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

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 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS..  Nhu cầu về mặt đường bê tông nhựa là rất

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

Hướng dẫn khoa học:

PGS.TS Lã Văn Chăm

Chuyên ngành:

Xây dựng đường ôtô và đường thành phố

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Tính cấp thiết của đề tài

Quy hoạch phát triển mạng đường bộ cao tốc Việt Nam

đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030:

Quy hoạch phát triển mạng đường bộ cao tốc Việt Nam

đến năm 2020 và 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 và Tây Nguyên, khu vực phía Nam.

- Hệ thống đường vành đai cao tốc tại thành phố Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh.

 Nhu cầu về mặt đường bê tông nhựa là rất lớn

 Nguồn vật liệu tự nhiên có hạn

Tích cực đẩy mạnh nghiên cứu, áp dụng những công nghệ mới, những dạng vật liệu mới trong xây dựng đường ô tô

Tổng quan về bê tông nhựa trong xây dựng đường ô tô

Tổng quan về bê tông nhựa

- Vị trí của lớp bê tông nhựa trong kết cấu nền – mặt đường

- Yêu cầu cơ bản của mặt đường mềm:

+ Đủ cường độ+ Ổn định cường độ+ Độ bằng phẳng+ Độ nhám

+ Chịu bào mòn tốt và sản sinh

ít bụi

Kết cấu mặt đường mềm

Tổng quan về bê tông nhựa

Bê tông nhựa trong xây dựng đường ô tô

- Khái niệm và phân loại

- Yêu cầu cơ bản của bê tông nhựa:

+ Tính chất liên quan tới đặc tính thể tích.

Xỉ thép trong xây dựng đường ô tô

Tổng quan về nghiên cứu sử dụng xỉ thép trong xây dựng đường ô

tô ở Việt Nam và trên thế giới:

- Các chỉ tiêu cơ lý

- Thành phần hóa học

- Các nghiên cứu ứng dụng trong xây dựng đường ô tô

Các nghiên cứu xỉ thép trên thế giới:

Các chỉ tiêu cơ lý:

Xỉ thép có dạng hình khối lập phương với các cạnh sắc, bề mặt thô ráp với nhiều lỗ rỗng bề mặt, rất ít hạt thoi dẹt, khối lượng riêng lớn ( từ 3,1 – 3,4 g/cm3) độ hút nước từ 1 – 4%; độ hao mòn LA từ 10 – 20,5 %; độ cứng theo thang độ cứng Friedrich Mohs đạt mức 7, độ nén dập trong xi lanh đạt 19%

Xỉ thép trong xây dựng đường ô tô

Loại xỉ thép Thành phần hóa học của xỉ thép (%)

FeO Fe 2 O 3 CaO SiO 2 Al 2 O 3 MgO MnO

Xỉ thép trong xây dựng đường ô tô

Các nghiên cứu ứng dụng xỉ thép trong xây dựng giao thông

trên thế giới:

- Thay thế cốt liệu cho bê tông xi măng: Cường độ chịu nén,

chịu kéo uốn cao, độ bền cao, ổn định nhiệt…

Một số công trình dùng bê tông 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 cơ lý của lớp

móng đường như tăng khối lượng thể tích khô lớn nhất, tăng chỉ số CBR và mô đun đàn hồi, sử dụng để chống lầy, làm khô mặt bằng

và xử lý nền đất yếu…

Đã được sử dụng tại nhiều nước như Mỹ, Trung Quốc, Úc, Ai

Cập, Brazil…

Xỉ thép trong xây dựng đường ô tô

- Xỉ thép cho bê tông nhựa: 16 bang của Mỹ có nghiên cứu và báo

cáo về việc sử dụng cốt liệu xỉ thép cho bê tông nhựa, Úc, Ukraina, Jordan, Canada, Sudan, Croatia, Thổ Nhĩ Kỳ…

Các kết quả nghiên cứu cho thấy bê tông nhựa cốt liệu xỉ thép có nhiều tính chất tốt hơn so với bê tông nhựa truyền thống như: Cường độ cao, module đàn hồi có thể cao gấp 1,5 lần, độ bằng phẳng tốt hơn 10%, giảm trơn trượt, chống bong bật tốt, khả năng kháng lún vệt bánh xe tốt,…

Bê tông nhựa cốt liệu xỉ thép có khối lượng riêng, khối lượng thể tích lớn, hàm lượng nhựa tối ưu và độ rỗng dư hầu hết đều cao hơn

bê tông nhựa truyền thống

Thi công thử mặt đường bê tông nhựa xỉ thép ở Croatia

Xỉ thép trong xây dựng đường ô tô

Các nghiên cứu ở Việt Nam:

Độ cứng cao, bề mặt thô ráp, nhiều lỗ rỗng bề mặt

Khối lượng riêng lớn (trung bình 3,5 g/cm 3 )

Khả năng dính bám với nhựa tốt

Thỏa mãn các yêu cầu về cốt liệu dùng để sản xuất bê tông nhựa

Loại xỉ thép Thành phần hóa học của xỉ thép (%)

Thành phần hóa học của xỉ thép Việt Nam

Xỉ thép trong xây dựng đường ô tô

Ứng dụng xỉ thép trong xây dựng giao thông ở Việt Nam

Hiện nay, xỉ thép tại Việt Nam chưa được sử dụng nhiều trong xây

dựng giao thông

Xỉ thép trong xây dựng đường ô tô

Nền nhà máy thép Pomina 3

Nhà máy thép Fuco (Đài Loan)

Nhà máy nhôm định hình - Cty TNHH Nhôm Toàn Cầu (Australia) KCN Mỹ

Xuân B1-Conac

Kho than Quảng Ninh - Chi nhánh Long Thành, Đồng Nai

Nhà máy sản xuất cần cẩu Metaco (Nhật) KCN Phú Mỹ 1

Thi công thử nghiệm lớp móng đường sử dụng xỉ thép tại Vũng Tàu

Xỉ thép trong xây dựng đường ô tô

Nghiên cứu thực nghiệm

Tính chất của bê tông nhựa cốt liệu

xỉ thép:

- Các chỉ tiêu liên quan tới đặc tính thể tích

- Các đặc tính cơ học và khả năng kháng vệt hằn bánh xe

Lấy xỉ thép tại nhà máy Gang thép Thái Nguyên

Nghiên cứu thực nghiệm

Thí nghiệm xác định độ hao mòn LosAngerles (LA)

và độ nén dập trong xi lanh của xỉ thép

Nghiên cứu thực nghiệm

Thí nghiệm KLR, KLTT và Thí nghiệm xác định độ dính bám với nhựa của xỉ thép

KLTT xốp (g/cm 3 )

So sánh chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép và đá dăm

Nghiên cứu thực nghiệm

Độ nén dập xi lanh (khô)

Độ nén dập xi lanh(bão hòa)

So sánh chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép và đá dăm

Nghiên cứu thực nghiệm

Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả thí nghiệm

xỉ thép

Yêu cầu về cốt liệu cho BTN (TCVN

8819:2011) Khối lượng riêng g/cm 3 3,76 -

Đánh giá mức độ phù hợp của xỉ thép làm cốt liệu cho bê tông nhựa

Nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu các tính chất cơ lý của 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, 2 hỗn hợp BTN được thiết kế với cùng cấp phối

- Đúc mẫu và thí nghiệm các tính chất cơ lý của bê tông nhựa cốt liệu xỉ thép và bê tông nhựa cốt liệu đá dăm

- So sánh, đánh giá

Nghiên cứu thực nghiệm

STT Chỉ tiêu thí nghiệm Kết quả Đơn vị Yêu cầu

1 Độ kim lún 25 o C, 100g, 5 giây 60.3 0.10 mm 60 -70

2 Độ kéo dài 25 0 C 5cm/phút >100 cm 100 min

3 Nhiệt độ hóa mềm 50 ˚C 46 - 56

4 Nhiệt độ bắt lửa 290 ˚C 230 min

5 Lượng tổn thất sau khi nung ở

163˚C trong 5h 0.21 % 0.8 max

6 Khối lượng riêng 1.033 g/cm 3 1.0 - 1.05

7

Tỷ lệ kim lún của nhựa sau nung ở

163˚C trong 5 giờ so với độ kim

10 Hàm lượng Paraphin 2.147 % 2,2 max

Kết quả thí nghiệm nhựa đường 60/70 ADCo

Nghiên cứu thực nghiệm

0.08 0.75

10 20 30 40 50 60 70 80 90

100 Cận trên QĐ 858

Cận dưới QĐ 858 Thiết kế

Vật liệu và các giai đoạn đúc mẫu Nhiệt độ tương ứng

Trộn hỗn hợp trong thùng trộn 160˚C

Kiểm soát nhiệt độ trong quá trình đúc mẫu

Nghiên cứu thực nghiệm

Các chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị

Loại bê tông nhựa BTN sử dụng cốt

liệu xỉ thép

BTN sử dụng cốt liệu đá dăm

So sánh các tính chất cơ lý của 2 loại bê tông nhựa

Nghiên cứu thực nghiệm

Loại bê tông nhựa Đơn vị BTNC 12,5 cốt liệu xỉ

Kết quả thí nghiệm vệt hằn bánh xe bằng thiết bị Wheel Tracking

Nghiên cứu thực nghiệm

- Thi công thử hỗn hợp bê tông nhựa cốt liệu xỉ thép ngoài hiện trường để có thể có những đánh giá, nhận định toàn diện hơn.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

CHÂN THÀNH CẢM ƠN!