Nghiên cứu sử dụng xỉ thép sản xuất bê tông đầm lăn trong xây dựng mặt đường ô tô tại tỉnh bà rịa vũng tàu luận văn thạc sỹ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - TRƢƠNG QUANG VIỆT NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THÉP SẢN XUẤT BÊ TÔNG ĐẦM LĂN TRONG XÂY DỰNG MẶT ĐƢỜNG Ô TÔ TẠI TỈNH BÀ RỊA VŨNG TÀU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP Hồ Chí Minh - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - TRƢƠNG QUANG VIỆT NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THÉP SẢN XUẤT BÊ TÔNG ĐẦM LĂN TRONG XÂY DỰNG MẶT ĐƢỜNG Ô TÔ TẠI TỈNH BÀ RỊA VŨNG TÀU CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG MÃ SỐ: 60.58.02.05.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN ĐỨC TRỌNG TP Hồ Chí Minh - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu thân xuất phát từ u cầu phát sinh cơng việc để hình thành hướng nghiên cứu, thực hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Đức Trọng Các số liệu luận văn có nguồn gốc rõ ràng, tuân thủ nguyên tắc kết thu thập trình nghiên cứu trung thực, chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Trương Quang Việt ii LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài “Nghiên cứu sử dụng xỉ thép sản xuất bê tông đầm lăn xây dựng mặt đường ô tô tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu” thực với kiến thức tác giả thu thập suốt trình học tập trường 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 đường bộ, người cho kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt trình học tập công tác Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Đức Trọng, người thầy nhiệt tình hướng dẫn, động viên tơi suốt q trình thực luận văn Cuối cùng, tơi xin cảm ơn đến gia đình động viên tạo điều kiện tốt cho tinh thần thời gian năm tháng học tập trường Luận văn hồn thành khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế Rất mong đóng góp q thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hồn thiện Tp, Hồ Chí Minh, ngày … / … / 2017 Trƣơng Quang Việt iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH VẼ vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix PHẦN MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN, VẬT LIỆU XỈ THÉP DÙNG TRONG XÂY DỰNG MẶT ĐƢỜNG Ô TÔ 1.1 Kế hoạch phát triển hệ thống đƣờng đƣờng giao thông giai đoạn 2015 – 2020 tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu 1.2 Giới thiệu Bê tông đầm lăn 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Phạm vi ứng dụng 1.2.3 So sánh ưu, nhược điểm với bê tông xi măng truyền thống 1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng Bê tơng đầm lăn giới Việt Nam 1.3.1 Trên giới 1.3.2 Ở Việt Nam 1.4 Khả ứng dụng BTĐL xây dựng kết cấu áo đƣờng ô tô Việt Nam 11 1.5 Giới thiệu xỉ thép 12 1.5.1 Tổng quan 12 1.5.2 Nghiên cứu thành phần hóa học xỉ thép 13 1.5.3 Nghiên cứu thành phần khoáng vật xỉ thép 14 1.6 Tình hình nghiên cứu ứng dụng xỉ thép xây dựng mặt đƣờng giao thông giới Việt Nam 14 1.6.1 Trên giới 14 1.6.2 Tại Việt Nam 16 iv 1.7 Kết luận chƣơng 18 CHƢƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT, VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 19 2.1 Một số lý thuyết thành phần hạt cốt liệu bê tông 19 2.1.1 Lý thuyết cấp phối lý tưởng Fuller-Thompsom 19 2.1.2 Lý thuyết cấp phối hạt Talbol 19 2.1.3 Lý thuyết cấp phối cốt liệu lý tưởng 19 2.2 Thành phần vật liệu yêu cầu chế tạo BTĐL 20 2.2.1 Xi măng 20 2.2.2 Cốt liệu lớn 21 2.2.3 Cốt liệu nhỏ 22 2.2.4 Phụ gia khoáng 23 2.2.5 Phụ gia hóa học 24 2.3 Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu cho BTĐL 25 2.3.1 Thí nghiệm xác định độ cứng Vebe 25 2.3.2 Thí nghiệm xác định cường độ nén 26 2.3.3 Thí nghiệm cường độ chịu kéo uốn 30 2.3.4 Thí nghiệm cường độ kéo ép chẻ 31 2.3.5 Thí nghiệm mơ đun đàn hồi nén tĩnh 33 2.4 Phƣơng pháp thiết kế cấp phối BTĐL 35 2.4.1 Phương pháp thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn theo Hiệp hội quân Mỹ USACE 36 2.4.2 Phương pháp thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn Bộ xây dựng Nhật Bản 37 2.4.3 Phương pháp thiết kế cấp phối bê tông đầm lăn theo ACI 39 2.5 Một số nhân tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng BTĐL 41 2.5.1 Ảnh hưởng thành phần hạt cốt liệu 41 2.5.2 Ảnh hưởng phụ gia hoạt tính phụ gia hóa dẻo 43 2.6 Kết luận chƣơng 47 CHƢƠNG : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG XỈ THÉP CHO BÊ TÔNG ĐẦM LĂN TRONG XÂY DỰNG MẶT ĐƢỜNG Ô TÔ Ở BÀ RỊA – VŨNG TÀU 48 3.1 Cơ sở lý thuyết tính tốn 48 v 3.2.1 Thí nghiệm xác định tiêu kỹ thuật xi măng 49 3.2.2 Thí nghiệm xác định tiêu kỹ thuật cát tự nhiên 49 3.2.3 Thí nghiệm xác định tiêu kỹ thuật đá 0x5mm 50 3.2.4 Thí nghiệm xác định tiêu kỹ thuật đá 5x10mm 51 3.2.5 Thí nghiệm xác định tiêu kỹ thuật xỉ thép 51 3.3 Thiết kế cấp phối cốt liệu sử dụng cho BTĐL 53 3.3.1 Thông số đầu vào 53 3.3.2 Tính tốn thành phần Bê tông đầm lăn theo Quyết định 778/1998/BXD 54 3.4 Chế tạo mẫu BTĐL 55 3.4.1 Phối trộn thành phần cốt liệu 55 3.4.2 Công tác chế tạo mẫu BTĐL 58 3.5 Kết thực nghiệm 64 3.5.1 Cường độ nén (Rn) 65 3.5.2 Cường độ chịu kéo uốn (Ru) 67 3.5.3 Cường độ ép chẻ (Rech) 69 3.5.4 Mô đun đàn hồi (E) 71 3.5.5 Mối tương quan cường độ chịu nén cường độ chịu uốn 71 3.5.6 Mối tương quan cường độ chịu nén cường độ ép chẻ 72 3.5.7 Mối tương quan cường độ chịu nén mô đun đàn hồi 73 3.5.8 Nhận xét 73 3.6 Cơ sở lựa chọn đề xuất kết cấu áo đƣờng ô tô sử dụng BTĐL 74 3.6.1 Các đề xuất kết cấu áo đường dùng BTĐL 74 3.6.2 Đề xuất kết cấu mặt đường dùng bê tông đầm lăn 74 3.7 Hiệu kinh tế sử dụng xỉ thép sản xuất BTĐL làm mặt đƣờng 75 3.8 Công nghệ thi công mặt đƣờng BTĐL sử dụng xỉ thép xây dựng mặt đƣờng ô tô tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu 77 3.8.1 Sơ đồ trộn BTĐL 77 3.8.2 Một số thiết bị yêu cầu sản xuất thi công BTĐL 78 3.9 Kết luận chƣơng 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các nước có số lượng đập BTĐL >10 đập Bảng 2.1: Các tiêu chất lượng xi măng poóc lăng hỗn hợp (PCB) 20 Bảng 2.2: Thành phần hạt đá theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 22 Bảng 2.3: Thành phần hạt cát theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 .23 Bảng 2.4: Hàm lượng tạp chất cát theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 .23 Bảng 2.5: Chỉ tiêu kỹ thuật PGK cho BTĐL theo ASTM C618 24 Bảng 2.6: Kích thước khn phân theo Dmax cốt liệu .26 Bảng 2.7: Mác bê tông xác định sở cường độ chịu nén 27 Bảng 2.8: Hệ số đổi cường độ mẫu khác chuẩn cường độ chuẩn 29 Bảng 2.9: Hệ số K’ theo tỉ lệ H/d 29 Bảng 2.10: Hệ số tính đổi K 31 Bảng 2.11: Hàm lượng nước, cốt liệu vữa theo đường kính cốt liệu 37 Bảng 3.1: Miền cấp phối tiêu chuẩn BTĐL .48 Bảng 3.2: Các tiêu vật lý xi măng 49 Bảng 3.3: Các tiêu kỹ thuật cát tự nhiên .49 Bảng 3.4: Thành phần hạt cát tự nhiên .50 Bảng 3.5: Các tiêu vật lý đá 0x5mm 50 Bảng 3.6: Thành phần hạt đá 0x5mm 50 Bảng 3.7: Các tiêu vật lý đá 5x10mm 51 Bảng 3.8: Thành phần hạt đá 5x10mm .51 Bảng 3.9: Các tiêu vật lý xỉ thép 52 Bảng 3.10: Thành phần hạt xỉ thép .52 Bảng 3.11: Thành phần cấp phối cốt liệu cho BTĐL .56 Bảng 3.12: Thành phần vật liệu chế tạo BTĐL cường độ nén 36Mpa .57 Bảng 3.13: Thống kê số lượng mẫu cần chế tạo .57 Bảng 3.14: Các kết thực nghiệm BTĐL 65 Bảng 3.15: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 36 Mpa 76 Bảng 3.16: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTĐL cường độ 36 MPa sử dụng 30% tro bay thay xi măng 76 Bảng 3.17: Năng suất nhỏ trạm trộn BTĐL .78 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Đập Alpa Gera – Đập xây dựng BTĐL .7 Hình 1.2: Thi cơng đập BTĐL xe lu rung (Beni-Haroun-Algeri) Hình 1.3: Xây dựng lề gia cố đường I-285 thành phố Atlanta –Mỹ, 2004 .9 Hình 1.4: Đập thủy điện Định Bình tỉnh Bình Định 10 Hình 1.5: Sửa chữa nâng cấp đường lộ Giồng xã Tam Hiệp tỉnh Tiền Giang BTĐL 11 Hình 1.6: Quá trình hình thành xỉ thép 12 Hình 1.7: Nguyên nhiên liệu sử dụng phát thải mơi trườngcủa ngành sản xuất thép lị điện 13 Hình 1.8: Núi xỉ thép – Cửa ngõ vào thành phố Pittsburgh – Mỹ .15 Hình 1.9: Đường tạm dẫn vào cảng POSCO 17 Hình 1.10: Cơng trình nhà máy sản xuất nhơm định hình tồn cầu 17 Hình 1.11: Cơng trình nhà xưởng Ba Con Cò 17 Hình 1.12: Nhà máy sản xuất thép đặc biệt POSCO SS – VINA .17 Hình 2.1: Sơ đồ thử uốn bê tông .30 Hình 2.2: Minh họa cường độ uốn bửa .32 Hình 2.3: Khung đồng hồ đo biến dạng .33 Hình 2.4: Sơ đồ thiết kế thành phần BTĐL 38 Hình 2.5: Hình dạng hạt PGK chụp kính hiển vi điện tử quyét 46 Hình 3.1: Cấp phối cốt liệu BTĐL .56 Hình 3.2: Cân đong cốt liệu cát thiên nhiên 58 Hình 3.3: Cân đong cốt liệu đá 0x5mm 59 Hình 3.4: Cân đong xi măng .59 Hình 3.5: Cân đong tro bay .60 Hình 3.6: Cân đong cốt liệu đá 5x10mm 60 Hình 3.7: Cân đong cốt liệu xỉ thép 61 Hình 3.8: Cân đong nước 61 Hình 3.9: Hỗn hợp bê tơng sau trộn xong 62 Hình 3.10: Công tác đầm mẫu bê tông 62 viii Hình 3.11: Thí nghiệm cường độ chịu nén .63 Hình 3.12: Thí nghiệm cường độ chịu kéo uốn 63 Hình 3.13: Thí nghiệm cường độ uốn bửa (ép chẻ) 64 Hình 3.14: Thí nghiệm mô đun đàn hồi nén tĩnh 64 Hình 3.15: Biểu đồ mức tăng cường độ chịu nén BTĐL theo thời gian 65 Hình 3.16: Mối quan hệ cường độ chịu nén hàm lượng tro bay tuổi 28 ngày 66 Hình 3.17: Mối quan hệ cường độ chịu nén hàm lượng tro bay tuổi 56 ngày 66 Hình 3.18: Biểu đồ mức tăng cường độ chịu kéo uốn BTĐL theo thời gian .67 Hình 3.19: Mối quan hệ cường độ chịu uốn hàm lượng tro bay tuổi 28 ngày 68 Hình 3.20: Mối quan hệ cường độ chịu uốn hàm lượng tro bay tuổi 56 ngày 68 Hình 3.21: Biểu đồ mức tăng cường độ ép chẻ BTĐL theo thời gian .69 Hình 3.22: Mối quan hệ cường độ ép chẻ hàm lượng tro bay tuổi 28 ngày70 Hình 3.23: Mối quan hệ cường độ ép chẻ hàm lượng tro bay tuổi 56 ngày70 Hình 3.24: Mối quan hệ mơ đun đàn hồi hàm lượng tro bay tuổi 28 ngày 71 Hình 3.25: Biểu đồ mối tương quan cường độ nén cường độ chịu uốn .72 Hình 3.26: Biểu đồ mối tương quan cường độ nén cường độ ép chẻ .72 Hình 3.27: Biểu đồ mối tương quan cường độ nén mô đun đàn hồi 73 Hình 3.29: Sơ đồ thi cơng mặt đường công nghệ BTĐL 79 Hình 3.30: Sơ đồ lu lèn đường công nghệ BTĐL .80 75 +) Kết cấu (Khi cấp quy mô giao thông nặng nặng: Ne > 1.106  20.106 lần/làn) Bê tông nhựa rỗng tạo nhám BTĐL loại Rn=36-42 MPa dày từ 2030cm Cấp phối đá dăm gia cố xi măng % (dày 1518cm) đặt lớp cấp phối đá dăm loại II Hình 3.28: Kiến nghị dạng kết cấu áo đường BTĐL 3.7 Hiệu kinh tế sử dụng xỉ thép sản xuất BTĐL làm mặt đƣờng So sánh bê tông xi măng thông thường BTĐL sử dụng xỉ thép với hàm lượng 30% tro bay thay xi măng mặt kinh tế Tuy khơng đánh giá tồn diện nêu lên hiệu BTĐL sử dụng xỉ thép Giá vật liệu lấy theo giá vật liệu xây dựng Cơng ty Thành Chí (tháng 01, tháng 02, tháng 03 năm 2017, chưa tính thuế VAT): - Xỉ thép : 235,000 đồng/m3 - Đá 5x20 : 270,000 đồng/m3 - Đá 5x10mm : 160,000 đồng/m3 - Đá 0x5mm : 180,000 đồng/m3 - Cát mịn tự nhiên : 300,000 đồng/m3 - Xi măng Holcim PCB40 : 1,660 đồng/kg - Tro bay : 1,300 đồng/kg Với phương án dùng xỉ thép sản xuất BTĐL với 30% tro bay thay xi măng làm mặt đường có cường độ 36Mpa, tính chi phí vật tư để chế tạo 1m3 BTĐL, sau so sánh với BTXM truyền thống Kết tính tốn chi phí vật tư BTXM BTĐL cường độ 36 Mpa trình bày bảng dưới: 76 Bảng 3.15: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 36 Mpa KL thể STT Khối lượng Chủng loại tích Khối Thể vật liệu xốp lượng tích (g/cm3) (kg) (m3) Đơn giá Thành tiền đồng/m3 đồng/ (đồng) kg Đá 5x20mm 1.450 1199 0.827 270,000 223,290 Cát mịn tự nhiên 1.523 628 0.412 300,000 123,600 - 430 - Xi măng Holcim 1,660 713,800 PCB40 TỔNG CỘNG 1,060,690 Bảng 3.16: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTĐL cường độ 36 MPa sử dụng 30% tro bay thay xi măng KL thể STT Khối lượng Chủng loại tích Khối vật liệu xốp lượng (g/cm3) (kg) Thể tích (m3) Đơn giá đồng/m3 Thành đồng/ tiền kg (đồng) Xỉ thép 2.055 966 0.470 235,000 110,450 Đá 5x10mm 1.435 404 0.282 160,000 45,120 Đá 0x5mm 1.528 438 0.287 180,000 51,660 1.523 438 0.288 300,000 86,400 - 230 - 1,660 381,800 - 99 - 1,300 128,700 Cát mịn tự nhiên Xi măng HolcimPCB40 Tro bay TỔNG CỘNG 804,130 77 Giả sử có tuyến đường dài 10km dùng BTĐL loại 36MPa mặt rộng 10m, chiều dày bê tông 24cm; Khi sử dụng BTĐL sử dụng xỉ thép giảm chi phí vật tư (chưa tính thuế VAT chưa tính chi phí làm khe co giãn) so với sử dụng BTXM truyền thống 6,157,440,000 đồng (1m3 bê tông giảm 256,560 đồng/m3) 3.8 Công nghệ thi công mặt đƣờng BTĐL sử dụng xỉ thép xây dựng mặt đƣờng ô tô tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu 3.8.1 Sơ đồ trộn BTĐL Để đảm bảo quản lý tốt chất lượng trộn phụ gia khống BTĐL kiến nghị qui trình trộn sau: SƠ ĐỒ TRỘN BÊ TÔNG ĐẦM LĂN Xi măng pooclăng Định l-ợng Phụ gia khoáng hoạt tính Định l-ợng Phụ gia đầy (nếu có) Định l-ợng Cốt liệu nhỏ (các loại) Cốt liệu lớn (các loại) Định l-ợng Định l-ợng Phụ gia hoá học (nếu có) N-ớc Định l-ợng Thùng trộn BTĐL Quy trỡnh trn phũng thớ nghiệm: Cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ định lượng trộn khoảng 1phút, định lượng xi măng, phụ gia khống hoạt tính, phụ gia đầy (nếu có) trộn khoảng phút, đưa 78 nước phụ gia hóa học (nếu có) định lượng vào trộn khoảng phút đến hỗn hợp đồng [5] Quy trình trộn phịng thí nghiệm: Cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ, xi măng, phụ gia khống hoạt tính, phụ gia đầy định lượng đưa vào thùng trộn, đồng thời nước phụ gia hóa học định lượng đưa vào thùng trộn, tất thành phần trộn khoảng phút đến hỗn hợp đồng [5] 3.8.2 Một số thiết bị yêu cầu sản xuất thi công BTĐL 3.8.2.1 Thiết bị trộn vận chuyển bê tông Sử dụng cối trộn dạng cưỡng chuyên dùng để sản xuất BTĐL Để đảm bảo yêu cầu chất lượng nên sử dụng trạm trộn có hệ thống cân tự động để cân vật liệu Phểu nạp liệu trạm trộn phải có số lượng từ ngăn trở lên nhằm đảm bảo phối trộn cốt liệu theo thành phần cấp phối Ứng suất nhiệt nhỏ chiều dày kết cấu mỏng nên khơng cần bố trí hệ thống làm lạnh cho bê tông Tuy nhiên, thi công thời tiết nhiệt độ cao, nhiệt độ hỗn hợp khỏi buồng trộn nên 400C Đồng thời nên đo nhiệt độ nguyên vật liệu, hỗn hợp trộn, tỷ lệ gia tăng độ cứng thời gian đơng kết để có biện pháp xử lý kịp thời Trạm trộn trước đưa vào sử dụng phải kiểm định trộn thử Trong q trình thi cơng 15 ÷ 30 ngày phải kiểm tra, hiệu chỉnh độ xác thiết bị cân đo lần Trạm trộn phải có đầy đủ phận như: bãi phễu chứa vật liệu, silo chứa xi măng phụ gia khoáng; thiết bị phân loại, trộn vận chuyển cốt liệu, thiết bị cân đo riêng cho loại thành phần khơng q ÷ % so với thiết kế, thiết bị cấp liệu cân đong phụ gia,… Bảng 3.17: Năng suất nhỏ trạm trộn BTĐL Bề rộng rải, m Năng suất nhỏ trạm trộn BTĐL, m3/h 3.5 – 4.5 (một xe) 100 7.5 – 9.0 (hai xe) 150  12.5m (toàn bề rộng phần xe chạy) 200 Bán kính vận chuyển xe tự đổ khơng nên 20-30km 3.8.2.2 Thiết bị rải lu lèn 79 Sơ đồ nguyên lý bố trí thiết bị thi cơng BTĐL ngồi trường bao gồm máy rải, thiết bị lu rung lu lốp hình sau: Hình 3.29: Sơ đồ thi cơng mặt đường công nghệ BTĐL - Sử dụng loại máy rải bê tông chuyên dụng bê tông asphalt thông thường có khả tạo lớp rải dày đến 30cm Chiều dày chưa lu lèn lớp tối đa 30cm tối thiểu 10cm Nên sử dụng máy rải có thiết bị khống chế chiều dày lớp rải máy rải có san gạt kết hợp với đầm chấn động Chiều dày chưa lu lèn lớp rải chiều dày đầm chặt theo thiết kế nhân với hệ số rải khoảng 1.25 ÷ 1.3 Hệ số rải cần xác định phịng thí nghiệm q trình thi cơng thử nghiệm Tốc độ di chuyển máy rải nên giới hạn khoảng 1.0 ÷ 1.5m/phút Nếu khả sản xuất bê tông trạm trộn không đủ cho máy rải chạy liên tục với tốc độ 1m/phút trở lên cho máy hoạt động gián đoạn Không nên cho máy rải di chuyển chậm m/phút - BTĐL cần rải lu lèn vịng 45 ÷ 90 phút kể từ trộn Phải dùng xe lu chấn động kết hợp lu bánh thép, lu lốp để thi công BTĐL Tần số biên độ lu chấn động (lu rung) ảnh hưởng đến hiệu đầm chặt BTĐL; Biên độ cao tần số thấp phù hợp với hỗn hợp BTĐL có tính cơng tác lớp rải dày Lu rung có biên độ thấp tần số cao phù hợp cho hỗn hợp BTĐL có tính cơng tác tốt (Vebe nhỏ) thi cơng lớp rải mỏng Bố trí điểm dừng vệt lu so le để tránh tạo thành rãnh vùng trũng bề mặt BTĐL Tốc độ, biên độ tần số trống lu phải hoạt động chế độ thích hợp để đạt kết đầm nén tốt, vận tốc lu lèn không 3.2km/h cho kết lu lèn tốt 80 Hình 3.30: Sơ đồ lu lèn đường cơng nghệ BTĐL 3.8.2.3 Thiết bị, dụng cụ hồn thiện, bảo dưỡng dụng cụ khác - Trước thi công tiếp phải quét nước, bụi bẩn mặt móng - Mặt đường BTĐL rải, lu lèn chưa đạt độ chặt phải có sẵn vải bạt, chất dẻo để kịp che đậy mưa Nếu che chắn khơng kịp để mặt đường BTĐL bị xói ảnh hưởng đến độ phẳng sau hết mưa dùng thiết bị mài đạt độ phẳng yêu cầu Trong trường hợp mưa to ảnh hưởng nhiều đến độ phẳng độ cứng hỗn hợp BTĐL rải phải đào bỏ hoàn tồn xi măng chưa đơng kết, sau thi công lại - Thi công BTĐL điều kiện nhiệt độ cao, độ ẩm khơng khí thấp cần có biện pháp để làm giảm nước hỗn hợp BTĐL che đậy khỏi cối trộn Có thể phun nước dạng sương mù lên bề mặt bê tông rải để giảm nhiệt độ bù lượng nước bị bốc cần kiểm soát chặt để tránh làm thay đổi độ cứng bê tông Khi trời nắng gắt, nhiệt độ không khí cao (trên 35 ÷ 400C) trạm trộn cần có biện pháp che đậy cốt liệu để làm giảm nhiệt độ hỗn hợp bê tông - Công tác bảo dưỡng phải bắt đầu sau kết thúc lu lèn Thời gian bảo dưỡng khơng thời gian cần thiết để cường độ kéo uốn bê tơng đạt 81 tối thiểu 75 ÷ 80 % cường độ chịu kéo uốn thiết kế Chú trọng việc bảo dưỡng ngày đầu tiên, nên bảo dưỡng từ ÷ 14 ngày Phương pháp bảo dưỡng: Sau mặt bê tông vừa lu lèn xong tiến hành phun nước dạng sương lên bề mặt bê tơng Ngay sau bắt đầu rải màng giữ ẩm Rải màng chất dẻo phủ kín mặt bê tơng rộng thêm phía 60cm, chỗ nối tiếp phải rải chồng lên 40cm Trong trình bảo dưỡng khơng để màng bị rách, hở Nếu sử dụng cách phủ kín bê tơng màng giữ ẩm, vải địa kỹ thuật giữ ẩm bao tải ẩm phải kịp thời tưới nước bảo dưỡng Các loại vải, giấy, bao tải giữ ẩm dỡ sử dụng lại sau bảo dưỡng xong đoạn Số lần lượng nước tưới hàng ngày phải xác định để bảo đảm mặt bê tông cần bảo dưỡng trạng thái ẩm ướt - Tạo khe co: Các khe co hình thành từ việc cắt sau bê tông đông kết Thời điểm cắt khe co cần xác định thi công thử nghiệm Thời điểm bắt đầu cắt khe thiết bị cắt bê tơng nằm khoảng 6÷ kể từ kết thúc lu lèn Qua thực nghiệm cho thấy sau 48 kể từ kết thúc lu lèn không xuất vết nứt dù chưa cắt khe co Khoảng cách khe co qui định thiết kế Nếu thiết kế khơng qui định, khoảng cách khe co khoảng ÷ 10 m mặt đường BTĐL dày 25cm 5÷ m mặt đường dày 25 cm Để xác định khoảng cách tối đa cho phép hai khe co cần có thêm thí nghiệm xác định hệ số giãn nở nhiệt bê tông Độ sâu khe co không nhỏ 1/4 chiều dày lớp bê tơng Nếu chấp nhận nứt, khơng tạo khe co - Trường hợp độ rộng mặt đường lớn 5m cần phải thi công thành nhiều phải đặt mối nối dọc 3.8.2.4 Bảo dưỡng Việc bảo dưỡng ẩm cần tiến hành sớm sau kết thúc lu lèn cách phun hợp chất chống khô bề mặt phủ bảo dưỡng kết hợp với phun nước Thời gian bảo dưỡng đảm bảo theo yêu cầu TCVN 8828:2011 Đối với đoạn đường có độ dốc, cần tiến hành phun nước nhiều lần lên phần cao đoạn 82 dốc Trong thời gian nắng nóng cần sử dụng vật liệu không thấm nước để che phủ cần tăng số lần phun nước Tùy theo yêu cầu cụ thể thơng qua thí nghiệm cường độ bê tơng tuổi sớm để định thời điểm cho thiết bị phục vụ thi công chay qua BTĐL bảo dưỡng thông xe Trường hợp phụ gia tăng nhanh cường độ, thơng xe sau ngày cần hạn chế tốc độ điều phối luân chuyển khắp xe 3.9 Kết luận chƣơng Giới thiệu vật liệu xỉ thép sử dụng cho BTĐL, tiến hành thí nghiệm tiêu kỹ thuật vật liệu thành phần BTĐL Từ lấy số liệu thiết kế thành phần bê tơng đầm lăn theo ACI, sau tiến hành phối trộn cốt liệu nhỏ bao gồm đá 0x5mm cát mịn tự nhiên, cốt liệu lớn đá 5x10mm xỉ thép Lần lượt thay đổi hàm lượng tro bay thay xi măng để tìm tỷ lệ thành phần cấp phối hợp lý nằm miền tiêu chuẩn quy định đảm bảo tổng thể tích hồn tồn đặc vật liệu 1m3 bê tơng 1000 lít Khi hàm lượng tro bay nhiều tính chất bê tơng rắn ngày đầu phát triển chậm, sau phát triển tỉ lệ thuận với hàm lượng tro bay; tuổi ngày có Rn đạt từ 63 ÷ 72%, Ru đạt từ 65÷74%, Rech đạt từ 63 ÷ 68% so với tuổi 28 ngày, tuổi 56 ngày tăng so với tuổi 28 ngày Rn tăng 10 ÷ 31%, Rech tăng 17 ÷ 30% Khi hàm lượng tro bay chiếm 40% tính chất bê tơng giảm đáng kể; tuổi ngày có Rn đạt từ 64%, Ru đạt từ 85%, Rech đạt từ 69% so với BTĐL sử dụng 10% tro bay, cịn tuổi 28 ngày có Rn đạt từ 73%, Ru đạt từ 96%, Rech đạt từ 75% so với BTĐL sử dụng 10% tro bay Rút mối tương quan cường độ chịu nén cường độ chịu uốn, cường độ ép chẻ, mô đun đàn hồi: - Ru = 0.301 Rn0.820 với độ tin cậy R2=0.966 - Rech = 0.110 Rn1.040 với độ tin cậy R2=0.990 - E = 1.585 Rn0.877 với độ tin cậy R2=0.924 Nghiên cứu công nghệ thi công BTĐL sử dụng xỉ thép, kiến nghị dạng kết cấu áo đường sử dụng BTĐL phụ thuộc vào cấp hạng đường, lưu lượng xe 83 Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTĐL rẻ so với BTXM truyền thống Nếu tính cho tuyến đường dài 10km, mặt rộng 10m, chiều dày 24 cm chi phí rẻ tương ứng là: 6,157,440,000 đồng Trong thời điểm, giá vật liệu công nghệ xây dựng thay đổi số liệu cho thấy hiệu sử dụng BTĐL sử dụng xỉ thép xây dựng kết cấu áo đường ô tô 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết Luận Qua tham khảo tài liệu để thực đề tài tác giả biết tình hình nghiên cứu ứng dụng BTĐL, xỉ thép giới Việt Nam Nghiên cứu phương pháp thiết kế thành phần BTĐL số quốc gia giới số nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng BTĐL, từ lựa chọn phương pháp thiết kế thành phần BTĐL cho đề tài đánh giá tiêu kỹ thuật BTĐL Hiện nay, lượng xỉ thép tạo ngày nhiều, vật liệu đá ngày khan Nếu tận dụng xỉ thép làm vật liệu xây dựng thay cốt liệu sản xuất BTĐL vừa hạn chế việc nhiễm môi trường xỉ thép gây ra, vừa hạn chế việc khai thác đá thiên nhiên giảm giá thành xây dựng cơng trình nên giải pháp sử dụng xỉ thép sản xuất BTĐL xây dựng đường ô tô tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu cần thiết Hiệu kinh tế rút ngắn thời gian thi cơng làm cho BTĐL nhanh chóng sử dụng rộng rãi xây dựng BTĐL sử dụng xỉ thép nhiều tro bay tiết kiệm lượng xi măng đáng kể Hàm lượng tro bay sử dụng thay xi măng để chế tạo BTĐL dùng xỉ thép lớn tính chất bê tơng rắn thời gian đầu phát triển chậm sau tính chất tăng đáng kể Tỷ lệ tro bay thay xi măng 30% cho BTĐL có tính chất kỹ thuật lớn Theo kết nghiên cứu lượng tro bay sử dụng thay xi măng chế tạo BTĐL khơng nên q 30% Các tính chất nghiên cứu BTĐL sử dụng xỉ thép đáp ứng yêu cầu cần thiết xây dựng kết cấu áo đường tơ Ngồi ra, chi phí mua vật tư sử dụng BTĐL tiết kiệm so với sử dụng bê tông xi măng truyền thống cát 256,560 đồng cho 1m3 bê tông cường độ chịu nén 36MPa Kiến nghị - Thử nghiệm BTĐL sử dụng xỉ thép đoạn đường giao thông tỉnh Bà Rịa – Vũng tàu để đánh giá chất lượng khai thác loại mặt đường - Ứng dụng xỉ thép sản xuất BTĐL với 30% hàm lượng tro bay thay xi măng để làm mặt đường giao thông 85 - Đồng thời, nghiên cứu tiêu khác BTĐL sử dụng xỉ thép: độ bền, độ mài mòn tiêu q trình khai thác để đánh giá cách toàn diện loại vật liệu xây dựng kết cấu áo đường ô tô - Nghiên cứu dùng puzolan thay phần xi măng xác định tính chất bê tơng 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Quang Bình (2015), Nghiên cứu sử dụng tổ hợp phụ gia khống hoạt tính phụ gia hóa dẻo nhằm nâng cao tính chống thấm bê tơng đầm lăn cơng trình thủy lợi, Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, trường Đại học Giao thông Vận tải Bộ Giao thông Vận tải (2015), Quy trình tạm thời kỹ thuật thi công nghiệm thu mặt đường bê tông đầm lăn xây dựng cơng trình giao thơng, kèm theo định số 4452/QĐ-BGTVT Bộ Nông nghiệp PTNN (2006), Bê tông đầm lăn – Tài liệu kỹ thuật cơng trình hướng dẫn thiết kế tổng cục kỹ thuật Quân đội Mỹ phê chuẩn áp dụng (Roller Compacted Concrete – Technical engineering and design guides as adapted from the us army corps of engineering, No.5) Nguyễn Văn Du (2016), Nghiên cứu khả sử dụng xỉ thép sản xuất bê tơng nhựa nóng khu vực phía nam Việt Nam, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, trường Đại học Giao thông Vận tải Nguyễn Hữu Duy cộng (2014), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thi công kết cấu mặt đường bê tông đầm lăn cho hạ tầng giao thông, Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ xây dựng, Tổng công ty VLXD số (Fico) Lương Văn Đài (2007), Báo cáo tóm tắt tình hình xây dựng đập bê tông đầm lăn giới Việt Nam nay, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Công nghệ bê tông đầm lăn thi công đập thủy điện Việt Nam, EVN Nguyễn Quang Hiệp (2005), Cơng nghệ BTĐL tình hình sử dụng giới triển vọng ứng dụng Việt Nam, Tuyển tập báo cáo Hội thảo kỹ thuật sử dụng bê tông đầm lăn xây dựng, Hội đập lớn Việt Nam, Viện KHCNXD Nguyễn Quang Hiệp (2005), Nghiên cứu bê tông đầm lăn cho đập đường điều kiện Việt Nam, Luận văn tiến sĩ kỹ thuật, Viện KHCNXD 87 Phạm Duy Hữu, Đào Văn Đơng, Phạm Duy Anh, Nguyễn Thanh Sang, Mai Đình Lộc (2011), Công nghệ bê tông kết cấu bê tông, Nhà xuất GTVT, Hà Nội 10 Lê Minh (2010), Nghiên cứu nguồn phụ gia khoáng Việt Nam để làm chất độn mịn cho bê tông đầm lăn, Báo cáo đề tài cấp Bộ, Viện Khoa học Thủy Lợi 11 Lê Minh, Hồng Phó Un, Nguyễn Tiến Trung, Nguyễn Quang Bình (2012), Nghiên cứu biện pháp nâng cao tính chống thấm bê tơng đầm lăn cơng trình thủy lợi, Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ, Bộ NN PTNT 12 Nhà xuất Thủy Lợi – Thủy điện (1984), Bê tông đầm lăn khối lớn, Tủ sách thi cơng cơng trình thủy lợi thủy điện, Người dịch Nguyễn Ngọc Bách, Lê Duy Hàm từ tài liệu Ủy ban công tác hội phổ cập Khoa học Thủy lợi Trung Quốc tháng 13 Nguyễn Thanh Sang (số 7/2013), Nghiên cứu thực nghiệm bê tông đầm lăn làm kết cấu mặt đường tơ, Tạp chí GTVT, Hà Nội 14 Sở Giao thông Vận tải tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu (2014), Quy hoạch mạng lưới giao thông đường tỉnh với mạng lưới đường Quốc lộ Cao tốc qua địa bàn tỉnh đến năm 2020 15 Tiêu chuẩn Việt Nam (2006), TCVN 7570:2006 – Cốt liệu cho bê tông vữa Yêu cầu kỹ thuật, Việt Nam 16 Nguyễn Đức Trọng (2015), Nghiên cứu khả sử dụng bê tông đầm lăn dùng hỗn hợp cát mịn tự nhiên cát nghiền khu vực Đông Nam Bộ xây dựng kết cấu áo đường ô tô, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường, trường Đại học Giao thông Vận tải Tiếng Anh 17 ACI 207.5R99 (2002), America Concrete Institute Manual of Concrete Practice, Roller Compacted Concrete 18 ACI 325.10R95 (2001), Report on Roller Compacted Concrete Pavement, Reapparoved 2001 19 ASTM C33, ASTM D1073 (2002), Standard Specification for concrete aggregates 88 20 Dunstan (2004), State of the Art of RCC Dams throughout the world with reference to the Son La project in Vietnam, Trong tuyển tập báo cáo Hội nghị công nghệ bê tông đầm lăn thi công đập thủy điện Việt Nam, EVN, Hà Nội 21 Harrington D.E., (2010), Guide for roller compacted concrete pavement Ames, IA: CP Tech center and PCA 22 Kennet D H., William G R., (1991), Roller Compacted Concrete Dams, pp 1561 23 Luhr D R., Design and construction of roller compacted concrete pavements for container terminal, Skokie, IL: PCA 24 Naik T R., Ramme B W., (1997), Roller compacted no fines concrete for roadbase course, Third CANMET/ACI International Symposium on Advances in Concrete Technology, Detroit, MI 25 USACE (1994), Roller compacted concrete – Technical engineering and Design Guide PHỤ LỤC