chất củủ̉a bê tông cát có sử dụng nhiều tro bay làm lớp móng mặt đường bê tông xi măng “.Vớá́i đềờ̀ tàờ̀i nàờ̀y chúng em muốn mở hướá́ng việc sửủ̉ dụng tro bay làờ̀m phụ gia cho bê tông xi măng làờ̀m lớá́p móá́ng mặt đườờ̀ng đồng thờờ̀i qua đóá́ giúp chúng em học thêm nhiềờ̀u kiến thức bổủ̉ íá́ch vàờ̀ lý thú giúp chúng em tự tin bướá́c vàờ̀o tương lai Phương pháá́p nghiên cứu làờ̀ tham khảo cáá́c tàờ̀i liệu nướá́c vàờ̀ ngoàờ̀i nướá́c vềờ̀ cáá́c vấn đềờ̀ cóá́ liên quan , tiến hàờ̀nh thực nghiệm vàờ̀ nghiên cứu vềờ̀ thàờ̀nh phần tíá́nh chất củủ̉a bê tông sửủ̉ dụng tro bay từ đóá́ rút cáá́c nhân xét vàờ̀ kêt luận Vì thờờ̀i gian thực đềờ̀ tàờ̀i cóá́ hạn vàờ̀ kiến thức khoa học làờ̀ vô tận nên chắn báá́o cáá́o nghiên cứu khoa học củủ̉a chúng em nhiềờ̀u thiếu sóá́t vàờ̀ hạn chế,chúng em mong cáá́c thầy cô giáá́o vàờ̀ ngườờ̀i quan tâm đến đềờ̀ tàờ̀i bổủ̉ sung đóá́ng góá́p ý kiến để đềờ̀ tàờ̀i hoàờ̀n chỉnh Chúng em xin chân thàờ̀nh cảm ơn Th.S Trần Lê Thắng vớá́i cáá́c thầy cô giáá́o môn vật liệu xây dựng -Trườờ̀ng đại học Giao Thông Vận Tải giúp đỡ vàờ̀ tạo điềờ̀u kiện thuận lợi để chúng em hoàờ̀n thàờ̀nh đềờ̀ tàờ̀i nàờ̀y Nhóá́m sinh viên thực Lê Ngọc Hải Hoàờ̀ng Văn Biên Nguyễn Văn Đơ Ch¬ng 1: tỉng quan 1.1 Tổng quan bê tơng xi măng làm lớp móng mặt đường Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tơ ng xi mă ng 1.1.1 Tổng quan móng mặt đường tô Móá́ng mặt đườờ̀ng ôtô thườờ̀ng cóá́ hai lớá́p: lớá́p móá́ng dướá́i vàờ̀ lớá́p móá́ng Vớá́i cáá́c mặt đườờ̀ng chịu lượng giao thông nặng ,cáá́c lớá́p móá́ng nàờ̀y làờ̀m vật liệu gia cố cáá́c chất liên kết hữu vô làờ̀m cho chúng chịu táá́c dụng thẳng đứng xe nặng gây đườờ̀ng Cáá́c lớá́p móá́ng nàờ̀y phân bố đềờ̀u áá́p lực lên nềờ̀n đất vàờ̀ bảo đảm cáá́c biến dạng củủ̉a nềờ̀n đườờ̀ng nằm cáá́c giớá́i hạn cho phép Vớá́i cáá́c mặt đườờ̀ng íá́t xe chạy cóá́ thể không làờ̀m lớá́p móá́ng dướá́i làờ̀m lớá́p móá́ng vật liệu gia cố a Lớp móng mặt đường mềm Mặt đườờ̀ng mềờ̀m cóá́ lớá́p móá́ng vật liệu hạt vàờ̀ mặt đườờ̀ng mềờ̀m cóá́ lớá́p móá́ng gia cố nhựa -Mặt đườờ̀ng mềờ̀m cóá́ lớá́p móá́ng vật liệu hạt: Lớá́p móá́ng vật liệu hạt không gia cố chất liên kết khiến cho độ cứng củủ̉a kết cấu mặt đườờ̀ng nàờ̀y nhỏ ,phụ thuộc vàờ̀o cườờ̀ng độ củủ̉a nềờ̀n đất vàờ̀ chiềờ̀u dàờ̀y lớá́p móá́ng Loại kết cấu mặt đườờ̀ng mềờ̀m cóá́ lớá́p móá́ng vật liệu hạt không gia cố thíá́ch hợp vớá́i cáá́c đườờ̀ng cóá́ lượng giao thông nhỏ vàờ̀ íá́t xe nặng chạy -Mặt đườờ̀ng mềờ̀m cóá́ lớá́p móá́ng gia cố nhựa: Độ cứng vàờ̀ cườờ̀ng độ chịu kéo củủ̉a cáá́c lớá́p móá́ng gia cố nhựa cho phép giảm nhanh ứng suất thẳng đứng truyềờ̀n xuống nềờ̀n đườờ̀ng, ngược lại tải trọng xe gây ứng suất kéo uốn cáá́c lớá́p mặt vàờ̀ lớá́p móá́ng.Nếu cáá́c lớá́p nàờ̀y díá́nh chặt vớá́i độ cứng củủ̉a kết cấu lớá́n ,ngược lại cáá́c lớá́p trượt lên lớá́p chịu kéo vàờ̀ dễ bị nứt mỏi -Yêu cầu đối vớá́i vật liệu làờ̀m tầng móá́ng: + Cóá́ độ cứng định,it biến dạng khơng chịu táá́c dụng trực tiếp củủ̉a báá́nh xe hoạt tải vàờ̀ táá́c dụng trực tiếp củủ̉a cáá́c yếu tố + Cóá́ thể chịu bàờ̀o mòn ,kíá́ch cỡ lớá́n, dùng vật liệu rờờ̀i rạc cườờ̀ng độ giảm dần theo chiềờ̀u sâu để truyềờ̀n áá́p lực vàờ̀ phân bố áá́p lực thẳng đứng củủ̉a xe cộ đến nềờ̀n đất đủủ̉ để nềờ̀n đất cóá́ thể chịu đựng + Khi tuyến đườờ̀ng qua vùng cóá́ chế độ thủủ̉y nhiêt bất lợi lớá́p móá́ng dưóá́i ngoàờ̀i chức chịu lực cóá́ thể đóá́ng vai trò lớá́p thoáá́t nướá́c,cáá́ch cáá́ch nướá́c dể cải thiện chế độ thủủ̉y nhiệt củủ̉a nềờ̀n mặt đườờ̀ng b Móng mặt đường cứng Kết cấu mặt đườờ̀ng cứng thườờ̀ng gồm cóá́ bê tông xi măng đặt lên lớá́p móá́ng Do bê tông cóá́ độ cứng lớá́n nên nóá́ thu nhận hầu hết tải trọng cho xe chạy gây vàờ̀ truyềờ̀n tải trọng đóá́ xuống nềờ̀n móá́ng diện tíá́ch rộng bê tơng chịu lực chủủ̉ yếu cịn nềờ̀n móá́ng chịu lực không đáá́ng kể Page Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng Lớá́p móá́ng không tham gia chịu lực lớá́n mặt đườờ̀ng mềờ̀m yêu cầu chất lượng phải đồng đềờ̀u phải ổủ̉n định vớá́i nướá́c vàờ̀ không tíá́ch lũy biến dạng dư.Ngoàờ̀i lớá́p móá́ng phải đủủ̉ cườờ̀ng độ bảo đảm cho xe máá́y thi công vàờ̀ vận chuyển lại làờ̀m việc thuận lợi thườờ̀ng làờ̀m lớá́p móá́ng đáá́ cáá́t gia cố ximăng ,hoặc bê tông nghèo -Yêu cầu vềờ̀ lớá́p móá́ng mặt đườờ̀ng cứng : + Cáá́c yêu cầu vềờ̀ lớá́p móá́ng nằm dướá́i mặt đườờ̀ng bê tông xi măng poóá́c lăng thay đổủ̉i tuỳ theo vật liệu làờ̀m lớá́p móá́ng vàờ̀ ghi bảng sau Các lớp móng dùng kếế́t cấu mặt đường cứng T T Vật liệu Hỗn tông (trộn ướá́t) Cấp dăm loại gia cố vớá́i xi măng Hỗn dăm bitum Cấp dăm loại (loại đáá́ vôi), dùng lượng thông nhỏ) + Đối vớá́i cáá́c lớá́p móá́ng kháá́c vớá́i lớá́p móá́ng hỗn hợp bê tông nghèo, phải làờ̀m thêm lớá́p vật liệu không thấm nướá́c, cóá́ ma sáá́t nhỏ vàờ̀ đồng đặt lớá́p móá́ng vàờ̀ bê tông xi măng poóá́clăng Lớá́p nàờ̀y cóá́ chiềờ̀u dàờ̀y tối thiểu làờ̀ cm làờ̀m bê tông nhựa Page Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng cỡ hạt danh định 9.5 mm đối vớá́i đườờ̀ng cao tốc vàờ̀ đườờ̀ng ôtô cấp cao Nếu cốt liệu củủ̉a lớá́p bê tông dùng kỹỹ̃ sư Tư vấn cho phép + Đối vớá́i lớá́p móá́ng hỗn hợp bê tông nghèo cần cóá́ hàờ̀m lượng xi măng 250 kg/m3 (bao gồm 90 kg/m3 poóá́c lăng xi măng vàờ̀ 100 kg/m3 tro bay) Độ co ngóá́t 21 ngàờ̀y không khíá́ phải 0.000450 (đo theo AASHTO T160) 1.1.2 Các tíế́nh kĩ thuật củủ̉a bê tơng xi măng làm lớp móng mặt đường ô tô a Kết cấu mặt đường bê tông xi măng Bê tông xi măng đổủ̉ chỗ bao gồm cáá́c lớá́p: 1- lớá́p mặt (tấm bê tông), 2- lớá́p tạo phẳng, - lớá́p móá́ng, 4- nềờ̀n đất -Độ dốc ngang củủ̉a mặt đườờ̀ng bê tông xi măng từ 15-20 cm - Bềờ̀ rộng lớá́p móá́ng phải xáá́c định tùy thuộc vàờ̀o phương pháá́p vàờ̀ tổủ̉ hợp máá́y thi công ,nhưng trườờ̀ng hợp nên rộng mặt bên từ 0,3- 0,5m -Trong trườờ̀ng hợp , 30cm nềờ̀n đất dướá́i lớá́p móá́ng phải đầm chặt đạt độ chặt k= 0,98 đến 1,0 ;tiềờ̀p dươi 30cm nàờ̀y phải đầm chặt đạt k =0,95 Đối vớá́i đoạn nềờ̀n đườờ̀ng màờ̀ tình hình thủủ̉y văn , địa chất khơng tốt trướá́c xây dựng mặt đườờ̀ng phải sửủ̉ dụng cáá́c biện pháá́p xửủ̉ lý đặc biệt (thay đất, thoáá́t nướá́c gia cố) -Lớá́p móá́ng bố tríá́ để giảm áá́p lực tải trọng ô tô nềờ̀n đất, để hạn chế nướá́c ngầm qua qua khe xuống nềờ̀n đất ,giảm tíá́ch lũy biến dạng góá́c vàờ̀ cạnh tấm, tạo điềờ̀u kiện đảm bảođộ phẳng , ổủ̉n định ,nâng cao cườờ̀ng độ vàờ̀ khả chống nứt củủ̉a mặt đườờ̀ng đồng thờờ̀i đảm bảo cho ôtô vàờ̀ máá́y rải bê tông chạy lớá́p móá́ng thờờ̀i gian thi công Lớá́p móá́ng cóá́ thể làờ̀m bê tông nghèo , đáá́ gia cô xi măng, cáá́t gia cố xi măng , đất gia cố xi măng vôi.Trên cáá́c đườờ̀ng địa phương đườờ̀ng nội , it xe nặng chạy cóá́ thể làờ̀m móá́ng đáá́ dăm , xỉ ,cáá́t Bềờ̀ dàờ̀y móá́ng phải xáá́c định theo tíá́nh toáá́n để chịu xe vàờ̀ máá́y thi công,nhưng tối thiểu phải 14 cm bê tông nghèo ,15- 16 cm đất ,cáá́t đáá́ gia cố vàờ̀ Page Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng băng 20cm cáá́t hạt to hay cáá́t hạt trung.Cáá́c đặc trưng tíá́nh toáá́n củủ̉a vật liệu làờ̀m móá́ng tiêu chuẩn thiết kế áá́o đườờ̀ng mềờ̀m 22TCN -211-93 -Lớá́p tạo phẳng cóá́ thể giấy dầu ,cáá́t trộn nhựa dàờ̀y 2-3cm cáá́t vàờ̀ng dàờ̀y 3-5cm.Lớá́p nàờ̀y cấu tạo để đảm bảo độ phẳng củủ̉a lớá́p móá́ng , đảm bảo dịch chuyển nhiệt độ thay đổủ̉i b Bề dày bê tông xi măng Tấm bê tông xi măng cóá́ bềờ̀ dàờ̀y phải xáá́c định theo tíá́nh toáá́n ,cóá́ lưu ý đến kinh nghiệm khai tháá́c đườờ̀ng không nhỏ trị số bảng 2.1 dướá́i Bảng 2.1 Vật liệu lớá́p móá́ng -Đất , cáá́t , đất gia cố chất liên kết vô -Đáá́ dăm ,xỉ , sỏi cuội -Cáá́t ,cấp phối Ngoàờ̀i bềờ̀ dàờ̀y tối thiểu tùy thuộc vàờ̀o tải trọng trục thiết kế sau: - Trục đơn 9,5T bềờ̀ dàờ̀y tối thiểu làờ̀ 18 cm - Trục đơn 10 T bềờ̀ dàờ̀y tối thiểu làờ̀ 22cm - Trục đơn 12 T bềờ̀ dàờ̀y tối thiểu làờ̀ 24 cm c Cường độ bê tông Bê tông làờ̀m lớá́p lóá́t mặt đườờ̀ng phải cóá́ cườờ̀ng độ chịu uốn giớá́i hạn không nhỏ 40 daN/ cm2( cườờ̀ng độ chịu nén giớá́i hạn không nhỏ 300 daN/ cm2) Đối vớá́i đườờ̀ng cấp I ,II trị số nàờ̀y phải không nhỏ 45 daN/cm2 (cườờ̀ng độ chịu nén giớá́i hạn không nhỏ 350 daN/cm2) Bê tông làờ̀m lớá́p móá́ng dướá́i mặt đườờ̀ng bê tông nhựa phải cóá́ cườờ̀ng độ chịu uốn giớá́i hạn không nhỏ 25 daN/cm2( cườờ̀ng độ chịu nén giớá́i hạn không nhỏ 170 daN/cm2) (bảng 2.2) Các tiêu cường độ mô đun đàn hồi củủ̉a bê tông làm đường Bảng 2.2 Page Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tơ ng xi mă ng C Lớ 1.2Tổng quan bê tông xi măng nhiêu tro bay 1.2.1 Một số đặc tính bê tông xi măng sử dụng nhiều tro bay - Từ năm 50 củủ̉a kỉ trướá́c cáá́c nhàờ̀ khoa học biết sửủ̉ dụng tro bay củủ̉a cáá́c nhàờ̀ máá́y điện đốt than để làờ̀m phụ gia cho bê tông Khoa học kĩ thuật ngàờ̀y càờ̀ng pháá́t triển khẳng định kì diệu củủ̉a tro bay công nghệ bê tông - Tro bay làờ̀ loại puzzolan nhân tạo bao gồm oxit silic, oxit nhôm , oxit sắt chiếm khoảng 84% làờ̀ tinh cầu tròn ,siêu mịn lọt sàờ̀ng từ 0,05-50 μm tro bay sửủ̉ dụng nhiềờ̀u mức độ kháá́c đối vớá́i loại cấu trúc bê tông hồ vữa mang lại hiệu giảm nhiệt thủủ̉y hóá́a giảm nướá́c sửủ̉ dụng tăng độ bềờ̀n theo thờờ̀i gian giảm phân tíá́nh táá́ch nướá́c… - Dùng tro bay làờ̀m phụ gia cho bê tông làờ̀m tăng cườờ̀ng độ củủ̉a bê tông lên từ 1,5 lần tăng độ nhớá́t củủ̉a vữa giúp cho bê tông chui vàờ̀o cáá́c khe lỗ dễ dàờ̀ng khửủ̉ vôi tự Cao xi măng (khoảng 6%) làờ̀ thàờ̀nh phần gây nổủ̉ làờ̀m giảm chất lượng bê tông môi trườờ̀ng nướá́c Đặc biệt việc đổủ̉ khối bêtơng cực lớá́n cáá́c cơng trình ,khi cóá́ phụ gia tro bay ta cóá́ thể đổủ̉ bê tông giáá́n đoạn màờ̀ đổủ̉ liên tục bê tông thườờ̀ng - Khống chế nhiệt độ ban đầu ,giảm ứng suất nhiệt khối bê tông ,tăng độ bềờ̀n ,kéo dàờ̀i t̉ủ̉i thọ củủ̉a cơng trình , dùng để sản suất bê tông tự lèn đối vớá́i cáá́c công trình địi hỏi chịu lực cao - Giảm tỷ lệ nướá́c /xi măng nên giảm tượng nứt co ngóá́t Page Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng - Cải thiện tíá́nh báá́m díá́nh cáá́c lần đổủ̉ bê tông táá́c dụng làờ̀m chậm đông kết củủ̉a xi măng sửủ̉ dụng tro bay - Làờ̀m bê tông díá́nh báá́m vớá́i cốt thép cải thiện điềờ̀u kiện bềờ̀ mặt củủ̉a cấu kiện - Làờ̀m tăng cườờ̀ng độ tuổủ̉i muộn, giảm giáá́ thàờ̀nh , cải thiện tíá́nh công táá́c củủ̉a hỗn hợp vữa vàờ̀ bê tông - Làờ̀m tăng khả chống thấm chống ăn mòn Cl-, tăng độ bềờ̀n sun pháá́t ,giảm phản ứng kiềờ̀m silic , tăng độ bềờ̀n cho bê tông - Giảm nhiệt thủủ̉y hóá́a khíá́ nên thíá́ch hợp cho bê tông khối lớá́n - Giảm phân tầng vàờ̀ tiết nướá́c - Giảm khả xâm thực củủ̉a nướá́c chống chua mặn - Dễ dàờ̀ng thi công tạo mặt phẳng ,bơm dải Ứng dụng củủ̉a bê tông xi măng sủủ̉ dụng nhiều tro bay Tại Viêt Nam : năm qua cóá́ số quan đơn vị nghiên cứu sửủ̉ dụng tro baycủủ̉a cáá́c nhàờ̀ máá́y nhiệt điện Việt Nam để sản xuất vật liệu xây dựng Viện vật liệu xây dựng nghiên cứu sản xuất chất kết díá́nh máá́c thấp tro-vôi-thạch cao nghiên cứu sửủ̉ dụng tro bay làờ̀m phụ gia thủủ̉y lực cho xi măng ,cóá́ thể cho thêm khoảng10% tro bay để làờ̀m tăng sản lượng xi măng màờ̀ đảm bảo cáá́c tiêu lý hóá́a theo yêu cầu củủ̉a tiêu chuẩn Viện vật liệu xây dựng vàờ̀ viện khoa học công nghệ xây dựng phối hợp nghiên cứu sản xuất cốt liệu rỗng không nung từ tro nhiệt điện phả lại để làờ̀m cốt liệu nhẹ cho bê tông nhẹ Công ty xây dựng thủủ̉y lợi 47 thuộc Nông nghiệp vàờ̀ pháá́t triển nông thôn ứng dụng tro bay thi công xây dựng đập bê tông Tân Giang cao 40m Bình Định để nâng cao chất lượng đập bê tơng vàờ̀ giảm giáá́ thàờ̀nh cơng trình sửủ̉ dụng tro bay củủ̉a nhàờ̀ máá́y nhiệt điện Phả Lại làờ̀m phụ gia vàờ̀ thay phần xi măng thi công đập bê tông , việc sửủ̉ dụng tro bay thi công đập bê tông làờ̀m giảm thoáá́t nhiệt thủủ̉y hóá́a xi măng chất lượng công trình nâng cao rõ rệt Trong kĩ thuật xây dựng đập thủủ̉y điện Sơn La cáá́c nhàờ̀ khoa học sửủ̉ dụng công nghệ bê tông đầm lăn cóá́ sửủ̉ dụng tro bay.Ngoàờ̀i cơng trình thhủủ̉y điện Tuyên Quang vàờ̀ thủủ̉y điện Sê San sửủ̉ dụng tro bay Phả Lại xây dựng đập trọng lực bê tông khối lớá́n Trong tương lai gần nhu cầu sửủ̉ dụng tro bay vàờ̀o bê tông ngàờ̀y càờ̀ng lớá́n Một số cơng trình giới sử dụng bê tơng xi măng nhiều tro bay - Cơng trình Parklane Page Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng a Đặc tíá́nh tro bay -Tro bay (hay gọi làờ̀ tro nhẹ ,fly ash ) làờ̀ sản phẩm nghiềờ̀n mịn cáá́c sản phẩm từ khóá́i củủ̉a cáá́c nhàờ̀ máá́y nhiệt điện Đườờ̀n kíá́nh hạt từ 10 40μm Ở số nướá́c nóá́ biết đến vớá́i tên gọi làờ̀ tro nhiên liệu nghiềờ̀n (PFA- Pulverised fuel ash) Nóá́ cóá́ hoạt tíá́nh puzơlan tương tự puzơlan tự nhiên Nóá́ cóá́ chứa oxit silic vàờ̀ oxit nhôm ,vàờ̀ trạng tháá́i tự nhiên cóá́ khả díá́nh kết thấp nhiên nghiềờ̀n mịn lớá́n xi măng nóá́ cóá́ hoạt tíá́nh tốt vàờ̀ cóá́ táá́c dụng chất kết díá́nh Thàờ̀nh phần hoa học củủ̉a tro bay gồm oxit silic 25% oxit nhôm 10 30% oxit sắt 25% ngoàờ̀i cóá́ Mgo;Cao Theo Tiêu chuẩn ASTM chia tro bay thàờ̀nh nhóá́m: F váá́ C Loại F làờ̀ sản phẩm thu từ cáá́c nhàờ̀ máá́y nhiệt điện sửủ̉ dụng cáá́c loại than giàờ̀ cóá́ nhiềờ̀u anthracit vàờ̀ íá́t bi tum ,còn loai C làờ̀ sản phẩn thu từ cáá́c nhàờ̀ máá́y nhiệt sửủ̉ dụng cáá́c loại than non cóá́ nhiềờ̀u bitum ASTM class F: tro bay cóá́ tổủ̉ng hàờ̀m lượng oxit silic, oxit nhôm , oxit sắt ≥ 70 % hàờ̀m lượng Cao nhỏ (< 10%) ,chứa kháá́ nhiêù oxit silic dạng vơ định hình vàờ̀ kết tinh vớá́i Mgo cóá́ độ hoạt tíá́nh thấp Nhóá́m nàờ̀y cóá́ kíá́ch thướá́c hạt khoảng từ 0,001 1mm ASTM class C: tro bay cóá́ tổủ̉ng hàờ̀m lượng oxit silic ,oxit nhôm , oxit sắt từ 50 70 % cóá́ hàờ̀m lượng Cao cao (từ 15 20%) nhóá́m nàờ̀y cóá́ chứa hàờ̀m lượng lớá́n cáá́c hạt cóá́ kíá́ch thướá́c < 0,01 mm Trong thíá́ nghiệm dùng tro bay F cóá́ đườờ̀ng kíá́nh cỡ hạt 10 40mμ tro bay phải mịn vàờ̀ íá́t lẫn cáá́c tạp chất hàờ̀m lượng than tro bay íá́t b Lợi íá́ch sửủ̉ dụng tro bay - Giảm nhiệt thuỷ hóá́a nên thíá́ch hợp cho bê tông khối lớá́n - Giảm lượng nướá́c sửủ̉ dụng,giảm độ co góá́t, cải thiện bềờ̀ mặt thàờ̀nh phẩm - Giảm phân tầng vàờ̀ tiết nướá́c - Cóá́ khả chống phản ứng kiềờ̀m vớá́i silic - Chống khả xâm thực nướá́c, chống chua,chống mặn - Tạo bê tông bềờ̀n sunfat, clo - Tăng độ bềờ̀n vớá́i thờờ̀i gian - Dễ dàờ̀ng việc thao táá́c bơm phun nhờờ̀ cáá́c tinh cầu tròn siêu nhỏ -Giảm giáá́ thàờ̀nh, nâng cao chất lượng cơng trình Cáá́c nhàờ̀ máá́y nhiệt điện hàờ̀ng năm thải lên đến 5triêu tấn/năm.như cần giải quyềờ̀t bàờ̀i toáá́n ô nhim va kinh t Đề tài lựa chọn tro bay Phoỏ Mỹ để nghiên cứu ảnh hởng đối viỏi khả toả nhiệt bê tông Xi măng sử dụng tro bay có u điểm việc hạn chế nhiệt thđy hãa gi¶m Page 15 Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tơ ng xi mă ng lỵng dïng xi măng, nhiệt thủy hóa xi măng sử dụng tro bay tỷ lệ nghịch viỏi hàm lợng pha tro bay Chính nhờ u điểm mà nhiều niỏc đÃ sử dụng tro bay để sản xuất xi măng taỏa nhiệt sử dụng cho công trình bê tông khối liỏn Bảng 3.11 Các tính chất lý tro bay Phó Mü STT §é §é Kh Kh STT 10 11 12 13 2.1.4 Nước Nướá́c dùng để chế tạo bê tông cáá́t cần tuân thủủ̉ tiêu chuẩn giống xi măng Nướá́c dùng phải làờ̀ nướá́c theo TCVN 456-87 2.1.5 Phụ Gia Cóá́ thể sửủ̉ dụng bê tông cáá́t cáá́c loại phụ gia bê tông truyềờ̀n thống để khai tháá́c cáá́c tíá́nh chất củủ̉a nóá́ Page 16 Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng Điềờ̀u đặc biệt làờ̀ bê tông cáá́t cườờ̀ng độ cao cần ưu tiên sửủ̉ dụng phụ gia dẻo siêu dẻo; chúng cải thiện tíá́nh công táá́c, tăng cườờ̀ng độ giảm lượng nướá́c vả táá́ch củủ̉a cáá́c hạt mịn Cóá́ thể sửủ̉ dụng vàờ̀i loại chất dẫn khíá́vớá́i mục đíá́ch tạo hệ thống lỗ lớá́n bê tông cáá́t nhàờ̀m bảo vệ gel Sự lựa chọn loại vàờ̀ hàờ̀m lượng phụ gia cần xem xét phòng thíá́ nghiệm, vàờ̀ cáá́c mẻ trộn thửủ̉ trườờ̀ng Cáá́c phụ gia sửủ̉ dụng cần phù hợp vớá́i tiêu chuẩn quốc gia vàờ̀ quốc tế tuỳ theo loại dự áá́n §Ị tµi chän phơ gia Viscocrete 3000-10 gèc Polycarboxylate cđa hạng Sika làm vật liệu chế tạo viỏi đặc tính kĩ thuật sau Bảng 3.18 Đặc tính kỹ thuật phụ gia Viscocrete 3000-10 Chỉ tiêu chất lợng Hàm lợng sử dụng cho 100 kg xi măng Tăng độ dẻo so với bê tông không PG Giảm lợng nớc so với BT không PG Tăng cờng độ so với BT không PG Duy trì độ sụt 90 phút 2.2 Thiếế́t kếế́ thành phần bê tông cát nhiêu tro bay làm lớp móng mặt đường Theo chương trình tíá́nh toáá́n thàờ̀nh phần bê tông lập sẵn ta tíá́nh thàờ̀nh phần vật liệu cho m3 bê tông cáá́t cóá́ hàờ̀m lượng tro bay cao sau: M0 M30 M40 M50 Page 17 Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng 2.3 Thíế́ nghiêm xac định cac đăcc̣tính học của HFSC 2.3.1 Độ sụt củủ̉a hỗn hợp bê tông ế́‚ Độ sụt củủ̉a hỗn hợp bê tông xáá́c định theo tiêu chuẩn TCVN 3106-1993 Mẫu thíá́ nghiệm Độ sụt (cm) Biểu đồ quan hệ độ sụt vàờ̀ hàờ̀m lượng tro bay 4.5 3.5 độ sụt (cm) Độ sụt 1.5 0.5 M0 M30 M40 M50 mẫu thí nghiệm Từ kết thíá́ nghiệm, độ sụt củủ̉a hỗn hợp bê tông tăng dần theo phần trăm lượng tro bay thay Vậy dùng tro bay tăng phần tíá́nh dẻo cho hỗn hợp bê tông xi măng 2.3.2 Cường độ nén Mẫu thíá́ nghiệm Mẫu M0 M30 M40 M50 Tiến hành thí nghiệm - Thíá́ nghiệm nén mẫu bão hoàờ̀ nướá́c phải làờ̀m sau lấy mẫu khỏi bể bảo dưỡng - Tất cáá́c mẫu thửủ̉ cóá́ tuổủ̉i thíá́ nghiệm phải nén khoảng thờờ̀i gian sai số cho phép qui định sau đây: Tuổi thíế́ nghiệm Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng 28 (ngàờ̀y) Đặt mẫu: lau chùi thớá́t vàờ̀ thớá́t dướá́i củủ̉a máá́y nén đặt mẫu lên thớá́t dướá́i máá́y - Tốc độ gia tải- gia tải liên tục không bị sốc - Gia tải mẫu bị pháá́ huỷ vàờ̀ ghi lại tải trọng lớá́n đạt thíá́ nghiệm Ghi nhận xét kiểu pháá́ huỷ củủ̉a bê tông Tính tốn Báo cáo - Tíá́nh toáá́n cườờ̀ng độ chịu nén củủ̉a mẫu: R F P Trong đóá́: R: Cườờ̀ng độ chịu nén củủ̉a mẫu đúc (daN/cm ) P: Tải trọng pháá́ hoại (daN) F: Diện tíá́ch chịu lực nén củủ̉a viên mẫu (cm ) Cườờ̀ng độ nén củủ̉a bê tông ngàờ̀y 28 Mẫu M0 M30 M40 M50 Cườờ̀ng độ nén củủ̉a bê tông ngàờ̀y 56 Mẫu M0 Page 19 Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng M30 M40 M50 Biểủ̉u đồ quan hệ cường độ nén hàm lượng tro bay 2.2.3 Mô đun đàn hồi Mẫu M0 M30 M40 M50 Page 20 Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tơ ng xi mă ng Hình 1.Đồng hồ vàờ̀ dụng cụ đo biến dạng nén Quy trình thử nghiệm a Duy trì nhiệt độ vàờ̀ độ ẩm xung quanh không đổủ̉i đến mức cóá́ thể (càờ̀ng tốt) suốt quãng thờờ̀i gian thửủ̉ nghiệm b Sửủ̉ dụng cáá́c mẫu cặp để xáá́c định cườờ̀ng độ chịu nén phù hợp vớá́i phương pháá́p Đặt mẫu thử cóá́ gắn thiết bị đo biến dạng, lên bàờ̀n ép khối đỡ máá́y thử (hình dướá́i) Ghi lại số đọc đồng hồ đo biến dạng Hình2 Đặt mẫu máá́y gia tải c Chất tải lên mẫu thửủ̉ íá́t làờ̀ lần Ghi lại số số đọc vàờ̀ xáá́c định giáá́ trị biến dạng 40% tải trọng cực hạn Tíế́nh toán a Tíá́nh toáá́n môdun đàờ̀n hồi tóá́i độ chíá́nh xáá́c 50,000 psi (344,74MPa) sau: E = (S2 – S1)/(ε2 – 0,000050) đóá́ Page 21 Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng E:môdun đàờ̀n hồi tĩnh , psi S2ứng suất tương ứng vớá́i 40% tải trọng cực hạn làờ̀ ứng suất tương ứng vớá́i biến dạng theo chiềờ̀u dọc (biến dạng dọc), ε1 củủ̉a 50 phần triệu, psi ε2 :biến dạng theo chiềờ̀u dọc sinh ứng suất S2 b Tíá́nh toáá́n hệ sô Poatxông tớá́i độ chíá́nh xáá́c 0,01 sau: μ= ( t2 - t1) / ( – 0,000050) đóá́: : hệ số Poatxông t2 : biến dạng ngang chiềờ̀u cao củủ̉a mẫu thửủ̉, gây ứng suất s 2, vàờ̀ t2 : biến dạng ngang chiềờ̀u cao củủ̉a mẫu thửủ̉, gây ứng suất s Lập báá́o cáá́o Mẫu M0 M30 M40 M50 2.1.3 Cường độ kéo bửa Mẫu M0 M30 M40 M50 phương pháp thíế́ nghiệm Page 22 Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng Phương pháá́p thíá́ nghiệm nàờ̀y bao gồm việc áá́p dụng lực nén xuyên tâm dọc theo chiềờ̀u dàờ̀i củủ̉a mẫu bê tơng hình trụ vớá́i tốc độ nằm phạm vi qui định hư hỏng xuất mẫu.Tải trọng nàờ̀y gây ứng suất kéo mặt phẳng chứa tải trọng áá́p dụng vàờ̀ ứng suất nén kháá́ cao khu vực lân cận vùng đặt tải trọng Sự hư hỏng kéo xuất nhiềờ̀u làờ̀ hư hỏng nén vùng đặt tải trọng làờ̀ nằm trạng tháá́i nén trục, đóá́ cho phép chúng chống lại ứng suất nén cao nhiềờ̀u so vớá́i kết thíá́ nghiệm cườờ̀ng độ nén trục Hình Vị tríá́ mẫu máá́y thíá́ nghiệm Tíế́nh toán kếế́t Cườờ̀ng độ kéo chẻ củủ̉a mẫu tíá́nh toáá́n sau: T = 2P / πld Trong đóá́: T - Cườờ̀ng độ kéo chẻ, psi (kPa) P - Tải trọng lớá́n máá́y thíá́ nghiệm, lbf (kN) l - Chiềờ̀u dàờ̀i củủ̉a mẫu thíá́ nghiệm, in (m) d - Đườờ̀ng kíá́nh củủ̉a mẫu thíá́ nghiệm, in (m) Báo Cáo kếế́t Page 23 Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng Mẫu Mo M30 M40 M50 Biểủ̉u đồ quan hệ cường độ kéo chẻ hàm lượng tro bay 1800 1600 1400 1200 Cường độ kéo chẻ (MPa) 1000 Cường độ kẻo chẻ (Mpa) M0 M30 M40 M50 hàm lượng tro bay (%) KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kếế́t luận Qua kết nghiên cứu thực nghiệm đáá́nh giáá́ cáá́c đặc tíá́nh kĩ thuật củủ̉a bê tông cáá́t sửủ̉ dụng nhiềờ̀u tro bay làờ̀m móá́ng đườờ̀ng ôtô nhóá́m chúng em đến số kết luận sau : -Bê tông cáá́t sửủ̉ dụng nhiềờ̀u tro bay cóá́ chất lượng tốt ,cáá́c tiêu kĩ thuật củủ̉a bê tông đáá́p ứng cáá́c tiêu chuẩn làờ̀m móá́ng đườờ̀ng ôtô 22TCN 223-95 , tiêu chuẩn ASTM C618-99 vàờ̀ cáá́c tiêu chuẩn kháá́c vềờ̀ thiết kế móá́ng đườờ̀ng ôtô Tro bay cóá́ độ khoáá́ng hoạt tíá́nh cao cóá́ thể dùng làờ̀m phụ gia cho bê tông Page 24 Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng - Tro bay sửủ̉ dụng vàờ̀o bê tông cáá́t cóá́ táá́c dụng cải thiện nhiềờ̀u tíá́nh chất hỗn hợp củủ̉a bê tông, làờ̀m giảm lượng nướá́c nhàờ̀o trộn tănng tíá́nh công táá́c củủ̉a hỗn hợp bê tông, tăng cườờ̀ng độ nén củủ̉a bê tơng , tăng khả chống thấm ,chống ăn mịn sun pháá́t làờ̀m tăng khả bềờ̀n vững cho bê tông -Sửủ̉ dụng tro bay làờ̀m phụ gia cho bê tông làờ̀ hướá́ng cóá́ ý nghĩa khoa học vừa giảm chi phíá́ vàờ̀ giáá́ thàờ̀nh cho vật liệu vừa thay nguồn vật liệu kháá́c đặc biệt nơi đáá́ vàờ̀ cóá́ khả cạn kiệt khai tháá́c mỏ đáá́ -Mở hướá́ng mớá́i việc làờ̀m móá́ng đườờ̀ng bê tông sửủ̉ dụng tro bay Kiếế́n nghịc̣ Như qua việc nghiên cứu thàờ̀nh phần vàờ̀ tíá́nh chất củủ̉a bê tông cóá́ sửủ̉ dụng nhiềờ̀u tro bay để làờ̀m móá́ng đườờ̀ng ôtô chúng em mong muốn đềờ̀ tàờ̀i củủ̉a chúng em nhiềờ̀u ngườờ̀i quan tâm vàờ̀ nghiên cứu sâu thêm để bê tông cóá́ sửủ̉ dụng nhiềờ̀u tro bay sớá́m áá́p dụng thực tế làờ̀m móá́ng đườờ̀ng ôtô Do thờờ̀i gian nghiên cứu cóá́ hạn , trình độ lực thân cịn nhiềờ̀u hạn chế báá́o cáá́o củủ̉a chúng em tráá́nh khỏi thiếu sóá́t vàờ̀ hạn chế.Chúng em kíá́nh mong cáá́c thầy cô hội đồng nhận xét đáá́nh giáá́ vàờ̀ bổủ̉ sung để báá́o cáá́o củủ̉a chúng em hoàờ̀n chỉnh Được hướá́ng dẫn tận tình vàờ̀ chu đáá́o củủ̉a cáá́c thầy môn Vật Liệu Xây Dựng -Trườờ̀ng Đại học giao thông vận tải chúng em hoàờ̀n thàờ̀nh đềờ̀ tàờ̀i củủ̉a Một lần chúng em xin gửủ̉i lờờ̀i cảm ơn chân thàờ̀nh tớá́i cáá́c thầy cô môn đặc biệt làờ̀ tớá́i thầy hướá́ng dẫn Trần Lê Thắng tận tình hướá́ng dẫn chúng em hoàờ̀n thàờ̀nh đềờ̀ tàờ̀i nàờ̀y Hàờ̀ Nội tháá́ng 4- 2010 Nhóá́m sinh viên thực TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mehta, P.K and Monteiro ,P.J.M concrete-structure, properties and materials ,prentice hall,2 p edn ,1993 [2] Portland cement Association, No.10, November 1991, 100 year innovation evolution of design Celebrating the Centennial PCA is 75p the birthday Page 25 Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng [3] Mehta ,P.K and Aitcin ,P.C, principles underlaying the production of high performance concrete ,ASTMJ.cement ,concrete and Aggregates ,1990,pp 70-78 [4] Ngọ Văn Toản -Trần Đức Trung ,nghiên cứu ảnh hưởng củủ̉a phụ gia siêu dẻo vàờ̀ tro trấu tớá́i số tíá́nh chất củủ̉a hồ ,vữa vàờ̀ bêtông , Đồ áá́n tốt nghiệp Đại học xây dụng 2003 [5] Nguyễn Quang Chiêu ,Mặt đườờ̀ng bê tông xi măng ,Nhàờ̀ xuất Giao thông vận tải,năm 1999 [6] Lã Văn Chăm ,Nghiên cứu ảnh hưởng củủ̉a cườờ̀ng độ lớá́p móá́ng đến chiềờ̀u dàờ̀y lớá́p BTXM mặt đườờ̀ng ,Báá́o cáá́o nghiên cứu khoa học 2001 [7] Nguyễn Thanh Sang ; Nghiên cứu vềờ̀ thàờ̀nh phần , cườờ̀ng độ củủ̉a bê tông cáá́t làờ̀m đườờ̀ng; Luận văn cao học; ĐHGTVT-2005 [8] Gs Phạm Duy Hữu , công nghệ bê tông vàờ̀ bê tông đặc biệt , nhàờ̀ xuất giao thông vận tải , Hàờ̀ Nội 2005 [9] V.M Malhotra and P.K Mehta : HIGH-PERFORMANCE,HIGH-VOLUME FLY ASH CONCRETE Forbuilding sustainable and Durable Structures august ,2002 Page 26 ... tíế́nh kĩ thuật củủ̉a bê tông xi măng làm lớp móng mặt đường tơ a Kết cấu mặt đường bê tông xi măng Bê tông xi măng đổủ̉ chỗ bao gồm cáá́c lớá́p: 1- lớá́p mặt (tấm bê tông) , 2- lớá́p tạo... màờ̀ tro bay đem lại vàờ̀ u cầu địi hỏi củủ̉a đất nướá́c thơi thúc chúng em làờ̀m đềờ̀ tàờ̀i “ Nghiên cứu thành phần tíế́nh chất củủ̉a bê tơng cát có sử dụng nhiều tro bay làm lớp móng mặt. .. quan bê tơng xi măng làm lớp móng mặt đường Nghiê n u nh phầ n, tí nh chấ t bê tơ ng cá t có sử dụ ng nhiề u tro bay m lớ p mó ng mặ t đườ ng bê tô ng xi mă ng 1.1.1 Tổng quan móng mặt đường