Nghiên cứu sử dụng cát nhân tạo để chế tạo bê tông xi măng tại các công trình giao thông tỉnh bến tre và các tỉnh lân cận luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THIỀU QUANG PHƢƠNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NHÂN TẠO ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG XI MĂNG TẠI CÁC CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG TỈNH BẾN TRE VÀ CÁC TỈNH LÂN CẬN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THIỀU QUANG PHƢƠNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NHÂN TẠO ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TƠNG XI MĂNG TẠI CÁC CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG TỈNH BẾN TRE VÀ CÁC TỈNH LÂN CẬN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG MÃ SỐ: 60.58.02.05 CHUYÊN SÂU: KTXD ĐƢỜNG Ô TÔ VÀ ĐƢỜNG THÀNH PHỐ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ VĂN BÁCH TP HỒ CHÍ MINH - 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân, xuất phát từ u cầu cơng việc từ hình thành hướng nghiên cứu, thực hướng dẫn khoa học PGS.TS Lê Văn Bách Các kết nêu Luận văn chưa công bố cơng trình khác Các số liệu trích dẫn Luận văn đảm bảo tính xác, tin cậy trung thực Tơi hồn thành tất mơn học tốn tất nghĩa vụ tài theo quy định Trường Đại học Giao thông vận tải Phân hiệu Thành phố Hồ Chí Minh Tơi xin chân thành cảm ơn! Học viên Thiều Quang Phƣơng ii LỜI CẢM ƠN Để thực hoàn thành đề tài Luận văn này, nhận hỗ trợ, giúp đỡ tạo điều kiện từ nhiều quan, tổ chức cá nhân Luận văn hoàn thành dựa tham khảo, học tập kinh nghiệm từ kết nghiên cứu liên quan, tạp chí chuyên ngành nhiều tác giả trường Đại học, tổ chức nghiên cứu, tổ chức trị… Trước hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Văn Bách người hướng dẫn trực tiếp dành nhiều thời gian, công sức hướng dẫn tơi q trình thực nghiên cứu hồn thành Luận văn Tơi xin trân trọng cám ơn Ban giám hiệu, tồn thể thầy giáo tận tình truyền đạt kiến thức quý báu, giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu Tuy có nhiều cố gắng, Luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót, hạn chế Tơi kính mong Q thầy cơ, chun gia, người quan tâm đến đề tài, đồng nghiệp, gia đình bạn bè tiếp tục có ý kiến đóng góp, giúp đỡ để đề tài hoàn thiện Một lần xin chân thành cám ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020 Học viên Thiều Quang Phƣơng iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC HÌNH VẼ ix LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG XI MĂNG TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG 1.1 Tổng quan bê tông bê tông cốt thép 1.1.1 Lịch sử hình thành bê tông – bê tông cốt thép: 1.1.2 Ứng dụng bê tông bê tông cốt thép: 1.1.3 Các đặc điểm bê tông xi măng: 1.1.4 Phân loại: 1.2 Vật liệu chế tạo bê tông nặng: 1.3 Tính chất bê tơng bê tơng cốt thép: 11 1.4 Ưu khuyết điểm bêtông cốt thép: 12 1.5 Giới thiệu chung cát nhân tạo 13 CHƢƠNG TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CÁT THIÊN NHIÊN CÁT NHÂN TẠO TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 17 2.1 Tình hình thực tế sử dụng cát thiên nhiên cát nhân tạo giới 17 2.1.1 Tình hình sử dụng cát thiên nhiên giới 17 2.1.2 Tình hình sử dụng cát nhân tạo giới 19 2.2 Tình hình thực tế sử dụng cát thiên nhiên cát nhân tạo Việt Nam 20 2.2.1 Tình hình thực tế sử dụng cát thiên nhiên Việt Nam 20 2.2.2 Tình hình sử dụng cát nhân tạo: 23 2.3 Tình hình khai thác sử dụng cát Bến Tre 25 2.4 Ảnh hưởng môi trường khai thác cát vùng Đồng sông Cửu Long26 iv CHƢƠNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NHÂN TẠO CHO CÁC CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG XI MĂNG 27 3.1 Các yêu cầu cát sử dụng cho bê tông, tiêu lý cát 27 3.1.1 Yêu cầu cát cho bê tông 27 3.1.2 Thí nghiệm tiêu lý cát nhân tạo cát tự nhiên 29 3.1.3 Cơ sở lý thuyết thiết kế thành phần BTXM sử dụng cát nhân tạo31 3.2 Vật liệu chế tạo tính tốn thành phần BTXM có sử dụng cát nghiền 34 3.2.1 Xác định cường độ yêu cầu 34 3.2.2 Xác định thông số đầu vào 34 3.2.3 Xác định thành phần cấp phối BTXM - B25(M300) - theo TCVN 9382:2012 34 3.2.4 Xác định tỷ lệ phối hợp đá mi cát tự nhiên theo lý thuyết cấp phối lý tưởng Fuller 35 3.3 Phương pháp xác định tính chất lý BTXM sử dụng cát nhân tạo 37 3.3.1 Đo độ sụt thí nghiệm dung Abrams: 37 3.3.2 Cường độ chịu kéo uốn 41 3.3.3 Cường độ ép chẻ 42 3.3.4.Mô đun đàn hồi 43 3.4 Thực nghiệm phòng xác định tính chất BTXM có sử dụng cát nhân tạo 45 3.4.1 Phương pháp kế hoạch thực nghiệm 45 3.4.2 Thực nghiệm phịng xác định tính chất BTXM có sử dụng cát nhân tạo 46 3.5 Khả sử dụng BTXM dùng cát nghiền xây dựng kết cấu áo đường ô tô 54 3.5.1 Các yêu cầu bê tông xây dựng kết cấu áo đường cứng 54 3.5.2 Các đề xuất kết cấu áo đường 55 3.5.3 Đề xuất kết cấu mặt đường 55 v 3.6 Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật 56 3.7 Sơ lược công nghệ sản xuất cát nghiền (cát nhân tạo) 59 3.8 Cơng nghệ thi cơng đường bê tơng ngồi trường 61 3.9 Kết luận: 62 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC THÍ NGHIỆM vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AASHTO : Hiệp hội người làm đường vận tải toàn nước ASTM : Hiệp hội thí nghiệm vật liệu Mỹ BT : Bê tông BTXM : Bê tông xi măng CM : Cát mịn CX : Cát xay CX/CM : Cát xay/cát mịn Đ : Đá ĐNB : Đông Nam Bộ E : Mô đun đàn hồi nén tĩnh – gọi tắt môđun đàn hồi Mdl : Mô đun độ lớn cát N : Nước N/XM : Nước/Xi măng NB : Nam Bộ PC : Xi măng pooc lăng PCB : Xi măng pooc lăng hỗn hợp Rn : Cường độ chịu nén Ru : Cường độ kéo uốn Rech : Cường độ ép chẻ Sn : Độ sụt TCN : Tiêu chuẩn nghành TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN : Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam QL : Quốc lộ vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thành phần hạt cát cần phải thỏa mãn theo TCVN 7570:2006 10 Bảng 1.2 Thành phần hạt đá (sỏi) phải thỏa mãn theo TCVN 7570:2006 11 Bảng 3.1 - Thành phần hạt cát 28 Bảng 3.2 - Hàm lượng tạp chất cát 29 Bảng 3.3 - So sánh thành phần hạt cát tự nhiên cát nhân tạo 29 Bảng 3.4 - Bảng so sánh hàm lượng bụi bùn sét 31 Bảng 3.5 - Bảng so sánh hàm lượng Mica 31 Bảng 3.6: Thành phần cốt liệu thô cốt liệu nhỏ cấp phối BTXM 36 Bảng 3.7: Hệ số tính đổi γ cho mẫu đầm thử kéo uốn 41 Bảng 3.8: Thành phần vật liệu chế tạo BTXM 46 Bảng 3.9: Độ sụt (Sn) BTXM 46 Bảng 3.10: Cường độ chịu nén BTXM loại 30MPa (Đơn vị: MPa) 47 Bảng 3.11: Cường độ chịu kéo uốn BTXM loại 30MPa (Đơn vị: MPa) 47 Bảng 3.12: Cường độ ép chẻ BTXM loại 30MPa (Đơn vị: MPa) 47 Bảng 3.13: Cường độ chịu nén BTXM loại 20MPa (Đơn vị: MPa) 48 Bảng 3.14: Cường độ chịu kéo uốn BTXM loại 20MPa (Đơn vị: MPa) 48 Bảng 3.15: Cường độ ép chẻ BTXM loại 20MPa (Đơn vị: MPa) 48 Bảng 3.16: Kết đo mô đun đàn hồi BTXM (Đơn vị: MPa) 48 Bảng 3.17: Mức phát triển cường độ BTXM loại 30MPa tuổi ngày so với tuổi 28 ngày 52 Bảng 3.18: Mức phát triển cường độ BTXM loại 20MPa tuổi ngày so với tuổi 28 ngày 52 Bảng 3.19: Mức phát triển cường độ BTXM loại 30MPa tuổi 56 ngày so với tuổi 28 ngày 52 Bảng 3.20: Mức phát triển cường độ BTXM loại 20MPa tuổi 56 ngày so với tuổi 28 ngày 52 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99