Nghiên cứu một số giải pháp hạn chế vết nứt trong giai đoạn thi công của mặt đường bê tông xi măng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN THIỆN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP HẠN CHẾ VẾT NỨT TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN THIỆN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP HẠN CHẾ VẾT NỨT TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG Chuyên ngành Mã số : Kỹ thuật XDCT giao thông : 60.58.02.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS HUỲNH PHƯƠNG NAM Đà Nẵng - Năm 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả Nguyễn Văn Thiện ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẶT ĐƯỜNG, CÁC DẠNG NỨT VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY NỨT TRÊN MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG 1.1 Đặc điểm mặt đường bê tông xi măng 1.1.1 Khái niệm BTXM 1.1.2 Các đặc tính mặt đường BTXM: [1] 1.1.3 Ưu, nhược điểm chung mặt đường BTXM 1.2 Sự nứt mặt đường bêtông xi măng: 1.3 Các yếu tố gây nứt giai đoạn thi công 1.3.1 Trước ninh kết - co ngót dẻo 1.3.2 Trong ninh kết rắn - tượng nhiệt co ngót nội 10 1.3.3 Hình thức bảo dưỡng 10 1.4 Kết luận chương 11 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT, CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG NỨT TRÊN MẶT ĐƯỜNG BTXM VÀ QUY HOẠCH MẪU THÍ NGHIỆM 12 2.1 Tính chất BTXM làm mặt đường 12 2.1.1 Tính chất hỗn hợp bê tông 12 2.1.2 Một số tính chất BTXM sau cứng rắn 13 2.2 Các giải pháp chống nứt thi công mặt đường bê tông xi măng 15 2.2.1 Thiết kế thành phần bê tông 15 2.2.2 Bảo vệ hỗn hợp bê tông 15 2.2.3 Đổ đầm bê tông 16 2.2.4 Phòng chống nứt đầu đông kết 16 2.2.5 Phòng nứt mặt đường BTXM co ngót mềm tùy thuộc tốc độ gió thi cơng[17] 17 2.3 Quy hoạch mẫu thí nghiệm: 18 2.3.1 Lựa chọn độ sụt hỗn hợp bê tông: 18 2.3.2 Lựa chọn hình thức bảo dưỡng 19 2.3.3 Quy hoạch số lượng mẫu 20 iii CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐỂ XÁC ĐỊNH NGUYÊN NHÂN VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP HẠN CHẾ VẾT NỨT TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG CỦA MẶT ĐƯỜNG BTXM 23 3.1 Vật liệu chế tạo 23 3.1.1 Xi măng 23 3.1.2 Cát 24 3.1.3 Đá dăm 27 3.1.4 Nước 31 3.2 Chế tạo bê tông theo độ sụt bảo dưỡng bê tông: 31 3.2.1 Bê tông M300, đá 1x2, độ sụt SN = (2 - 4)cm 31 3.2.2 Bê tông M300, đá 1x2, độ sụt SN = (6 - 8)cm 31 3.2.3 Bê tông M300, đá 1x2, độ sụt SN = (12 - 14)cm 32 3.2.4 Bảo dưỡng bê tông 32 3.3 Kết thực nghiệm tính chất lý chủ yếu BTXM làm mặt đường theo hình thức dưỡng hộ khác 33 3.3.1 Cường độ chịu nén 33 3.3.2 Cường độ chịu uốn nén 35 3.3.3 Co ngót 36 3.4 Nhận xét phân tích yếu tố ảnh hưởng đến tính chất lý, khả gây nứt bê tông xi măng 40 3.4.1 Cường độ chịu nén 40 3.4.2 Cường độ chịu uốn 41 3.4.3 Co ngót: 42 3.5 Đề xuất số giải pháp hạn chế vết nứt giai đoạn thi công mặt đường BTXM 48 3.6 Kết luận Chương 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (bản sao) iv TÓM TẮT NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP HẠN CHẾ VẾT NỨT TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG Học viện: Nguyễn Văn Thiện Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Khóa K32 Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Tóm tắt: Hiện nay, mặt đường bê tơng xi măng có mặt tất cấp đường giao thông đường bộ, từ hệ thống Quốc lộ, Tỉnh lộ đến đường địa phương Từ đường có lưu lượng xe thấp đến đường phố, đường trục chính, đường giao thơng miền núi, khu vực có thời tiết khắc nghiệt Mặt đường bê tơng xi măng nhà nghiên cứu, nhà quản lý quan tâm Hệ thống Tiêu chuẩn ngày hồn thiện cơng nghệ xây dựng ngày phát triển đồng đại Tuy nhiên, qua thực tế triển khai thi công mặt đường bê tông xi măng đường liên xã, liên huyện, Quốc lộ xuất nhiều vết nứt ngang rạn chân chim mặt đường giai đoạn chưa có tải trọng tác dụng Do sở đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ N/X điều kiện bảo dưỡng đến cường độ chịu nén, cường độ chịu uốn co ngót bê tơng để đề xuất số giải pháp hạn chế vết nứt giai đoạn thi công mặt đường bê tông xi măng nhằm nâng cao chất lượng cơng trình đường Từ khóa: Nứt, mặt đường BTXM, tỷ lệ N/X, điều kiện bảo dưỡng, co ngót RESEARCH OF SOME CONCENTRATION SOLUTIONS IN THE CONSTRUCTION PERIOD OF CONCRETE CEMENT STREAM Summary: At present, concrete pavement surface is present on all levels of roads, from National Highway, Provincial Highway to local roads From roads with low traffic to the streets, backbone roads, mountain roads, areas with extreme weather Cement concrete road is always the attention of researchers and managers The standard system is more and more perfect and modern construction technology is developing in a synchronized manner However, the actual implementation of cement road surface in the intercommune, inter-district roads, National Highway appear many horizontal cracks and reefs on the road surface in the absence of load Therefore, on the basis of assessing the effect of N / X ratio and curing conditions on the compressive strength, bending strength and shrinkage of concrete, to propose some solutions to limit cracks in the period Construction of concrete pavement road to improve the quality of road works Keywords: Cracking, concrete pavement, N / X ratio, curing condition, shrinkage v TỪ NGỮ VIẾT TẮT BTXM Bê tông xi măng BTN Bê tông nhựa TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam ML Mô đun độ lớn cát vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 2.1: Thành phần cấp phối cho 1m3 bê tông M300 theo 03 loại độ sụt 19 Bảng 2.2: Số lượng mẫu thí nghiệm 20 Bảng 3.1: Kết thí nghiệm lý Ximăng PCB40 Sông Gianh 24 Bảng 3.2: Kết thí nghiệm lý Cát Kim Phú 26 Bảng 3.3: Kết thí nghiệm lý đá dăm 29 Bảng 3.4: Kết thí nghiệm lý đá dăm 1x2(90%) đá 30 0,5x1(10%) Bảng 3.5: Kết nén mẫu hình thức ngâm mẫu hồn tồn nước 34 Bảng 3.6: Kết nén mẫu hình thức bọc kín mẫu 34 Bảng 3.7: Kết nén mẫu hình thức đậy mẫu bao bố 34 Bảng 3.8: Kết nén mẫu hình thức phơi nắng mẫu 34 Bảng 3.9: Bảng tổng hợp kết nén tuổi 28 ngày 35 Bảng 3.10: Kết uốn mẫu 36 Bảng 3.11: Kết co ngót hình thức bảo dưỡng Ngâm nước theo 03 37 độ sụt Bảng 3.12: Kết co ngót hình thức bảo dưỡng Bọc kín theo 03 độ sụt 37 Bảng 3.13: Kết co ngót hình thức bảo dưỡng Đậy bao bố theo 03 độ sụt 38 Bảng 3.14: Kết co ngót hình thức bảo dưỡng Phơi nắng theo 03 độ sụt 38 Bảng 3.15: Kết co ngót độ sụt 2-4cm theo 04 hình thức bảo dưỡng 39 Bảng 3.16: Kết co ngót độ sụt 6-8cm theo 04 hình thức bảo dưỡng 39 Bảng 3.17: Kết co ngót độ sụt 12-14cm theo 04 hình thức bảo dưỡng 40 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu hình Tên hình Trang Hình 1.1 Các vết nứt mặt đường BTXM thực tế thi cơng Hình 1.1 Đường BTXM tốn nhiên liệu Hình 1.2 Vết nứt nẻ Hình 1.3 Vết rạn nứt (chân chim) Hình 1.4: Vết nứt ngang Hình 1.5: Vết nứt góc Hình 1.6: Vết nứt vỡ Hình 1.7: Sơ đồ trình nước mặt đường BTXM 10 Hình 2.1: Khn nón cụt 12 Hình 2.2: Dụng cụ xác định độ cứng hỗn hợp bê tơng 13 Hình 3.1: Thí nghiệm đo khối lượng riêng xi măng 23 Hình 3.2 Uốn nén mẫu vữa xi măng 24 Hình 3.3: Mỏ cát Kim Phú huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam 25 Hình 3.4: Thí nghiệm đo khối lượng thể tích xốp 25 Hình 3.5: Thí nghiệm thành phần hạt cát 26 Hình 3.6: Biểu đồ thành phần hạt cát thí nghiệm 27 Hình 3.7: Cơng trường khai thác đá 27 Hình 3.8: Thí nghiệm đo thể tích xốp đá 28 Hình 3.9: Thí nghiệm đo độ nén dập đá dăm xi lanh 28 Hình 3.10: Biểu đồ thành phần hạt đá 1x2 29 Hình 3.11: Biểu đồ thành phần hạt đá dăm 1x2 (90%) + đá 0,5x1 (10%) 30 Hình: 3.12: Thí nghiệm đo độ sụt – cm 31 Hình 3.13: Thí nghiệm đo độ sụt – 8cm 32 Hình 3.14: Thí nghiệm đo độ sụt 12 -14cm 32 Hình 3.15: Bảo dưỡng: Ngâm nước, đậy bao bố, bọc kín mẫu, phơi mẫu ngồi trời 33 Hình 3.16: Thí nghiệm nén mẫu 33 Hình 3.17: Thí nghiệm uốn mẫu 35 Hình 3.18: Thí nghiệm đo co ngót 36 Hình 3.19: Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén 40 viii Hình 3.20: Biểu đồ so sánh cường độ chịu uốn 42 Hình 3.21: Biểu đồ co ngót bê tơng với hình thức Ngâm nước theo loại độ sụt 2-4cm, 6-8cm 12-14cm 43 Hình 3.22: Biểu đồ co ngót bê tơng với hình thức Bọc kín theo 43 loại độ sụt 2-4cm, 6-8cm 12-14cm Hình 3.23: Biểu đồ co ngót bê tơng với hình thức Đậy Bao bố theo 44 loại độ sụt 2-4cm, 6-8cm 12-14cm Hình 3.24: Biểu đồ co ngót bê tơng với hình thức Phơi nắng theo 44 loại độ sụt 2-4cm, 6-8cm 12-14cm Hình 3.25: Biểu đồ co ngót bê tơng với độ sụt 2-4cm theo hình 46 thức bảo dưỡng Ngâm nước, Bọc kín, Đậy Bao bố, Phơi nắng Hình 3.26: Biểu đồ co ngót bê tơng với độ sụt 6-8cm theo hình thức bảo dưỡng Ngâm nước, Bọc kín, Đậy Bao bố, Phơi nắng 46 Hình 3.27: Biểu đồ co ngót bê tơng với độ sụt 12-14cm theo hình thức bảo dưỡng Ngâm nước, Bọc kín, Đậy Bao bố, Phơi nắng 47 Ngâm nước NGÀY e= -0,203 LẦN ĐO 56 BK1 BB1 -0,590 -0,614 -0,566 NN3 NN3 2,261 2,312 -0,5915 -0,408 -0,775 -0,8755 -1,216 -0,535 -0,262 -0,191 -0,333 Lần 2,286 2,263 2,308 -0,592 -0,407 -0,777 -0,877 -1,216 -0,538 -0,263 -0,193 -0,333 2,286 2,262 2,310 -0,592 -0,408 -0,776 -0,876 -1,216 -0,537 -0,263 -0,192 -0,333 -0,258 BK1 Phơi -0,446 -0,469 2,2865 e= BB1 -0,255 -0,262 -0,508 -0,537 -0,479 -0,601 -0,595 -0,607 NN3 NN3 BK1 BB1 BK1 P3 P3 -0,655 -0,662 -0,648 BB1 P3 P3 Lần 2,2935 2,266 2,321 -0,6005 -0,414 -0,787 -0,885 -1,223 -0,547 -0,265 -0,194 -0,336 Lần 2,293 2,267 2,318 -0,601 -0,417 -0,784 -0,886 -1,224 -0,548 -0,265 -0,193 -0,337 2,293 2,267 2,320 -0,601 -0,416 -0,786 -0,886 -1,224 -0,548 -0,265 -0,194 -0,337 e= -0,235 LẦN ĐO 126 Bao bố -0,394 -0,408 -0,379 -0,457 Lần LẦN ĐO 84 Bọc kín -0,210 -0,195 -0,240 -0,230 -0,543 -0,569 -0,517 -0,638 -0,625 -0,651 BK1 BB1 NN3 NN3 Lần 2,2855 2,253 2,318 -0,6055 -0,411 -0,800 -0,8825 -1,217 -0,548 -0,259 -0,184 -0,334 Lần 2,286 2,256 2,315 -0,604 -0,409 -0,798 -0,881 -1,216 -0,545 -0,260 -0,186 -0,333 2,286 2,255 2,317 -0,605 -0,410 -0,799 -0,882 -1,217 -0,547 -0,259 -0,185 -0,334 e= -0,260 -0,280 -0,240 -0,559 BK1 -0,665 -0,668 -0,662 -0,547 -0,572 -0,622 BB1 -0,597 -0,647 P3 P3 -0,642 -0,634 -0,650 - Mẫu có độ sụt 12-14cm NGÀY Ngâm nước Bọc kín NN3 BK1 LẦN ĐO Lần NN3 Bao bố BK1 BB1 Phơi BB1 -1,711 -2,150 -1,272 -1,532 -1,425 -1,639 -1,6025 -1,848 -1,357 1/2 -1,713 -2,152 -1,273 -1,534 -1,428 -1,640 -1,603 -1,846 -1,36 (12 Lần giờ) Trung bình -1,712 -2,151 -1,273 -1,533 -1,427 -1,640 -1,603 -1,847 -1,359 P3 P3 -0,682 -1,053 -0,311 -0,682 -1,050 -0,314 -0,682 -1,052 -0,313 L ban đầu 248,288 247,849 248,728 248,467 248,574 248,361 248,397 248,153 248,642 249,318 248,949 249,688 LẦN ĐO NN3 BB1 P3 P3 -1,086 -0,351 Lần -1,726 -2,168 -1,283 -1,550 -1,448 -1,651 -1,618 -1,865 -1,371 -0,720 -1,085 -0,354 -1,725 -2,167 -1,283 -1,550 -1,449 -1,650 -1,618 -1,865 -1,372 -0,719 -1,086 -0,353 -0,052 -0,065 -0,040 -0,066 -0,091 -0,042 -0,062 -0,071 -0,054 NN3 NN3 BK1 BK1 BB1 -0,148 -0,137 -0,160 BB1 P3 P3 Lần -1,679 -2,126 -1,232 -1,584 -1,478 -1,689 -1,651 -1,899 -1,403 -0,770 -1,143 -0,397 Lần -1,681 -2,128 -1,233 -1,585 -1,479 -1,691 -1,653 -1,901 -1,405 -0,771 -1,145 -0,396 -1,680 -2,127 -1,233 -1,584 -1,479 -1,690 -1,652 -1,900 -1,404 -0,770 -1,144 -0,397 0,129 LẦN ĐO 0,097 NN3 0,161 -0,206 -0,209 -0,203 -0,198 -0,214 -0,183 NN3 BK1 BK1 BB1 -0,354 -0,372 -0,336 BB1 P3 P3 Lần -1,704 -2,146 -1,262 -1,606 -1,498 -1,714 -1,673 -1,916 -1,430 -0,814 -1,184 -0,444 Lần -1,706 -2,148 -1,263 -1,606 -1,499 -1,712 -1,675 -1,917 -1,432 -0,815 -1,185 -0,445 -1,705 -2,147 -1,263 -1,606 -1,499 -1,713 -1,674 -1,917 -1,431 -0,815 -1,185 -0,445 = LẦN ĐO 0,028 0,016 NN3 0,040 -0,293 -0,290 -0,296 -0,286 -0,280 -0,292 NN3 BK1 BK1 BB1 -0,531 -0,534 -0,529 BB1 P3 P3 Lần -1,734 -2,176 -1,292 -1,594 -1,484 -1,704 -1,667 -1,913 -1,421 -0,817 -1,187 -0,447 Lần -1,736 -2,178 -1,293 -1,593 -1,483 -1,702 -1,667 -1,914 -1,420 -0,818 -1,188 -0,448 -1,735 -2,177 -1,293 -1,593 -1,484 -1,703 -1,667 -1,914 -1,421 -0,818 -1,188 -0,448 = 14 BB1 -0,719 = BK1 -1,724 -2,166 -1,282 -1,5495 -1,450 -1,649 -1,619 -1,864 -1,373 LẦN ĐO BK1 Lần = NN3 LẦN ĐO Lần -0,093 -0,105 -0,080 -0,242 -0,229 -0,256 -0,259 -0,268 -0,249 NN3 NN3 BK1 BK1 BB1 -0,543 -0,546 -0,541 BB1 -1,754 -2,193 -1,314 -1,615 -1,511 -1,719 -1,699 -1,944 -1,454 P3 -0,831 P3 -1,203 -0,458 Ngâm nước NGÀY Lần = LẦN ĐO 28 Phơi -1,753 -2,191 -1,314 -1,615 -1,509 -1,721 -1,699 -1,942 -1,456 -0,830 -1,753 -2,192 -1,314 -1,615 -1,510 -1,720 -1,699 -1,943 -1,455 -0,830 -1,202 -0,459 -0,166 -0,165 -0,167 -0,330 -0,336 -0,324 -0,387 -0,387 -0,388 NN3 NN3 BK1 BK1 BB1 -1,201 -0,459 -0,595 -0,605 -0,585 BB1 P3 P3 -1,7705 -2,207 -1,334 -1,644 -1,541 -1,747 -1,732 -1,976 -1,487 -0,846 -1,214 -0,478 Lần -1,770 -2,206 -1,333 -1,644 -1,539 -1,748 -1,732 -1,974 -1,489 -0,848 -1,216 -0,479 -1,770 -2,207 -1,334 -1,644 -1,540 -1,748 -1,732 -1,975 -1,488 -0,847 -1,215 -0,479 LẦN ĐO -0,235 -0,224 -0,245 -0,446 -0,457 -0,435 -0,518 -0,516 -0,521 NN3 NN3 BK1 BK1 BB1 -0,661 -0,657 -0,665 BB1 P3 P3 Lần -1,7835 -2,221 -1,346 -1,564 -1,776 -1,759 -2,004 -1,513 -0,868 -1,237 -0,499 Lần -1,784 -2,221 -1,347 -1,671 -1,565 -1,777 -1,760 -2,006 -1,514 -0,868 -1,235 -0,500 -1,784 -2,221 -1,347 -1,671 -1,565 -1,777 -1,759 -2,005 -1,514 -0,868 -1,236 -0,500 = LẦN ĐO 84 Bao bố Lần = 56 Bọc kín -1,67 -0,290 -0,282 -0,298 -0,553 -0,555 -0,552 -0,630 -0,637 -0,623 NN3 NN3 BK1 BK1 BB1 -0,745 -0,741 -0,749 BB1 P3 P3 Lần -1,791 -2,231 -1,351 -1,686 -1,578 -1,794 -1,772 -2,015 -1,528 -0,868 -1,239 -0,496 Lần -1,792 -2,231 -1,352 -1,687 -1,579 -1,795 -1,772 -2,015 -1,528 -0,867 -1,239 -0,495 -1,791 -2,231 -1,352 -1,687 -1,579 -1,795 -1,772 -2,015 -1,528 -0,867 -1,239 -0,496 = LẦN ĐO -0,320 -0,323 -0,318 -0,618 -0,611 -0,624 -0,679 -0,677 -0,682 NN3 NN3 BK1 BK1 BB1 -0,743 -0,753 -0,733 BB1 P3 P3 Lần -1,7885 -2,229 -1,348 -1,689 -1,581 -1,797 -1,772 -2,014 -1,529 -0,868 -1,235 -0,501 126 Lần -1,788 -2,228 -1,348 -1,688 -1,579 -1,796 -1,773 -2,015 -1,531 -0,868 -1,234 -0,501 -1,788 -2,229 -1,348 -1,688 -1,580 -1,797 -1,772 -2,015 -1,530 -0,868 -1,235 -0,501 = -0,308 -0,313 -0,304 -0,625 -0,618 -0,632 -0,682 -0,675 -0,690 -0,745 -0,735 -0,755 ... Chương 1: Tổng quan mặt đường bê tông xi măng dạng nứt giải pháp chống nứt mặt đường bê tông xi măng - Chương 2: Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến nứt mặt đường BTXM giai đoạn thi công quy hoạch... nén mặt đường BTXM 2 Đề xuất số giải pháp hạn chế vết nứt giai đoạn thi công mặt đường BTXM Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu nghiên cứu tượng nứt mặt đường BTXM Phạm vi nghiên cứu Cấp... kế thi cơng Do việc nghiên cứu số giải pháp để hạn chế vết nứt mặt đường bê tông xi măng cần thi? ??t 12 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT, CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG NỨT TRÊN MẶT ĐƯỜNG BTXM VÀ QUY HOẠCH