Ảnh hưởng của việc sử dụng cát sẵn có trên địa bàn tỉnh gia lai đến chỉ tiêu cơ lý của bê tông xi măng m250,

LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành TS Nguyễn Việt Hưng tận tình giúp đỡ, hướng dẫn đưa nhiều ý kiến quý báu, tạo điều kiện thuận lợi, cung cấp tài liệu động viên tác giả trình làm luận văn Tác giả xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo, cán khoa sau đại học, môn Đường trường Đại học Giao thông vận tải bạn đồng nghiệp giúp đỡ, dẫn trình học tập nghiên cứu Tác giả Nguyễn Anh Phước LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Anh Phước MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Kết cấu luận văn CHUƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẶT ĐUỜNG BTXM 1.1 Đặc điểm mặt đường bê tông xi măng 1.1.1 Đặc điểm: 1.1.2 Ưu, nhược điểm chung mặt đường BTXM 1.1.3 Phân loại phạm vi áp dụng mặt đuờng BTXM: 1.2 Lịch sử phát triển đường bê tông xi măng giới 11 1.3 Hiện trạng đường bê tông xi măng Việt Nam 17 CHƯƠNG 2: NGUYÊN CỨU VỀ BÊ TÔNG XI MĂNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG XI MĂNG 21 2.1 Khái niệm chung bê tông xi măng: 21 2.2 Vật liệu chế tạo bê tông xi măng 23 2.2.1 Xi măng 23 2.2.2 Nước 24 2.2.3 Cát 25 2.2.4 Đá (sỏi) 29 2.2.5 Phụ gia 32 2.3 Tính chất hỗn hợp bê tông 33 2.3.1.Độ lưu động 33 2.3.2 Độ cứng 35 2.3.3 Khả giữ nước 36 2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính cơng tác hỗn hợp bê tông 37 2.3.5 Cách lựa chọn tính cơng tác cho hỗn hợp bê tơng 39 2.4 Cấu trúc bê tông 39 2.4.1 Sự hình thành cấu trúc bê tông 39 2.4.2 Cấu trúc vĩ mô cấu trúc vi mô 40 2.5 Tính chất bê tơng 41 2.5.1 Cường độ chịu lực 41 2.5.2 Tính thấm nước bê tơng 48 2.5.3 Tính co nở thể tích 49 2.5.4 Tính chịu nhiệt 50 2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bê tông xi măng 50 2.6.1 Các yếu tố thành phần vật liệu ảnh hưởng đến chất lượng bê tông xi măng 50 2.6.1.1 Xi măng portland 51 2.6.1.2 Cốt liệu 52 2.6.1.3 Phụ gia 54 2.6.1.4 Nước cho hỗn hợp bê tông 56 2.6.1.5 Giới hạn tỷ lệ nước chất kết dính (N / CKD) 56 2.6.2 Các yếu tố mơi trường bên ngồi tác động tới độ bền bê tơng đường 57 2.6.2.1 Vai trị độ ẩm q trình hydrat hóa bê tơng 57 2.6.2.2 Ảnh hưởng môi trường chứa tác nhân hóa học tới độ bền bê tơng đường xi măng 60 CHƯƠNG 3: NGUYÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRONG PHÒNG ĐỂ XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA CÁT ĐẾN CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA BTXM M250 63 3.1 Đặc tính lý loại cát có Mơ đun độ lớn khác 63 3.1.1 Phương pháp thí nghiệm vật liệu : TCVN 7572 – 2006 63 3.1.2 Xác định tiêu lý loại cát có Mơ đun độ lớn khác 78 3.1.3 Biểu đồ quan hệ tiêu lý loại cát có Mơ đun độ lớn khác 80 3.2.Thiết kế thành phần cấp phối bê tông xi măng M250 82 3.2.1 Mục đích thiết kế thành phần cấp phối bê tông xi măng 82 3.2.2 Thiết kế thành phần cấp phối BTXM theo TCVN 83 3.2.3 Đánh giá tiêu Kinh tế BTXM M250 dùng loại cát có ML khác 107 3.3 Ảnh hưởng cát đến tiêu lý BTXM M250 112 3.3.1 Phương pháp xác định cường độ nén: (TCVN 3118 : 1993) 112 3.3.2 Kết xác định cường độ chịu nén bê tông xi măng: 118 3.3.3 Xác định mối quan hệ cát sẵn có địa bàn tỉnh Gia Lai đến tiêu lý BTXM M250 131 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 135 Kết nguyên cứu đề tài 135 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 135 Những tồn hướng phát triển đề tài 135 Kiến nghị đề tài 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO 137 CÁC CHỮ VIẾT TẮT BTXM Bê tông xi măng BTN Bê tông nhựa TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam ML Mô đun độ lớn cát DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1: Chọn mác xi măng theo mác bê tông 24 Bảng 2-2: Khống chế lượng xi măng tối thiểu cho 1m3 bê tông (kg) 24 Bảng 2-3: Thành phần hạt cát cần phải thỏa mãn theo TCVN 1770 - 1986 26 Bảng 2- 4: Môđun độ lớn, khối lượng thể tích xốp, lượng hạt nhỏ 0,14 mm đường biểu diễn thành phần hạt, cát dùng cho bê tông nặng 27 Bảng 2-5: Nhóm cát mà đường biểu diễn thành phần hạt nằm vùng gạch 27 Bảng 2-6: độ cát dùng cho bê tông nặng 28 Bảng 2- 7: Mác đá dăm từ đá thiên nhiên xác định theo TCVN 1771-1987 30 Bảng 2- 8: Mác sỏi sỏi dăm theo TCVN 1771 - 1987 30 Bảng -9: Hàm lượng hạt sét, bùn, bụi đá dăm, sỏi sỏi dăm 32 Bảng – 10: Kích thước khn hình nón cụt 34 Bảng -11: Chỉ tiêu độ lưu động độ cứng hỗn hợp bê tông 36 Bảng 2-12: Độ sụt theo dạng kết cấu 39 Bảng 2- 13: Cường độ chịu nén tuổi 28 ngày 42 Bảng 2-15: Hệ số chuyển đổi kết thử nén mẫu bê tông 43 Bảng 2-16: Giá trị hệ số K’ 43 Bảng 2-17: Hệ số chất lượng vật liệu A A1 45 Bảng 2.18: Thành phần hóa khoáng loại xi măng pooclang (ASTM C150) 51 Bảng 2.19: mơđun độ lớn, khối lượng thể tích xốp, lượng hạt 53 Bảng 2.20: Độ cát dùng cho bê tông nặng 53 Bảng 3.1: Kích thước lỗ sàng tiêu chuẩn dùng để xác định thành phần hạt cốt liệu 63 Bảng 3.3: Kích thước bên thùng đong (mm) 71 Bảng 3.4: Kích thước thùng đong phụ thuộc vào kích thước hạt lớn cốt liệu 72 Bảng3.5: Khối lượng mẫu thử 74 Bảng 3.6: Khối lượng mẫu thử hàm lượng bùn, bụi, sét cốt liệu lớn 76 Bảng 3.7: Chỉ tiêu lý cát có ML>2 78 Bảng 3.8: Chỉ tiêu lý cát có ML1,4 – 79 Bảng 3.9: Chỉ tiêu lý cát có ML2, độ sụt – 83 Bảng 3.12: Kết thiết kế thành phần cấp phối BTXM đá 2x4 M250, dùng cát ML=1,4 - 2, độ sụt – 87 Bảng 3.13: Kết thiết kế thành phần cấp phối BTXM đá 2x4 M250, dùng cát ML 2, độ sụt – 95 Bảng 3.15: Kết thiết kế thành phần cấp phối BTXM đá 2x4 M250, dùng cát ML=1,4 - 2, độ sụt – 99 Bảng 3.16: Kết thiết kế thành phần cấp phối BTXM đá 2x4 M250, dùng cát ML2 107 Bảng 3.18: Chi phí 1m3 BTXM M250 dùng cát ML=1,4-2 109 Bảng 3.19: Chi phí 1m3 BTXM M250 dùng cát ML2, độ sụt – 118 Bảng 3.23: Kết nén mẫu ngày tuổi 3, 7, 14, 21, 28 bê tơng dùng cát có ML=1,4-2, độ sụt – 120 Bảng 3.24: Kết nén mẫu ngày tuổi 3, 7, 14, 21, 28 bê tơng dùng cát có ML2, độ sụt – 124 Bảng 3.26: Kết nén mẫu ngày tuổi 3, 7, 14, 21, 28 bê tông dùng cát có ML=1,4-2, độ sụt – 126 Bảng 3.27: Kết nén mẫu ngày tuổi 3, 7, 14, 21, 28 bê tơng dùng cát có ML2, độ sụt – Số Thứ Ngày Ngày Tuổi thứ tự đúc nén mẫu tự mẫu mẫu mẫu ngày M1 05/11/ 08/11/ 2013 2013 M2 " " " M3 " " " Kích thước mẫu (cm) 15 x 15 Diện tích nén mẫu cm Lực Cường độ Cường độ nén chịu nén chịu nén mẫu mẫu TB kN (daN/cm2) (daN/cm2) 225 288 128.2 " " 292 129.8 " " 294 130.7 x 15 129.6 Mẫu bê tơng thí nghiệm có độ sụt thực tế : 6,71 cm Số Thứ Ngày Ngày Tuổi thứ tự đúc nén mẫu tự mẫu mẫu mẫu ngày M1 05/11/ 12/11/ 2013 2013 M2 " " " M3 " " " Kích thước mẫu (cm) 15 x 15 Diện tích nén mẫu cm Lực Cường độ Cường độ nén chịu nén chịu nén mẫu mẫu TB kN (daN/cm2) (daN/cm2) 225 411 182.7 " " 408 181.3 " " 405 180.0 x 15 Mẫu bê tơng thí nghiệm có độ sụt thực tế : 6,71 cm 181.3 125 Số Thứ Ngày Ngày Tuổi thứ tự đúc nén mẫu tự mẫu mẫu mẫu ngày M1 05/11/ 19/11/ 14 2013 2013 M2 " " " M3 " " " Kích thước mẫu (cm) 15 x 15 Diện tích nén mẫu cm Lực Cường độ Cường độ nén chịu nén chịu nén mẫu mẫu TB kN (daN/cm2) (daN/cm2) 225 486 216.0 " " 485 215.6 " " 482 214.2 x 15 215.3 Mẫu bê tơng thí nghiệm có độ sụt thực tế : 6,71 cm Số Thứ Ngày Ngày Tuổi thứ tự đúc nén mẫu tự mẫu mẫu mẫu ngày M1 05/11/ 26/11/ 21 2013 2013 M2 " " " M3 " " " Kích thước mẫu (cm) 15 x 15 Diện tích nén mẫu cm Lực Cường độ Cường độ nén chịu nén chịu nén mẫu mẫu TB kN (daN/cm2) (daN/cm2) 225 537 238.7 " " 535 237.8 " " 536 238.2 x 15 238.2 Mẫu bê tơng thí nghiệm có độ sụt thực tế : 6,71 cm Số Thứ Ngày Ngày Tuổi thứ tự đúc nén mẫu tự mẫu mẫu mẫu ngày M1 05/11/ 03/12/ 28 Kích thước mẫu (cm) 15 x 15 Diện tích nén mẫu cm 225 Lực Cường độ Cường độ nén chịu nén chịu nén mẫu mẫu TB kN 584 (daN/cm2) (daN/cm2) 259.6 259.5 126 2013 2013 x 15 M2 " " " " " 582 258.9 M3 " " " " " 585 260.0 Mẫu bê tơng thí nghiệm có độ sụt thực tế : 6,71 cm Bảng 3.26: Kết nén mẫu ngày tuổi 3, 7, 14, 21, 28 bê tơng dùng cát có ML=1,4-2, độ sụt – Số Thứ Ngày Ngày Tuổi thứ tự đúc nén mẫu tự mẫu mẫu mẫu ngày M1 07/11/ 10/11/ 2013 2013 M2 " " " M3 " " " Kích thước mẫu (cm) 15 x 15 Diện tích nén mẫu cm Lực Cường độ Cường độ nén chịu nén chịu nén mẫu mẫu TB kN (daN/cm2) (daN/cm2) 225 285 126,9 " " 286 127,2 " " 285 127,1 x 15 127.6 Mẫu bê tơng thí nghiệm có độ sụt thực tế : 7,21 cm Số Thứ Ngày Ngày Tuổi thứ tự đúc nén mẫu tự mẫu mẫu mẫu ngày M1 07/11/ 14/11/ 2013 2013 M2 " " " M3 " " " Kích thước mẫu (cm) 15 x 15 Diện tích nén mẫu cm Lực Cường độ Cường độ nén chịu nén chịu nén mẫu mẫu TB kN (daN/cm2) (daN/cm2) 225 385 171,4 " " 387 172,1 " " 384 170,9 x 15 Mẫu bê tơng thí nghiệm có độ sụt thực tế : 7,21 cm 171,5 127 Số Thứ Ngày Ngày Tuổi thứ tự đúc nén mẫu tự mẫu mẫu mẫu ngày M1 07/11/ 21/11/ 14 2013 2013 M2 " " " M3 " " " Kích thước mẫu (cm) 15 x 15 Diện tích nén mẫu cm Lực Cường độ Cường độ nén chịu nén chịu nén mẫu mẫu TB kN (daN/cm2) (daN/cm2) 225 450 200,0 " " 451 200,4 " " 448 199,4 x 15 200,0 Mẫu bê tơng thí nghiệm có độ sụt thực tế : 7,21 cm Số Thứ Ngày Ngày Tuổi thứ tự đúc nén mẫu tự mẫu mẫu mẫu ngày M1 07/11/ 28/11/ 21 2013 2013 M2 " " " M3 " " " Kích thước mẫu (cm) 15 x 15 Diện tích nén mẫu cm Lực Cường độ Cường độ nén chịu nén chịu nén mẫu mẫu TB kN (daN/cm2) (daN/cm2) 225 497 221,2 " " 495 220,0 " " 496 220,7 x 15 220.6 Mẫu bê tơng thí nghiệm có độ sụt thực tế : 7,21 cm Số Thứ Ngày Ngày Tuổi thứ tự đúc nén mẫu tự mẫu mẫu mẫu ngày M1 07/11/ 05/12/ 28 Kích thước mẫu (cm) 15 x 15 Diện tích nén mẫu cm 225 Lực Cường độ Cường độ nén chịu nén chịu nén mẫu mẫu TB kN 541 (daN/cm2) (daN/cm2) 240,4 239.8 128 2013 2013 x 15 M2 " " " " " 539 239,7 M3 " " " " " 538 239,2 Mẫu bê tơng thí nghiệm có độ sụt thực tế : 7,21 cm Bảng 3.27: Kết nén mẫu ngày tuổi 3, 7, 14, 21, 28 bê tông dùng cát có ML2) Cường độ daN/cm2 Cường độ daN/cm2 (Cát có ML=1,4-2) (Cát có ML2) Cường độ daN/cm2 Cường độ daN/cm2 (Cát có ML=1,4-2) (Cát có ML2 đạt 251.2 daN/cm2, cát ML=1.4-2 đạt 231.6 daN/cm2 khoảng 92% so với cát vàng ML>2 cát ML2 Đối với bê tông có độ sụt 6-8 tuổi ngày cường độ kháng nén bê tông dùng loại cát 118.2, 127.06 129.6 daN/cm2) Nhưng sau cường độ kháng nén bê tơng xi măng dùng cát có ML2 Đến 28 ngày tuổi cường độ bê tơng dùng cát ML>2 đạt 259.5 daN/cm2, cát ML=1.4-2 đạt 239.8 daN/cm2 khoảng 93% so với cát vàng ML>2 cát ML2 Dựa vào kết thí nghiệm cho thấy có BTXM dùng cát có ML>2 đạt cường độ >=250 daN/cm2, cịn loại cát có ML