Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng cốt liệu lớn tái chế đến sự phát triển cường độ nén và mô đun đàn hồi của bê tông theo thời gian

Trong nghiên cứu này, chất thải rắn bê tông vỡ đã được thu gom từ một công trình cũ bị phá dỡ trên địa bàn thành phố Hà Nội. CTR này sau đó được gia công nghiền tại nhà máy để thu được các loại cốt liệu lớn tái chế có đường kính hạt từ 5-20 mm.

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2021 15 (1V): 48–59 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ SỬ DỤNG CỐT LIỆU LỚN TÁI CHẾ ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CƯỜNG ĐỘ NÉN VÀ MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA BÊ TÔNG THEO THỜI GIAN Nguyễn Thanh Quanga,b , Trần Viết Cườnga,∗, Nguyễn Ngọc Tâna , Nghiêm Hà Tâna , Nguyễn Hoàng Gianga a Khoa Xây dựng Dân dụng Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam b Tổng Công Ty Giấy Việt Nam, 25A phố Lý Thường Kiệt, quận Hoàn Kiếm, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 02/02/2021, Sửa xong 09/03/2021, Chấp nhận đăng 09/03/2021 Tóm tắt Ở thành phố lớn Hà Nội, Hồ Chí Minh phát sinh lượng lớn chất thải rắn xây dựng (CTRXD) từ việc phá dỡ công trình cũ, xây dựng cơng trình Chính phủ có quy định thu gom tái chế CTRXD để tái sử dụng nhằm bảo vệ môi trường qua thông tư 08/2017/TT-BXD, thị 41/CT-TTg số giải pháp cấp bách tăng cường quản lý chất thải rắn Nghiên cứu trình bày kết thực nghiệm thu mẫu bê tông sử dụng cốt liệu lớn tái chế (CLLTC) từ CTRXD với tỷ lệ sử dụng 0%, 50% 100% thay cho cốt liệu lớn tự nhiên (CLLTN) Những kết cường độ nén 28 ngày tuổi bê tông tái chế bị giảm từ 9,5 – 16,0%, mơ đun đàn hồi bị giảm từ 12,8 – 24,2% so sánh với bê tông cốt liệu tự nhiên Ảnh hưởng hàm lượng CLLTC cường độ nén mơ đun đàn hồi Mô đun đàn hồi bê tông tái chế giảm tuyến tính tăng tỷ lệ sử dụng CLLTC Từ khố: bê tơng tái chế; cường độ nén; mô đun đàn hồi; cốt liệu lớn tái chế; chất thải rắn xây dựng AN EXPERIMENTAL STUDY ON THE EFFECT OF THE PROPORTIONS OF RECYCLED COARSE AGGREGATES ON THE EVOLUTION OF CONCRETE COMPRESSIVE STRENGTH AND YOUNG’S MODULUS Abstract A large of Construction and Demolition Waste (CDW) has been generated from demolish existing structures, as well as the construction of new structures The Vietnamese’s Government has the regulations on collecting and recycling CDW for reuse, recycle to environmental protection through the Circular No 08/2017/TT-BXD, the latest is Directive 41/CT-TTg on a number of Urgent solution to strengthen solid waste management This study presents the experimental results on the concrete specimens made with recycled coarse aggregates (RCA) from CDW with various proportions of 0%, 50% and 100% for the replacement of natural coarse aggregates The obtained results show that the compressive strength at 28-day of recycled aggregate concrete is decreased by 9.5 - 16.0%, meanwhile, the Young’s modulus is decreased by 12.8 - 24.2% in comparison with the natural aggregate concrete The effect of RCA content on the compressive strength is smaller than that of the modulus of elasticity The modulus of elasticity is reduced linearly with increasing the proportion of RCA Keywords: recycled concrete; compressive strength; Young’s modulus; recycled coarse aggregate; construction and demolition waste https://doi.org/10.31814/stce.nuce2021-15(1V)-05 © 2021 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) ∗ Tác giả đại diện Địa e-mail: cuong9191101@nuce.edu.vn (Cường, T V.) 48 Quang, N T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Mở đầu Việc phá dỡ cơng trình xây dựng cũ công tác thường xuyên phải thực trình cải tạo và/hoặc triển khai dự án xây dựng mới, đặc biệt diễn phổ biến thành phố lớn, nơi có tốc độ độ thị hóa cao Hàng năm, khoảng 850 triệu chất thải xây dựng phá dỡ tạo Châu Âu, chiếm khoảng 31% tổng lượng chất thải phát sinh Tại Hoa Kỳ, riêng chất thải tạo từ việc phá dỡ tòa nhà khoảng 123 triệu năm [1] Thông thường, chất thải rắn bê tông vỡ vận chuyển bãi chôn lấp, gây tác động đáng kể đến môi trường nguy hại cho sức khỏe Hơn nữa, tình trạng thiếu đất chi phí chơn lấp ngày tăng làm trầm trọng thêm vấn đề môi trường Phát triển bền vững chủ đề quan trọng toàn giới Khái niệm phát triển bền vững lần trình bày Hội nghị thượng đỉnh Trái đất năm 1992 thành phố Rio de Janeiro Brazil, trở thành nguyên tắc đạo kinh tế nói chung cho lĩnh vực xây dựng nói riêng [2] Việc tái chế tái sử dụng CTRXD xu hướng tất yếu giải pháp kỹ thuật có tính khả thi tiềm năng, nhằm sử dụng chất thải loại tài nguyên tái tạo, từ giảm thiểu áp lực lên việc khai thác tài nguyên tự nhiên Hiện nay, tái chế CTRXD góp phần phát triển ngành kỹ thuật xây dựng đóng vai trị quan trọng việc tái tạo môi trường, cách để bảo vệ tài nguyên thiên nhiên giảm lượng vật liệu thải bãi chôn lấp [3, 4] Tại Việt Nam, theo số liệu thống kê năm 2009 lượng CTRXD phát sinh từ thành phố lớn khoảng 1,46 - 1,92 triệu tấn/năm, nhiên tỷ lệ tái chế thấp từ - 2% [5] Hiện nay, CTRXD phát sinh khoảng 3000 tấn/ngày, năm 2020 tổng lượng CTRXD ước tính 6,3 triệu dự kiến đến năm 2025 11 triệu [6] Nguồn chất thải rắn khổng lồ ngày tăng không quản lý hệ thống quản lý, nhận thức người dân, công nghệ xử lý nhiều lý khác Trong đó, nhiều quốc gia khác, CTRXD nghiên cứu chứng minh thay hiệu cho vật liệu tự nhiên Ví dụ, Nhật Bản, 95% bê tơng nghiền tái sử dụng làm vật liệu đắp đường vào năm 2000 [7], không mang lại giá trị kinh tế mà cịn giảm áp lực lên mơi trường thị Tình hình phát sinh xử lý CTRXD hàng năm số nước tiên tiến tổng hợp Bảng để so sánh với thực trạng Việt Nam Trong năm gần đây, Chính phủ Việt Nam đưa văn pháp luật nhằm thực Chiến lược quốc gia quản lý chất thải rắn đến năm 2025 tầm nhìn đến năm 2050 [8–11] Trong chiến lược quốc gia [11], mục tiêu tái chế CTRXD cụ thể sau: “90% tổng lượng chất thải rắn xây dựng phát sinh đô thị thu gom, xử lý đáp ứng u cầu bảo vệ mơi trường, 60% tái sử dụng tái chế thành sản phẩm, vật liệu tái chế công nghệ phù hợp” Bảng Lượng CTRXD phát sinh tỷ lệ tái chế số quốc gia STT Quốc Gia Năm Tổng lượng CTRXD (triệu tấn/năm) Tỉ lệ tái chế (%) Tham khảo Nhật Bản Hàn Quốc Đức Pháp Vương Quốc Anh Ý Tây Ban Nha Hà Lan Việt Nam 2012 2009 2012 2012 2012 2012 2012 2012 2009 72,69 67 89 76 47 40 28 26 1,5-1,9 96 36 85 93 70 79 98 83 1-2 [12] [13] [14] [14] [14] [14] [14] [14] [5] 49 Quang, N T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Trên giới, nhiều nghiên cứu thực nhằm xác định tính chất lý vật liệu bê tông chế tạo cốt liệu tái chế từ CTRXD Nghiên cứu Tam et al (2015) tổng hợp kết nghiên cứu thu từ 26 nghiên cứu thực trước đó, CLLTN thay CLLTC, với tỷ lệ thay thường dùng 30%, 50%, 70% đến 100% [15] Cường độ nén bê tông tái chế (BTTC) 28 ngày tuổi bị giảm 35% so sánh với bê tông cốt liệu tự nhiên (BTCLTN) Tuy nhiên, biến dạng BTTC thường cao biến động so với BTCLTN Tương tự, nghiên cứu Silva et al (2014) [16, 17] cường độ học bê tông tái chế phụ thuộc vào chất lượng cốt liệu tái chế (cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ) hàm lượng sử dụng Nghiên cứu phân loại chất lượng CLLTC thành bốn cấp độ ký hiệu A, B, C, D dựa hai tiêu khối lượng thể tích độ hút nước cốt liệu Khả ứng dụng cốt liệu lớn tái chế BTTC đa dạng Ngày nay, CLLTC không sử dụng làm cốt liệu thi cơng kết cấu móng đường, mà cịn sử dụng để chế tạo bê tơng kết cấu cơng trình, bao gồm cấu kiện chịu lực (móng, cột, tường chịu lực) cấu kiện phi chịu lực [15] Ở Việt Nam, mục tiêu cụ thể quản lý, thu gom tái chế CTRXD cụ thể Chiến lược quốc gia [11] Hiện nay, có tiêu chuẩn TCVN 11969:2018 [18] CLLTC cho bê tông Tuy nhiên, không đầy đủ hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan đến vật liệu tái chế, thói quen sử dụng loại vật liệu có nguồn gốc tự nhiên ăn sâu vào suy nghĩ người dân, dẫn đến việc ứng dụng loại cốt liệu tái chế, có CLLTC vào cơng trình thực tế hạn chế Trong thời gian vừa qua, số nghiên cứu trạng quản lý thành phần CTRXD thực [19–22] Trong đó, nghiên cứu khoa học vật liệu tái chế kết cấu sử dụng vật liệu tái chế chưa thực quan tâm thực Một số nghiên cứu thực rằng, loại cốt liệu tái chế có nguồn gốc từ phá dỡ cơng trình cũ có tính chất địa phương yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng BTTC phát triển tính chất (cường độ nén, mô đun đàn hồi) [23] Do đó, nghiên cứu thực nghiệm nhằm khảo sát hàm lượng khác CLLTC cần thiết Trong nghiên cứu này, chất thải rắn bê tông vỡ thu gom từ cơng trình cũ bị phá dỡ địa bàn thành phố Hà Nội CTR sau gia cơng nghiền nhà máy để thu loại cốt liệu lớn tái chế có đường kính hạt từ - 20 mm Cốt liệu lớn tái chế sử dụng để thay cho đá tự nhiên thành phần cấp phối, với tỷ lệ 0%, 50% 100% Trong phịng thí nghiệm, chương trình thực nghiệm thực để xác định cường độ nén mô đun đàn hồi theo thời gian bê tông Những kết thu cho phép xác định ảnh hưởng tỷ lệ sử dụng cốt liệu lớn tái chế thay cho đá tự nhiên đến phát triển cường độ nén mô đun đàn hồi bê tơng tái chế Chương trình thực nghiệm 2.1 Vật liệu sử dụng a Xi măng Chất kết dính sử dụng xi măng PCB40 nhà máy Bút Sơn với tính chất kĩ thuật đảm bảo yêu cầu tính chất chất lượng theo tiêu chuẩn TCVN 2682:2009 [24] b Cốt liệu nhỏ tự nhiên Cốt liệu nhỏ cát vàng sông Lô, loại cốt liệu phổ biến Việt Nam Cát lấy sàng loại bỏ hạt có kích thước lớn mm Các tiêu kĩ thuật khác cát đạt tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 [25] 50 Quang, N T., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng c Cốt liệu lớn tự nhiên Cốt liệu lớn sử dụng đá dăm Cẩm Phả, Quảng Ninh có đường kính lớn dmax = 20 mm Các tiêu kĩ thuật đạt tiêu chuẩn TCVN 7572:2006 [26] d Nước Nước dùng để chế tạo bê tông lấy từ hệ thống cấp nước nhà máy nước Hà Nội, thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN 4506:2012 [27] e Cốt liệu lớn tái chế CTRXD thu gom cơng trình phá dỡ địa bàn Hà Nội, sau vận chuyển bãi tập kết có hệ thống máy nghiền Đông Anh, Hà Nội Do đặc thù quy trình phá dỡ nay, CTRXD thu gom cơng trình lẫn nhiều tạp chất đất, gỗ, vữa, khối tường xây nên nhóm tác giả tiến hành phân loại bãi tay sử dụng máy kẹp hàm để tách thép sót lại khối bê tơng Hình 1(a) Các khối bê tơng phế thải gia cơng kích thước tối đa 30 cm để phù hợp với thiết kế máy kẹp hàm hệ thống máy nghiền (a) Bê tơng vỡ (b) Dây chuyền nghiền CTRXD Hình Quá trình thu gom CTRXD chế tạo cốt liệu tái chế Hệ thống dây chuyền nghiền (Hình 1(b)) cho phép thu cốt liệu tái chế với đường kính hạt từ – 40 mm, cốt liệu nhỏ tái chế (CLNTC) có đường kính – mm, CLLTC có đường kính – 40 mm (Hình 2) Trong nghiên cứu này, hạt CLLTC có đường kính từ – 20 mm sử dụng để chế tạo BTTC để tương ứng với đường kính CLLTN sử dụng Trong phịng thí nghiệm, thí nghiệm thực để xác định chất lượng đầu vào CLLTC sử dụng Các kết thu trình bày Bảng 2, bao gồm: độ ẩm, độ hút nước, khối lượng thể tích, khối lượng riêng khối lượng riêng khô Những kết CLLTC sử dụng loại tuân theo TCVN 11969:2018 [18] Bảng Tính chất vật lý CLLTC sử dụng Độ ẩm (%) Độ hút nước (%) Khối lượng thể tích (g/cm3 ) Khối lượng riêng (g/cm3 ) Khối lượng riêng khô (g/cm3 ) 1,87 3,53 2,43 2,62 2,38 51 Quang, N T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (a) Đường kính hạt – 40 mm (a) Đường kính hạt – 40 mm (b) Đường kính hạt – 20 mm (b) Đường kính hạt – 20 mm Hình Cốt liệu lớn tái chế từ CTRXD phương pháp nghiền Hình Cốt liệu lớn tái chế từ CTRXD phương pháp nghiền Tiếp theo, chương trình thực nghiệm thực nhằm nghiên cứu ba cấp phối bê tơng Bảng Tính chất vật lý CLLTC sử dụng ký hiệu CP0, CP50 CP100, tương ứng với tỷ lệ sử dụng CLLTC 0%, 50% 100% Độthế ẩmcho (%)CLLTN Độ hút Khối lượng thểthiếtKhối riêng Khối để thay Bê nước tông đối chứng CP0 kế đểlượng đạt cấp độ bền lượng nén B30riêng 28 bê tơng trình bày Bảng 3 ngày tuổi Thành phần cấp phối vật liệu loại (%) tích (g/cm ) (g/cm ) khơ (g/cm ) 1,87 Bê tông 3,53Bảng Thành phần 2,43cấp phối cho m3 bê2,62 tông Xi măng (kg) Cát (kg) Đá dăm (kg) Nước (kg) 2,38 Phụ gia siêu dẻo (kg) CLLTC (kg) Tiếp theo, chương trình thực nghiệm thực nhằm nghiên cứu ba CP0 490 700 1050 190 4,9 cấp phối bê490 tông ký hiệu CP0, CP50190 CP100, tương sử dụng CP50 700lần lượt 525 4,9 ứng với tỷ lệ481 CP100 490 50% và700 cho190 4,9 đối chứng CP0 943 CLLTC 0%, 100% để thay CLLTN Bê tông thiết kế để đạt cấp độ bền nén B30 28 ngày tuổi Thành phần cấp phối vật liệu 2.2 Mẫu thí nghiệm loại bê tơng trình bày Bảng Để xác định tính chất học bê tông đối chứng bê tông tái chế, mẫu thử hình trụ trịn có kích thước 150×300 mm Thành đúc, bảocấp dưỡng thí tơng nghiệm thử nghiệm 3, Bảng phần phối chophịng 1m3 bê 7, 14 28 ngày Hình giới thiệu hình ảnh mẫu thử chế tạo dưỡng phịng thí Bê tơng Xi măng Cát (kg) Đá dăm Nước (kg) bảo Phụ gia trongCLLTC nghiệm (Kg) CP0 CP50 CP100 490 490 490 (kg) 700 700 700 1050 525 190 190 190 siêu dẻo (kg) 4,9 4,9 4,9 (kg) 481 943 2.2 Mẫu thí nghiệm Để xác định tính chất học bê tông đối chứng bê tông tái chế, mẫu thử hình trụ trịn có kích thước 150x300 mm đúc, bảo dưỡng phịng thí nghiệm thử nghiệm 3, 7, 14 28 ngày Hình giới thiệu hình ảnh mẫu thử (a) Các mẫu thử sau đổ bê tông chế tạo bảo dưỡng phịng thí nghiệm (b) Các mẫu thử sau tháo khn Hình Các mẫu thử chế tạo phịng thí nghiệm 52 Quang, N T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng 2.3 Khối lượng thể tích bê tơng Trước thực thí nghiệm nén, loại bê tông, tổ mẫu gồm ba mẫu thử tiến hành đo kích thước cân khối lượng để xác định khối lượng thể tích bê tông tuân theo tiêu chuẩn TCVN 3115:1993 [28] Các phép đo kích thước thực thước kẹp kim loại, có độ xác đến 0,1 mm Khối lượng mẫu thử cân cân điện tử có độ xác đến 0,1 gam Bảng trình bày kết khối lượng riêng trung bình bê tông đo đạc 28 ngày tuổi Bảng Khối lượng thể tích bê tơng Bê tơng Tỷ lệ CLLTC Khối lượng thể tích (g/cm3 ) CP0 CP50 CP100 0% 50% 100% 2,43 2,34 2,31 2.4 Thí nghiệm xác định cường độ nén Thí nghiệm nén thực theo tiêu chuẩn TCVN 3118:1993 [29] nhằm xác định phát triển cường độ chịu nén mẫu bê tông hình trụ, thời điểm khác 3, 7, 14 28 ngày tuổi Tất mẫu thử hình trụ gia cơng tạo phẳng bề mặt trước nén (Hình 4(a)) Trong nghiên cứu này, thí nghiệm nén thực máy nén thủy lực 200 DHR200 minh họa Hình 4(b) Mẫu thí nghiệm phải đặt tâm thớt máy Vận hành van thủy lực tăng lực nén để thớt máy chạm vào mẫu Tăng lực nén với vận tốc không đổi mẫu phá hoại Lực nén tối đa thể máy nén giá trị tải trọng phá hoại mẫu (a) Gia công tạo phẳng bề mặt mẫu (b) Gia tải nén phá hoại mẫu Hình Thí nghiệm nén bê tơng Cường độ nén bê tông, ký hiệu R (MPa), xác định cơng thức (1), P (kN) tải trọng phá hoại mẫu, F (mm2 ) tiết diện chịu lực mẫu Tại thời điểm thí nghiệm, cường độ nén bê tông giá trị trung bình ba mẫu thử chế tạo với cấp phối 53 Quang, N T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng mẻ trộn Những kết cường độ nén trung bình bê tơng thí nghiệm trình bày Bảng P R= (1) F Bảng Cường độ nén bê tông theo thời gian Cường độ nén trung bình (MPa) Bê tơng CP0 CP50 CP100 R3 R7 R14 R28 31,27 25,84 27,82 35,61 34,43 35,28 38,83 38,31 40,99 47,89 40,24 43,33 2.5 Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi Tương tự cường độ nén, mơ đun đàn hồi tính chất học quan trọng bê tông Đối với mẫu thử hình trụ, ba tem điện trở (strain gage) có chiều dài chuẩn đo 60 mm dán dọc theo chiều cao mẫu, tạo thành dụng cụ đo biến dạng tạo với góc 120◦ xung quanh mặt bên mẫu thử (Hình 5(a)) Biến dạng nén dọc trục bê tơng giá trị biến dạng trung bình đo ba tem điện trở Thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi thực máy nén thủy lực 50 kết hợp với load-cell đo lực điện tử xử lý số liệu Data-logger TDS530, cho phép ghi nhận số liệu liên tục tự động trình thí nghiệm (Hình 5(b)) Mẫu thử gia tải đến lực nén có giá trị 30% lực phá hoại mẫu (a) Dán tem đo biến dạng (b) Thí nghiệm mơ đun đàn hồi Hình Thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi bê tơng Thí nghiệm mô đun đàn hồi tiến hành theo hướng dẫn RILEM CPC8 [30] Mỗi mẫu thử nén năm chu kỳ tăng tải hạ tải với vận tốc không đổi Mô đun đàn hồi xác định theo cơng thức (2), σ ứng suất bê tông, ε biến dạng nén dọc trục bê tơng Tại thời điểm thí nghiệm, mơ đun đàn hồi bê tông giá trị trung bình ba mẫu thử Những kết 54 Quang, N T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng thu trình bày Bảng cho ba cấp phối thử nghiệm 3, 7, 14 28 ngày tuổi bê tông σ E= (2) ε Bảng Mô đun đàn hồi cấp phối theo thời gian Mô đun đàn hồi trung bình (GPa) Bê tơng CP0 CP50 CP100 E3 E7 E14 E28 34,74 28,76 26,03 36,12 31,97 28,33 36,77 33,11 29,16 38,98 33,98 29,54 Phân tích kết 3.1 Sự phát triển cường độ nén Hình 6bê giới thiệu kết độ7 nén củangày ba loại CP100 với tỷ lệ tông thường Tuy cường nhiên, từ đến 14 tuổi bê tơng BTTCCP0, phát CP50 triển cường độ nhanh CLLTC sử dụngCường tươngđộứng 50% 100% Đối với- bê tông đốicường chứngđộCP0, triển cường nénlàR0, BTTC đạt từ 81 85% so với nén Rsự Cường 28.phát độ diễn với quy luật bê tông thông thường Ở ngày tuổi (R = 31,27 MPa), bê tông độ nén R14 BTTC đạt 95% so với cường độ nén R28 3Điều giải thích CP0 đạt 65% độcó nén 28nước ngàycao tuổi (RCLLTN, MPa) theo, hệ cường 28 = 47,89 rằng,cường CLLTC độởhút nước tự Tiếp nằm thốngđộ lỗ nén rỗngR7 R14 đạt tương ứng 74% vànước 81%trong cường độtrình nén đóng R28 rắn bê tông tái chế làm chậm 60 CP0 CP50 CP100 Cường độ nén (MPa) 50 40 30 20 10 14 Thời gian (ngày) 28 Hình 6 Sự Sự phát pháttriển triển cường cườngđộ độnén néncủa củabê bêtông tôngtheo theothời thờigian gian Hình Như loại bê tơng thí nghiệm đềucócócường cườngđộ độ nén nén trung bình 28 Trong đó, haivậy, loạitấtbêcảtơng tái chế CP50 CP100 R28 40,24 ngày tuổi lớn 40 MPa, đạt yêu cầu cường độ nén thiết kế để sử dụng cho 43,33 MPa, giảm từ 9,5 – 16,0% so sánh với cường độ nén bê tơng đối chứng Sự phát triển kiện cấu công Cácbê mẫu bê thường tông sử dụng CLLTC cường độ ởcác tuổicấu sớm từ chịu - 3lực ngày tuổitrên củakết BTTC tươngtrình tự tơng Tuy nhiên, từ đến 14 cho thấy phátcường triển cường độ nhanh so với tuổiđược sớm (7 ngày tuổi BTTC phátsự triển độ nhanh hơn Cường độ bê néntông R7 đối củachứng BTTCở đạt từ 81 - 85% – 14 tốc độ phát triển tuổi 28 ngày ba cấp phối tương đương so với cường độngày) nén Rvà 28 Cường độ nén R14 BTTC đạt 95% so với cường độ nén R28 Điều Hơn nữa, cường độ nén trung bê tông CP100 cao hơnnước từ –tự3do MPa khitrong so sánh giải thích rằng, CLLTC có độbình hútcủa nước cao CLLTN, nằm hệ thống lỗ với bê tông CP50 Độ chênh lệch cường độ nén hai cấp phối tương đối nhỏ, rỗng làm chậm nước q trình đóng rắn bê tơng tái chế tính chất khơng đồng vật liệu bê tông Từ kết thu đưa kết luận rằng, việc sử dụng CLLTC55 không gây ảnh hưởng đến phát triển cường độ nén bê tông theo thời gian Đối với phát triển cường độ dài hạn bê tông tái chế, cần thực thêm thí nghiệm tuổi 60, 90, 120, 180 360 ngày để đánh giá xác Quang, N T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Tỷ Tỷlệlệcường cườngđộđộnén nén Như vậy, tất loại bê tơng thí nghiệm có cường độ nén trung bình 28 ngày tuổi lớn 40 MPa, đạt yêu1.2 cầu cường độ nén thiết kế để sử dụng cho cấu kiện chịu lực 1.2 kết cấu cơng trình Các mẫu bê tơng sử dụng CLLTC cho thấy phát triển cường độ nhanh 1.0chứng tuổi sớm (7 – 14 ngày) tốc độ phát triển tuổi 28 ngày ba cấp phối so với bê tông đối 1.0 tương đương Hơn nữa, cường độ nén trung bình bê tông CP100 cao từ – MPa 0.8 so sánh với bê 0.8 tông CP50 Độ chênh lệch cường độ nén hai cấp phối tương đối nhỏ, tính chất khơng đồng vật liệu bê tông Từ kết thu đưa kết luận R3 R3 0.6 rằng, việc sử dụng 0.6 CLLTC không gây ảnh hưởng đến phát triển cường độ nén bê tơng theo thời R7 thí nghiệm gian Đối với phát triển cường độ dài hạn bê tông tái chế, cần thực hiệnR7 thêm 0.4 180 360 ngày để đánh giá xác tuổi 60, 90,0.4 120, R14 R14 R28 R28 1.2 0.2 0.2 1.0 Tỷ lệ cường độ nén 0.0 0.0 0.00.8 0.0 0.2 0.2 0.6 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 dụngCLLTC CLLTC TỷTỷlệlệsửsửdụng 0.80.8 R3 1.01.0 R7 R14 Hình7.7.Quan Quanhệhệgiữa giữatỷtỷlệlệcường cườngđộđộnén nénvàvàtỷtỷlệlệsửsửdụng dụng CLLTC Hình CLLTC 0.2 R28 Hình77giới giớithiệu thiệumối mốiquan quanhệhệgiữa giữatỷtỷlệlệcường cườngđộđộnén néncủa củaBTTC BTTCsoso tơng Hình vớivới bêbê tông 0.0 đối chứng chứngvà vàtỷtỷlệlệsử sửdụng dụng CLLTC thay thếcho cho0.6 CLLTN cảcác cácthời thờiđiểm điểm 0.0 CLLTC 0.2 thay 0.4 0.8 đối CLLTN ỞỞtấttấtcả1.0 thíthí nghiệm,cường cườngđộ độnén néncủa củaBTTC BTTCđều đềulớn lớnTỷ 80% cườngđộđộnén nén tông chứng lệ sử dụngcường CLLTC nghiệm, 80% bêbê tông đốiđối chứng Hơnnữa, nữa,khi khiđối đốichiếu chiếu vớikết kếtquả quảnghiên nghiên cứucủa củaSilva Silva al.(2014) (2014) [16, 17], CLLTC Hơn với cứu etsửetal [16, 17], CLLTC Hình dụng Hình 7 Quan Quan hệ hệ giữa tỷ tỷ lệ lệ cường cường độ độ nén nén và tỷ tỷ lệ lệ sử dụng CLLTC CLLTC đượcsử sửdụng dụngtrong trong7nghiên nghiên cứu nàycó cóđộ độhút hútlệnước nước 3,53% vàkhối khối lượng khô 2,38 cứu 3,53% lượng 2,38 Hình giới thiệu mốinày quan hệ tỷ cường độ nén BTTC so với riêng bêriêng tôngkhô 33 nằm giới thiệu quan hệI-B tỷ lệ thay cường độ nén BTTC so với bê tông đối chứng vàcho tỷ chứng vàmối tỷ lệ sửvà dụng CLLTC thế8(a) cho CLLTN cáccốt thời điểm g/cmHình vùng III-A I-B Hình 8(a) (vùng vùng cốt liệu sử dụng g/cm nằm7đối vùng III-A Hình (vùng AỞAlàtấtlàvùng liệu sửthí dụng cho lệ sử dụngnghiệm, CLLTCcường thay cho CLLTN Ở tất các80% thờicường điểmđộthínén nghiệm, cường nén BTTC độ nén BTTC lớncảhơn bê tông đốiđộ chứng bê tôngtương tương đương với nhiên) cường nén củabêbê tông với bê tông đương với đáđácủa tựtựnhiên) vàvà tỷtỷlệlệcường độđộnén tông với tỷ tỷ lệ lệ sửsử lớn 80% cường độchiếu nén bê tông đối chứng Hơn nữa, đối chiếu nghiên cứu Hơn nữa, kết nghiên cứu Silva et al (2014) [16, với 17],kết CLLTC dụng khácetđược nằmtrong hoàn toàn A Hình 8(b) Kết quảnày khẳng định dụng khác nằm hồn tồn vùng A Hình Kết khẳng định Silva al sử (2014) [16, 17], CLLTC dụng nghiên cứu nàyquả có độ hút nước 3,53% dụng nghiên cứu cóvùng độsửhút nước 3,53% và8(b) khối lượng riêng khô 2,38 việcsử sửdụng dụng CLLTC thay thếcho cho CLLTN đảm bảo cường tông việc CLLTC CLLTN đảm bảo độđộ bêbê tông g/cm nằm giữathay vùngthế III-A I-B Hình 8(a) (vùng A vùngcường cốt liệu sử dụng cho bê tông tương đương với đá tự nhiên) tỷ lệ cường độ nén bê tông với tỷ lệ sử dụng khác nằm hoàn toàn vùng A Hình 8(b) Kết khẳng định việc sử dụng CLLTC thay cho CLLTN đảm bảo cường độ bê tông (b) Cường độ BTTC với BTCLTN (b)độ Cường độ nén BTTC soso vớivới BTCLTN (b)Cường Cường độnén nén BTTC BTCLTN (b) nén BTTC so với so BTCLTN Phân loạicốt cốt liệu táitái chế (a) Phân loại liệu (a)(a) Phân loại cốt liệu táichế chế (a) Phân loại cốt liệu tái chế Hình 8.độ Cường độ nén theo theo tỷsử lệ sử dụngvà chất chất lượng lượng cốtcốt liệu tái tái chế chế 17][16, 17] Hình Cường độ nén dụng 17] Hình theo tỷtỷlệtỷ dụng tái[16, chế Hình8.8.Cường Cường độnén nén theo lệlệsửsử dụng vàchất chấtlượng lượng cốtliệu liệu tái chế [16, 17] 3.2 Sự phát triển mô đun đàn hồi 3.2 3.2.Sự Sựphát pháttriển triểnmơ mơđun đunđàn đànhồi hồi 56 Hình tổng hợp kết thí nghiệm mơ đun đàn hồi ba loại bê tơng thử Hình tổng hợp kết thí mơ đàn hồi bê tơng thửthử nghiệm kết chi rằng, loạiđun bê tơng, mơ đun đànba hồi tăng Hình tổngNhững hợpcác cácquả kết thínghiệm nghiệm mơ đun đàn hồi baloại loại bê tông nghiệm đàn hồihồi tăng nghiệm.Những Nhữngkết kếtquả quảchi chirararằng, rằng,đối đốivới vớimỗi mỗiloại loạibêbêtông, tông,mô môđun đun đàn tăng theo thời gian từ đến 28 ngày tuổi Khi so sánh loại bê tông, nhận thấy mô đun đàn hồi giảm tăng tỷ lệ sử dụng CLLTC Mối quan hệ tỷ lệ mô đun đàn Quang, N T., cs / Tạphồi chícủa Khoa học Cơng nghệ Xây dựng BTTC so với bê tông đối chứng tỷ lệ sử dụng CLLTC biểu diễn Hình 10 Mối quan hệ gần tuyến tính cho tất thời điểm thí nghiệm Ở khối lượng riêng khô 2,38 g/cm3 nằm giữa28vùng III-A I-B Hình 8(a) (vùng A vùng cốt ngày tuổi, mô đun đàn hồi CP0 đạt giá trị trung bình E28 = 38,98 GPa Trong liệu sử dụng cho bê tông tương đương với đá tự vàbêtỷtông lệ tái cường độvànén củađạtbê với khinhiên) đó, hai loại chế CP50 CP100 giátơng trị trung bình lần tỷ lượtlệlà 33,98 GPa,Hình tương ứng giảm 12,8quả – 24,2% với bê tơng chứng sử dụng khác nằm hồn toàn vùng29,54 A 8(b) Kết nàysokhẳng địnhđốiviệc sử dụng 45 bê tông CLLTC thay cho CLLTN đảm bảo cường độ CP0 40 Mô đun đàn hồi GPa) 3.2 Sự phát triển mô đun đàn hồi CP50 CP100 35 30 Hình tổng hợp kết thí nghiệm mơ đun đàn25 hồi ba loại bê tông thử nghiệm Những kết rằng, loại bê tông, mô đun đàn20hồi tăng theo thời gian từ đến 28 ngày tuổi Khi so sánh loại bê tông, nhận thấy rằng15mô đun đàn hồi giảm tăng tỷ lệ sử dụng theo thờiCLLTC gian từ đến 28 ngày tuổi.hệ Khigiữa so sánh loại tông, hồi nhận thấy 10 Mối quan tỷgiữa lệ mô đunbê đàn BTTC so với bê tông đối chứng tỷ lệ sử dụng mô đun đàn hồi giảm tăng tỷ lệ sử dụng CLLTC Mối quan hệ tỷ lệ mô đun đàn CLLTC biểu diễn Hình 10 Mối quan hệ gần tuyến tính cho tất thời điểm hồi BTTC so với bê tông đối chứng tỷ lệ sử dụng CLLTC biểu diễn thí nghiệm Ở 28 ngày tuổi, mô đun đàn hồi CP0 đạt giá trị trung bình7 E28 = 38,98 GPa.28Trong Hình 10 Mối quan hệ gần tuyến tính cho tất thời điểm thí nghiệm Ở 14 28 ngày tuổi, đó, mơ đun đàn hồi CP0 đạt giá trị trung bình E = 38,98 GPa Trong 28 Thời gian (ngày) 29,54 GPa, hai loại bê tông tái chế CP50 CP100 đạt giá trị trung bình 33,98 đó, hai loại bê tông tái chế CP50 CP100 đạt giá trị trung bình 33,98 tương ứng giảm 12,8 – 24,2% so với bê tơng đối chứng Hình Sự phát triển mô đun đàn hồi bê tông theo thời gian 29,54 GPa, tương ứng giảm 12,8 – 24,2% so với bê tông đối chứng 45 CP0 CP50 1.2 CP100 1.0 35 Tỷ lệ mô đun đàn hồi Mô đun đàn hồi GPa) 40 30 25 20 15 10 0.8 E3 0.6 E7 0.4 E14 0.2 E28 0.0 14 Thời gian (ngày) 0.0 28 0.4 0.6 0.8 1.0 Tỷ lệ sử dụng CLLTC Hình Sự phát triển mơ đun đàn hồi bê tơng theo thời gian Hình 10 Quan hệ tỷ lệ mô đun đàn hồi tỷ lệ sử dụng CLLTC Hình Sự phát triển mơ đun đàn hồi bê tông theo 1.2 thời gian 1.0 0.2 Hình 10 Quan hệ tỷ lệ mơ đun đàn hồi tỷ lệ Kết mô đun đàn hồi mẫuCLLTC bê tông tăng dần theo thời gian Tuy sửcác dụng nhiên, ngược lại với thí nghiệm cường độ nén, mô đun đàn hồi bê tông sử dụng Tỷ lệ mô đun đàn hồi Kết mô đun đàn hồi mẫu bê tông tăng dần theo thời gian Tuy nhiên, ngược lại 0.8 với thí nghiệm cường độ nén, mơ đun đàn E3 hồi bê tông sử dụng 50% CLLTC tốt so với bê tông 0.6 100% CLLTC Việc sử dụng CLLTCE7đã làm giảm khối lượng riêng bê tông (xem Bảng 4) 0.4 ảnh hưởng rõ ràng đến mô đun đàn hồi E14Giá trị mô đun đàn hồi bê tông CP100 giảm lớn khoảng phù hợp với số nghiên cứu công bố 0.2 25% Những kết thu thểE28 Khatib (2005) [31] mô đun đàn hồi giảm 7,1 - 20,8% tăng hàm lượng CLLTC từ 25% 0.0 0.0 Tương 0.2 tự, nghiên 0.4 0.6 Lye 0.8 et al 1.0(2015) [32] với 100% CLLTC mơ đun đến 100% cứu lệ sử dụngBTCLTN, CLLTC đàn hồi giảm – 40%Tỷso với giảm trung bình khoảng 16% Như vậy, mơ đun đàn hồi BTTC giảmhệtuyến tính khiđàntăng tỷtỷlệ sửdụng dụng CLLTC Như hệ quả, biến dạng BTTC lớn Hình 10 Quan tỷ lệ mô đun hồi lệ sử CLLTC biến khiđềuchịu giá trị tải trọng Kếthơn mô đundạng đàn hồicủa BTCLTN mẫu bê tông tăng tác dần dụng theo thờicùng gian Tuy nhiên, ngược lại với thí nghiệm cường độ nén, mơ đun đàn hồi bê tông sử dụng Kết luận Việc tái chế chất thải rắn xây dựng từ phá dỡ cơng trình để làm cốt liệu sản xuất vật liệu bê tơng giải pháp hữu ích góp phần vào phát triển bền vững lĩnh vực xây dựng, giải vấn đề cấp thiết quản lý chất thải rắn giai đoạn Bài báo trình bày kết thực nghiệm thu mẫu thử bê tông với tỷ lệ sử dụng khác CLLTC, 0, 50% 100%, cho tính chất học quan trọng bê tông cường độ nén mô đun đàn 57 Quang, N T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng hồi Những kết thu cho phép phân tích ảnh hưởng CLLTC đến phát triển theo thời gian cường độ nén mô đun đàn hồi Một số kết luận báo đưa sau: - Việc sử dụng CLLTC để thay cho CLLTN ảnh hưởng đến cường độ bê tông tuổi sớm (7 – 14 ngày) Ở 28 ngày tuổi, cường độ nén BTTC giảm từ 9,5 – 16,0% so sánh với BTCLTN Hơn nữa, ảnh hưởng CLLTC đến cường độ nén so với ảnh hưởng đến mô đun đàn hồi - Mô đun đàn hồi BTTC bị giảm đáng kể tăng hàm lượng CLLTC, giảm từ 12,8 – 24,2% so với BTCLTN 28 ngày tuổi Khi so sánh BTTC BTCLTN mối quan hệ giữa tỷ lệ mô đun đàn hồi tỷ lệ sử dụng CLLTC gần tuyến tính Do đó, mơ đun đàn hồi tham số quan trọng nghiên cứu ứng xử học vật liệu/kết cấu BTTC - Những kết nghiên cứu tiềm sử dụng CLLTC có nguồn gốc từ CTRXD phá dỡ cơng trình cũ để thay phần tồn đá tự nhiên sản xuất bê tơng mà đảm bảo cường độ học yêu cầu Trong thực tế áp dụng, phân loại CLLTC sử dụng việc làm cần thiết để đảm bảo chất lượng bê tơng Lời cảm ơn Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Dự án hợp tác nghiên cứu KH&CN cho phát triển bền vững (SATREPS), chương trình hợp tác Trường Đại học Saitama - Nhật Bản Trường Đại học Xây dựng tổ chức JST-JICA tài trợ nghiên cứu với mục đích thúc đẩy mơi trường tồn cầu Tài liệu tham khảo [1] Maleˇsev, M., Radonjanin, V., Marinkovi´c, S (2010) Recycled Concrete as Aggregate for Structural Concrete Production Sustainability, 2(5):1204–1225 [2] Limbachiya, M C., Koulouris, A., Roberts, J J., Fried, A N (2004) Performance of recycled aggregate concrete Proc of RILEM International Symposium on Environment Conscious Materials and Systems for Sustainable Development, Koriyama, Japan, 127–136 [3] Blengini, G A., Garbarino, E (2010) Resources and waste management in Turin (Italy): the role of recycled aggregates in the sustainable supply mix Journal of Cleaner Production, 18(10-11):1021–1030 [4] Rodrigues, F., Carvalho, M T., Evangelista, L., De Brito, J (2013) Physical–chemical and mineralogical characterization of fine aggregates from construction and demolition waste recycling plants Journal of Cleaner Production, 52:438–445 [5] Bộ Tài nguyên Môi trường (2011) Báo cáo môi trường quốc gia 2011: Chất thải rắn [6] Lockrey, S., Nguyen, H., Crossin, E., Verghese, K (2016) Recycling the construction and demolition waste in Vietnam: opportunities and challenges in practice Journal of Cleaner Production, 133:757– 766 [7] Patel, S., Patel, C G (2016) Cost optimization of the project by construction waste management International Research Journal of Engineering and Technology, 3(5):734–740 [8] Thông tư 08/2017/TT-BXD (2017) Quy định quản lý chất thải rắn xây dựng Bộ Xây dựng [9] Chỉ thị 41/CT-TTg (2020) Chỉ thị số giải pháp cấp bách tăng cường quản lý chất thải rẳn [10] Quyết định 2149/QĐ-TTg (2009) Phê duyệt chiến lực quốc gia quản lý tổng hợp chất thải rắn đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2050 [11] Quyết định 491/QĐ-TTg (2018) Phê duyệt điều chỉnh chiến lược quốc gia quản lý tổng hợp chất thải rắn đến năm-2025, tầm nhìn đến năm 2050 [12] Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism (2017) White paper on Land, Infrastructure, Transport and Tourism in Japan [13] Bansal, S., Singh, S K (2014) A sustainable approach towards the construction and demolition waste International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 3(2):1262–1269 58 Quang, N T., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng [14] Deloitte (2017) Study on resource efficient use of mixed wastes, improving management of construction and demolition waste Final report - Prepared for the European Commission, DG ENV [15] Tam, V W Y., Kotrayothar, D., Xiao, J (2015) Long-term deformation behaviour of recycled aggregate concrete Construction and Building Materials, 100:262–272 [16] Silva, R V., de Brito, J., Dhir, R K (2014) The influence of the use of recycled aggregates on the compressive strength of concrete: a review European Journal of Environmental and Civil Engineering, 19(7):825–849 [17] Silva, R V., De Brito, J., Dhir, R K (2014) Properties and composition of recycled aggregates from construction and demolition waste suitable for concrete production Construction and Building Materials, 65:201–217 [18] TCVN 11969:2018 Cốt liệu lớn tái chế cho bê tông [19] Hoang, N H., Ishigaki, T., Kubota, R., Tong, T K., Nguyen, T T., Nguyen, H G., Yamada, M., Kawamoto, K (2020) Waste generation, composition, and handling in building-related construction and demolition in Hanoi, Vietnam Waste Management, 117:32–41 [20] Nghiem, H T., Phan, Q M., Kawamoto, K., Ngo, K T., Nguyen, H G., Nguyen, T D., Isobe, Y., Kawasaki, M (2020) An investigation of the generation and management of construction and demolition waste in Vietnam Detritus, (12):135–149 [21] Nguyen, V T., Tong, T K., Dang, T T H., Tran, T V N., Nguyen, H G., Nguyen, T D., Isobe, Y., Ishigaki, T., Kawamoto, K (2018) Current status of construction and demolition waste management in vietnam: challenges and opportunities International Journal of GEOMATE, 16(52) [22] Tuân, N K., Sơn, T H., Hiển, N X., Kiên, N T., Huy, V V., Cường, T V et al (2018) Nghiên cứu trạng quản lỳ phế thải xây dựng phá dỡ Việt Nam Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 12(7):107–116 [23] Kiên, T T (2017) Nghiên cứu sử dụng phế thải xây dựng chế tạo bê tông Trường Đại học Xây dựng [24] TCVN 2682:2009 Tiêu chuẩn xi măng Pooc lăng – Yêu cầu kỹ thuật [25] TCVN 7570:2006 Cốt liệu cho bê tông vữa – Yêu cầu kỹ thuật [26] TCVN 7572:2006 Cốt liệu cho bê tông vữa – Phương pháp thử [27] TCVN 4506:2012 Nước cho bê tông vữa - Yêu cầu kỹ thuật [28] TCVN 3115:1993 Bê tông nặng - Phương pháp xác định khối lượng thể tích [29] TCVN 3118:1993 Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén [30] RILEM CPC8 (1994) Modulus of elasticity of concrete in compression RILEM Recommendations for the Testing and Use of Constructions Materials, 25–27 [31] Khatib, J M (2005) Properties of concrete incorporating fine recycled aggregate Cement and Concrete Research, 35(4):763–769 [32] Lye, C.-Q., Dhir, R K., Ghataora, G S (2016) Elastic modulus of concrete made with recycled aggregates Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Structures and Buildings, 169(5):314–339 59 ... nhiên) cường nén củab? ?bê tông với bê tông đương với đáđ? ?của tựtựnhiên) v? ?và tỷtỷlệl? ?cường độ? ?? ?nén tông với tỷ tỷ lệ lệ s? ?sử lớn 80% cường độchiếu nén bê tông đối chứng Hơn nữa, đối chiếu nghiên cứu. .. cốtcốt liệu tái tái chế chế 17][16, 17] Hình Cường độ nén dụng 17] Hình theo tỷtỷl? ?tỷ dụng tái[ 16, chế Hình8.8 .Cường Cường đ? ?nén nén theo lệlệs? ?sử dụng vàchất chấtlượng lượng cốtliệu liệu tái chế. .. hệ tỷ lệ mô đun đàn hồi tỷ lệ Kết mô đun đàn hồi mẫuCLLTC bê tông tăng dần theo thời gian Tuy sửcác dụng nhiên, ngược lại với thí nghiệm cường độ nén, mơ đun đàn hồi bê tông sử dụng Tỷ lệ mô đun