Nghiên cứu nâng cao cường độ chịu kéo khi uốn và khả năng chống mài mòn của bê tông cát mịn đối với mặt đường bê tông xi măng

BỘGIÁODỤCVÀ ĐÀOTẠO BỘXÂYDỰNG VIỆNKHOAHỌCCÔNGNGHỆXÂYDỰNG - NGỌVĂNTOẢN NGHIÊNCỨUNÂNGCAOCƢỜNGĐỘCHỊUKÉOKHIUỐNVÀ KHẢNĂNGCHỐNGMÀIMỊNCỦABÊTƠNGCÁT MỊNĐỐIVỚIMẶTĐƢỜNGBÊTƠNGXIMĂNG LUẬNÁNTIẾNSĨ CHUYÊNNGÀNH: KỸTHUẬTVẬTLIỆU HàNội– 2019 BỘGIÁODỤCVÀ ĐÀOTẠO BỘXÂYDỰNG VIỆNKHOAHỌCCÔNGNGHỆXÂYDỰNG NGỌVĂNTOẢN NGHIÊNCỨUNÂNGCAOCƢỜNGĐỘCHỊUKÉOKHIUỐNVÀ KHẢNĂNGCHỐNGMÀIMỊNCỦABÊTƠNGCÁT MỊNĐỐIVỚIMẶTĐƢỜNGBÊTƠNGXIMĂNG LUẬNÁNTIẾNSĨ CHUN NGÀNH: KỸ THUẬT VẬT LIỆUMÃSỐ: 9520309 NGƢỜIHƢỚNGDẪNKHOAHỌC: TS.HoàngMinhĐức TS.NguyễnNamThắng HàNội-2019 LỜICẢMƠN Luận án Tiến sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật Vật liệu với Đề tài:“ N g h i ê n cứu nâng cao cƣờng độ chịu kéo uốn khả chống mài mịn bê tơngcát mịn mặt đƣờng Bê tơng xi măng”đƣợc hồn thành Viện ChuyênngànhBêtông–ViệnKhoahọcCôngnghệXâydựng Tác giả xin chân thành cảm ơn Phịng thí nghiệm LAS-XD 03 thuộc Viện Chunngành Bê tơng, Phịng Tổ chức Hành chính, Viện Khoa học Cơng nghệ Xây dựng – BộXâydựngđãtạođiềukiện,giúpđỡtơitrongthờigianquahồnthànhluậnánnày Tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tớiTS Hoàng Minh Đức TS.Nguyễn Nam Thắngđã hết lòng giúp đỡ hƣớng dẫn tận tình tơi suốt qtrìnhhọctậpvànghiêncứu Tác giả xin trân trọng cảm ơn Công ty Cổ phần VLXD Sông Đáy (LASXD1432), Cơng ty Cổ phần thí nghiệm Xây dựng Thăng Long (LAS-XD71), TổngCông ty Xây dựng Thăng Long- CTCP,T ổ n g C ô n g t y C n g t r ì n h giao thông , trƣờngĐạihọcXâydựng,KhoaVậtliệuXâydựngtrƣờngĐạihọcXâydựng,BộmônVậtliệutr ƣờngĐạihọcGTVT,BộmônVậtliệutrƣờngĐạihọcKiếntrúc,trƣờngĐạihọc Công nghệ GTVT, Ban QLDA – Bộ GTVT, Công ty Cổ phần BOT38, tậntìnhgiúpđỡvàtạođiềukiệnchotơitrongsuốtqtrìnhnghiên cứucủaluậnán Xin chân thành cảm ơn tồn thể nhà khoa học, bạn bè, đồng nghiệp giađìnhđ ã t o đ i ề u k i ệ n , g i ú p đ ỡ , đ ộ n g v i ê n v k h í c h l ệ t i t r o n g t h i g i a n q u a đ ể t ô i hồnthànhluậnánnày Với khả có hạn, luận án khó tránh khỏi thiếu sót, tác giả mongnhận đƣợc bảo góp ý chân tình nhà khoa học, chun gia trongvàngồingànhxâydựngcùngcácđồngnghiệp.Xinchânthànhcảmơn! Tácgiả luậnán NgọVănToản LỜICAMĐOAN Têntơilà: NgọVănToản Tôi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu,kết nghiên cứu luận án trung thực chƣa đƣợc cơng bố bất kỳcơngtrìnhnào khác Tácgiả luậnán NgọVănToản MỤCLỤC MỞĐẦU…………………………………….…………………………….…… 1.Giớithiệu……………………………………………………………… ….… 2.Tínhcấpthiếtcủađềtài……………………………………… …………… 3.Mụctiêunghiêncứu………………………… ……………………… …… 4.Đốitƣợngvànộidungnghiêncứu………………………………….……… 4.1.Đốit ƣ ợ n g n g h i ê n c ứ u … … … … … … … … … … … …………………… 4.2.Nội dungnghiên cứu……….…………………….……………… …… 5.Ýnghĩakhoahọc……………………………………… …………………… 6.Ýnghĩathựctiễn……………………………………… …………………… 7.Nhữngđóng gópkhoahọcmớicủaluậnán…… ………… ……………… 8.Cácbàibáoliênquanđãcôngbố……………………………….………… CHƢƠNG1 : T Ổ N G Q U A N V Ề T Ì N H HÌNHN G H I Ê N C Ứ U V À S Ử DỤNGCỦABÊTÔNGCÁTMỊN……… ………………………………… 1.1.Tổngquanv ề t ìn hh ì n hn g h i ên cứuvàs dụ ngc ủ a bêtông cá t m ị n … … … 1.1.1.P h â n loạivàucầukỹthuậtđối vớicátlàmcốtliệuchobêtơng.… 1.1.2.T ì n h hình nghiêncứu vàsửdụngbêtơngcátmịntrênthếgiới.…… 1.1.3.T ì n h hìnhnghiêncứu vàsửdụngbêtơng cátmịnởViệtNam…… 17 1.2.Đặcđ i ể m , t í n h c h ấ t c ủ a b ê t ô n g x i m ă n g l m đ ƣ n g 35 1.3.Đặcđiểm,tínhchấtvàucầukỹthuậtđốivớimặtđƣờngbêtơngximăng 37 1.3.1.Đ ặ c điểm,tínhchấtđốivớimặtđƣờngbêtơngximăng…… .… 37 1.3.2.Y ê u cầukỹthuậtđốivớimặtđƣờngbêtôngximăng………….…… 38 1.4.Cơs k h o a h ọ c c ủ a l u ậ n n … … … … … … … … … … … … … … … … ……… 39 1.5.M ụ c t i ê u n g h i ê n c ứ u … … … … … … … … … … … … … … … ………………… 41 1.6.Đốit ƣ ợ n g v n ộ i d u n g n g h i ê n c ứ u … … … … … … … … … … … … … ……… 41 1.6.1.Đ ố i tƣợngnghiêncứu……………… ……………………………… 41 1.6.2.N ộ i dungnghiêncứu……………………….………………………… 41 CHƢƠNG2 : V Ậ T L IỆ U V À PH Ƣ ƠN G P H Á PN GH I Ê N C Ứ U … … … … 42 2.1.Vậtliệusửdụngtrongnghiên cứu………………………………………… 42 2.1.1.Ximăng……………………………………… …………………… 43 2.1.2.Cốtliệunhỏ………………………………………………………… 44 2.1.3.Cốtliệulớn…………………………… …………………………… 46 2.1.4.Phụgia………………………………… …………………………… 47 2.1.5.N ƣ c … … … … … … … … … … ………………………….…………… 49 2.2.Phƣơngphápnghiêncứu…………………………… ……… …………… 49 2.2.1.Cácphƣơngphápthínghiệmtiêuchuẩn……… …………….……… 49 2.2.2.Cácphƣơngphápthínghiệmphitiêuchuẩn……………… ………… 50 CHƢƠNG3:NÂNGCAOCƢỜNGĐỘCHỊUKÉOKHIUỐNVÀKHẢNĂN GC H Ố N G M À I M Ò N C Ủ A B Ê T Ô N G C Á T M Ị N Đ Ố I V Ớ I M Ặ T ĐƢỜNGB Ê T Ô N G X I M Ă N G … …………………………………………… 53 3.1.Tínhchấtcủahỗn hợpbêtơng………….… ……………………………… 53 3.1.1.Lựachọnthànhphầnbêtơngnghiêncứu………………………… 53 3.1.2.Quanhệgiữalƣợngdùngnƣớcvàtínhcơngtáccủahỗnhợpbêtơng 61 3.1.3.Khảnăngduytrì tính cơngtáccủahỗnhợpbêtơng……… …… … 65 3.1.4.Phân tầngcủahỗnhợpbêtơng……………….…………… ……… 69 3.2.Tínhchấtcủabêtơng……….……………………………………….……… 75 3.2.1 Quan hệ cƣờng độ chịu nén bê tông với cƣờng độ chịu nén ximăngvàtỷlệximăngtrênnƣớc…… ………………… … ……… 75 3.2.2.Quanhệcƣờngđộchịukéokhiuốncủabêtôngvớicƣờngđộchịukéo khiuốncủaximăngvàtỷlệximăngtrênnƣớc… …………… 81 3.2.3.Tƣơngquancƣờngđộchịunénvàcƣờngđộchịukéokhiuốncủabêtôngsửdụ ng cátmịn bêtôngsửdụngcátmịnphốihợp mạtđávôi 87 3.2.4.Độmàimịncủa bêtơng …………………………………… ……… 89 KẾTLUẬNCHƢƠNG3 … … … … … … … … ………………………………… 95 CHƢƠNG4:NGHIÊNCỨUMỘTSỐTÍNHCHẤTCỦABÊTƠNGCÁTMỊNĐ ỐIVỚIMẶTĐƢỜNGBÊTƠNGXIMĂNG………………… … 98 4.1.Mộtsốtínhchấtcủabêtơng……………………………………………… 98 4.1.1.Mấtnƣớcvàcomềmcủabêtơng……………….……….… ……… 98 4.1.2.Co ngótcủabêtơng……………… ………….…………… ……… 107 4.1.3.Sựpháttriểncƣờngđộcủabêtôngtheothờigian………… ……… 111 4.1.4.Độchốngthấmnƣớccủabêtông……………….………… ……… 115 4.1.5.Mô đunđànhồicủabêtông…………………….………… ……… 117 4.2.Mộtsốbiệnphápcơngnghệnângcaokhảnăngchốngnứtchobêtơngcátmịnđ ốivớimặtđƣờngbêtơngximăngtronggiaiđoạnđầuđóngrắn…… 119 KẾTLUẬNCHƢƠNG4……………………………………………………… 120 CHƢƠNG5:ỨNGDỤNGTHỰCTẾVÀĐÁNHGIÁHIỆUQUẢKINH TẾ……………………………………………………………………………… 121 5.1.Mộtsốứngdụngkếtquảnghiêncứu……….………………… ……… … 121 5.2.Đánh giáhiệu kinhtế………………………………… ……………… 126 KẾTLUẬNCHƢƠNG5……………………………………………………… 128 KẾTLUẬNVÀ KIẾNNGHỊ………………………………… …………… 129 TÀILIỆUTHAMKHẢO……………………………………………………… 132 PHỤLỤC………………………………………………………… …………… DANHMỤCCÁCKÝHIỆU,CÁCCHỮVIẾTTẮT TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 KÍHIỆU AASHTO ACI Aku An ASTM BGY BGTVT BTXM BXD C CKD CLN CP CPM CV C1 C2 C3 C1M C2M C3M Dmax ĐMM ĐS E,Eb GOST HL IRI Kd KH KL KLTT M Mdl Mdlhh Mh N N/CKD N/X PC ÝNGHĨA TiêuchuẩnMỹvềcầuđƣờngbộ ViệnbêtôngMỹ Hệsốchấtlƣợngvậtliệutheocƣờngđộchịukéokhiuốn Hệsốchấtlƣợngvậtliệutheocƣờngđộchịunén TiêuchuẩncủaMỹvềthínghiệmvậtliệu TiêuchuẩnTrungQuốc BộGiaothơngVậntải Bêtơngxi măng BộXâydựng Cát Chấtkếtdính Cốtliệunhỏ Cấpphối Cấpphốimạtđáphốihợpcát mịn Cátthô môđunđộlớn 2,5 Cátmịn môđunđộlớn 1,2 Cátmịn môđunđộlớn 1,6 Cátmịn môđunđộlớn 1,9 Cátmịn môđunđộlớn 1,2phốihợpmạt đá Cátmịn mơđunđộlớn 1,6phốihợpmạt đá Cátmịn mơđunđộlớn 1,9phốihợpmạt đá Kíchthƣớchạtlớnnhấtcủacốtliệu Độmàimịn Độsụt Môđunđànhồicủabê tôngximăng Tiêuchuẩn Nga Hàmlƣợng Chỉsốđộ gồghềquốctế Hệsốdƣvữa Kýhiệucấpphối Khốilƣợng Khốilƣợngthểtích Mạtđá Mơđunđộlớncủacát Mơđunđộlớncủahỗn hợpcát mịnphốihợp mạtđávơi Mơđunhở Nƣớc Tỷlệnƣớctrênchấtkếtdínhtheokhốilƣợng Tỷlệnƣớctrênximăngtheokhốilƣợng Ximăngpclăng 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 PCB PG PGSD QĐ Rk Rku,Rbku Rn,Rbn Rxku Rxn Rku3 Rn3 Rku7 Rn7 Rku28 Rn28 TCN TCVN TCXD TCXDVN TT UBKHNN UBND VLXD X,XM Ximăngpclăng hỗn hợp Phụgiasiêudẻo Daltonmat-RDHP Phụgiasiêudẻo Quyếtđịnh Cƣờngđộchịukéocủabêtơng Cƣờngđộchịukéokhiuốncủabêtơng Cƣờngđộchịunéncủabêtông Cƣờngđộchịukéokhiuốncủaximăng Cƣờngđộchịunéncủaximăng Cƣờngđộchịukéokhiuốncủabêtôngởđộtuổi3ngày Cƣờngđộchịunéncủabêtôngởđộtuổi3ngày Cƣờngđộchịukéokhiuốncủabêtôngởđộtuổi7ngày Cƣờngđộchịunéncủabêtôngởđộtuổi7ngày Cƣờngđộchịukéokhiuốncủabêtôngởđộtuổi28ngày Cƣờngđộchịunéncủabêtôngởđộtuổi28ngày Tiêuchuẩn ngành Tiêuchuẩn ViệtNam TiêuchuẩnXâydựng TiêuchuẩnxâydựngViệtNam Thôngtƣ ỦybankhoahọcNhànƣớc Ủybannhândân VậtliệuXâydựng Ximăng DANHSÁCHCÁCBẢNG Bảng2.1 Tínhchấtcơ lýcủaxi măngNghiSơnPCB40………………………… 43 Bảng2.2.TínhchấtcơlýcủaximăngBút Sơn PC40……….…………………… 44 Bảng2.3 Kếtquảthínghiệmthànhphần hạtcủacátmịn, cátthơvàmạtđá……… 44 Bảng2.4 ucầu kỹthuậtthành phầnhạt củacát(TCVN7570: 2006)…… …… 45 Bảng2.5 Cácchỉtiêu cơlýcủacát mịn,cátthôvàmạtđá………………………… 45 Bảng2.6 Cácchỉtiêu cơlýcủahỗnhợp cátmịnphốitrộn mạt đá……… ……… 46 Bảng2.7.Thànhphầnhạtvàtính chấtcơlýcủađávơi…………………… ……… 47 Bảng2.8.Thànhphầnvậtliệuthínghiệm…………….…………………… ……… 48 Bảng2.9.KếtquảthínghiệmkhảnănggiảmnƣớccủaphụgiaDaltonmat-RDHP 48 Bảng3.1 Thànhphần bêtơngsửdụng(cát mịn,cátthơ)nghiêncứu… ………… 58 Bảng3.2.Thànhphầnbêtơngsửdụng(cátmịnphốihợpmạtđá,cátthơ)nghiêncứu ……………………………………………………………………… 60 Bảng3.3.Kếtquảthínghiệmcáctínhchấtcủahỗnhợpbêtơngsửdụng(cátmịn,cátthơ) …………………………………………………… …………… 61 Bảng3.4.Quanhệlƣợngdùngnƣớcvàtínhcơngtáccủahỗnhợpbêtơngkhisửdụngc átmịncùngmơđunđộ lớnvớicáctỷlệX/Nkhácnhau……… 62 Bảng3.5.Quanhệlƣợngdùngnƣớcvàtínhcơngtáccủahỗnhợpbêtơngkhisửdụng(c átmịn,cátthơ)cómơđun độlớn khácnhauvàcùngtỷlệX/N 62 Bảng3.6.Lƣ ợn g nƣớct r ộn banđầucầncho1 m 3bêtơng,l ………………… … 63 Bảng3.7.Kếtquảthínghiệmtínhchấtcủahỗnhợpbêtơngsửdụng(cátmịnphốihợpmạt đá,cátthơ)…………………………………… …… ………… 64 Bảng3.8.Quanhệlƣợngdùngnƣớcvàtínhcơngtáccủahỗnhợpbêtơngkhisửdụng(c átmịnphối hợp mạtđá,cátthơ)cómơđunđộlớnkhácnhau 65