Nghiên cứu sử dụng cát nghiền thay thế cát thiên nhiên trong bê tông mặt đường trên địa bàn huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN HIỆP NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN THAY THẾ CÁT THIÊN NHIÊN TRONG BÊ TÔNG MẶT ĐƯỜNG TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 60.58.02.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng - năm 2019 Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS HUỲNH PHƯƠNG NAM Phản biện 1: PGS.TS Châu Trường Linh Phản biện 2: TS Nguyễn Văn Tươi Luận văn vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng, họp Đại học Đà Nẵng vào ngày21 tháng 12 năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách Khoa - Thư viện Trường Đại học Bách Kkhoa - ĐHĐN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cát vật liệu chủ yếu dùng cơng trình xây dựng dân dụng, giao thông, thủy lợi, hạ tầng kỹ thuật Trong thời gian qua, với tiến trình cơng nghiệp hố, đại hoá đất nước, hàng năm ngành xây dựng cần đến hàng trăm triệu cát vàng để phục vụ xây dựng phát triển hạ tầng Trong đó, nguồn cát thiên nhiên ngày cạn kiệt khan cách nghiêm trọng, bên cạnh việc khai thác cát thiên nhiên cách tích cực, tình trạng khai thác trái phép gây sạt lở ô nhiễm môi trường, chất lượng cát xây không đảm bảo trữ lượng cát theo mỏ quy hoạch không đáp ứng nhu cầu sử dụng Cát xây dựng địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế nói chung huyện Phú Lộc nói riêng khai thác chủ yếu lịng sơng kích thước hạt lớn, chất lượng tốt, sử dụng làm cát bê tông, xây, trát Tuy nhiên, theo cảnh báo, khai thác nhiều, khơng có quy hoạch ảnh hưởng tới dịng chảy, đất đai mơi trường [1] Thực tế địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế nguồn cát khan nên giá thị trường tăng đột biến làm ảnh hưởng lớn đến trình đầu tư xây dựng, đặc biệt tháng đầu năm 2019 Chính vậy, thời gian gần đây, tỉnh quan liên quan thông qua Sở xây dựng đẩy mạnh hoạt động kiểm soát khai thác cát sông đưa giải pháp nhằm thay vật liệu cát với mục tiêu đảm bảo công tác đầu tư xây dựng địa bàn Để giải vấn đề này, sản xuất sử dụng cát nhân tạo coi giải pháp tối ưu Hầu hết chuyên gia lĩnh vực xây dựng thừa nhận tính ưu việt cát nhân tạo Khi sử dụng phương pháp này, giải toán thiếu cát thiên nhiên mà đảm bảo chất lượng cơng trình; mặt khác, sử dụng cát nghiền thay cát tự nhiên cịn có ưu điểm như: hạt cát đồng hơn, nguồn vật liệu có trữ lượng lớn, điều chỉnh mô đun tỷ lệ thành phần hạt theo yêu cầu cấp phối cho loại bê tông khác (như bê tông asphalt, bê tông xi măng, bê tông đầm lăn, bê tông mác cao ) Loại cát cho phép tiết kiệm xi măng, nhựa đường, rút ngắn thời gian thi công tăng tuổi thọ cơng trình; đặc biệt giảm thiểu việc hao mịn kết cấu mặt đường bê tơng xi măng vốn vấn đề tồn chưa xử lý dứt điểm địa bàn Chính lý học viên chọn đề tài: “Nghiên cứu sử dụng cát nghiền thay cát thiên nhiên bê tông mặt đường địa bàn huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế” nhằm đề xuất việc dùng cát nghiền thay cát thiên nhiên cho cơng trình sử dụng bê tơng xi măng nói chung cho kết cấu mặt đường bê tơng nơng thơn nói riêng địa bàn huyện Phú Lộc Mục tiêu nghiên cứu - Mục tiêu chung: Sử dụng cát nghiền thay cát tự nhiên mặt đường bê tông xi măng - Mục tiêu cụ thể: đánh giá lựa chọn loại cát nghiền phù hợp đề xuất cấp phối hợp lý để chế tạo mặt đường bê tông xi măng Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Cát nghiền từ đá khai thác từ mỏ đá Thừa Lưu, huyện Phú Lộc; bê tông xi măng sử dụng cát nghiền - Phạm vi nghiên cứu: Bê tông xi măng cho đường nông thôn theo công nghệ đầm rung thông thường, cường độ chịu nén tới 30 MPa Phương pháp nghiên cứu Trong luận văn này, phương pháp nghiên cứu sau sử dụng: - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: + Nghiên cứu tài liệu nước vấn đề có liên quan, tổng kết kinh nghiệm thu từ dự án thực tế sử dụng cát nghiền Việt Nam + Nghiên cứu lý thuyết thiết kế cấp phối bê tông - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: sử dụng phương pháp thí nghiệm phịng để xác định tính chất tiêu lý vật liệu cát nghiền, đá dăm, xi măng bê tông Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Nghiên cứu cở sở lý luận tính hiệu để việc sử dụng vật liệu địa phương, góp phần đa dạng phong phú loại vật liệu để chế tạo bê tông đường - Ý nghĩa thực tiễn dự án nghiên cứu vật liệu thay cát lịng sơng đáp ứng u cầu cấp bách xã hội Cấu trúc nội dung luận văn Mở đầu Chương Tổng quan mặt đường bê tông xi măng bê tông xi măng sử dụng cát nghiền CHƯƠNG 2: Vật liệu chế tạo bê tông xi măng kế hoạch thực nghiệm Chương 3: Nghiên cứu sử dụng cát nghiền thay cát thiên nhiên bê tông mặt đường Kết luận kiến nghị CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG VÀ BÊ TÔNG XI MĂNG SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN 1.1 MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG 1.1.1 Cấu tạo yêu cầu kỹ thuật mặt đường bê tông xi măng Bê tông xi măng (BTXM) loại vật liệu đá nhân tạo nhận sau a, Ưu điểm mặt đường BTXM: b, Nhược điểm mặt đường BTXM c, Các cấp quy mô giao thông d, Thiết kế mặt đường BTXM thông thường gồm nội dung sau: e, Yêu cầu chung việc thiết kế mặt đường BTXM thông thường f, Các tiêu lý yêu cầu BTXM 1.1.2 Tình hình sử dụng mặt đường bê tông giới nước 1.1.2.1 Tình hình sử dụng giới 1.1.2.2 Tình hình sử dụng Việt Nam 1.1.3.2 Mạng lưới giao thông địa bàn huyện Phú Lộc a Quốc lộ b Tỉnh lộ c Đường huyện d Đường xã 1.1.4 Tổng quan bê tông sử xi măng sử dụng cát nghiền tình hình sử dụng nước giới Việt Nam 1.2 NGUỒN VẬT LIỆU ĐỂ PHỤC VỤ VIỆC SẢN XUẤT CÁT NGHIỀN TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC TỈNH THỪA THIÊN HUẾ 1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG Việc nghiên cứu sử dụng cát nghiền thay cho nguồn cát tự nhiên dần cạn kiệt áp dụng rộng rãi giới, kết đạt đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cho bê tông Tại Việt Nam cát nghiền cho bê tông nghiên cứu sử dụng nhiều cơng trình đập trọng lực vùng thiếu cát tự nhiên đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đạt hiệu kinh tế kỹ thuật cao Chính vậy, với trữ lượng đá địa phương, việc nghiên cứu sử dụng cát nghiền cho mặt đường bê tông xi măng huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế hợp lý CHƯƠNG VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG XI MĂNG VÀ KẾ HOẠCH THỰC NGHIỆM 2.1 ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU TỚI TÍNH CHẤT CỦA BÊ TƠNG 2.1.1 Ảnh hưởng cát nghiền đến tính chất bê tơng 2.1.2 Ảnh hưởng đá xi măng 2.1.3 Ảnh hưởng cốt liệu (đá dăm cát tự nhiên) 2.1.4 Các phương pháp tính tốn a Khái niệm b Các phương pháp tính tốn cấp phối bê tơng [3] Phương pháp 1: Phương pháp tra bảng hoàn toàn Phương pháp 2: Phương pháp thực nghiệm hồn tồn Phương pháp 3: Phương pháp tính tốn kết hợp thực nghiệm 2.2 Thí nghiệm tính chất lý vật liệu chế tạo bê tông xi măng 2.2.1 Xi măng Bảng 2.5 Các tiêu lý xi măng PCB40 Đồng Lâm STT Các tiêu thí nghiệm Độ mịn (lượng sót sàng 0.09mm) (%) Độ dẻo tiêu chuẩn (%) Thời gian đông kết (phút): - Bắt đầu: - Kết thúc: Độ ổn định thể tích theo PP Le Chatelier (mm) Khối lượng riêng (g/cm3) Cường độ nén ( MPa) - ngày - 28 ngày Kết Theo TCVN thí nghiệm 6260:2009 5,89