Nghiên cứu sử dụng cát nghiền tại thành phố Đà Nẵng thay thế cát sông cho bê tông thương phẩm dùng trong công trình cầu

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VŨ HỒNG TRÍ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG THAY THẾ CÁT SÔNG CHO BÊ TÔNG THƢƠNG PHẨM DÙNG TRONG CƠNG TRÌNH CẦU C C R UT.L D Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thông Mã số: 85.80.205 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng - Năm 2020 Cơng trình hồn thành TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS HUỲNH PHƢƠNG NAM Phản biện 1: TS TRẦN ĐÌNH QUẢNG Phản biện 2: TS HOÀNG TRỌNG LÂM C C R UT.L D Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng họp trường Đại học Bách Khoa vào ngày 07 tháng 11 năm 2020 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Học liệu Truyền thông, trường Đại học Bách Khoa ĐHĐN  Thư viện Khoa Xây dựng Cầu đường Trường Đại học Bách khoa ĐHĐN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong thời gian qua, lĩnh vực xây dựng nan giải tình trạng sử dụng khai thác cát tự nhiên cách tràn lan, thiếu hụt trầm trọng nguồn cung cấp cho xây dựng thị hóa Cũng lĩnh vực xây dựng, để đáp ứng nhu cầu phát triển xây dựng địa bàn thành phố Đà Nẵng tỉnh Quảng Nam có 10 đơn vị với 20 trạm bê tông thương phẩm chuyên cung cấp bê tông cho hầu hết cơng trình xây dựng địa bàn, tình trạng khai thác mỏ đá dăm để phục vụ sản xuất tạo lượng lớn nguyên liệu đá mạt, sử dụng để san lấp cho cơng trình dân dụng Với thực trạng trên, đề tài tập trung vào nghiên cứu khảo sát, đánh giá nguồn vật liệu phế phẩm đá mạt địa phương theo tính chất lý cát nghiền, từ thiết kế thực nghiệm thành phần cấp phối theo định hướng thay cho cát sơng HHBT đảm bảo tính công tác (độ sụt), khả lưu giữ độ sụt HHBT thương phẩm, tính chất lý cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo, mô đun đàn hồi bê tông lĩnh vực Cầu đường nói riêng, nhằm đưa hướng giải nguồn vật liệu dư thừa mỏ khai thác đá giải pháp thay nguồn cát sông cạn kiệt C C R UT.L D Mục tiêu nghiên cứu đề tài 2.1 Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu sử dụng phế phẩm đá mạt (theo tính chất lý cát nghiền) số mỏ Đà Nẵng dùng để thay nguồn cát sông hỗn hợp bê tông bê tông thương phẩm dùng cho cơng trình Cầu 2.2 Mục tiêu cụ thể: Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng đá mạt (cát nghiền chưa xử lý) đến tính chất lý đặc trưng cường độ bê tông, từ thiết kế thực nghiệm cấp phối bê tông với Mác C30; C40; C50 (Mpa) sử dụng phổ biến cơng trình Cầu So sánh đặc trưng tính cơng tác, cường độ, mô đun đàn hồi, cường độ kéo chẻ hỗn hợp bê tông bê tông thay cát sông với cát nghiền, làm sở đề xuất khả áp dụng bê tông thương phẩm sử dụng cơng trình cầu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu: Đá phế phẩm (đá mạt) địa bàn thành phố Đà Nẵng bê tông sử dụng cát nghiền 3.2 Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu sử dụng đá mạt (theo tính chất lý cát nghiền) địa bàn thành phố Đà Nẵng thay, cho cát sông để chế tạo: - Hỗn hợp bê tông thương phẩm đảm bảo tính cơng tác : Độ lưu động; Tính lưu giữ độ sụt - Bê tông dùng số hạng mục Cầu (Mác thực nghiên cứu C30, C40, C50) : Đạt giá trị cường độ; Modyl đàn hồi; Cường độ kéo chẻ C C R UT.L D Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp luận nghiên cứu đề tài kết hợp lý thuyết thực nghiệm: Nghiên cứu lý thuyết; Nghiên cứu thực nghiệm: Khảo sát số nguồn phế phẩm mỏ đá địa bàn thành phố Đà Nẵng; Thí nghiệm lý đá mạt, cát sơng, đá dăm, xi măng; Nghiên cứu xử lý cải tạo nguồn đá phế phẩm có theo yêu cầu kỹ thuật cát nghiền để đưa vào cấp phối bê tông; Thiết kế hỗn hợp BTXM thông thường BTXM sử dụng cát nghiền (theo nguồn đá phế phẩm cải tạo) Thực phối trộn cát sông nghiền theo tỷ lệ đảm bảo tính chất lý vật liệu Từ thí nghiệm kiểm tra tính cơng tác hỗn hợp bê tông sử dụng cát phối trộn; Xác định cường độ, cường độ kéo chẻ, mô đun đàn hồi bê tơng có sử dụng khơng sử dụng cát nghiền Từ mối quan hệ lý thuyết cộng với kết thực nghiệm phân tích, đánh giá để đưa kết luận Ý nghĩa khoa học thực tiễn Xác định thành phần cấp phối, phương pháp sử dụng, đặc trưng công tác hỗn hợp bê tông cường độ mẫu bê tông chế tạo vật liệu thay ng dụng thực tế: Có thể ứng dụng lĩnh vực sản xuất bê tông thương phẩm cung ứng thi công công trình Cầu Sử dụng nguồn vật liệu dư thừa từ mỏ khai thác đá xây dựng Thay nguồn vật liệu cát sơng khan tình trạng khai thác trái phép gây sạt lở, ô nhi m môi trường Phục vụ cho thi công, thiết kế, khai thác cơng trình giao thơng C C R UT.L D Bố cục luận văn Chƣơng TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN THAY THẾ CÁT TỰ NHIÊN TRONG MỘT SỐ HẠNG MỤC CỦA CƠNG TRÌNH CẦU 1.1 Hỗn hợp bê tơng bê tông sử dụng cát nghiền 1.1.1 Khái niệm cát nghiền [1] 1.1.2 Khái niệm hỗn hợp bê tông trộn sẵn, bê tông thông thường 1.1.3 Khái niệm bê tông sử dụng cát nghiền đá phế phẩm nhỏ mm 1.2 Đặc điểm bê tông đƣợc thay cát nghiền, đá phế phẩm nhỏ mm 1.2.1 Tính chất cát nghiền đá phế phẩm nhỏ mm 1.2.2 Một số đặc điểm hỗn hợp bê tông bê tông sử dụng cát nghiền 1.2.3 Tính kinh tế hỗn hợp bê tông bê tông sử dụng cát nghiền đá phế phẩm nhỏ mm (đá mạt) 1.3 Tình hình nghiên cứu sử dụng bê tông bê tông đƣợc thay, cát nghiền Đà Nẵng, Việt Nam giới 1.3.1 Tình hình ứng dụng BT sử dụng cát nghiền giới 1.3.2 Tình hình ứng dụng BT sử dụng cát nghiền Việt Nam 1.2.3 Tình hình ứng dụng BT sử dụng cát nghiền Đà Nẵng Hiện Đà Nẵng có báo cáo đánh giá khảo sát nguồn vật liệu, trữ lượng khai thác mỏ đá Các sản phẩm phế phẩm mỏ phục vụ cho công tác san lấp mặt sản xuất cấp phối đá dăm cho thi công đường 1.4 Kết luận chƣơng Như vậy, thấy việc nghiên cứu ứng dụng cát nghiền bao gồm từ sản xuất tái chế sản phẩm thừa từ sản xuất đá dăm nước giới tiến hành từ lâu đã nhiều kết thực ti n kinh tế, nhu cầu phát triển hạ tầng, giải vấn nạn môi trường Từ thực tế trên, nghiên cứu cần hướng giải số yêu cầu đầu vào nguồn vật liệu Thiết kế kiểm tra đặc tính cơng tác hỗn hợp bê tông cho hợp lý sử dụng hạng mục hướng đến Thực kiểm tra cường độ bê tông với việc sử dụng hợp lý cát nghiền, đá thải nhỏ mm, từ thí nghiệm số tiêu yêu kiểm tra khả ứng dụng bê tông thương phẩm dung công trình Cầu C C R UT.L D Chƣơng KHẢO SÁT NGUỒN VẬT LIỆU VÀ THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU DÙNG TRONG NGHIÊN CỨU 2.1 Đề xuất vật liệu nghiên cứu: 2.1.1 Cốt liệu nhỏ: - Cát nghiền, đá phế phẩm nhỏ mm: Đối với vật liệu Cát nghiền đá phế phẩm nhỏ mm (đá mạt), lấy nhiều mỏ đá khác nhau, phân bố rải rác địa bàn thành phố Đà Nẵng - Cát sông: nguồn: Hà Nha - huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam 2.1.2 Cốt liệu lớn: - Đá dăm: Dmax = 20 mm, Dmax = 10 mm nguồn: Hố chuồn, xã Hòa Ninh, huyện Hịa Vang, TP Đà Nẵng 2.1.3 Chất kết dính phụ gia: - Xi măng: Nghi sơn PCB 40 - Phụ gia: BASF 8585 BASF 8713 2.2 Thí nghiệm tiêu lý vật liệu (đá dăm, cát nghiền, cát sông, xi măng) 2.2.1: Cốt liệu lớn (đá dăm): Mẫu đá dăm phối trộn có thành phần hạt nằm phạm vi cho phép đạt yêu cầu tiêu lý cốt liệu dùng cho bê tông theo TCVN 7570:2006 [7] 2.2.2: Cốt liệu nhỏ (Cát sông): Nguồn cung cấp: Hà Nha – Huyện Đại Lộc – tỉnh Quảng Nam C C R UT.L D 2.2.3: Chất kết dính (Xi măng): 2.2.4: Cốt liệu nhỏ (Cát nghiền): Vật liệu thay cát sơng 2.2.4.1 Mẫu cát nghiền Hố chuồn, xã Hịa Ninh - TP Đà Nẵng 2.2.4.2 Mẫu đá phế phẩm: Hố chuối 2.2.4.3 Mẫu đá phế phẩm: Đà Sơn (A) 2.2.4.4 Mẫu đá phế phẩm: Đà Sơn (II) 2.2.4.5 Mẫu đá phế phẩm: Phước tường Bảng (6,7,8,9,10) : Kết thí nghiệm thành phần hạt cát nghiền đá phế phẩm Thành phần cấp phối hạt Lượng sót tích lũy (%) Cỡ sàng (mm) Cát nghiền Hố Chuồn Đá phế phẩm Hố Chuối Đá phế phẩm Đà Sơn A Đá phế phẩm Đà Sơn II Đá phế phẩm Phước Tường 5.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.50 30.55 19.20 35.76 19.29 22.06 1.25 54.98 38.37 57.84 34.67 41.36 0.63 68.93 52.81 69.37 55.03 63.28 0.315 79.76 68.36 77.78 66.95 70.11 0,14 84.80 79.26 83.10 80.44 80.70