NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG XỈ THÉP NHÀ MÁY GANG THÉP THÁI NGUYÊN LÀM CỐT LIỆU CHO BÊ TÔNG NHỰA TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ

LOGO LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG XỈ THÉP NHÀ MÁY GANG THÉP THÁI NGUYÊN LÀM CỐT LIỆU CHO BÊ TÔNG NHỰA TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ Chuyên ngành: Xây dựng đường ôtô đường thành phố Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lã Văn Chăm Nội dung Tổng quan bê tơng nhựa xây dựng đường Xỉ thép tình hình sử dụng xỉ thép xây dựng đường Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng xỉ thép nhà máy gang thép Thái Nguyên làm cốt liệu cho bê tông nhựa nóng  Kết4 luận kiến nghị Tính cấp thiết đề tài Quy hoạch phát triển mạng đường cao tốc Việt Nam đến năm 2020 định hướng đến năm 2030: 21 tuyến với tổng chiều dài 6.411 km gồm: - Tuyến cao tốc Bắc – Nam, - Hệ thống đường cao tốc khu vực phía Bắc, miền Trung Tây Nguyên, khu vực phía Nam - Hệ thống đường vành đai cao tốc thành phố Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh  Nhu cầu mặt đường bê tông nhựa lớn  Nguồn vật liệu tự nhiên có hạn Tích cực đẩy mạnh nghiên cứu, áp dụng công nghệ mới, dạng vật liệu xây dựng đường ô tô Mục tiêu nghiên cứu Tổng quan bê tông nhựa xây dựng đường ô tô Mục tiêu nghiên cứu Xỉ thép tình hình sử dụng xỉ thép xây dựng đường ô tô Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng xỉ thép nhà máy gang thép Thái Nguyên làm cốt liệu cho bê tơng nhựa nóng Tổng quan bê tơng nhựa Kết cấu mặt đường mềm - Vị trí lớp bê tông nhựa kết cấu – mặt đường - Yêu cầu mặt đường mềm: + Đủ cường độ + Ổn định cường độ + Độ phẳng + Độ nhám + Chịu bào mòn tốt sản sinh bụi Tổng quan bê tông nhựa Bê tông nhựa xây dựng đường ô tô - Khái niệm phân loại - Yêu cầu bê tơng nhựa: + Tính chất liên quan tới đặc tính thể tích + Tính chất học - Cốt liệu để sản xuất bê tông nhựa: + Kích cỡ thành phần hạt + Độ + Độ cứng + Độ bền + Cấu trúc bề mặt + Tính thích ứng với nhựa đường… Xỉ thép xây dựng đường ô tô Tổng quan nghiên cứu sử dụng xỉ thép xây dựng đường ô tô Việt Nam giới: - Các tiêu lý - Thành phần hóa học - Các nghiên cứu ứng dụng xây dựng đường ô tô Các nghiên cứu xỉ thép giới: Các tiêu lý: Xỉ thép có dạng hình khối lập phương với cạnh sắc, bề mặt thô ráp với nhiều lỗ rỗng bề mặt, hạt thoi dẹt, khối lượng riêng lớn ( từ 3,1 – 3,4 g/cm3) độ hút nước từ – 4%; độ hao mòn LA từ 10 – 20,5 %; độ cứng theo thang độ cứng Friedrich Mohs đạt mức 7, độ nén dập xi lanh đạt 19% Xỉ thép xây dựng đường tơ Thành phần hóa học xỉ thép giới Loại xỉ thép Thành phần hóa học xỉ thép (%) FeO Fe2O3 CaO SiO2 Al2O3 13.4 - 31 28.3 12 5.6 Mỹ - 29 35 14 - Sudan - 20 41.3 15.6 2.2 6.9 - Cộng hòa Czech - 0.18 36.3 42.5 6.8 11.7 - Jordan - 15.3 45.1 12.5 4.1 8.9 4.8 Thổ Nhĩ Kỳ - 23.5 51 12.5 1.4 1.3 3.7 76 - - 11 - 29 35 14 5.5 7.7 5.7 Ukraina Ấn độ Australia MgO MnO Xỉ thép xây dựng đường ô tô Các nghiên cứu ứng dụng xỉ thép xây dựng giao thông giới: - Thay cốt liệu cho bê tông xi măng: Cường độ chịu nén, chịu kéo uốn cao, độ bền cao, ổn định nhiệt… Một số cơng trình dùng bê tơng xỉ thép: Sân vận động Quốc gia Bắc Kinh - Trung Quốc, sân bay Sydney, sân vận động Colonial Melboune … - Xỉ thép cho nền, móng đường: cải thiện đặc tính lý lớp móng đường tăng khối lượng thể tích khô lớn nhất, tăng số CBR mô đun đàn hồi, sử dụng để chống lầy, làm khô mặt xử lý đất yếu… Đã sử dụng nhiều nước Mỹ, Trung Quốc, Úc, Ai Cập, Brazil… Xỉ thép xây dựng đường ô tô - Xỉ thép cho bê tông nhựa: 16 bang Mỹ có nghiên cứu báo cáo việc sử dụng cốt liệu xỉ thép cho bê tông nhựa, Úc, Ukraina, Jordan, Canada, Sudan, Croatia, Thổ Nhĩ Kỳ… Các kết nghiên cứu cho thấy bê tông nhựa cốt liệu xỉ thép có nhiều tính chất tốt so với bê tông nhựa truyền thống như: Cường độ cao, module đàn hồi cao gấp 1,5 lần, độ phẳng tốt 10%, giảm trơn trượt, chống bong bật tốt, khả kháng lún vệt bánh xe tốt,… Bê tơng nhựa cốt liệu xỉ thép có khối lượng riêng, khối lượng thể tích lớn, hàm lượng nhựa tối ưu độ rỗng dư hầu hết cao bê tông nhựa truyền thống Nghiên cứu thực nghiệm Lấy xỉ thép nhà máy Gang thép Thái Nguyên Nghiên cứu thực nghiệm Thí nghiệm xác định độ hao mịn LosAngerles (LA) độ nén dập xi lanh xỉ thép Nghiên cứu thực nghiệm Thí nghiệm KLR, KLTT Thí nghiệm xác định độ dính bám với nhựa xỉ thép Nghiên cứu thực nghiệm Xỉ thép 3.760 Đá dăm 3.600 2.791 2.744 1.806 1.650 1.060 KLR (g/cm3) 0.680 KLTT xốp0.240 (g/cm3) Hàm lượng bụi, KLTT(g/cm3) Độ hút nước bùn sét (%) (%) So sánh tiêu lý xỉ thép đá dăm 1.470 Nghiên cứu thực nghiệm Xỉ thép Đá dăm 18.10 14.91 12.40 11.02 10.89 8.64 Độ hao mòn LA (%) 7.32 3.20 Hàm lượng hạt thoi dẹt (%) Độ nén dập xi lanh (khô) Độ nén dập xi lanh(bão hòa) So sánh tiêu lý xỉ thép đá dăm Nghiên cứu thực nghiệm Chỉ tiêu Khối lượng riêng Độ hút nước Kết thí nghiệm Yêu cầu cốt liệu cho BTN (TCVN xỉ thép 8819:2011) g/cm3 3,76 - % 1,65 - Đơn vị ≤ 28 (lớp mặt trên) Độ hao mòn LosAngerles (LA) % 12,4 ≤35 (lớp mặt dưới) ≤ 40 (lớp móng BTNR) ≤ 15 (BTNC) Hàm lượng hạt thoi dẹt % 3,2 Hàm lượng bụi, bùn, sét % 0,24 ≤2 Cấp ≥ cấp % 8,64 ≤ 14 (lớp móng BTNR) Độ dính bám đá với nhựa 60/70 Độ nén dập xi lanh (khô) ≤ 20 (BTNR) Đánh giá mức độ phù hợp xỉ thép làm cốt liệu cho bê tông nhựa Nghiên cứu thực nghiệm Nghiên cứu tính chất lý BTN cốt liệu xỉ thép - Thí nghiệm vật liệu đầu vào: Xỉ thép, đá dăm, nhựa đường, bột khoáng - Thiết kế hỗn hợp BTNC 12,5 theo phương pháp Marshall, hỗn hợp BTN thiết kế với cấp phối - Đúc mẫu thí nghiệm tính chất lý bê tông nhựa cốt liệu xỉ thép bê tông nhựa cốt liệu đá dăm - So sánh, đánh giá Nghiên cứu thực nghiệm STT Kết Đơn vị Độ kim lún 25 oC, 100g, giây 60.3 0.10 mm Độ kéo dài 250C 5cm/phút >100 cm 100 Nhiệt độ hóa mềm Nhiệt độ bắt lửa 50 290 ˚C ˚C 46 - 56 230 0.21 % 0.8 max 1.033 g/cm3 78.3 % 75 99.87 % 99 2.147 Cấp % Chỉ tiêu thí nghiệm Lượng tổn thất sau nung 163˚C 5h Khối lượng riêng Yêu cầu 60 -70 1.0 - 1.05 Tỷ lệ kim lún nhựa sau nung 163˚C so với độ kim lún nhựa gốc 25˚C Lượng hòa tan Trichloroethylene Chỉ tiêu dính bám 10 Hàm lượng Paraphin Kết thí nghiệm nhựa đường 60/70 ADCo Cấp3 2,2 max Nghiên cứu thực nghiệm 100 90 Cận QĐ 858 80 Thiết kế 70 Lượng lọt sàng (%) Cận QĐ 858 60 50 40 30 Kích cỡ sàng (mm) 20 10 7.5 0.75 Cấp phối bê tông nhựa chặt 12,5 0.08 Nghiên cứu thực nghiệm Vật liệu giai đoạn đúc mẫu Nhiệt độ tương ứng Nhựa đường 160˚C Cốt liệu 175˚C Trộn hỗn hợp thùng trộn 160˚C Đầm mẫu Marshall 155˚C Kiểm soát nhiệt độ trình đúc mẫu Nghiên cứu thực nghiệm Loại bê tông nhựa Các tiêu kỹ thuật Đơn vị BTN sử dụng cốt BTN sử dụng cốt liệu xỉ thép liệu đá dăm Độ ổn định Marshall (S) kN 14.83 11.78 Độ dẻo (F) mm 2.53 2.56 Độ ổn định lại % 96 93 Độ rỗng dư (Va) % 4.93 4.91 Khối lượng riêng g/cm3 3,043 2.577 Khối lượng thể tích g/cm3 2.893 2.450 So sánh tính chất lý loại bê tông nhựa Nghiên cứu thực nghiệm BTNC 12,5 cốt liệu xỉ BTNC 12,5 cốt liệu đá thép dăm Loại bê tông nhựa Đơn vị Số lượt tải tác dụng Lượt 15000 15000 Độ lún mm 5,85 8,21 Kết thí nghiệm vệt hằn bánh xe thiết bị Wheel Tracking KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN: - Xỉ thép Nhà máy Gang thép Thái Ngun có tính chất lý tương đồng chí tốt so với đá dăm - Bê tông nhựa sử dụng cốt liệu xỉ thép nhà máy gang thép Thái Ngun có đặc tính lý tốt bê tông nhựa truyền thống Qua kết nghiên cứu thực nghiệm, nhận định xỉ thép nhà máy gang thép Thái Nguyên hoàn tồn có khả ứng dụng xây dựng đường ô tô KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KIẾN NGHỊ: - Nghiên cứu độ bền bê tông nhựa cốt liệu xỉ thép tác động môi trường thời gian dài - Tiến hành thêm thí nghiệm đặc trưng khai thác thí nghiệm phục vụ cho thiết kế kết cấu bê tông nhựa cốt liệu xỉ thép thí nghiệm mỏi, thí nghiệm mô đun đàn hồi… - Thi công thử hỗn hợp bê tơng nhựa cốt liệu xỉ thép ngồi trường để có đánh giá, nhận định tồn diện LOGO CHÂN THÀNH CẢM ƠN! ... vật liệu xây dựng đường ô tô Mục tiêu nghiên cứu Tổng quan bê tông nhựa xây dựng đường ô tô Mục tiêu nghiên cứu Xỉ thép tình hình sử dụng xỉ thép xây dựng đường ô tô Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng. .. Tổng quan bê tơng nhựa xây dựng đường Xỉ thép tình hình sử dụng xỉ thép xây dựng đường Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng xỉ thép nhà máy gang thép Thái Nguyên làm cốt liệu cho bê tông nhựa nóng... lượng nhựa tối ưu độ rỗng dư hầu hết cao bê tông nhựa truyền thống Xỉ thép xây dựng đường ô tô Thi công thử mặt đường bê tông nhựa xỉ thép Croatia Xỉ thép xây dựng đường ô tơ Các nghiên cứu Việt