Nghiên cứu sử dụng cốt liệu bê tông tái chế gia cố xi măng cho lớp móng đường ô tô

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - LÊ NHƯ CHIẾN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỐT LIỆU BÊ TƠNG TÁI CHẾ GIA CỐ XI MĂNG CHO LỚP MĨNG ĐƯỜNG Ô TÔ Chuyên ngành : Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng trình giao thơng Mã ngành : 8580205 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2023 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG – TP HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Lê Anh Thắng Cán chấm nhận xét 2: PGS.TS Lê Văn Phúc Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 19 tháng 08 năm 2023 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Đặng Đăng Tùng Chủ tịch TS Đỗ Thành Chung Thư ký PGS.TS Lê Anh Thắng Phản biện PGS.TS Lê Văn Phúc Phản biện PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn Ủy Viên Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS ĐẶNG ĐĂNG TÙNG TRUỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.TS LÊ ANH TUẤN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Lê Như Chiến MSHV: 1970289 Ngày, tháng, năm sinh: 06/08/1988 Nơi sinh: Thanh Hóa Chun ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Giao Thông Mã số: 8580205 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÊ TÔNG TÁI CHẾ GIA CỐ XI MĂNG CHO LỚP MĨNG ĐƯỜNG Ơ TƠ/ RESEARCH ON THE APPLICATION OF CEMENT MODIFIED RECYCLE CONCRETE IN ROAD BASE PAVEMENT: Tổng quan cấp phối bê tông tái chế gia cố xi măng giới Việt Nam Thiết kế cấp phối BTTCGCXM Dmax 31,5mm với hàm lượng BTTC 0%RCA, 25%RCA, 50%RCA, 75%RCA 100%RCA So sánh đánh giá chất lượng hỗn hợp BTTCGCXM với hỗn hợp CPĐDGCXM thơng thường qua thí nghiệm, cường độ nén, ép chẻ, mô đun đàn hồi, co ngót III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 05/09/2022 IV NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ: 11/08/2023 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn Tp HCM, ngày …….tháng…… năm 2023 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.TS Lê Anh Tuấn i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn Xin cảm ơn thầy tận tình dẫn cho kinh nghiệm, kiến thức, kỹ thực hành thí nghiệm quý báu thời gian làm luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn tới người thân, ba, mẹ anh, đặc biệt vợ tôi, sát cánh bên lúc khó khăn, ưu dành hết thời gian cho làm luận văn gánh vác trọng trách chăm sóc để tơi tồn tâm, tồn ý thực hiện, cám ơn hai gái yêu ngoan ngoãn nghe lời mẹ để mẹ đỡ vất vả Xin cảm ơn thầy cô trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh cho tơi kiến thức quý giá Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến anh, em, bạn bè học chung lớp làm việc Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam trợ giúp Xin gửi lời chúc tốt đẹp đến tất quý thầy, cô, anh, chị, em bạn bè tơi TP Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2023 Tác giả luận văn Lê Như Chiến ii TĨM TẮT LUẬN VĂN Với tình trạng khan nguồn vật liệu tự nhiên cho công trình xây dựng việc sử dụng nguồn vật liệu tái chế thân thiện với môi trường xu hướng giới Việc sử dụng cốt liệu bê tơng tái chế (RCA) mang lại tích cực cho việc bảo tồn cảnh quan thiên nhiên, giảm thiểu ô nhiễm môi trường số lợi ích kinh tế Cốt liệu bê tông tái chế gia cố xi măng loại cấp phối sử dụng bê tơng phế thải thay phần hồn tồn cấp phối đá dăm tự nhiên với khả chịu lực cấp phối đá dăm gia cố xi măng Trên giới, cốt liệu bê tông tái chế gia cố xi măng nghiên cứu ứng dụng làm lớp móng lớp móng đường tơ Tuy nhiên, Việt Nam, loại móng đường chưa nghiên cứu thực nghiệm cụ thể Cốt liệu bê tông tái chế gia cố xi măng tạo giống cấp phối đá dăm gia cố xi măng (Cốt liệu bê tông tái chế, cốt liệu đá dăm, xi măng nước), thành phần cấp phối xuất cốt liệu từ bê tông nghiền Đề tài nghiên cứu cốt liệu bê tông tái chế gia cố xi măng với cấp phối chặt, cỡ hạt lớn danh định 31,5 mm Cốt liệu bê tông tái chế cốt liệu thô cốt liệu mịn với hàm lượng 100%, 75%, 50% 25% Cuối cùng, tác giả tiến hành thí nghiệm so sánh chất lượng hỗn hợp cốt liệu bê tông tái chế gia cố xi măng với hỗn hợp cấp phối đá dăm gia cố xi măng thơng thường thơng qua thí nghiệm: Nén, mơ đun đàn hồi, ép chẻ, độ co ngót iii ABSTRACT From the run out of natural materials for construction, the use of environmentally friendly recycled materials is the current trend in the world The use of recycled concrete aggregates (RCA) brings positive benefits to the conservation of the natural landscape, reduction of environmental pollution and a number of economic benefits Cement modified recycled concrete aggregate is a type of graded aggregate that uses waste concrete to partially or completely replace natural crushed stone with the same strength as cement modified crushed stone Cement modified recycled concrete aggregates have been studied and applied by scientists around the world as the sub-base and base of road pavement However, in Vietnam, this type of road layer has hardly been studied and tested specifically Cement modified recycled concrete aggregates are produced similar to cement modified crushed rock (Recycled Concrete Aggregates, Crushed Stone Aggregates, Cement and Water), but in the composition of appearance of aggregates from crushed concrete Research topic of recycled concrete aggregates modified with cement with dense gradation, and nominal maximum particle size is 31.5 mm Recycled concrete aggregates are coarse aggregates and fine aggregates with contents of 100%, 75%, 50% and 25% Finally, the author conducts experiments to compare the quality of cement modified recycled concrete aggregates with conventional cement modified crushed stone mixes The tests include compression, elastic modulus, indirect tensile strength, and shrinkage tests iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu thân tơi hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn Nội dung nghiên cứu kết nghiên cứu hoàn toàn trung thực, không lấy từ nguồn tài liệu hình thức chưa cơng bố trước Tham khảo tài liệu quy định trích dẫn Nếu có gian lận nào, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2023 Tác giả luận văn Lê Như Chiến Học viên cao học khóa 2019 Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Giao Thơng Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh v MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI .2 1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.4 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.5 CẤU TRÚC LUẬN VĂN CHƯƠNG TỔNG QUAN .4 2.1 CẤP PHỐI ĐÁ DĂM GIA CỐ XI MĂNG – YÊU CẦU VẬT LIỆU CHẾ TẠO 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Yêu cầu vật liệu CPĐDGCXM 2.1.2.1 Cỡ hạt 2.1.2.2 Xi măng 2.1.2.3 Nước 2.2 TỔNG QUAN BÊ TÔNG TÁI CHẾ GIA CỐ XI MĂNG 2.2.1 Khái niệm BTTCGCXM 2.2.2 Tình hình sử dụng hỗn hợp BTTCGCXM giới nước 2.2.2.1 Cốt liệu bê tông tái chế qua xử lý xi măng làm lớp Ai cập 2.2.2.2 Nghiên cứu tính khả thi BTTC cho mặt đường BTXM Canada (2009) [15] 13 2.2.2.3 Sử dụng bê tông tái chế gạch đất sét nghiền làm đường không gắn kết [23] 18 2.2.2.4 Các đặc tính cấp cao RCA ứng dụng chúng xây dựng mặt đường bê tông, Bỉ (2019) [24] .21 2.2.2.5 Chất kết dính xỉ kiềm xi măng hỗn hợp BTCLTC ứng xử học (Tập 11 số tháng 09 năm 2017, Tạp chí KHCNXD)[25] 26 2.2.2.6 Cốt liệu tái chế từ cơng trình phá dở ảnh hưởng đến tơng rỗng nước (Tạp chí KHCNXD,2021) [26] 28 vi CHƯƠNG THIẾT KẾ CẤP PHỐI CỐT LIỆU BÊ TÔNG TÁI CHẾ GIA CỐ XI MĂNG .32 3.1 ĐƯỜNG CẤP PHỐI THIẾT KẾ 32 3.2 LỰA CHỌN CỐT LIỆU 33 3.2.1 Cốt liệu 33 3.2.1.1 Cốt liệu đá cấp phối từ mỏ đá tự nhiên 33 3.2.1.2 RCA 34 3.2.2 Xi măng 39 3.2.3 Nước 42 3.3 THIẾT KẾ CẤP PHỐI 45 3.3.1 Thiết kế cấp phối phương pháp đầm nén tiêu chuẩn 45 3.3.1.1 Thiết bị .45 3.3.1.2 Trình tự gia cơng mẫu 47 3.3.2 Thí nghiệm hỗn hợp cấp phối CLBTTC .47 3.3.2.1 Chỉ tiêu lý cốt liệu 47 3.3.2.2 Chuẩn bị cốt liệu để đúc mẫu thí nghiệm 47 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CẤP PHỐI CỐT LIỆU BÊ TÔNG TÁI CHẾ GIA CỐ XI MĂNG THƠNG QUA CÁC THÍ NGHIỆM 57 4.1 THÍ NGHIỆM NÉN .58 4.1.1 Mục đích .58 4.1.2 Thiết bị thí nghiệm 58 4.1.3 Chuẩn bị mẫu thử 58 4.1.4 Tiến hành thử 59 4.2 THÍ NGHIỆM ÉP CHẺ [31] 63 4.2.1 Mục đích .63 4.2.2 Thiết bị thí nghiệm 63 4.2.3 Chuẩn bị mẫu thử 64 4.2.4 Tiến hành thí nghiệm 64 4.3 THÍ NGHIỆM MƠ ĐUN ĐÀN HỒI [32] 67 4.3.1 Mục đích .67 4.3.2 Thiết bị thí nghiệm 67 4.3.3 Chuẩn bị mẫu thử 68 vii 4.3.4 Tiến hành thí nghiệm 68 4.4 THÍ NGHIỆM CO NGĨT [33] 71 4.4.1 Mục đích .71 4.4.2 Thiết bị thí nghiệm 71 4.4.3 Chuẩn bị mẫu thử 71 4.4.4 Tiến hành thí nghiệm 71 CHƯƠNG KẾT LUẬN , KIẾN NGHỊ 76 5.1 KẾT LUẬN 76 5.2 KIẾN NGHỊ 76 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 KẾT QUẢ KIỂM TRA ĐẠO VĂN 82 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: LÊ NHƯ CHIẾN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 06/08/1988 Nơi sinh: Thanh Hóa Địa liên lạc: 658 Võ Văn Kiệt, Phường 1, Quận 5, TP Hồ Chí Minh Điện thoại: 0963376056 Q TRÌNH ĐÀO TẠO (Bắt đầu từ đại học đến nay) Từ năm 2012 đến năm 2014: Sinh viên đại học ngành Xây Dựng Cầu Đường, Bộ Mơn Cầu Đường, Khoa Cơng Trình, Trường Đại học Giao Thơng Vận Tải (cơ sở phía Nam), Thành phố Hồ Chí Minh Từ năm 2019 đến năm 2023: Học viên cao học ngành Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Giao Thơng, Bộ Mơn Cầu Đường, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC (Bắt đầu từ làm đến nay) Từ tháng 11 năm 2014 đến nay: Công tác Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam Địa chỉ: 658 Võ Văn Kiệt, Phường 1, Quận 5, Thành phố Hồ Chí Minh