Nghiên cứu sử dụng đá mi để sản xuất bê tông xi măng làm móng và mặt đường ô tô tại đồng nai luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THễNG VN TI NGUYễN MạNH HOàI THI nghiên cứu sử dụng Đá MI Để SảN XUấT BÊ TÔNG XI MĂNG LàM MóNG Và MặT ĐƯờNG ô tô đồng nai LUậN VĂN THạC Sĩ Kỹ THUậT Hà Nội - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THễNG VN TI NGUYễN MạNH HOàI THI nghiên cứu sử dụng Đá MI Để SảN XUấT BÊ TÔNG XI MĂNG LàM MóNG Và MặT ĐƯờNG ô tô đồng nai chuyên ngành: xây dựng đ-ờng ôtô đ-ờng thành phố m· sè: 60.58.02.05.01 LN V¡N TH¹C SÜ Kü THT h-íng dẫn khoa học: TS Nguyễn đức trọng Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Trước hết với tình cảm chân thành lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin gửi lời cảm ơn đến Quý thầy, cô giáo Bộ môn đường tận tình giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu để hồn thành Luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn quan, đơn vị giúp đỡ, tạo điều kiện cung cấp số liệu, tài liệu cần thiết để nghiên cứu hoàn thành Luận văn Đặc biệt, tơi bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Đức Trọng dành nhiều thời gian tâm huyết, trực tiếp hướng dẫn tận tình tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình thực nghiên cứu đề tài hoàn chỉnh luận văn Cuối cùng, xin gửi lời tri ân sâu sắc đến gia đình bạn bè động viên, hỗ trợ nhiều suốt trình học tập, làm việc hồn thành luận văn Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Mạnh Hồi Thi LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân, xuất phát từ yêu cầu công việc từ hình thành hướng nghiên cứu, thực hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Đức Trọng Số liệu kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực chưa sử dụng công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Mạnh Hoài Thi MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU CHƢƠNG MẠNG LƢỚI GIAO THÔNG VẬN TẢI, ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ NGUỒN VẬT LIỆU SẢN XUẤT BTXM TẠI ĐỒNG NAI 1.1 Giới thiệu mạng lƣới giao thông vận tải tỉnh Đồng Nai 1.1.1 Mạng lưới giao thông đường [14] 1.1.2 Mạng lưới giao thông đường thủy [14] 12 1.1.3 Mạng lưới giao thông đường sắt [14] 18 1.1.4 Giao thông đường hàng không 19 1.2 Điều kiện địa chất, thủy văn Đồng Nai 19 1.2.1 Địa hình 19 1.2.2 Địa chất 20 1.2.3 Thủy văn 22 1.3 Chất lƣợng, trữ lƣợng khả khai thác vật liệu chế tạo bê tông xi măng khu vực tỉnh Đồng Nai 22 1.3.1 Vật liệu xi măng 22 1.3.2 Vật liệu đá 24 1.3.3 Vật liệu cát 27 1.4 Các yêu cầu kỹ thuật vật liệu dùng sản xuất BTXM 29 1.4.1 Khái quát 29 1.4.2 Yêu cầu kỹ thuật vật liệu dùng sản xuất BTXM 30 CHƢƠNG 2: CÁC LÝ THUYẾT VỀ CẤP PHỐI VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BTXM 35 2.1 Lý thuyết cấp phối 35 2.1.1 Lý thuyết cấp phối lý tưởng Fuller-Thompson 35 2.1.2 Lý thuyết cấp phối hạt Wemouth 35 2.1.3 Lý thuyết cấp phối hạt Bolomey 36 2.1.4 Lý thuyết cấp phối hạt Talbol 36 2.1.5 Lý thuyết cấp phối hạt B.B.Okhôtina N.N Ivanov 36 2.1.6 Lý thuyết cấp phối cốt liệu lý tưởng Fuller 38 2.2 Các phƣơng pháp thiết kế thành phần BTXM 39 2.2.1 Thiết kế thành phần bê tông theo phương pháp thể tích tuyệt đối dùng cơng thức Bolomey- Skramtaev 39 2.2.2 Thiết kế thành phần bê tông theo TCXDVN 322:2004 39 2.2.3 Thiết kế thành phần bê tông theo Quyết định số 778/1998/QĐ-BXD: 40 2.2.4 Thiết kế thành phần bê tông theo quy hoạch thực nghiệm 41 2.3 Các yêu cầu kỹ thuật BTXM làm móng mặt đƣờng ô tô: 41 2.4 Các nghiên cứu ứng dụng bê tông xi măng dùng cốt liệu nhỏ xay từ đá xây dựng cơng trình: 43 2.4.1 Các nghiên cứu sử dụng cát xay dùng sản xuất bê tông xi măng [17] 43 2.4.2 Các cơng trình dùng bê tông xi măng sử dụng cốt liệu nhỏ xay từ đá 44 2.4.3.Hướng sử dụng hợp lý cốt liệu nhỏ xay từ đá để sản xuất bê tông xi măng dùng xây dựng đường ô tô 46 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM, KHẢ NĂNG SỬ DỤNG BÊ TƠNG XI MĂNG CĨ DÙNG ĐÁ MI TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ 48 3.1 Đặt vấn đề 48 3.2 Cơ sở lý thuyết thiết kế thành phần BTXM sử dụng đá mi 48 3.3 Vật liệu chế tạo tính tốn thành phần BTXM có sử dụng đá mi 50 3.3.1 Xác định cường độ yêu cầu 50 3.3.2 Xác định thông số đầu vào 51 3.3.3 Xác định thành phần cấp phối BTXM theo TCXDVN 322 : 2004 51 3.3.4 Xác định tỷ lệ phối hợp đá mi cát tự nhiên theo lý thuyết cấp phối lý tưởng Fuller 52 3.4 Phƣơng pháp xác định tính chất lý BTXM sử dụng đá mi 55 3.4.1 Đo độ sụt thí nghiệm dung Abrams: 55 3.4.2 Cường độ chịu nén 57 3.4.3 Cường độ chịu kéo uốn 59 3.4.4 Cường độ ép chẻ 60 3.4.5 Mô đun đàn hồi 61 3.5 Thực nghiệm phòng xác định tính chất BTXM có sử dụng đá mi 63 3.5.1 Phương pháp kế hoạch thực nghiệm 63 3.5.2 Kết thực nghiệm đánh giá 68 3.5.3 Thiết lập quan hệ tính chất BTXM có sử dụng đá mi 76 3.6 Khả sử dụng BTXM dùng đá mi xây dựng kết cấu áo đƣờng ô tô77 3.6.1 Các yêu cầu bê tông xây dựng kết cấu áo đường cứng 77 3.6.2 Các đề xuất kết cấu áo đường 79 3.6.3 Đề xuất kết cấu mặt đường 79 3.7 Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 86 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tổng hợp giao thông đường tỉnh Đồng Nai 12 Bảng 1.2: Hiện trạng cảng biển địa bàn Tỉnh Đồng Nai [14] 17 Bảng 1.3: Các tiêu lý xi măng Holcim-PCB40 24 Bảng 1.4: Tính chất lý mỏ đá Hóa An 25 Bảng 1.5: Tính chất lý mỏ đá Tân Hạnh 26 Bảng 1.6: Kết thí nghiệm tiêu lý đá Phước Tân 26 Bảng 1.7: Thống kê nguồn cát [17], [9] 28 Bảng 1.8: Kết số tiêu cát [9] 28 Bảng 1.9: Các tiêu chất lượng xi măng poóc lăng hỗn hợp (PCB) 30 Bảng 1.10: Thành phần hạt đá theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 31 Bảng 1.11: Thành phần hạt cát theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 32 Bảng 1.12: Hàm lượng tạp chất cát theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 33 Bảng 2.1: Trị số tính tốn loại BTXM xây dựng đường ôtô [3] 42 Bảng 2.2: Các tiêu lý độ sụt BTXM mặt đường ô tô [4] 42 Bảng 3.1: Thành phần cốt liệu thô cốt liệu nhỏ cấp phối BTXM 53 Bảng 3.2: Bảng phân tích thành phần hạt cốt liệu cấp phối BTXM 54 Bảng 3.3: Hệ số đổi cường độ mẫu khác chuẩn cường độ chuẩn 57 Bảng 3.4: Hệ số tính đổi γ cho mẫu đầm thử kéo uốn 59 Bảng 3.5: Thành phần vật liệu chế tạo BTXM 64 Bảng 3.6 : Độ sụt (Sn) BTXM 68 Bảng 3.7: Cường độ chịu nén BTXM loại 30MPa (Đơn vị: MPa) 68 Bảng 3.8: Cường độ chịu kéo uốn BTXM loại 30MPa (Đơn vị: MPa) 69 Bảng 3.9: Cường độ ép chẻ BTXM loại 30MPa (Đơn vị: MPa) 69 Bảng 3.10: Cường độ chịu nén BTXM loại 20MPa (Đơn vị: MPa) 69 Bảng 3.11: Cường độ chịu kéo uốn BTXM loại 20MPa (Đơn vị: MPa) 69 Bảng 3.12: Cường độ ép chẻ BTXM loại 20MPa (Đơn vị: MPa) 70 Bảng 3.13: Kết đo mô đun đàn hồi BTXM (Đơn vị: MPa) 70 Bảng 3.14: Mức phát triển cường độ BTXM loại 30MPa tuổi ngày so với tuổi 28 ngày 73 Bảng 3.15: Mức phát triển cường độ BTXM loại 20MPa tuổi ngày so với tuổi 28 ngày 73 Bảng 3.16: Mức phát triển cường độ BTXM loại 30MPa tuổi 56 ngày so với tuổi 28 ngày 74 Bảng 3.17: Mức phát triển cường độ BTXM loại 20MPa tuổi 56 ngày so với tuổi 28 ngày 74 Bảng 3.18: Trị số tính tốn loại BT xây dựng đường ôtô 78 Bảng 3.19: Chỉ tiêu kỹ thuật BTXM làm đường ô tô 78 Bảng 3.20: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 30MPa dùng cát hạt to 81 Bảng 3.21: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 30MPa dùng hỗn hợp đá mi – cát mịn tự nhiên 81 Bảng 3.22: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 20MPa dùng cát hạt to 82 Bảng 3.23: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 20MPa dùng hỗn hợp đá mi – cát mịn tự nhiên 82 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Đập thủy điện Tam Hiệp (Trung Quốc) lớn giới 45 Hình 2.2: Cao tốc Long Thành - Dầu Giây 45 Hình 2.3: Cao tốc Long Thành - Bến Lức 45 Hình 2.4: Hầm Thủ Thiêm (TP Hồ Chí Minh) 46 Hình 3.1: Biểu đồ biểu diễn thành phần hạt cốt liệu BTXM 54 Hình 3.2: Sơ đồ mẫu kéo uốn 59 Hình 3.3: Sơ đồ mẫu ép chẻ 60 Hình 3.4: Sơ đồ mẫu môđun đàn hồi 62 Hình 3.5: Bê tơng xi măng sau trộn 65 Hình 3.6: Mẫu BTXM sau chế tạo 65 Hình 3.7: Đo độ sụt BTXM 66 Hình 3.8: Thí nghiệm cường độ ép chẻ 66 Hình 3.9: Thí nghiệm cường độ kéo uốn 67 Hình 3.10: Thí nghiệm mô đun đàn hồi 67 Hình 3.11: Mức tăng Rn BTXM cường độ 30MPa theo thời gian 70 Hình 3.12: Mức tăng Rn BTXM cường độ 20MPa theo thời gian 71 Hình 3.13: Mức tăng Ru BTXM cường độ 30MPa theo thời gian 71 Hình 3.14: Mức tăng Ru BTXM cường độ 20MPa theo thời gian 72 Hình 3.15: Mức tăng Rech BTXM cường độ 30MPa theo thời gian 72 Hình 3.16: Mức tăng Rech BTXM cường độ 20MPa theo thời gian 73 Hình 3.17: Ru BTXM sử dụng hàm lượng đá mi khác 75 Hình 3.18: E BTXM sử dụng hàm lượng đá mi khác 75 Hình 3.19: Kiến nghị dạng kết cấu áo đường cứng 80 74 Bảng 3.16: Mức phát triển cường độ BTXM loại 30MPa tuổi 56 ngày so với tuổi 28 ngày Cấp phối Rn56/Rn28 Ru56/Ru28 Rech56/Rech28 CP40-60 1.080 1.052 1.147 CP50-50 1.086 1.088 1.156 CP60-40 1.105 1.100 1.155 CP0 1.134 1.026 1.136 Bảng 3.17: Mức phát triển cường độ BTXM loại 20MPa tuổi 56 ngày so với tuổi 28 ngày Cấp phối Rn56/Rn28 Ru56/Ru28 Rech56/Rech28 CP40-60 1.121 1.117 1.077 CP50-50 1.122 1.125 1.109 CP60-40 1.147 1.135 1.083 CP0 1.126 1.152 1.104 Nhận xét: Từ kết thực nghiệm cho thấy BTXM cường độ 30MPa sử dụng 40÷60% đá mi hỗn hợp cốt liệu nhỏ ngày tuổi có cường độ chịu nén đạt 0.72÷0.747, cường độ chịu kéo uốn đạt 0.826÷0.873, cường độ chịu ép chẻ đạt 0.851÷0.869 so với 28 ngày tuổi Sau 28 ngày cường độ bê tơng tăng đáng kể; Cụ thể tuổi 56 ngày Rn tăng 8.0÷10.5 %, Ru tăng 5.2÷10.0 %, Rech tăng 14.7÷15.6 % so với 28 ngày tuổi; Trong sử dụng hoàn toàn cát tự nhiên Ru 56 ngày tuổi (BTXM cường độ 30MPa) tăng 2.6 % so với tuổi 28 ngày Bê tông xi măng cường độ 20MPa sử dụng 40÷60% đá mi hỗn hợp cốt liệu nhỏ ngày tuổi có cường độ chịu nén đạt 0.721÷0.743, cường độ chịu kéo uốn đạt 0.716÷0.762, cường độ chịu ép chẻ đạt 0.778÷0.823 so với 75 28 ngày tuổi Ở tuổi 56 ngày Rn tăng 12.1 ÷ 14.7 %, Ru tăng 11.7 ÷ 13.5 %, Rech tăng 7.7÷10.9 % so với 28 ngày tuổi 5.4 Ru tuổi 28 ngày (MPa) 4.91 4.88 4.82 5.0 4.63 4.6 30 MPa 20 MPa 4.09 4.2 3.86 3.93 3.8 3.56 3.4 P0 C C P6 -4 -5 P5 C C P4 -6 3.0 Cấp phối BTXM Hình 3.17: Ru BTXM sử dụng hàm lượng đá mi khác 36 35.548 35.356 34.972 35 33.902 33.668 34 33 33.010 32.099 30 MPa 20 MPa 32 30.765 31 CP 040 CP 050 CP 060 30 CP E tuổi 28 ngày (10^3 MPa) 37 Cấp phối BTXM Hình 3.18: E BTXM sử dụng hàm lượng đá mi khác 76 +) Cường độ kéo uốn bê tông cường độ 20 MPa tuổi 28 ngày đạt giá trị lớn hàm lượng đá mi hỗn hợp cát chiếm 50 % ; lớn cường độ kéo uốn sử dụng %, 40 %, 60 % đá mi hỗn hợp cát 14.9 %, 6.0 %, 4.1 % Còn cường độ kéo uốn bê tông cường độ 30MPa tuổi 28 ngày đạt giá trị lớn hàm lượng đá mi hỗn hợp cát chiếm 60 %; lớn cường độ kéo uốn sử dụng %, 40 %, 50 % đá mi hỗn hợp cát %, 1.9 %, 0.6 % +) Cường độ ép chẻ BTXM sử dụng đá mi tương tự cường độ kéo uốn; Rech đạt giá trị lớn hàm lượng đá mi hỗn hợp cát chiếm từ 50 ÷ 60 % +) Mơ đun đàn hồi bê tông cường độ 20 MPa tuổi 28 ngày đạt giá trị lớn hàm lượng đá mi hỗn hợp cát chiếm 50 % ; lớn mô đun đàn hồi sử dụng %, 40 %, 60 % đá mi hỗn hợp cát 9.4%, 4.9 %, 2.0 % Mô đun đàn hồi bê tông cường độ 30MPa tuổi 28 ngày đạt giá trị lớn hàm lượng đá mi hỗn hợp cát chiếm 50 % ; lớn mô đun đàn hồi sử dụng %, 40 %, 60 % đá mi hỗn hợp cát 4.9 %, 1.6 %, 0.5 % 3.5.3 Thiết lập quan hệ tính chất BTXM có sử dụng đá mi +) Mối quan hệ cường độ kéo uốn cường độ chịu nén Ru = 0.948*Rn0.464 ; R2 = 0.972 77 6.0 y = 0.948x0.464 R² = 0.972 Ru (MPa) 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 Rn (MPa) +) Mối quan hệ mô đun đàn hồi cường độ chịu nén E (MPa) E = 20,290.112*Rn0.157 ; R2 = 0.863 38000 37000 36000 35000 34000 33000 32000 31000 30000 29000 y = 20290.112x0.157 R² = 0.863 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 Rn (MPa) 3.6 Khả sử dụng BTXM dùng đá mi xây dựng kết cấu áo đƣờng ô tô 3.6.1 Các yêu cầu bê tông xây dựng kết cấu áo đường cứng Theo quy định hành thiết kế mặt đường bê tông xi măng cường độ kéo uốn thiết kế yêu cầu ( f r ) BTXM quy định: 78 fr 5.0MPa : BTXM mặt đường cao tốc, đường cấp I, cấp II đường có cấp quy mơ giao thơng nặng, nặng, cực nặng fr 4.5MPa : đường cấp khác, đường có quy mơ giao thơng cấp trung bình đường có quy mơ giao thơng cấp nhẹ có xe nặng với trục đơn >100kN thơng qua fr 4.0MPa : với đường khác có quy mơ giao thơng cấp nhẹ khơng có xe nặng với trục đơn >100kN thơng qua Bảng 3.18: Trị số tính tốn loại BT xây dựng đường ôtô Cường độ kéo uốn (MPa) Cường độ nén (MPa) Mô đun đàn hồi (GPa) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 11 15 20 25 30 36 42 49 10 15 18 21 23 25 27 29 31 33 Cường độ kéo uốn trung bình bê tơng chế thử phịng thí nghiệm thiết kế thành phần bê tơng nhà thầu phải cao cường độ thiết kế yêu cầu từ 1.15 1.20 [5] Bảng 3.19: Chỉ tiêu kỹ thuật BTXM làm đường ô tô STT Chỉ tiêu Yêu cầu BTXM nghiên cứu Cường độ chịu nén (MPa) - Móng đường cấp cao 10 21.4 –22.2 30 – 42 33.2 – 35.0 2.5 3.86 – 4.09 - Mặt đường 4.0 – 5.0 4.82 – 4.91 Mô đun đàn hồi (GPa) 27 – 31 34.97 – 35.55 - Mặt đường Cường độ kéo uốn (MPa) - Móng 79 Từ tiêu BTĐL nghiên cứu đáp ứng yêu cầu cần thiết xây dựng mặt đường cứng 3.6.2 Các đề xuất kết cấu áo đường Những kết bước đầu tính chất BTXM có sử dụng đá mi: cường độ chịu nén, kéo uốn, ép chẻ mô đun đàn hồi đáp ứng yêu cầu cần thiết cho mặt đường cứng nên bước đầu sử dụng đá mi thay phần cát tự nhiên sản xuất BTXM dùng làm móng mặt đường ô tô 3.6.3 Đề xuất kết cấu mặt đường Căn vào cấu tạo thiết kế mặt đường BTXM Việt Nam Dựa vào tính chất cơng trình, lưu lượng xe thực tế vật liệu địa phương điều kiện địa chất, thủy văn khu vực Tiến hành phân tích, so sánh kết tính tốn bê tông xi măng để rút nhận xét đánh giá hiệu việc sử dụng loại vật liệu kết cấu áo đường ô tô Kiến nghị dạng kết cấu áo đường BTXM có sử dụng phần đá mi sau: +) Kết cấu (Khi cấp quy mô giao thông nhẹ: Ne < 3.104 lần/làn quy mơ giao thơng trung bình: Ne = 3.104 1.106 lần/làn) BTXM loại Rn=30÷36 MPa dày từ 18 24cm Cấp phối đá dăm, cấp phối đá dăm gia cố xi măng 6% cát gia cố xi măng 8% (dày 15 20cm) +) Kết cấu (Khi cấp quy mô giao thông nặng nặng: Ne > 1.106 20.106 lần/làn) 80 Bê tông nhựa rỗng tạo nhám BTXM loại Rn=36-42 MPa dày từ 20 30cm Cấp phối đá dăm gia cố xi măng % (dày 12 15cm) đặt lớp cấp phối đá dăm loại II Hình 3.19: Kiến nghị dạng kết cấu áo đường cứng 3.7 Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật So sánh bê tơng xi măng có sử dụng phần đá mi với sử dụng hoàn toàn cát tự nhiên hạt to mặt kinh tế Tuy khơng tồn diện nêu lên hiệu bê tơng xi măng có sử dụng loại vật liệu Bảng giá sau lấy theo đơn giá mua vật liệu Đồng Nai (quý I - năm 2016, chưa tính thuế VAT) +) Đá 5x20 : 300,000 đồng/m3 +) Đá mi : 160,000 đồng/m3 +) Cát tự nhiên hạt mịn : 160,000 đồng/m3 +) Cát tự nhiên hạt to : 240,000 đồng/m3 +) Xi măng : 1,703 đồng/kg Với phương án dùng phần đá mi chế tạo BTXM có cường độ 20MPa, 30MPa; tính chi phí vật tư để chế tạo 1m3 bê tơng Sau so sánh với BTXM loại sử dụng cát tự nhiên Kết tính tốn chi phí vật tư trình sau: 81 Bảng 3.20: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 30MPa dùng cát hạt to KL thể ST T Chủng loại vật liệu Khối lượng tích Khối Thể xốp lượng tích (g/cm ) (kg) (m ) Đơn giá Thành đồng/ đồng/ tiền m3 kg (đồng) Đá 1x2 1.398 1017 0.727 300,000 218,240 Đá mi 1.450 0 160,000 Cát mịn Tân Châu 1.389 0 160,000 Cát vàng hạt to 1.490 814 0.546 240,000 131,114 Xi măng PCB40 - 383 - 1,703 TỔNG CỘNG : 652,249 1,001,603 Bảng 3.21: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 30MPa dùng hỗn hợp đá mi – cát mịn tự nhiên S T T Chủng loại vật liệu KL thể tích xốp (g/cm3) Khối lượng Khối thể lượng tích (kg) (m3) Đơn giá đồng/m3 Thành đồng/ tiền kg (đồng) Đá 1x2 1.398 1017 0.727 300,000 218,240 Đá mi 1.450 407 0.281 160,000 44,910 Cát mịn Tân Châu 1.389 407 0.293 160,000 46,883 Cát vàng hạt to 1.490 0.000 240,000 Xi măng PCB40 - 383 - TỔNG CỘNG : 1,703 652,249 962,282 82 Bảng 3.22: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 20MPa dùng cát hạt to KL thể ST T Chủng loại vật liệu Khối lượng tích Khối Thể xốp lượng tích (g/cm ) (kg) (m ) Đơn giá Thành đồng/ đồng/ tiền m3 kg (đồng) Đá 1x2 1.398 1042 0.745 300,000 223,605 Đá mi 1.450 0 160,000 Cát mịn Tân Châu 1.389 0 160,000 Cát vàng hạt to 1.490 879 0.590 240,000 141,584 Xi măng PCB40 - 287 - 1,703 TỔNG CỘNG : 488,761 853,950 Bảng 3.23: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 20MPa dùng hỗn hợp đá mi – cát mịn tự nhiên S T T Chủng loại vật liệu KL thể tích xốp (g/cm3) Khối lượng Khối Đơn giá thể lượng tích (kg) (m3) đồng/m Thành đồng/ tiền kg (đồng) Đá 1x2 1.398 1042 0.745 300,000 223,605 Đá mi 1.450 440 0.303 160,000 48,497 Cát mịn Tân Châu 1.389 440 0.316 160,000 50,626 Cát vàng hạt to 1.490 0.000 240,000 Xi măng PCB40 - 287 - TỔNG CỘNG : 1,703 488,761 811,489 Giả sử có tuyến đường dài 10km dùng bê tơng xi măng loại 30MPa mặt đường rộng 10m, chiều dày bê tông 24cm; Khi sử dụng BTXM dùng 50% đá mi giảm chi phí vật tư (chưa tính thuế VAT) so với sử 83 dụng BTXM dùng cát tự nhiên 943,706,393 đồng (1m3 bê tông giảm 39,321 (đồng/m3) Kết luận chƣơng 3:  Kết ban đầu cho thấy BTXM sử dụng phần đá mi đáp ứng yêu cầu cần thiết xây dựng kết cấu áo đường ô tô Việc sử dụng hàm lượng đá mi hợp lý mang lại lợi ích kinh tế - kỹ thuật Hàm lượng đá mi nên sử dụng từ 50 ÷ 60 % thành phần cốt liệu nhỏ  Với loại bê tơng chi phí vật tư BTXM dùng hỗn hợp đá mi cát mịn tự nhiên rẻ so với sử dụng cát vàng hạt to Trong thời điểm, giá vật liệu cơng nghệ xây dựng thay đổi số liệu cho thấy hiệu sử dụng phần đá mi thay cát tự nhiên chế tạo BTXM xây dựng kết cấu áo đường ô tô 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Do tính ứng dụng rộng rãi bê tông xi măng thực tế, nguồn cát tự nhiên có chất lượng tốt để sản xuất bê tơng xi măng ngày khan hiếm, cịn nguồn cát khác không đảm bảo yêu cầu nên tác giả đưa kết thực nghiệm việc dùng đá mi thay phần cát tự nhiên chế tạo BTXM điều cần thiết Sử dụng đá mi chế tạo BTXM góp phần giảm đáng kể việc khai thác cát sơng tự nhiên làm sạt lở bờ sông ảnh hưởng đến môi trường sinh thái Các kết phân tích tính chất lý đá mi, tính chất BTXM có sử dụng đá mi như: Độ sụt, cường độ chịu nén, chịu kéo uốn, mô đun đàn hồi kết luận khoa học đáng lưu ý Tác giả đưa số kết luận sau: * Cường độ kéo uốn ép chẻ bê tông cường độ 20 MPa tuổi 28 ngày đạt giá trị lớn hàm lượng đá mi hỗn hợp cát chiếm 50 % Còn cường độ kéo uốn ép chẻ bê tông cường độ 30MPa tuổi 28 ngày đạt giá trị lớn hàm lượng đá mi hỗn hợp cát chiếm 60 % Mô đun đàn hồi bê tông tuổi 28 ngày đạt giá trị lớn hàm lượng đá mi hỗn hợp cát chiếm 50 % Từ kết nghiên cứu thực nghiệm cho thấy hàm lượng đá mi chiếm tỷ lệ từ 50÷60% thành phần cốt liệu nhỏ cho tính chất BTXM làm đường ô tô tốt Nếu hàm lượng sử dụng đá mi nhiều ảnh hưởng xấu đến tính cơng tác khả hồn thiện bề mặt BTXM gặp nhiều khó khăn Kết phù hợp với nghiên cứu lý thuyết đá mi chiếm 50-60% thành phần cốt liệu nhỏ cho cốt liệu bê tơng có thành phần hạt gần với đường cong lý tưởng * Thiết lập mối tương quan BTXM có sử dụng đá mi: +) Mối quan hệ cường độ kéo uốn cường độ chịu nén Ru = 0.948*Rn0.464 ; R2 = 0.972 +) Mối quan hệ mô đun đàn hồi cường độ chịu nén 85 E = 20,290.112*Rn0.157 ; R2 = 0.863 Về giá thành chi phí mua vật tư dùng đá mi (đá mi chiếm 50%) tiết kiệm so với sử dụng hoàn toàn cát tự nhiên hạt to 39,321 đồng cho 1m3 bê tông cường độ chịu nén 30 MPa 42,491 đồng cho 1m3 bê tông cường độ chịu nén 20 MPa Kiến nghị Nghiên cứu ứng dụng bê tơng có sử dụng hỗn hợp đá mi - cát tự nhiên cho vùng miền có đặc tính vật liệu khác để làm đoạn đường thử nghiệm, từ áp dụng rộng rãi Ngồi nghiên cứu sử dụng phụ gia hợp lý để khắc phục nhược điểm BTXM có sử dụng đá mi Mặt khác, nghiên cứu số tính chất khác BTXM có sử dụng đá mi như: tính chống thấm, độ mài mòn,… khả sử dụng đá mi thay phần cát tự nhiên bê tông cường độ cao, bê tông đầm lăn 86 Tiếng Việt [1] Bazenov IU.M., Bạch Đình Thiên, Trần Ngọc Tính (2004), Cơng nghệ bê tơng, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội [2] Bộ Xây dựng (1998), Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông loại theo Quyết định số 778/1998/QĐ-BXD ngày 05/9/1998, Việt Nam [3] Bộ Giao Thông Vận Tải (2012), Quy định tạm thời thiết kế mặt đường bê tông xi măng thông thường có khe nối xây dựng cơng trình giao thơng, kèm theo định số 3230/QĐ-BGTVT, Việt Nam [4] Bộ Giao Thông Vận Tải (2012), Quy định tạm thời kỹ thuật thi công nghiệm thu mặt đường bê tơng xi măng xây dựng cơng trình giao thơng, kèm theo định số 1951/QĐ-BGTVT, Việt Nam [5] Bộ Xây Dựng (2004), TCXDVN 322:2004 - Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông sử dụng cát nghiền, Việt Nam [6] Bộ Xây Dựng (2005), TCXDVN 349:2005 - Cát nghiền cho bê tông vữa, Việt Nam [7] Bùi Xuân 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 đường Việt Nam, (05), Tr.18 [8] Phạm Hữu Chính (2007), Thiết kế thành phần bê tông, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội [9] Nguyễn Văn Hùng, Chi Nhánh Công Ty Tư Vấn Triển Khai Công Nghệ Xây Dựng Giao Thông, Trường ĐH.GTVT (2007), Nghiên cứu khả sử dụng cát thiên nhiên hạt mịn xây dựng đường địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh”, Đề tài khoa học cấp thành phố, Thành phố Hồ Chí Minh 87 [10] Nguyễn Văn Hùng, Nguyễn Văn Du (2010), Đánh giá số tồn sản xuất, sử dụng cấp phối đá dăm làm móng đường ô tô Tp Hồ Chí Minh đề xuất giải pháp khắc phục, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp thành phố, Thành phố Hồ Chí Minh [11] Phạm Huy Khang, Nguyễn Quang Chiêu (2001), Xây dựng mặt đường ô tô, Nhà xuất Giao thông Vận tải, Hà Nội [12] Thủ tướng phủ nước cộng hịa xã hội chủ nghĩa Việt Nam (2005), Quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt Nam đến năm 2010 định hướng đến năm 2020 theo định số 108/2005/QĐ-TTg [13] Tiêu chuẩn Việt Nam (2006), TCVN 7570 : 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa - Yêu cầu kỹ thuật, Việt Nam [14] Trung tâm nghiên cứu phát triển GTVT (tháng 8/2007), Báo cáo quy hoạch tổng thể GTVT tỉnh Đồng Nai đến 2010 định hướng phát triển đến năm 2020 [15] Nguyễn Hữu Trí, Lê Anh Tuấn, Vũ Đức Chính (Số 3/2009), Nghiên cứu ứng dụng mặt đường bê tông xi măng Việt Nam điều kiện Tạp chí Cầu đường Việt Nam [16] Nguyễn Đức Trọng (2012), Đánh giá chất lượng cát xay sản xuất từ mỏ đá khác khu vực Đông Nam Bộ kiến nghị giải pháp sử dụng cát xay sản xuất bê tơng xi măng, Tạp chí Cầu Đường Việt Nam [17] Nguyễn Đức Trọng (2013), Nghiên cứu sử dụng hỗn hợp cát xay - cát tự nhiên khu vực Đông Nam làm mặt đường bê tông xi măng xây dựng đường ô tô , Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh [18] ASTM C33 (2002), ASTM D1073, Standard Specification for concrete aggregates 88 PHỤ LỤC