Nâng cao khả năng chống mài mòn của bê tông sử dụng cát mịn làm mặt đường bê tông xi măng

Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu cải thiện khả năng chống mài mòn của bê tông sử dụng cát mịn, qua đó mở rộng ứng dụng cho bê tông làm đường. Kết quả nghiên cứu cho thấy thay thế 40% cát mịn bằng mạt đá vôi đã cải thiện được đáng kể khả năng chống mài mòn của bê tông. Sử dụng cát mịn có mô đun độ lớn từ 1,2 đến 1,9 phối hợp với mạt đá vôi cho phép chế tạo bê tông có độ mài mòn tương đương với bê tông sử dụng cát thô đáp ứng được yêu cầu làm đường bê tông xi măng tới cấp II.

BÊ TÔNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG NÂNG CAO KHẢ NĂNG CHỐNG MÀI MỊN CỦA BÊ TƠNG SỬ DỤNG CÁT MỊN LÀM MẶT ĐƯỜNG BÊ TƠNG XI MĂNG TS HỒNG MINH ĐỨC, ThS NGỌ VĂN TOẢN Viện KHCN Xây dựng Tóm tắt: Khác với bê tơng cho kết cấu xây dựng, tế xã hội cao cho nhiều địa phương nước ta Tuy bê tông dùng cho mặt đường bê tông xi măng cần đáp ứng yêu cầu khả chống mài mòn Tuy nhiên, sử dụng cát mịn, để đảm bảo tính cơng tác cần tăng lượng nước trộn, khiến cường độ nhiên, sử dụng cát mịn ảnh hưởng tiêu cực đến độ mài mòn bê tơng Đó để trì tính cơng tác tương đương sử dụng cát thô, cần tăng lượng nước trộn Nếu giữ nguyên lượng khả chống mài mòn bị suy giảm Bài báo trình bày kết nghiên cứu cải thiện khả chống mài mòn bê tơng sử dụng cát mịn, qua mở rộng ứng dụng cho bê tông làm đường Kết dùng xi măng, điều làm giảm tỷ lệ xi măng nước khiến cường độ khả chống mài mòn bị suy giảm Đối với bê tơng mặt đường, độ mài mòn tiêu kỹ thuật quan trọng nghiên cứu cho thấy thay 40% cát mịn mạt đá vôi cải thiện đáng kể khả chống mài mòn bê tơng Sử dụng cát mịn có mơ đun độ lớn từ 1,2 đến 1,9 phối hợp với mạt đá vôi Để bê tông dùng làm mặt đường cao tốc, cấp I đến cấp III cấp IV trở xuống độ mài mòn cần phải nhỏ 0,3 g/cm² 0,6 g/cm² cho phép chế tạo bê tơng có độ mài mòn tương đương với bê tông sử dụng cát thô đáp ứng yêu cầu làm đường bê tông xi măng tới cấp II Các nghiên cứu [1, 2] số yếu tố ảnh hưởng đến độ chịu mài mòn bê tơng, bao gồm: cường độ bê tơng, tính chất cốt liệu, Từ khóa: Độ mài mòn, bê tơng sử dụng cát mịn, mặt đường bê tông xi măng Abstract: Unlike concrete for structural lượng dùng cốt liệu, phương pháp hoàn thiện bề mặt, điều kiện bảo dưỡng, điều kiện mơi trường làm việc đặc tính lý bê tơng khối đổ Trong đó, nghiên cứu [2, 3] nhấn mạnh ảnh elements, the requirement of abrasion resistance for cement concrete pavement is essential However, when fine sand is used, to keep the workability unchange we need to increase the water content, hưởng cường độ chịu nén, nghiên cứu [4, 5, 6] đề cập thêm ảnh hưởng cường độ chịu kéo uốn bê tơng, số nghiên cứu khác [7, 8] tập trung vào ảnh hưởng cường resulting in reducing of strength and abrasion resistance This article presents the research results on improvement of abrasion resistance of concrete using fine sand, aiming to extend the application of độ chịu kéo uốn tới độ mài mòn bê tơng Có thể thấy rằng, để trì đồng thời tỷ lệ X/N tính cơng tác chuyển sang dùng cát mịn, cần phải sử dụng biện pháp công nghệ sử dụng fine sand in concrete pavement The results showed that using crushed limestone waste to replace 40% find sand significantly improved abrasion resistance of concrete It was found that the use of fine sand tăng lượng dùng phụ gia giảm nước Theo nghiên cứu [7], mài mòn xảy chà xát vật liệu có độ cứng cao lên bề mặt vật liệu có độ cứng nhỏ để lại vết xước, phá hủy bề mặt Nguyên nhân giảm khối lượng vật liệu mài mòn khối lượng chà xát, xước bong tróc hạt vật liệu bề mặt Do đó, nói độ mài mòn phụ thuộc chủ yếu tính chất hạt cốt liệu, cường độ đá xi măng liên kết đá xi măng cốt liệu Mặc dù, cường độ cát cao cường độ đá (thang độ cứng Mohs) chịu tác động mài mòn, hạt cát liên kết với so với hạt đá Đó kích thước hạt cát sử dụng bê tơng so với hạt cát mài gần nên with fineness modulus from 1,2 to 1,9 in combination with crushed limestone waste could produce concrete meeting the requirement on abrasion resistance for grade II cement concrete pavement Keywords: Abrasion resistance, concrete using fine sand, cement concrete pavement Đặt vấn đề Sử dụng cát mịn chỗ chế tạo bê tông xi măng cho đường giải pháp đem lại hiệu kinh 26 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2018 BÊ TÔNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG khả hạt cát bị cát mài tác động, đẩy tách khỏi đá xi măng cao hạt cốt liệu lớn Thành phần hạt cát mịn thường bao gồm hạt nhỏ 1,25mm Phối hợp loại cát với đá dăm dẫn tới hỗn hợp cốt liệu có cấp phối gián đoạn, thiếu cấp hạt từ 5mm đến 1,25mm Nhiều cơng trình nghiên cứu cho thấy sử dụng hỗn hợp cốt liệu cấp phối gián đoạn với cát mịn để chế tạo bê tông chất lượng tốt Đặc điểm bê tơng cấp phối gián đoạn có khối lượng thể tích lớn so với bê tơng cấp phối liên tục [9] chứa nhiều cốt liệu lớn, lượng ngậm cát (tỷ lệ cát/cốt liệu) nhỏ hơn, cấp phối hạt tối ưu hỗn hợp cốt liệu cấp phối gián đoạn phụ thuộc vào lượng hồ xi măng hỗn hợp bê tông [10] Một đặc điểm khác hỗn hợp bê tông sử dụng cấp phối gián đoạn với cát mịn hỗn hợp dễ lèn chặt so với hỗn hợp bê tông cấp phối liên tục có độ sụt [11] Ngồi xu hướng dễ phân tầng nên hỗn hợp bê tông cấp phối gián đoạn thường chế tạo với độ sụt thấp [12] Tuy nhiên nghiên cứu ảnh hưởng cát mịn tới khả chống mài mòn bê tơng chưa đề cập nhiều Để nâng cao khả chống mài mòn cho bê tơng sử dụng cát mịn sử dụng mạt đá để bổ sung thêm cỡ hạt lớn Mạt đá phế thải trình sản xuất cốt liệu lớn (nghiền đá) Trong cát nghiền có thành phần cỡ hạt gần tương tự với cát tự nhiên, đảm bảo yêu cầu tính chất lý, hóa thay hồn tồn phần cát tự nhiên bê tông vữa xây dựng [13] mạt đá có thành phần biến động không quản lý Ưu điểm cát nghiền so với cát tự nhiên độ sạch, độ hút nước thấp độ bám dính cao Cát tự nhiên bị bao phủ tạp chất sét mịn có khả tăng tính dẻo tính liên kết dẻo bê tông tươi tăng lại ảnh hưởng tiêu cực đến bê tơng đóng rắn [14] Theo nghiên cứu [13], nghiền từ nguồn, cát nghiền có khối lượng thể tích tương tự cốt liệu lớn, nên độ tách vữa có phần hạn chế Thời gian đông kết bê tông vữa bị ảnh hưởng hàm lượng muối hòa tan tạp chất hữu có cốt liệu Khi sử dụng cát nghiền hai hàm lượng thấp ảnh hưởng đến thời gian đông kết bê tông Nghiên cứu ảnh hưởng cát nghiền đến tính chất bê tơng, J.K.Kim [15] cho thấy cường độ chịu nén chịu kéo uốn mẫu có tỷ lệ N/X từ 0,4 đến 0,6 làm từ cát nghiền gần Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2018 mẫu dùng cát tự nhiên Cường độ chịu nén, đặc biệt, cường độ chịu kéo uốn mẫu bê tông sử dụng cát hỗn hợp (50% cát nghiền + 50% cát tự nhiên) lớn mẫu sử dụng toàn cát nghiền cát tự nhiên Phát triển cường độ chịu nén, chịu kéo uốn tuổi từ ngày đến 90 ngày bê tông dùng cát nghiền, cát nghiền + cát tự nhiên, cát tự nhiên So với cát nghiền mạt đá có thành phần tính chất phụ thuộc nhiều vào nguyên liệu công nghệ sản xuất nhiều yếu tố khác có biến động mạnh sở sản xuất khác nhau, cần có biện pháp kiểm sốt chặt chẽ chất lượng mạt đá sở sản xuất đó, từ đưa quy định chung loại vật liệu áp dụng đại trà Tuy nhiên, phân tích tính chất mạt đá vơi Hà Nam nghiên cứu cho thấy mạt đá có kích thước hạt thơ cát thơ kích thước mắt sàng từ 0,63mm lên 2,5mm thành phần hạt nằm khoảng quy định cát thô theo TCVN 7570:2006 Mặc dù thân mạt đá có thành phần hạt khơng thỏa mãn yêu cầu cốt liệu nhỏ, phối hợp với cát mịn với tỷ lệ hợp lý, hoàn tồn thu hỗn hợp cốt liệu nhỏ thỏa mãn yêu cầu cát thô Mặt khác, thơ hóa cát mịn mạt đá, cải thiện khả chống mài mòn bê tông sử dụng cát mịn Các nghiên cứu phân tích cho thấy cát mịn bổ sung mạt đá vào cấp phối hạt trở nên liên tục, tỷ lệ diện tích bề mặt hỗn hợp cốt liệu nhỏ giảm dẫn tới lượng cần nước hỗn hợp bê tông giảm khiến lượng nước trộn bê tông sử dụng cát mịn tương đương với cát thơ tính cơng tác cho trước Do sử dụng hỗn hợp cát tự nhiên mạt đá nâng cao cường độ chịu nén, chịu kéo uốn bê tông so với sử dụng riêng mạt đá vôi riêng cát tự nhiên Qua đó, nâng cao khả chống mài mòn bê tơng Nghiên cứu theo định hướng thực Viện chuyên ngành Bê tông - Viện Khoa học công nghệ xây dựng (Bộ Xây dựng) Trong phạm vi nghiên cứu, tập trung vào đối tượng bê tông xi măng cho đường cấp II, III, IV trở xuống sân bãi thi công theo công nghệ dầm rung thông thường Vật liệu phương pháp nghiên cứu Xi măng sử dụng nghiên cứu xi măng Nghi Sơn PCB40 đáp ứng yêu cầu TCVN 27 BÊ TÔNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG 6260:2009 có khối lượng riêng 3,10 g/cm , độ mịn (lượng sót sàng 0,09mm) 1,9 %, độ dẻo tiêu chuẩn 28,5 %, độ ổn định thể tích 1,0 mm, thời gian bắt đầu đơng kết 130 phút, thời gian kết thúc đông kết 190 phút Xi măng đạt cường độ chịu nén 30,1 MPa tuổi ngày 49,7 MPa tuổi 28 ngày Cốt liệu lớn sử dụng nghiên cứu đá dăm có kích thước hạt lớn 20mm, sản xuất từ mỏ đá vôi Đồng Ao - Hà Nam Cốt liệu lớn có khối lượng thể tích xốp 1430 kg/m , khối lượng thể tích trạng thái khơ 2,72 g/cm độ nén dập % Cát sử dụng nghiên cứu cát mịn (C1, C2, C3) khai thác Sông Hồng (Hà Nội) phơi khô sàng loại bỏ hạt mm Đồng thời, nghiên cứu sử dụng mạt đá vôi Hà Nam (M) cát thô (CV) Sông Lô Thành phần hạt tính chất cát mạt đá nêu bảng Bảng Kết thí nghiệm thành phần hạt cát mịn, cát thơ mạt đá Lượng sót tích lũy, % Kích thước mắt sàng, mm C1 0 19,5 33,7 71,6 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 Sàng đáy TT 10 C2 0 23,4 50,5 82,3 C3 0 33,1 63,6 88,3 CV 6,7 17,3 46,5 82,1 96,3 M 28,7 63,9 81,6 89,8 94,4 Bảng Các tiêu lý cát mịn, cát thơ mạt đá Kết thí nghiệm Đơn Chỉ tiêu thí nghiệm vị C1 C2 C3 CV Khối lượng riêng g/cm 2,63 2,64 2,66 2,67 Khối lượng thể tích trạng thái bão hồ g/cm 2,61 2,62 2,64 2,65 trong, khô bề mặt Khối lượng thể tích trạng thái khơ g/cm 2,60 2,61 2,62 2,64 Khối lượng thể tích xốp kg/m 1350 1370 1390 1410 Độ hút nước % 0,8 0,7 0,6 0,6 Độ hổng % 48,1 47,5 46,9 46,6 Lượng hạt lớn 5mm % 0 0 Hàm lượng bụi, sét % 1,2 1,1 0,9 0,8 Sáng Sáng Sáng Sáng Tạp chất hữu cơ, (so với màu chuẩn) -hơn hơn Mô đun độ lớn -1,2 1,6 1,9 2,5 M 2,76 2,75 2,73 1480 0,6 45,8 0,4 Sáng 3,6 Các kết cho thấy, mạt đá vôi sử dụng nghiên cứu có thành phần hạt nằm liệu nhỏ thỏa mãn yêu cầu tiêu chuẩn thành phần hạt cát thô Trước phối trộn hai loại vật khoảng quy định với loại cát theo TCVN 7570:2006 Mạt đá vôi Hà Nam sử dụng để thay phần cát mịn nhằm tạo hỗn hợp cốt liệu phơi khô sàng loại bỏ hạt mm Thành phần hạt tính chất hỗn hợp cát mịn với mạt đá nêu bảng Bảng Kết thí nghiệm thành phần hạt hỗn hợp cát mịn mạt đá TT Loại cát C2 C2 C2 C2 C2 C1 C3 28 Tỷ lệ mạt đá thay thế, % 20 30 40 50 60 40 40 Lượng sót tích lũy, % 5mm 2,5mm 1,25mm 0,63mm 0,315mm 0,14mm 0 0 0 5,0 7,5 8,8 12,1 15,7 6,5 12,5 13,8 17,9 23,2 29,3 37,8 16,6 31,8 22,9 37,2 38,4 44,2 52,6 37,1 41,6 57,1 67,6 72,7 73,6 76,8 70,3 75,5 92,4 93,9 95,1 93,9 94,3 93,6 96,7 Sàng đáy Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2018 BÊ TÔNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG Bảng Các tiêu lý hỗn hợp cát mịn mạt đá TT Chỉ tiêu thí nghiệm Khối lượng riêng KLTT trạng thái bão hoà trong, khô bề mặt KLTT trạng thái khô Khối lượng thể tích xốp Độ hút nước Độ hổng Lượng hạt lớn 5mm Hàm lượng bụi, sét Tạp chất hữu cơ, (so với màu chuẩn) 10 Đơn vị g/cm g/cm g/cm kg/m % % % % Mô đun độ lớn C2 20 2,66 2,65 Loại cát tỷ lệ mạt đá thay thế, % C2 C2 C2 C2 30 40 50 60 2,68 2,69 2,70 2,71 2,66 2,67 2,69 2,70 C1 40 2,68 2,67 C3 40 2,70 2,68 2,63 1380 0,6 47,5 0,9 Sáng 2,65 1400 0,6 47,2 0,8 Sáng 2,66 1420 0,5 46,6 0,7 Sáng 2,67 1430 0,5 46,4 0,6 Sáng 2,68 1440 0,5 46,3 0,5 Sáng 2,65 1410 0,6 46,8 0,8 Sáng 2,66 1430 0,4 46,2 0,5 Sáng 1,9 2,2 2,4 2,5 2,8 2,2 2,6 Kết bảng cho thấy, thay 40% cát mịn mạt đá, ta có hỗn hợp cốt liệu nhỏ đáp ứng u cầu nhóm cát thơ Tỷ lệ sử dụng nghiên cứu với bê tơng phòng thí nghiệm LAS-XD03 thuộc Viện Chuyên Trong nghiên cứu sử dụng phụ gia siêu dẻo gốc naphthalene formaldehyde sulphonate hãng SPEMAT Việt Nam, có tên thương phẩm Daltonmat-RDHP phù hợp với TCVN 8826:2011 nước máy Hà Nội đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 4506:2012 Để làm rõ hưởng hệ số dư vữa đến tính Cơng tác chế tạo thí nghiệm mẫu hỗn hợp bê tơng bê tông tuân thủ yêu cầu tiêu chuẩn Việt Nam, tiêu chuẩn nước tương ứng tiến hành thực nghiên cứu ngành Bê tông - Viện KHCN Xây dựng (Bộ Xây dựng) Kết bàn luận chất hỗn hợp bê tông bê tông sử dụng mạt đá thay phần cát mịn, sử dụng tỷ lệ thay 40% Các cấp phối bê tông chế tạo với loại xi măng, đá, phụ gia, nước tỷ lệ X/N=2,00 Các cấp phối thí nghiệm thiết kế với hệ số dư vữa khác Trên sở mẻ trộn khối lượng thể tích hỗn hợp bê tơng tính tốn thành phần bê tơng thực tế trình bày bảng Bảng Thành phần cấp phối, tính chất hỗn hợp bê tông nghiên cứu Lượng dùng vật liệu, kg/m3 KH Xi măng Nước Mạt đá Cát Đá Tính chất hỗn hợp bê tông Thông số cấp phối Phụ gia C1M.1 349 175 215 323 1388 3,49 C1M.2 349 174 250 375 1295 3,49 C1M.3 348 174 280 420 1214 3,48 C1M.4 347 173 307 460 1141 3,47 C1M.5 346 173 330 495 1075 3,46 C2M.1 349 175 216 324 1388 3,49 C2M.2 349 175 251 377 1297 3,49 C2M.3 349 174 282 423 1217 3,49 C2M.4 348 174 309 463 1145 3,48 C2M.5 347 174 333 499 1081 3,47 C3M.1 350 175 217 325 1389 3,50 C3M.2 349 174 252 378 1297 3,49 C3M.3 349 174 283 425 1217 3,49 C3M.4 349 174 311 466 1147 3,49 C3M.5 348 174 334 502 1082 3,48 CV.1 349 174 -534 1385 3,49 CV.2 348 174 -622 1294 3,48 CV.3 347 174 -697 1212 3,47 CV.4 345 172 -759 1134 3,45 CV.5 342 171 -813 1064 3,42 Chú thích: Kdx: Hệ số dư vữa thực tế cấp phối Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2018 Mdl cát mịn Mdl hỗn hợp CLN 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 Tỷ lệ mạt đá hh CLN 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 Độ sụt, cm sau thời gian, Kdx 1,06 1,22 1,38 1,54 1,70 1,06 1,22 1,37 1,53 1,68 1,06 1,22 1,37 1,52 1,68 1,07 1,22 1,38 1,55 1,73 KLTT, kg/m3 2440 2440 2430 2420 2410 2450 2440 2440 2430 2420 2450 2450 2440 2440 2430 2440 2440 2430 2410 2390 0’ 30’ 60’ Bọt khí, % 14,0 12,0 10,0 9,0 7,5 14,5 12,5 11,0 10,0 8,5 16,0 14,0 13,0 11,5 10,5 16,0 15,5 14,5 13,5 13,0 13,0 11,0 9,0 8,5 6,5 13,5 11,5 10,0 9,5 7,0 15,5 12,5 12,0 10,0 9,5 15,5 15,0 14,0 12,5 12,0 12,0 9,5 8,0 7,5 5,5 13,0 10,5 9,0 8,0 6,5 14,0 12,0 11,0 9,5 8,5 14,5 14,0 13,0 11,5 11,0 1,3 1,5 1,7 1,8 1,9 1,2 1,4 1,5 1,6 1,7 1,0 1,1 1,3 1,4 1,6 1,7 1,8 1,9 2,1 2,3 Độ tách nước, % Độ tách vữa, % 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 29 BÊ TÔNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG Các kết thí nghiệm tính chất hỗn hợp bê tông thể bảng cho thấy, tượng tách nước, tách vữa không xảy Mô đun độ lớn cốt liệu nhỏ (cát mịn, cát thô cát mịn phối trộn mạt đá) có ảnh hưởng đáng kể đến tương quan lượng nước dùng độ sụt hỗn hợp bê tông Khi sử dụng cát mịn diện tích bề mặt tăng mức độ hấp thụ nước tăng lượng nước trộn để đạt độ sụt có xu hướng tăng dần theo chiều giảm mô đun độ lớn cát mịn chiều giảm mô đun độ lớn hỗn hợp cát mịn mạt đá Các kết nghiên cứu cho thấy với lượng nước trộn tỷ lệ phụ gia giảm nước, độ sụt hỗn hợp bê tơng nhìn chung có xu hướng giảm tăng hệ số dư vữa (hình 1) Điều lý giải tăng hệ số dư vữa, lượng cát mạt đá hỗn hợp bê tông tăng khiến lượng cần nước hỗn hợp bê tông tăng theo, điều khiến độ sụt hỗn hợp bê tơng bị suy giảm Các thí nghiệm cho thấy hệ số dư vữa thấp từ 1,06 lên 1,07 hỗn hợp bê tơng rời rạc, thường vỡ côn xác định độ sụt, việc xác định độ sụt có ý nghĩa hệ số dư vữa cấp phối lại bảng Mức độ suy giảm độ sụt theo thời gian sau 60 phút sử dụng hỗn hợp cát mịn phối trộn mạt đá (có giá trị khoảng 2,0 cm) nhỏ so với sử dụng riêng cát mịn (có giá trị khoảng 3,0cm) chịu ảnh hưởng mô đun độ lớn cát mô đun độ lớn hỗn hợp cát mịn phối trộn mạt đá, ưu điểm khắc phục hạn chế việc sử dụng riêng cát mịn hỗn hợp bê tơng Hình Ảnh hưởng hệ số dư vữa đến độ sụt hỗn hợp bê tơng Khối lượng thể tích hỗn hợp bê tơng chịu ảnh hưởng chủng loại cát mà phụ thuộc vào mô đun độ lớn cốt liệu nhỏ Hàm lượng bọt khí hỗn hợp bê tông sử dụng loại cốt liệu nhỏ khác với khoảng hệ số dư vữa nghiên cứu không chênh lệch nhiều Hàm lượng bọt khí hỗn hợp bê tông trường hợp phụ thuộc nhiều vào mức độ khí phụ gia sử dụng Các cấp phối bê tông nghiên cứu với độ sụt ban đầu từ 7,5 cm đến 16,0 cm sau 60 phút mức độ sụt giảm độ sụt khoảng 2,0 cm, điều cho thấy hỗn hợp bê tơng bị suy giảm độ sụt khơng đáng kể theo thời gian, với tính cơng tác này, hỗn hợp bê tơng đáp ứng thi công cho mặt đường bê tông xi măng Như vậy, thay 40% cát mịn mạt đá cải thiện đáng kể mức độ suy giảm 30 độ sụt theo thời gian nhỏ so với hỗn hợp bê tông sử dụng riêng cát mịn, điều tác động tích cực tới tính cơng tác hỗn hợp bê tơng làm đường Thay 40% cát mịn mạt đá độ tách vữa hỗn hợp bê tông cải thiện đáng kể so với sử dụng riêng cát mịn hai trường hợp hỗn hợp bê tông sử dụng riêng cát mịn, sử dụng hỗn hợp mạt đá phối trộn cát mịn tượng tách nước không xảy ra, nhiên độ tách vữa sử dụng riêng cát mịn với hệ số dư vữa khác có giá trị từ 1,9% đến 3,2%, độ tách vữa sử dụng hỗn hợp mạt đá phối trộn với cát mịn có giá trị 0% Điều có tác động tích cực đến khả chống mài mòn bê tơng, việc sử dụng hỗn hợp mạt đá Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2018 BÊ TÔNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG cát mịn vào bê tông làm đường giải pháp tối ưu, khắc phục nhược điểm bê tông sử dụng riêng cát mịn, đồng thời nâng cao khả chống mài mòn cho bê tông sử dụng cát mịn tương đương với cát thô Trong nghiên cứu ảnh hưởng hệ số dư vữa đến tính chất bê tơng sử dụng thay 40% cát mịn mạt đá, tiến hành thí nghiệm cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo uốn độ mài mòn bê tơng (bảng 6) Bảng Cường độ độ mài mòn bê tông sử dụng loại cốt liệu nhỏ khác KH C1M.1 C1M.2 C1M.3 C1M.4 C1M.5 C2M.1 C2M.2 C2M.3 C2M.4 C2M.5 C3M.1 C3M.2 C3M.3 C3M.4 C3M.5 CV.1 CV.2 CV.3 CV.4 CV.5 Cường độ chịu nén, độ tuổi, ngày, MPa 28 19,7 35,7 41,6 19,9 36,5 42,4 21,3 38,8 43,7 20,4 37,4 42,8 19,1 35,3 40,7 20,5 37,2 43,3 20,8 38,1 44,2 22,1 40,4 45,6 21,2 38,5 44,5 19,8 36,8 42,4 21,3 38,7 45,5 21,8 39,6 46,4 23,2 42,1 47,8 22,1 40,8 46,3 20,6 38,3 44,1 20,7 39,6 45,1 21,9 41,3 46,2 22,8 43,1 47,7 22,1 42,5 46,6 20,5 39,1 44,9 Cường độ chịu kéo uốn, độ tuổi, ngày MPa 28 4,29 5,34 6,55 4,46 5,73 7,04 4,70 5,94 7,62 5,05 6,31 8,01 4,76 6,15 7,80 4,47 5,56 6,82 4,65 5,97 7,36 4,89 6,19 7,95 5,21 6,57 8,35 4,96 6,40 8,13 4,64 5,78 7,10 4,83 6,21 7,67 5,09 6,43 8,25 5,42 6,84 8,68 5,16 6,65 8,45 4,56 5,32 6,31 4,86 5,65 6,97 4,95 5,98 7,50 5,20 6,29 7,72 5,10 6,05 7,60 Độ mài mòn, độ tuổi, ngày, g/cm 28 0,36 0,33 0,25 0,38 0,35 0,26 0,34 0,32 0,24 0,39 0,36 0,28 0,40 0,38 0,29 0,33 0,30 0,23 0,34 0,32 0,24 0,31 0,29 0,22 0,35 0,33 0,26 0,37 0,34 0,27 0,25 0,23 0,20 0,27 0,24 0,22 0,24 0,21 0,18 0,28 0,26 0,23 0,29 0,28 0,25 0,41 0,38 0,34 0,42 0,39 0,36 0,39 0,37 0,32 0,43 0,40 0,37 0,44 0,43 0,38 Các kết nghiên cứu bảng cho thấy, cường độ chịu kéo uốn lớn nhỏ hệ số dư vữa tăng từ 1,06 lên 1,38 cường độ chịu nén tuổi 3, 28 ngày có xu hướng tăng dần Khi tiếp tục tăng hệ số dư vữa 1,38 cường độ chịu nén có xu hướng giảm Chênh khơng vượt MPa Nếu coi mức biến động cường độ chịu kéo uốn 2% nằm phạm vi sai số thí nghiệm, cường độ chịu kéo uốn bê tơng có giá trị lớn hệ số lệch giá trị cường độ chịu nén lớn nhỏ không vượt MPa Nếu coi mức biến động cường độ chịu nén 2% nằm phạm vi sai số thí nghiệm, cường độ chịu nén dư vữa thay đổi khoảng từ 1,45 đến 1,66 Khi hệ số dư vữa tăng từ 1,06 đến 1,70 độ mài mòn tuổi 3, 28 ngày có xung hướng tăng (hình 2, 3, 4) Tuy nhiên, độ mài mòn bê tơng bê tơng có giá trị lớn hệ số dư vữa thay đổi khoảng từ 1,24 đến 1,50 Khi hệ số dư vữa tăng từ 1,06 lên 1,54 cường độ chịu kéo uốn tuổi 3, 28 ngày có xu hướng sử dụng hỗn hợp cát mịn mạt đá theo tỷ lệ thay 40% cát mịn mạt đá có giá trị nhỏ so với cát thơ Vì vậy, việc nâng cao khả chống mài mòn cách bổ sung mạt đá tăng dần Khi tiếp tục tăng hệ số dư vữa 1,54 cường độ chịu kéo uốn giảm Chênh lệch vơi thơ hóa cát mịn giải pháp tối ưu bê tơng Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2018 31 BÊ TÔNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG Hình Ảnh hưởng hệ số dư vữa đến độ mài mòn hỗn hợp bê tơng ngày tuổi Hình Ảnh hưởng hệ số dư vữa đến độ mài mòn hỗn hợp bê tơng ngày tuổi Hình Ảnh hưởng hệ số dư vữa đến độ mài mòn hỗn hợp bê tông 28 ngày tuổi Qua kết nghiên cứu thấy tăng hệ số dư vữa độ sụt giảm, độ mài mòn tăng, cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo uốn đạt giá trị tối ưu định Trong mức tối ưu cường độ chịu nén nhỏ cường độ chịu kéo uốn Do đó, để lựa chọn hệ số dư vữa tối ưu thiết kế bê tơng phải cân đối tất yếu tố Như vậy, nói bê tông sử dụng hỗn hợp cát mịn mạt đá theo tỷ lệ thay 40% cát mịn mạt đá, khả chống mài mòn bê tông tăng lên đáng kể, giá trị độ mài mòn bê tơng tương đương với bê tơng sử dụng cát thơ có mơ đun độ lớn Việc sử dụng mạt đá để thơ hóa cát mịn nâng cao khả chống mài mòn bê tông sử dụng cát mịn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật mặt đường bê tông xi măng Kết luận Kết nghiên cứu cho thấy thành phần hạt mạt đá không đáp ứng yêu cầu kỹ thuật đối 32 với cát thô theo TCVN 7570:2006, phối hợp với cát mịn theo tỷ lệ thay 40% cát mịn mạt đá thu hỗn hợp cốt liệu nhỏ thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật thành phần hạt cát thô Sử dụng hỗn hợp mạt đá vôi cát mịn theo tỷ lệ thay 40% cát mịn mạt đá làm giảm lượng dùng nước bê tông, độ tách nước, độ tách vữa không xảy Khi hệ số dư vữa tăng làm suy giảm độ sụt, mức độ suy giảm độ sụt hỗn hợp bê tông tương đương với sử dụng cát thô Kết nghiên cứu cho thấy sử dụng hỗn hợp mạt đá phối hợp với cát mịn theo tỷ lệ thay 40% cát mịn mạt đá cải thiện khả chống mài mòn hay làm giảm độ mài mòn bê tông đạt từ 0,18 g/cm đến 0,29 g/cm Kết chế tạo bê tông sử dụng cát mịn có độ mài mòn nhỏ 0,3 g/cm2, cường độ chịu kéo uốn lớn 5,0 MPa đáp ứng yêu cầu đối Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2018 BÊ TÔNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG với mặt đường bê tông xi măng Qua đó, sử dụng cát mịn thay cát thô để chế tạo bê tông làm đường Abrasion Resistance of Fiber (Steel and Polypropylene) – Reinforced Fly Ash Concrete”, Journal of materials in civil engineering, Vol 21, No.8, August 1, 2009m pp.402-408 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tarun R Naik, Shiw S Singh and Mohammad M C.D.Atis and O.N.Celik (2002), “Relation between abrasion resistance and flexural stength of high Hossain (1994), Abrasion resistance of concrete as volume fly ash concrete”, Meterials and structures, influenced by inclusion of flay ash, Cement and Vol.35, May, pp 257-260 Concrete Research, Vol 24, No 2, pp 303-312 Technical University of Szczecin, al Piastów 50, 70311 Szczecin, Poland, Abrasion resistance of highstrength concrete in hydraulic structures, Elżbieta Horszczaruk, Wear 259 (2005) 62-69 Neville, A.M (1995), Properties of concrete, Longman, Harlow, 844 pp 10 Kennedy, H.L (1940), “Revised application of fineness modulus in concrete proportioning”, Proc ACI, Vol 36, O.E Gjǿrv, Abrasion resistance of high-strength concrete pavements, ACI Mater J (1990) 45-48 pp.597-613 11 Dong Van An (1993), “Gap-graded concrete with an Orhan Karpuz, Muhammet Vefa Akpinar, Metin Mutlu Aydin (2017), “Effects of fine aggregate abrasion excess of fine sand”, Report 21.10.93.1.05, Faculty of Civil Engineering, Delft University of Technology resistance and its fineness module on wear resistance 12 Li, Shu-t’ien and Ramakrishnan, V (1974), “Gap- of Portland cement concrete pavements”, Revista de graded concrete optimum mixture proportioning”, ACI la construcción, Vol.16, No.1, pp.126-132 SP-46, Detroit, pp 65-72 A.Mardani-Aghabaglou, H.Hosseinnezhad, 13 Nguyễn Quang Cung cộng tác viên (2001), O.C.Boyaci, Ӧ.Ariӧz, I.Ӧ Yaman, K.Ramyar (2014), “Nghiên cứu cát nhân tạo sử dụng bê tông “Abrasion Resistance and Transport properties of road vữa xây dựng”, Báo cáo tổng kết đề tài Hà Nội, tháng Concrete”, 12th International Symposium on Concrete Road 2014, September 23-26, Prague, Czech Republic, ID 171 14 ACI–Manual of concrete practice Part-1, 221.R-89Guide for use of normal weight aggregate in concrete László Gáspár, Zsolt Bencze (2015), “Theory and practice of cement concrete pavements in Hungary”, Journal of the Croatian Assocciation of Civil Engineers (GRAĐEVINAR), Vol 6, No.1.pp.43-50 15 J.K.Kim (1997) – The fracture charasteristies of crushed lime stone sand concrete – Cement and concrete research Vol 27 No 11 page 1719-1729 Cengiz Duran Atis , Okan Karahan, Kamuran An , Ozlem Celik Sola, and Cahit Bilim, “Relation between Strength Properties (Flexural and Compressive) and Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2018 (1990) Ngày nhận bài: 15/11/2018 Ngày nhận sửa lần cuối: 27/11/2018 33 ... đương với bê tông sử dụng cát thô có mơ đun độ lớn Việc sử dụng mạt đá để thơ hóa cát mịn nâng cao khả chống mài mòn bê tơng sử dụng cát mịn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật mặt đường bê tông xi măng Kết... DỰNG cát mịn vào bê tông làm đường giải pháp tối ưu, khắc phục nhược điểm bê tông sử dụng riêng cát mịn, đồng thời nâng cao khả chống mài mòn cho bê tơng sử dụng cát mịn tương đương với cát thô... thấp [12] Tuy nhiên nghiên cứu ảnh hưởng cát mịn tới khả chống mài mòn bê tông chưa đề cập nhiều Để nâng cao khả chống mài mòn cho bê tơng sử dụng cát mịn sử dụng mạt đá để bổ sung thêm cỡ hạt lớn