Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng

Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Ngô Kim Tuân NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TƠNG RỖNG THỐT NƯỚC SỬ DỤNG CỐT LIỆU TÁI CHẾ TỪ PHẾ THẢI XÂY DỰNG RESEARCH AND DEVELOPMENT PERVIOUS CONCRETE USING RECYCLED AGGREGATES FROM CONSTRUCTION AND DEMOLITION WASTE Ngành: Kỹ thuật vật liệu Mã số: 9520309 LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà Nội - Năm 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Ngô Kim Tn NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TƠNG RỖNG THỐT NƯỚC SỬ DỤNG CỐT LIỆU TÁI CHẾ TỪ PHẾ THẢI XÂY DỰNG RESEARCH AND DEVELOPMENT PERVIOUS CONCRETE USING RECYCLED AGGREGATES FROM CONSTRUCTION AND DEMOLITION WASTE Ngành: Kỹ thuật vật liệu Mã số: 9520309 XÁC NHẬN CỦA TRƯỜNG TL HIỆU TRƯỞNG TRƯỞNG PHÒNG QUẢN LÝ ĐÀO TẠO NGƯỜI HƯỚNG DẪN GS.TS Phan Quang Minh GS Ken Kawamoto Hà Nội - Năm 2024 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết trình bày Luận án trung thực chưa công bố cơng trình nghiên cứu khác trước LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh xin chân thành gửi lời cảm ơn tới GS.TS Phan Quang Minh GS Ken Kawamoto hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn khoa học suốt trình học tập nghiên cứu Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Ðại học Xây dựng Hà Nội, Dự án SATREPS, Trường Đại học Saitama – Nhật Bản; Khoa Vật liệu xây dựng, Bộ môn hỗ trợ, giúp đỡ thời gian qua Tác giả xin trân trọng cảm ơn Công ty đối tác hỗ trợ cho trình sản xuất cốt liệu tái chế từ chất thải rắn xây dựng phục vụ trình nghiên cứu luận án Xin chân thành cảm ơn toàn thể bạn bè, đồng nghiệp ủng hộ, động viên, khích lệ tơi hồn thành luận án Ðặc biệt xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình tơi ln sát cánh, giúp đỡ tơi thời gian qua Tác giả luận án Ngô Kim Tuân TĨM TẮT LUẬN ÁN Bê tơng rỗng (BTR) ngày ứng dụng rộng rãi nhờ ưu điểm hướng đến phát triển bền vững giảm tượng ngập úng, bổ sung nước ngầm, giảm hiệu ứng nhiệt thị Bên cạnh đó, thành phố lớn Việt Nam phát sinh lượng lớn phế thải xây dựng cần có giải pháp xử lý hiệu quả, giảm thiểu tác động đến môi trường Phế thải xây dựng (PTXD) tái chế thành cốt liệu sử dụng để chế tạo BTR, đạt mục tiêu kép bảo vệ môi trường phát triển bền vững Nội dung luận án nghiên cứu chế tạo BTR sử dụng cốt liệu tái chế (CLTC) từ PTXD, nghiên cứu tính chất hiệu sử dụng BTR Luận án đưa nội dung cần nghiên cứu, làm rõ bao gồm: (1) Vai trò, ảnh hưởng CLTC đến tính chất lý, đặc tính thủy lực cấu trúc rỗng BTR? (2) Nghiên cứu làm rõ cấu trúc rỗng thông số lỗ rỗng BTR sử dung CLTC? (3) Xác định mối tương quan giữa: cấu trúc rỗng, hệ số thấm, đặc tính lý, q trình bay nước hiệu giảm nhiệt độ bề mặt Trong vai trị loại CLTC nào? (4) Các yếu tố ảnh hưởng đến tượng tác nghẽn BTR? (5) Hiệu BTR việc tiêu thoát nước mưa giảm nhiệt độ bề mặt? Luận án đặt mục tiêu chế tạo BTR đạt cường độ từ – 15 MPa, hệ số thấm lớn mm/s, phù hợp với ứng dụng làm bãi đỗ xe tiêu nước dành cho xe tơ có tải trọng nhẹ Các phương pháp nghiên cứu theo tiêu chuẩn số phương pháp nghiên cứu phi tiêu chuẩn để đề xuất sử dụng để nghiên cứu, phân tích tính chất BTR làm rõ vấn đề khoa học nêu Trong có số phương pháp phi tiêu chuẩn cịn mẻ Việt Nam như: phân tích cấu trúc rỗng thơng qua phân tích hình ảnh 3D qt thiết bị MFXCT; phân tích thơng số vận chuyển khối (hệ số khuếch tán khí, hệ số thấm khí, hệ số dẫn nhiệt); phân tích hiệu bay nước nhiệt độ bề mặt BTR phịng thí nghiệm ngồi trường Kết nghiên cứu luận án chứng minh hồn tồn chế tạo BTR từ CLTC đạt mục tiêu đặt ra, phù hợp cho bãi đỗ xe tải trọng nhẹ CLTC có ảnh hưởng đến đặc tính lý đặc tính thủy lực BTR, cốt liệu nhỏ từ AAC CLTC từ khối xây làm giảm đặc tính lý có lợi đặc tính thủy lực Với độ rỗng hạt lớn, cốt liệu AAC CLTC từ khối xây làm tăng đáng kể khả hút nước giữ nước BTR, từ nâng cao hiệu bay nước, làm giảm nhiệt độ bề mặt BTR Kết nghiên cứu cho thấy tính dị hướng phân bố cấu trúc rỗng hệ số thấm theo phương khác Với mẫu hình hộp chữ nhật, hệ số thấm theo phương tạo hình nhỏ nhất, hệ số thấm theo phương tương tự mẫu lập phương cắt từ mẫu hình hộp chữ nhật Kết nghiên cứu xác định mối tương quan giữa: Cấu trúc rỗng hệ số thấm nước; Cấu trúc rỗng, đặc tính lý hệ số thấm nước; Quá trình bay nước cấu trúc nhiệt độ bề mặt BTR Hiện tượng tắc nghẽn làm suy giảm đáng kể hệ số thấm yếu tố: kích thước hạt tác nhân gây tắc nghẽn, kích thước lỗ rỗng hiệu BTR chiều dài đường thấm định Sau hai năm sử dụng bãi đỗ xe, mức độ suy giảm hệ số thấm bề mặt BTR phụ thuộc vào vị trí chịu tác động tác nhân tắc nghẽn, suy giảm trung bình từ – 9%, có vị trí lên đến 53% Bề mặt BTR sử dụng AAC điều kiện giữ nước (tưới nước mưa) có nhiệt độ thấp BTR khơng sử dụng AAC từ – 3oC thấp – 12oC so với bề mặt bê tông thường bê tông nhựa Tính tốn cường độ mưa theo mơ hình IDF cho thấy hệ thống bãi đỗ xe có khả tiêu nước hồn tồn với mưa lớn 68,6 mm/giờ kéo dài Hà Nội (xác suất xuất năm lần) Như vậy, luận án nghiên cứu chế tạo thành công BTR thể sử dụng CLTC tái từ PTXD ứng dụng cho bãi đỗ xe Các loại cốt liệu có độ rỗng cao từ AAC khối xây khơng có lợi cho cường độ có lợi cho khả hút nước giữ nước Từ chứng minh hiệu giảm nhiệt độ bề mặt BTR nhờ bay nước Luận án chứng minh giải thích câu hỏi giả thuyết khoa học đưa Các kết nghiên cứu có giá trị khoa học thực tiễn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN ÁN .iii MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG .xii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xiv MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tượng, phạm vi nội dung nghiên cứu 4 Phương pháp nghiên cứu 5 Cơ sở khoa học .5 Các luận điểm khoa học luận án .6 Các đóng góp luận án Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án .7 Những vấn đề tồn 10 Cấu trúc luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG RỖNG VÀ SỬ DỤNG CLTC TỪ PTXD CHẾ TẠO BÊ TÔNG RỖNG 1.1 Tổng quan bê tông rỗng .9 Khái niệm bê tông rỗng Ưu - nhược điểm BTR .9 Tình hình nghiên cứu ứng dụng BTR giới 12 Tình hình nghiên cứu sử dụng BTR Việt Nam .14 1.2 Tổng quan cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng .16 Tình hình quản lý, tái chế PTXD giới Việt Nam .16 Cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng 20 1.3 Tổng quan bê tông rỗng sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng 25 Tính chất lý bê tơng rỗng sử dụng cốt liệu tái chế .25 Độ rỗng cấu trúc rỗng bê tông rỗng sử dụng cốt liệu tái chế .28 Đặc tính thủy lực BTR sử dụng CLTC 31 Tính chất nhiệt BTR 34 Một số đặc tính khác BTR .35 1.4 Tổng quan hệ thống mặt đường thấm nước áp dụng cho bãi đỗ xe hiệu giảm nhiệt độ bề mặt 36 Hệ thống mặt đường thấm nước ứng dụng cho bãi đỗ xe .36 Hiệu giảm nhiệt độ bề mặt hệ thống mặt đường thấm nước 37 1.5 Những nội dung cần nghiên cứu 41 CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA BÊ TÔNG RỖNG SỬ DỤNG CỐT LIỆU TÁI CHẾ TỪ PTXD .43 2.1 Cơ sở hình thành cấu trúc rỗng BTR 43 Độ rỗng cấu trúc rỗng đá xi măng – (loại 1): 43 Độ rỗng cấu trúc rỗng hạt cốt liệu (loại 2) 45 Độ rỗng cấu trúc rỗng hạt cốt liệu (loại 3) 46 2.2 Cơ sở hình thành tính thấm BTR 49 2.3 Cơ sở hình thành cường độ BTR 50 2.4 Cơ sở nâng cao hiệu giảm nhiệt bề mặt BTR 51 2.5 Cơ sở lựa chọn thiết kế bãi đỗ xe thấm nước .53 2.6 Cơ sở khoa học việc sử dụng cốt liệu tái chế 54 CHƯƠNG NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 57 3.1 Nguyên vật liệu chế tạo 57 Xi măng 57 Cốt liệu tái chế từ PTXD 58 Phụ gia siêu dẻo .60 Nước 60 3.2 Phương pháp nghiên cứu 60 Các phương pháp tiêu chuẩn 61 Các phương pháp phi tiêu chuẩn 63 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN .70 4.1 Nghiên cứu đặc tính lý đặc tính thủy lực bê tơng rỗng 70 Nghiên cứu ảnh hưởng độ nhớt hồ xi măng đến phân bố lỗ rỗng 70 Cấp phối bê tông rỗng 74 Nghiên cứu ảnh hưởng cốt liệu nhỏ AAC đến đặc tính BTR 76 Ảnh hưởng CLTC từ gạch đất sét nung đến tính chất BTR 82 4.2 Nghiên cứu cấu trúc rỗng, thông số lỗ rỗng hệ số thấm BTR 94 Lựa chọn cấp phối nghiên cứu .94 Kết nghiên cứu hệ số thấm nước .96 Nghiên cứu cấu trúc rỗng phân tích hình ảnh 3D (MFXCT) .106 Ảnh hưởng tác nhân gây tắc nghẽn đến tính chất BTR .120 4.3 Kết nghiên cứu hiệu giảm nhiệt độ bề mặt BTR 125 Xác định thông số vận chuyển khối .125 Kết xác định hiệu giảm nhiệt độ bề mặt bay 127 Xác định hệ số dẫn nhiệt BTR .131 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BTR LÀM BÃI ĐỖ XE 134 5.1 Lựa chọn thiết kế thi cơng thí điểm bãi đỗ xe thấm nước 134 5.2 Nghiên cứu tính chất lý bề mặt BTR 135 5.3 Kết nghiên cứu hiệu giảm nhiệt độ bề mặt BTR .137 5.4 Nghiên cứu khả thoát nước bãi đỗ xe thí điểm tính theo lượng mưa trung bình Hà Nội 144 KẾT LUẬN 149 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .151 TÀI LIỆU THAM KHẢO .153 PHỤ LỤC PL1