Nghiên cứu khả năng sử dụng xi thép gia cố xi măng kết hợp tro bay trong xây dựng đường ô tô ở bà rịa vũng tàu 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 - - HUỲNH DUY TÂN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG XỈ THÉP GIA CỐ XI MĂNG KẾT HỢP TRO BAY TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ Ở BÀ RỊA VŨNG TÀU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP Hồ Chí Minh - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - HUỲNH DUY TÂN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG XỈ THÉP GIA CỐ XI MĂNG KẾT HỢP TRO BAY TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ Ở BÀ RỊA VŨNG TÀU CHUN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG MÃ SỐ: 60-58-02-05 CHUYÊN SÂU: XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ VÀ ĐƢỜNG THÀNH PHỐ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN ĐỨC TRỌNG TP Hồ Chí Minh - 2019 -ILỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu thân xuất phát từ yêu cầu phát sinh công việc để hình thành hƣớng nghiên cứu, đƣợc thực dƣới hƣớng dẫn khoa học TS Nguyễn Đức Trọng Các số liệu luận văn có nguồn gốc rõ ràng, tuân thủ nguyên tắc kết thu thập đƣợc trình nghiên cứu trung thực, chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tác giả Huỳnh Duy Tân - II LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài “Nghiên cứu khả sử dụng xỉ thép gia cố xi măng kết hợp tro bay xây dựng đường ô tô Bà Rịa Vũng Tàu” đƣợc thực với kiến thức tác giả thu thập suốt trình học tập trƣờng Cùng với cố gắng thân giúp đỡ, động viên quý thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp gia đình suốt trình học tập thực luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô Bộ môn đƣờng bộ, ngƣời cho kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt q trình học tập cơng tác Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Đức Trọng, ngƣời thầy nhiệt tình hƣớng dẫn, động viên tơi suốt q trình thực luận văn Cuối cùng, xin cảm ơn đến gia đình động viên tạo điều kiện tốt cho tinh thần thời gian năm tháng học tập trƣờng Luận văn đƣợc hoàn thành nhƣng khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế Rất mong đƣợc đóng góp quý thầy cô, bạn bè đồng nghiệp để luận văn đƣợc hồn thiện Tp, Hồ Chí Minh, ngày 15/10/ 2019 Huỳnh Duy Tân - III MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN .II MỤC LỤC III DANH MỤC BẢNG BIỂU VI DANH MỤC HÌNH VẼ VI DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT X LỜI MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu ết cấu luận văn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU GIA CỐ VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG XỈ THÉP TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ 1.1Tổng quan vật liệu gia cố 1.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng vật liệu gia cố 1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng xỉ thép dùng xây dựng đƣờng ô tô 1.3.1 khái niệm xỉ thép 1.3.2 Tình hình sử dụng xỉ thép xây dựng cơng trình giới 1.3.3 Tình hình nghiên cứu sử dụng xỉ thép dùng xây dựng cơng trình Việt Nam 12 1.4 Yêu cầu kỹ thuật vật liệu gia cố dùng xây dựng đƣờng ô tô 14 1.4.1 Yêu cầu kỹ thuật xỉ thép, xi măng, tro bay dùng xây dựng 14 1.4.2 Yêu cầu kỹ thuật vật liệu gia cố dùng xây dựng dƣờng ô tô 17 1.5 Hƣớng sử dụng xỉ thép dùng xây dựng 20 1.6 Kết luận 23 CHƢƠNG : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 24 2.1 Giới thiệu chung 24 2.2 Cơ sờ lý thuyết gia cố 25 - IV 2.2.1 Cơ sở lý thuyết gia cố chất kết dính vơ 25 2.2.2 Nguyên lý hình thành cƣờng độ CPXT gia cố chất liên kết vơ 27 2.3 Tính chất lý vật liệu gia cố 29 2.4 Nghiên cứu thực nghiệm 31 2.4.1 Thí nghiệm xác định thành phần hạt độ ẩm tốt 31 2.4.2 Phƣơng pháp thực nghiệm…………………………………………………….34 2.4.3 Kết thực nghiệm 38 2.4.3.1 Cƣờng độ chịu nén 43 2.4.3.2 Cƣờng độ ép chẻ 45 2.4.3.3 Mô đun đàn hồi…………………………………………………………… 46 2.5 Mối quan hệ tính chất kỹ thuật vật liệu gia cố 48 2.6 Kết luận: 49 CHƢƠNG : ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ - KỸ THUẬT VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG XỈ THÉP GIA CỐ XI MĂNG VÀ TRO BAY TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ TẠI BÀ RỊA – VŨNG TÀU 51 3.1 Tổng quan mạng lƣới giao thông đƣờng Bà Rịa – Vũng Tàu 51 3.1.1 Mạng lƣới giao thông Bà Rịa – Vũng Tàu 51 3.1.2 Kế hoạch phát triển hệ thống giao thông đƣờng giai đoạn 2017 - 2020 định hƣớng đến năm 2030 tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu……………………………… 53 3.1.3 Tình hình hƣ hỏng đƣờng tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu…………………………54 3.2 Khả sử dụng xỉ thép gia cố xi măng tro bay xây dựng kết cấu áo đƣờng 57 3.2.1 Đánh giá khả ứng dụng xỉ thép 57 3.2.2 Kết luận 62 3.3 Đánh gia hiệu kinh tế - kỹ thuật 63 3.3.1 Đề xuất kết cấu áo đƣờng 63 3.3.2 Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật 65 3.4 Đề xuất công nghệ thi công kiểm tra chất lƣợng vật liệu xỉ thép gia cố xi măng tro bay…………………………………………………………………… 67 3.5 Kết luận………………………………………………………………………… 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 Kết Luận 76 -V2 Kiến nghị 77 TÀI LIỆU THAM HẢO XI - VI DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các hợp chất có xỉ thép quốc gia tiêu biểu Bảng 1.2 Thành phần hạt cấp phối xỉ thép (CPXT) 15 Bảng 1.3 Chỉ tiêu lý vật liệu CPXT 16 Bảng 1.4: Yêu cầu thành phần hạt CPĐD dùng để gia cố xi măng [16] 18 Bảng 1.5: Yêu cầu cƣờng độ cấp phối gia cố xi măng [16] 20 Bảng 2.1 Bảng tổng hợp kết tiêu lý xỉ thép nghiên cứu giới 30 Bảng 2.2 kết thí nghiệm lƣợng lọt sàng xỉ thép, đá mi (%) 32 Bảng 2.3 kết thí nghiệm 33 Bảng 2.4: Tổng hợp kết thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn mẫu cấp phối xỉ thép + đá mi gia cố xi măng 34 Bảng 2.5: Kết thí nghiệm Rn, Rech, Evl cấp phối xỉ thép + đá mi gia cố 6% xi măng + 2% tro bay 14, 28, 56 ngày tuổi 42 Bảng 2.6: Kết thí nghiệm Rn, Rech, Evl cấp phối xỉ thép + đá mi gia cố 6% xi măng + 4% tro bay 14, 28, 56 ngày tuổi 42 Bảng 2.7: Kết thí nghiệm Rn, Rech, Evl cấp phối xỉ thép + đá mi gia cố 6% xi măng 14, 28, 56 ngày tuổi 43 Bảng 2.8: Kết thí nghiệm Rn, Rech, Evl cấp phối xỉ thép + đá mi gia cố 4% xi măng + 2% tro bay 14, 28, 56 ngày tuổi 43 Bảng 2.9: Tỉ lệ tăng cƣờng độ chịu nén mẫu CPXT gia cố chất kết dính (CKD) theo thời gian 44 Bảng 2.10: Tỉ lệ tăng cƣờng độ ép chẻ mẫu CPXT gia cố chất kết dính (CKD) theo thời gian 46 Bảng 2.11: Kết thí nghiệm Rn , Rech CPXT + đá mi gia cố xi măng tro bay 14 28 ngày tuổi 48 Bảng 2.12: Kết thí nghiệm Rn E CPXT + đá mi gia cố xi măng tro bay 49 Bảng 3.1 Bảng thành phần hóa xỉ thép (TFHRC) 57 Bảng 3.2 Bảng thông tin thành phần chất nguy hại 58 Bảng 3.3 Tính chất vật lý xỉ thép (TFHRC nhận đƣợc năm 2008) 58 Bảng 3.4 Bảng tổng hợp đánh giá thành phần khoáng vật xỉ thép 62 - VII Bảng 3.5: Kết cấu áo đƣờng đƣợc lựa chọn để đánh giá hiệu kỹ thuật CPXT gia cố xi măng tro bay 65 Bảng 3.6 : Bảng tính giá vật tƣ CPDD gia cố 4%XM + 2% TB ( bề rộng b= 9m, chiều dài l= 1000m, chiều dày h= 0.12m) 66 Bảng 3.7 : Bảng tính giá vật tƣ CPXT gia cố 4%XM + 2% TB ( bề rộng b= 9m, chiều dài l= 1000m, chiều dày h= 0.12m) 66 Bảng 3.8 : Bảng tính chênh lệch chi phí vật tƣ kết cấu áo đƣờng có lớp móng CPDD gia cố 4%XM + 2% TB CPXT gia cố 4%XM + 2% TB… 67 - VIII DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Q trình hình thành xỉ thép Hình 1.2: Nguyên nhiên liệu sử dụng phát thải môi trƣờngcủa ngành sản xuất thép lò điện Hình 1.3 : Bê tông cốt liệu xỉ thép Hình 1.4: Sân vận động Colonial Melboune Hình 1.5: Hầm nối sân bay Sydney Hình 1.6 : Gạch khơng nung sử dụng xỉ thép 12 Hình 1.7: Đƣờng tạm dẫn vào cảng POSCO 14 Hình 1.8: Cơng trình nhà máy sản xuất nhơm định hình tồn cầu 14 Hình 19: Cơng trình nhà xƣởng Ba Con Cò 14 Hình 1.10: Nhà máy sản xuất thép đặc biệt POSCO SS – VINA 14 Hình 2.1: Biểu đồ thành phần hạt phối trộn xỉ thép với đá mi 32 Hình 2.2: Độ chặt độ ẩm tốt xỉ thép, đá mi gia cố XM TB 33 Hình 2.3: Máy nén 35 Hình 2.4: Máy nén 300KN 35 Hình 2.5: Máy nén đa 50KN 36 Hình 2.6: Xỉ thép 38 Hình 2.7: Xi măng tro bay 38 Hình 2.8: Tƣới hỗn hợp xỉ thép, đá mi, xi măng tro bay 39 Hình 2.9: Đầm nén mẫu 39 Hình 2.10:Mẫu sau chế tạo 40 Hình 2.11: Mẫu thí nghiệm tập kết để tiến hành bảo dƣỡng 40 Hình 2.12: Thí nghiệm cƣờng độ ép chẻ 41 Hình 2.13: Thí nghiệm cƣờng độ chịu nén 41 Hình 2.14: Thí nghiệm mơ đun đàn hồi 42 Hình 2.15: Mức tăng cƣờng độ chịu nén mẫu CPXT gia cố chất kết dính (CKD) theo thời gian 43 Hình 2.16: Biểu diễn cƣờng độ chịu nén CPXT đá mi gia cố chất kết dính (XM TB) với hàm lƣợng khác 44 Hình 2.17: Mức tăng cƣờng độ ép chẻ mẫu CPXT gia cố chất kết dính (CKD) theo thời gian 45 - 65 3.3.2 Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật Khi sử dụng cấp phối xỉ thép gia cố xi măng tro bay để làm móng mặt đƣờng ô tô cho thấy hiệu mặt kỹ thuật: Cƣờng độ chịu nén cƣờng độ ép chẻ cấp phối đá dăm gia cố xi măng tro bay cao: Rn = 19.6 MPa, Rech= 2.23MPa, Mô đun đàn hồi vật liệu đạt từ 1726 MPa Bảng 3.5: Kết cấu áo đƣờng đƣợc ựa chọn để đánh giá hiệu kỹ thuật CPXT gia cố xi m ng tro bay Loại vật liệu ết cấu áo đƣờng CPDD gia cố XM & TB ết cấu áo đƣờng CPXT gia cố XM & TB Chiều dày h (cm) Cấp phối đá dăm loại II 30 30 Cấp phối đá dăm gia cố 4%XM + 2% TB 12 - Cấp phối xỉ thép gia cố 4%XM + 2% TB - 12 BT nhựa chặt C19 7 BT nhựa chặt C12.5 5 Với kết cấu áo đƣờng tuyến đƣờng cấp III, Eyc = 160MPa * Về hiệu kinh tế Ví dụ: Với quy mô đƣờng cấp III, chiều dài tuyến đƣờng: L= 1.000m, bề rộng mặt đƣờng 9m - Kết cấu áo đƣờng có lớp móng CPDD gia cố XM & TB - 66 Bảng 3.6 : Bảng tính giá vật tƣ CPDD gia cố 4%XM + 2% TB ( bề rộng b= 9m, chiều dài = 1000m, chiều dày h= 0.12m) HẠNG MỤC STT MHĐM ĐVT CÔNG TÁC Làm móng lớp 100 GTT CPDD gia m3 cố 4%XM + 2% TB CPDD Xi Măng 4% Tro bay 2% m3 ĐỊNH MỨC KHỐI LƢỢNG ĐƠN GIÁ THÀNH TIỀN 270,000 414072000 10.8 142 1533.6 kg 8075.2 87212.16 1,550 135178848 kg 4037.6 43606.08 900 39245472 TỔNG CỘNG 588,496,320 Kết cấu áo đƣờng có lớp móng CPXT gia cố 4%XM + 2%TB Bảng 3.7 : Bảng tính giá vật tƣ CPXT gia cố 4%XM + 2% TB ( bề rộng b= 9m, chiều dài l= 1000m, chiều dày h= 0.12m) STT MHĐM GTT HẠNG MỤC CƠNG TÁC Làm móng lớp CPXT gia cố 4%XM + 2% TB ĐVT ĐỊNH KHỐI MỨC LƢỢNG 100 m3 ĐƠN GIÁ THÀNH TIỀN 160,000 245376000 10.8 CPXT Xi Măng 4% m3 kg 8075.2 87212.16 1,550 135178848 Tro bay 2% kg 4037.6 43606.08 900 39245472 TỔNG CỘNG 142 1533.6 419,800,320 - 67 - Bảng 3.8 : Bảng tính chênh ệch chi phí vật tƣ kết cấu áo đƣờng có ớp móng CPDD gia cố 4%XM + 2% TB CPXT gia cố 4%XM + 2% TB Phƣơng án Đƣờng cấp III (1m2) Sử dụng CPDD gia cố XM & TB 588,496,320 Sử dụng CPXT gia cố XM & TB 419,800,320 Chênh lệch 168,696,000 Với quy mơ làm lớp móng đƣờng cấp III có chiều dài tuyến 1.000m, rộng 9m chi phí vật tƣ sử dụng CPXT gia cố 4%XM 2%TB giảm 168,696,000 đồng so với sử dụng CPDD gia cố 4%XM + 2% TB Nhƣ kết luận rằng: việc sử dụng kết cấu áo đƣờng dùng xỉ thép kết hợp đá mi gia cố xi măng tro bay thay cho lớp kết cấu cấp phối đá dăm gia cố sử dụng hoàn toàn khả thi Không giải đƣợc vấn đề khan nguồn vật liệu (CPĐD) mà còn giảm chi phí đáng kể xây dựng đƣờng tơ 3.4 Đề xuất công nghệ thi công kiểm tra chất ƣợng vật iệu xỉ thép gia cố xi m ng tro bay * Công nghệ thi công theo phƣơng pháp trộn trạm trộn a) Bƣớc chuẩn bị: - Việc chế tạo hỗn hợp CPXT gia cố xi măng tro bay đƣợc tiến hành trạm trộn Trạm trộn phải có điều kiện sau: + Thiết bị cân đong phải đảm bảo xác, đặc biệt phận cân đong lƣợng xi măng lƣợng nƣớc; sai số cân đong cho phép cốt liệu ±2%, với xi măng ±0.5% với nƣớc ±1% theo khối lƣợng + Thiết bị trộn cấp phối gia cố xi măng phải thiết bị cƣỡng bức; + Năng suất vị trí trạm trộn phải tƣơng ứng với đoạn dây chuyền thi công cho đảm bảo đƣợc thời gian trộn, chuyên chở, rải đầm nén kết thúc trƣớc thời gian bắt đầu ninh kết hỗn hợp gia cố xi măng - Yêu cầu thiết bị thi công: Nhà thầu phải có thiết bị sau: + Xe bồn ô tô ben có bạt phủ thùng xe để chuyên chở hỗn hợp cấp phối xỉ thép gia cố xi măng tro bay; - 68 + Ván khuôn thép cố định xuống lớp dƣới để tạo bờ vách vệt rải; Hình 3.8: Vận chuyển vật liệu tơ tự đổ đến công trƣờng + Lu bánh thép – 10 tấn; lu bánh lốp loại tấn/bánh với áp suất lốp lớn 0.5MPa lu rung bánh cứng có thơng số M/L ≥ 20 – 30 (M khối lƣợng rung tính kg; L chiều rộng bánh lu rung tính cm); + Thiết bị tồn trữ, bơm hút, phun tƣới nhũ tƣơng (nếu thực việc bảo dƣỡng lớp gia cố xi măng nhũ tƣơng); thiết bị phun tƣới nƣớc (nếu bảo dƣỡng cách phủ cát tƣới nƣơc); + Đầm rung đầm cóc loại nhỏ để đầm nén dải mép - Nhà thầu phải tính tốn, thiết kế dây chuyền công nghệ thi công chi tiết để đảm bảo cho ca để khe thi công, tức việc rải, đầm nén hoàn thiện đƣợc thực liên tục ca với điều kiện khống chế sau: + Hỗn hợp cấp phối gia cố xi măng tro bay rải đƣờng không đƣợc để 30 phút lu + Toàn q trình cơng nghệ thi cơng từ đổ nƣớc vào trộn đến lu lèn, hoàn thiện xong bề mặt lớp gia cố xi măng không vƣợt thời gian bắt đầu ninh kết xi măng + Dựa vào dây chuyền công nghệ thiết kế, nhà thầu phải tổ chức thi công rải thử đoạn tối thiểu 100m trƣớc triển khai thi công đại trà, với chứng kiến tƣ vấn giám sát, qua rút kinh nghiệm hồn chỉnh quy trình dây chuyền cơng nghệ, đồng thời qua kiểm tra chất lƣợng cấp phối gia cố xi măng tro bay - 69 thực tế; kiểm tra khả thực trạm trộn, phƣơng tiện xe, máy, kiểm tra lối ra, vào chỗ quay đầu xe máy - Nhà thầu phải chuẩn bị thiết bị phục vụ công tác kiểm tra chất lƣợng q trình thi cơng nghiệm thu sau thi công xong, phải chuẩn bị số mái che phịng mƣa đột ngột q trình thi công - Phải tu sửa lu 2-3 lần điểm lịng đƣờng móng phía dƣới lớp cấp phối gia cố xi măng tro bay để đảm bảo lịng đƣờng móng phía dƣới vững chắc, đồng đạt độ dốc ngang quy định; dùng cấp phối gia cố xi măng tro bay làm lớp móng tăng cƣờng mặt đƣờng cũ phải phát hiện, xử lý triệt để vị trí cao su, ổ gà phải vá sửa, bù vênh mặt đƣờng cũ Lớp bù vênh phải đƣợc thi công trƣớc vật liệu có cỡ hạt thích hợp với chiều dày bù vênh, tuyệt đối không đƣợc thi công lớp bù vênh gộp với lớp móng tăng cƣờng Nếu phía dƣới lịng đƣờng lớp móng thấm hút nƣớc phải tƣới đẫm nƣớc trƣớc rải trộn cấp phối gia cố xi măng b) Công nghệ thi công trạm trộn: - Cấp phối dùng để gia cố xi măng đƣợc đƣa vào máy trộn theo hai phƣơng thức sau: + Cấp phối đƣợc sản xuất có thành phần hạt đạt sẵn yêu cầu + Cấp phối đƣợc tạo thành từ nhiều cỡ hạt đƣợc đƣa vào máy trộn riêng rẽ theo tỷ lệ tính tốn trƣớc để sau trộn đạt đƣợc thành phần hạt yêu cầu; Hình 3.9: Trạm trộn CPXT gia cố xi m ng tro bay - 70 Tại nơi điều khiển trạm trộn, dù theo phƣơng thức cần có bảng ghi rõ khối lƣợng phối liệu (kể khối lƣợng xi măng nƣớc) để tiện kiểm tra với sai số quy định Trong ca mƣa nắng thay đổi cần phải thí nghiệm xác định độ ẩm đá, cát để kịp thời điều chỉnh lƣợng nƣớc đƣa vào máy trộn - Công nghệ trộn phải đƣợc tiến hành theo hai giai đoạn: + Trộn khô với xi măng; + Trộn với nƣớc; Thời gian trộn giai đoạn phải đƣợc xác định thông qua trộn thử (với chấp thuận tƣ vấn giám sát) tùy thuộc loại thiết bị trộn thực tế; Để tránh hỗn hợp sau trộn bị phân tầng, chiều cao rơi hỗn hợp trộn kể từ miệng máy trộn đến thùng xe xe chuyên chở không đƣợc lớn 1,5m Thùng xe hỗn hợp phải đƣợc phủ bạt kín (chống nƣớc) c) Công nghệ thi công trƣờng: Hệ số lu lèn lớp cấp phối gia cố xi măng tro bay đƣợc xác định tỷ số trị số khối lƣợng thể tích khơ lớn γkmax, hỗn hợp đƣợc xác định theo thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn với trị số khối lƣợng thể tích khô hỗn hợp lúc khỏi máy trộn Hệ số đƣợc xác hóa thơng qua việc tiến hành rải thử Hình 3.10: Làm ẩm lớp mặt trƣớc thi công - Việc rải cấp phối gia cố xi măng phải đƣợc thực máy rải ván khuôn thép cố định (trừ trƣờng hợp sử dụng máy rải ván khuôn trƣợt) Chiều cao - 71 ván khuôn phải bề dày lớp hỗn hợp gia cố xi măng tro bay sau lu lèn chặt nhân với hệ số lu lèn Nếu rải máy rải xe chở hỗn hợp trộn đổ trực tiếp vào máy rải Hình 3.11: Quá trình san rải hỗn hợp CPXT gia cố xi m ng tro bay - Lớp kết cấu cấp phối gia cố xi măng tro bay (sau lu lèn chặt) có bề dày nhỏ 18 cm đƣợc phép thi công lần (rải lần lu lèn đến độ chặt yêu cầu) Trƣờng hợp lớp kết cấu cấp phối gia cố xi măng tro bay (sau lu lèn chặt) có bề dày lớn 18 cm đƣợc phân thành lớp Sau lu lèn xong lớp dƣới thi cơng lớp (trƣớc phải tƣới ẩm bề mặt lớp dƣới) Nếu làm xong lớp dƣới nhƣng khơng có điều kiện làm lớp phải tiến hành bảo dƣỡng lớp dƣới Nhà thầu phải có đủ thiết bị đảm bảo đƣợc yêu cầu thi công Việc kiểm tra khả thi công nhà thầu đƣợc thực thông qua kết đánh giá chất lƣợng đầm nén thi công rải thử - Hỗn hợp cấp phối gia cố xi măng tro bay phải đƣợc lu lèn độ ẩm tốt với sai số cho phép độ ẩm -1% (không cho phép độ ẩm lớn độ ẩm tốt nhất) phải đƣợc đầm nén độ chặt K=1,0 theo kết thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn - Để đạt độ chặt yêu cầu trƣớc tiên dùng lu vừa bành sắt lu sơ lần/điểm, sau phải dùng hai loại lu bánh lốp lu rung làm lu chủ yếu Nếu dùng lu lốp số lần lu cần thiết khoảng 15 – 20 lần/điểm; dùng lu rung cần khoảng - 72 – 10 lần/điểm Cuối dùng lu bánh sắt lu phẳng (số lần lu cần thiết phải đƣợc xác hóa thơng qua kết thi cơng rải thử) Trƣờng hợp khơng có lu rung lu bánh lốp dùng lu nặng bánh nhẵn để lu chặt nhƣng phải thông qua rải thử để xác định bề dày lu lèn thích hợp (phải đƣợc chấp thuận tƣ vấn giám sát) Hình 3.12: Quá trình lu lèn lớp CPXT gia cố xi m ng tro bay - Việc hoàn thiện bề mặt lớp gia cố phài đƣợc thực trình lu lèn nhƣng đƣợc gạt phẳng chỗ lồi, vật liệu thừa sau gạt phẳng phải bỏ khơng đƣợc sử dụng lại Trƣờng hợp có vệt lõm lớn, chiều sâu vệt lõm lớn cm, phải cày xới khu vực vệt lõm, bù phụ vật liệu san phẳng trƣớc lu lèn - Tồn q trình rải, lu lèn hoàn thiện bề mặt phải đƣợc thực thời gian khống chế - Yêu cầu thi công chỗ nối tiếp dọc ngang: + Phải dùng đầm rung loại nhỏ đầm nén bổ sung chỗ lân cận với bờ vách ván khuôn thép đặt hai bên vệt rải hai bên khe ngang ngừng thi công ca; + Ván khuôn thép phải đƣợc đặt cuối vệt rải ca thi cơng (đặt thẳng góc với vệt rải) để tạo khe ngừng thi công; + Ở chỗ nối tiếp vệt rải đoạn lu lèn ca thi cơng, ngồi việc phài khống chế nghiêm ngặt điều kiện mặt thời gian, phải xáo xới - 73 lại chỗ hỗn hợp rải phạm vi 60 cm cuối đoạn rải trƣớc trộn thêm 50% khối lƣợng hỗn hợp chở đến san gạt trƣớc lu tiếp đoạn sau Cần tăng thêm số lần lu chỗ nối tiếp này; + Trƣớc rải tiếp vệt rải bên cạnh rải tiếp sau khe ngừng thi công, phải tháo ván khuôn thép tƣới đẫm nƣớc vách nối tiếp dọc ngang - Yêu cầu bảo dƣỡng: Sau bốn kể từ lu lèn xong (nếu nhiệt độ khơng khí ngồi trời lớn 30oC sau hai giờ) phải tiến hành phủ kín bề mặt lớp cấp phối gia cố xi măng để bảo dƣỡng hai cách sau: +Tƣới nhũ tƣơng nhựa đƣờng axit với lƣợng 0,8 – 1,0 lít/m2; yêu cầu nhũ tƣơng phủ kín phải quét nhũ tƣơng kín bờ vách chỗ nối tiếp dọc ngang + Phủ kín cm cát bề mặt lớp tƣới nƣớc giữ cho cát ẩm liên tục ngày Ít sau 14 ngày bảo dƣỡng nhƣ cho thi công tiếp lớp kết cấu bên (trƣớc phải quét dọn lớp cát bảo dƣỡng) Trƣờng hợp có nhu cầu phải đảm bảo giao thơng phải xem xét cụ thể cƣờng độ lớp cấp phối gia cố xi măng tro bay sau 14 ngày, để xác định loại tải trọng xe lớp cấp phối gia cố xi măng tro bay Tốc độ xe chạy không 30 km/h d) Yêu cầu việc kiểm tra nghiệm thu: * Kiểm tra nghiệm thu vật liệu: - Kiểm tra hỗn hợp cấp phối trƣớc đƣa vào máy trộn trƣớc rải: + Cứ 500 kiểm tra thành phần hạt lần Đối với hỗn hợp gồm nhiều cỡ hạt riêng rẽ phải lấy mẫu kiểm tra máy trộn trƣớc cho xi măng vào Kiểm tra độ cốt liệu lần thông qua số dẻo tỷ lệ tạp chất hữu cơ; + Cứ 2000 kiểm tra độ hao mịn hạt thí nghiệm Los – Angeles tỷ lệ thoi dẹt lần; + Phải kiềm tra tỷ lệ hạt nghiền vỡ - Kiểm tra chất lƣợng xi măng - Kiểm tra chất lƣợng nƣớc - Mỗi ca sản xuất phải kiểm tra độ ẩm hỗn hợp cốt liệu phƣơng pháp rang chảo thùng sấy để kịp điều chỉnh lƣợng nƣớc trộn hỗn hợp Tại trƣờng, ca thi công phải lấy mẫu trộn hỗn hợp trộn chở trƣờng - 74 (lấy máy rải lấy đóng xe ben đổ xuống đƣờng lấy lớp cấp phối trộn trƣờng) để thí nghiệm kiểm tra độ ẩm hỗn hợp trƣớc lu lèn * Kiểm tra độ chặt sau lu lèn: - Cứ đoạn thi công vệt rải phải kiểm tra lần sau lu lèn xong lớp hỗn hợp gia cố xi măng phƣơng pháp rót cát Ngồi thƣờng xun kiểm tra bề dày lớp rải (có kể đến hệ số lu lèn) để đảm bảo lớp hỗn hợp gia cố đạt đƣợc độ chặt sau lu lèn cao độ thiết kế - Kiểm tra cƣờng độ hỗn hợp gia cố xi măng trạm trộn trƣờng sau thi công: Cứ 1000 hỗn hợp đƣợc trộn máy đƣờng phải lấy mẫu để đúc mẫu thí nghiệm - Trong trình thi cơng phải thƣờng xun kiểm tra khâu công tác từ khâu trộn hỗn hợp gia cố đến khâu thi công trƣờng; đặc biệt phải trọng kiểm tra yêu cầu khống chế thời gian * Các tiêu chuẩn nghiệm thu: Cứ 1000 m dài phần xe chạy xe phải khoan mẫu (3 mẫu để thử nén, mẫu để thử ép chẻ) không mặt cắt mà phân bố 1000 m để kiểm tra cƣờng độ, đồng thời để kiểm tra chiều dày khối lƣợng thể tích khơ mẫu Nếu kết có lỗ khoan mẫu khơng đạt u cầu quy định lân cận vùng phải khoan thêm mẫu để kiểm tra cho chắn Sai số cho phép cƣờng độ cục 5% nhỏ so với yêu cầu (hoặc yêu cầu quy định đồ án thiết kế nhƣng trung bình 1000 m không đƣợc nhỏ yêu cầu) - Sai số độ chặt cục -1% nhƣng trung bình 1000 m không đƣợc nhỏ 1,0; - Sai số bề dày ±5%; - Sai số cao độ bề mặt móng -1,0cm đến +0,5cm; - Sai số bề rộng lớp kết cấu ±10cm; - Sai số độ dốc ngang ±0,5% - Độ phẳng đƣợc thử thƣớc 3,0m; khe hở cho phép không đƣợc 5mm; 1000m phải kiểm tra tối thiểu vị trí (5 mặt cắt ngang), vị trí đặt thƣớc kiểm tra xe theo chiều dọc chiều ngang đƣờng - 75 3.5.Kết uận Kết thí nghiệm ban đầu cho thấy xỉ thép gia cố xi măng kết hợp với tro bay đáp ứng yêu cầu cần thiết xây dựng kết cấu áo đƣờng ô tô Trên số phƣơng diện: Cƣờng độ chịu nén, cƣờng độ ép chẻ, mơ đun đàn hồi …thì sử dụng xỉ thép gia cố xi măng tro bay cho kết qua tƣơng đƣơng kết cấu cấp phối đá dăm gia cố thông thƣờng Với việc sử dụng xỉ thép gia cố xi măng tro bay mang lai hiệu kinh tế – kỹ thuật – môi trƣờng vấn đề khan nguồn vật liệu Với kết cấu áo đƣờng dùng xỉ thép thay cho đá dăm chi phí vật tƣ rẻ dùng đá dăm Trong thời điểm, giá vật liệu nhƣ cơng nghệ xây dựng thay đổi nhƣng số liệu cho thấy hiệu sử dụng xỉ thép gia cố xi măng tro bay thay cho đá dăm xây dựng đƣờng ô tô - 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết Luận Hiện nay, lƣợng xỉ thép đƣợc tạo ngày nhiều, vật liệu đá dăm ngày khan Nếu tận dụng đƣợc xỉ thép gia cố xi măng tro bay làm vật liệu xây dựng thay cốt liệu đá dăm truyền thống vừa hạn chế việc ô nhiễm môi trƣờng xỉ thép gây ra, vừa hạn chế việc khai thác đá thiên nhiên giảm giá thành xây dựng cơng trình, tận dụng đƣợc nguồn xi măng dồi nƣớc, nên giải pháp sử dụng xỉ thép xây dựng đƣờng ô tô tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu cần thiết Luận văn tổng hợp tình hình nghiên cứu, ứng dụng vật liệu gia cố giới Việt Nam Phân tích ngun lý hình thành cƣờng độ đánh giá chất lƣợng nguồn xỉ thép khu vực Qua phân tích cho thấy sử dụng xỉ thép gia cố xi măng kết hợp với tro bay dùng xây dựng đƣờng ô tô tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu Kết thực nghiệm cho thấy CPXT + đá mi có xi măng làm chất dính kết cƣờng độ chịu nén, ép chẻ, mô đun đàn hồi tăng nhanh thời gian đầu Khi kết hợp xi măng với tro bay làm chất dính kết cƣờng độ chịu nén, ép chẻ, mơ đun đàn hồi mẫu CPXT + đá mi gia cố tuổi 14 ngày so với tuổi 28 ngày đạt lần lƣợt 80.1 ÷ 86.9%; 70.7 ÷ 76.8%; 77.7 ÷ 90.1%, cịn cƣờng độ chịu nén, ép chẻ, mơ đun đàn hồi tuổi 56 ngày tăng nhiều so với tuổi 28 ngày lần lƣợt 7.1 ÷ 19.4 %; 8.1 ÷ 18.2 %; 2.0 ÷ 3.6 % Mẫu 6%XM + 2%TB mẫu 6%XM cƣờng độ chịu nén, ép chẻ mô đun đàn hồi tƣơng đối nhau, chênh lệch không đáng kể Với việc sử dụng 6%XM+4%TB cƣờng độ chịu nén, ép chẻ mơ đun đàn hồi vật liệu tăng lện từ 89.4% so với tỷ lệ gia cố khác Khi sử dụng hàm lƣợng tro bay thành phần chất kết dính với với tỷ lệ hợp lý cƣờng độ xỉ thép kết hợp đá mi gia cố XM TB có tính chất học cải thiện đáng kể Khi sử dụng CPXT + đá mi gia cố có cƣờng độ chịu nén, ép chẻ thỏa mãn yêu cầu cần thiết xây dựng móng đƣờng tơ loại (với Rn ≥ 4,0MPa Rech ≥ 0,45Mpa) Nghiên cứu đề xuất chọn CPXT đá mi gia cố 4%XM + 2%TB thay kết cấu cấp phối đá dăm gia cố XM truyền thống đảm bảo hiệu kinh tế - kỹ thuật – môi trƣờng - 77 Việc sử dụng xi măng tro bay để gia cố xỉ thép cải thiện cƣờng độ, tăng khả chịu tải, giảm đƣợc chiều dày kết cấu áo đƣờng, kéo dài tuổi thọ cơng trình cách đáng kể Có thể sử dụng thiết bị máy móc sẵn có khu vực tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu gồm sử dụng trạm trộn bê tông xi măng để chế tạo vật liệu CPXT gia cố, san rải vật liệu máy rải, trình lu lèn đầm chặt sử dụng xe máy lu tƣơng tự nhƣ thi công lớp cấp phối đá dăm Kiến nghị Với kết thu đƣợc, tác giả kiến nghị sử dụng xỉ thép gia cố xi măng kết hợp tro bay để làm lớp móng cho đƣờng tơ cấp thấp địa bàn tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu Sau có nghiên cứu hồn chỉnh có thề cho phép tiến hành tuyến đƣờng cấp cao - XI - TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Hữu Bằng (2011), Nghiên cứu sử dụng hạt xỉ thải nhà máy thép khu vực tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu làm phụ gia khống cho bê tơng xi măng xây dựng mặt đường ô tô, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trƣờng ĐHGTVT – sở II, Tp.Hồ Chí Minh Trần Đình Bửu, Xây dựng mặt đường tơ, Trƣờng ĐHGTVT Bùi Xn Cậy (2007), Định hình kết cấu mặt đường cộng hòa liên bang Đức suy nghĩ kết cấu mặt đường sử dụng Việt Nam, Tạp chí Cầu đƣờng Việt Nam, (05), Tr.18 Nguyễn Văn Du (2016), Nghiên cứu khà sử dụng xỉ thép sản xuất bê tơng nhựa nóng khu vực phía nam Việt Nam, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trƣờng ĐH GTVT Hoàng Anh Giáp (2017), Nghiên cứu sử dụng xỉ thép xây dựng móng đường tơ địa bàn tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trƣờng ĐH GTVT GS.TS Phạm Duy Hữu, GS.TS H Phùng Văn Lự, TS.Phan Khắc Trí (2009), Vật liệu xây dựng, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam 7.Tạ Thị Huệ (2014), Nghiên cứu ứng dụng xỉ thép thay cốt liệu đá dăm thành phần bê tông nhựa xây dựng mặt đường ô tô, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trƣờng ĐHGTVT – sở II, Tp.Hồ Chí Minh Phạm Huy Khang, Nguyễn Quang Chiêu (2001), Xây dựng mặt đường ô tô, Nhà xuất Giao thông Vận tải, Hà Nội Nguyễn Phan Quỳnh Nhƣ (2016), Nghiên cứu sử dụng cấp phối đá dăm gia cố xi măng tro bay xây dựng móng mặt đường ô tô Đồng Nai, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trƣờng ĐHGTVT – sở II, Tp.Hồ Chí Minh 10 PGS TS Nguyễn Huy Thập, thiết kế mặt đường ôtô, Trƣờng ĐH GTVT 11 Nguyễn Xuân Trục, thiết kế đường ôtô tập II, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội 12 Trƣơng Quang Việt (2017), Nghiên cứu sử dụng xỉ thép sản xuất bê tông đầm lăn xây dựng mặt đƣờng ô tô tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trƣờng ĐH GTVT 13 Trần Quốc Việt (2018), Nghiên cứu sử dụng xỉ thép làm cốt liệu lớn chế tạo bê tông xi măng xây dựng mặt đường ô tô tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trƣờng ĐH GTVT 14 TCVN 4054 - 2005 - NXB Giao thông vận tải 2006 15 Bộ môn đƣờng bộ, Bài giảng công nghệ gia cố vật liệu rời, ĐH.GTVT- Hà Nội - XII 16 Tiêu chuẩn quốc gia (2011), TCVN 8862-2011, Quy trình thí nghiêm xác đinh cƣờng độ kéo ép chẻ vật liệu hạt liên kết chất kết dính, Hà Nội, Việt Nam 17 Tiêu chuẩn quốc gia (2011), TCVN 8859-2011, Lớp móng cấp phối đá dăm kết cấu áo đƣờng ô tô – vật liệu, thi công nghiệm thu, Hà Nội, Việt Nam 18 Tiêu chuẩn quốc gia (2011), TCVN 8858-2011, Móng cấp phối đá dăm cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng kết cấu áo đƣờng ô tô – thi công nghiệm thu, Hà Nội, Việt Nam 19 Các thông tin liên quan đến Bà Rịa Vũng Tàu số wedsite nhƣ: vi.wikipedia.org; baomoi.com; vietgle.vn/trithucviet … 20 Quyết định số: 430/QĐ – BXD _ 16052017 Ban hành Chỉ dẫn kỹ thuật “Xỉ gang xỉ thép sử dụng làm vật liệu xây dựng” trang media.angiang.gov.vn/SOXDPORTAL/BXD_430-QD-BXD 21 Ứng dụng xỉ thép lĩnh vực cơng trình xây dựng trang https://baomoi.com/ung-dung-xi-thep-trong-linh-vuc-cong-trinh-xaydung/c/20675586.epi 22 Mai Hồng Hà (2019), Nghiên cứu sử dụng xỉ thải từ nhà máy luyện thép khu vực phía Nam xây dựng đường ô tô, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Hà Nội, Việt Nam Tiếng Anh 23 Review of steel slag utilization in Saudi Arabia www.ccse.kfupm.edu.sa/~sadiq/proceedings/SEC2002/vol3/P369.pdf 24 Possibilities of application https://hrcak.srce.hr/file/94291 of slag in road construction trang trang 25 Lahtinen P, Fly ash mixtures as flexible structural materials for lowvolume roads, Finnra reports 70/2001 (2001) 26 Lidelöw S, Lagerkvist A, Evaluation of leachate emissions from crushed rock and municipal solid waste incineration bottom ash used in road construction, Waste Management, 27(10), 1356-1365 (2007)