(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu sử dụng vỏ trấu làm mặt đường bê tông xi măng cho đường giao thông nông thôn trên địa bàn tỉnh trà vinh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - LÊ TẤN THÀNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRẤU LÀM MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG CHO ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng – Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - LÊ TẤN THÀNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRẤU LÀM MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG CHO ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH Chuyên ngành: Mã số: Kỹ Thuật Xây Dựng Công trình giao thơng 580205 LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS HUỲNH PHƢƠNG NAM Đà Nẵng – Năm 2019 i LỜI CẢM ƠN ọ vi n in hân th nh ảm ơn Thầy giáo TS Huỳnh Phƣơng Nam – Giảng vi n hướng dẫn trực tiếp, tận tình bảo v hướng dẫn tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành Luận văn Thạ sĩ Xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ, giảng viên Khoa Xây dựng Cầu đường trường Đại họ h ho - Đại họ Đ Nẵng, qu n, gi đình, bạn bè động viên tạo điều kiện ho họ vi n thời gi n họ o họ v ho n th nh uận văn tốt nghiệp Phịng thí nghiệm VLXD, mã số LAS-XD1530 thuộ Công ty TN Tư vấn kiểm định xây dựng o ng Sơn Phịng thí nghiệm VLXD, mã số LAS-XD1294 thuộc Công ty Cổ phần Kiểm định Xây dựng Miền Tây Với thời gian nghiên cứu v ực thân cịn hạn chế, luận văn hắc chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, tồn ọ vi n mong nhận ý kiến đóng góp từ phía thầy cô bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Trà Vinh, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn Lê Tấn Thành ii LỜI CAM ĐOAN Tôi in m đo n uận văn thạ sĩ “Nghiên cứu sử dụng vỏ trấu làm mặt đường Bê tông xi măng cho đường giao thông nông thôn địa bàn tỉnh Trà Vinh” cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu tài liệu luận văn trung thự v hư công bố công trình nghiên cứu Tất tham khảo kế thừ trích dẫn tham chiếu đầy đủ Tác giả luận văn Lê Tấn Thành iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC H NH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG BI U ix DANH MỤC C C CHỮ VI T TẮT x PHẦN MỞ ĐẦU 1.L l a chọn tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Bố cục tài .3 Chƣơng - TỔNG QUAN V MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG VÀ C C SẢN PHẨM TỪ NGUỒN VẬT LIỆU CÓ SỬ DỤNG VỎ TRẤU TẠI TỈNH TRÀ VINH 1 Tổng quan v mặt ƣờng bê tông xi măng 1.1.1 Định nghĩa đường bê tông xi măng 1.1.2 Một số ưu điểm, nhược điểm mặt đường bê tông xi măng 1.1.2.1 Ưu điểm 1.1.2.2 Nhược điểm 1.1.2.3 Đặc điểm phạm vi ứng dụng với loại mặt đường bêtông ximăng Cấu tạo mặt ƣờng bê tông xi măng GTNT cấp IV trở xuống 1.2.1 Đường cấp A .7 1.2.2 Đường cấp B .7 1.2.3 Đường cấp C .8 1.2.4 Đường cấp D Yêu cầu kỹ thuật bê tông xi măng cho kết cấu áo ƣờng từ cấp IV trở xuống 1.4 Tình hình sử dụng mặt ƣờng bê tông xi măng Việt Nam tỉnh Trà Vinh Tình hình sử dụng vỏ trấu làm vật liệu xây d ng Việt Nam .11 1.5.1 Vỏ Trấu làm cơng trình giao thơng nơng thôn .11 iv 1.5.2.Các ứng dụng khác vỏ trấu 12 1.5.3 Sử dụng làm chất đốt lò nung gạch 12 1.5.4 Vỏ trấu làm sản phẩm vật liệu xây dựng nhẹ gạch không nung 13 1.5.5 Vỏ Trấu làm mặt sân trước nhà 14 Kết luận chƣơng .14 Chƣơng – Đ NH GI CHẤT LƢỢNG MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG SỬ DỤNG VỎ TRẤU TRÊN MỘT SỐ TUY N ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN TẠI TỈNH VĨNH LONG 16 2.1.Giới thiệu v tuyến ƣờng giao thông nông thôn sử dụng cốt liệu vỏ trấu làm mặt ƣờng tỉnh Vĩnh Long 16 2 Quy trình xử l vỏ trấu chế tạo cốt liệu mặt ƣờng tuyến ƣờng tỉnh Vĩnh Long .16 2.2.1 Làm đường 16 2.2.2 Xử lý vỏ trấu chế tạo cốt liệu mặt đường 16 Đánh giá chất lƣợng mặt ƣờng bê tông xi măng sử dụng vỏ trấu số tuyến ƣờng giao thông nông thôn tỉnh Vĩnh Long 17 2.3.1 Đánh giá chất lượng mặt đường bê tông xi măng từ thực tế trạng 17 2.3.2 Kiểm tra cường độ nén mặt đường BTXM trường phương pháp súng bật nẩy khoan lấy mẫu trường 19 2.3.2.1 Giới thiệu vị trí làm thí nghiệm 19 2.3.2.2 Kiểm tra cường độ nén mặt đường BTXM trường súng bật nẩy theo tiêu chuẩn TCXDVN 9334:2012 [5] .20 2.3.2.3 Thí nghiệm cường độ nén mặt đường BTXM khoan lấy mẫu trường theo tiêu chuẩn TCVN 3118:2012 [6] 22 2.3.2.4 Kết thí nghiệm 23 Kết luận chƣơng .25 Chƣơng – NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRẤU CH TẠO MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG CHO ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN TẠI TỈNH TRÀ VINH 26 Xác ịnh tính chất l vật liệu ầu vào 26 3.1.1 Cát 26 3.1.2 Đá 28 3.1.3 Xi măng 30 3.1.4 Nước 31 3.1.5 Vỏ trấu 32 3.2 Thiết kế cấp phối bê tông xi măng sử dụng vỏ trấu làm cốt liệu .34 v 3.2.1 Cơ sở lý luận thiết kế 34 3.2.2 Thiết kế cấp phối bêtông ximăng sử dụng cốt liệu vỏ trấu Trà Vinh 35 3 Các thí nghiệm ánh giá tính chất l mặt ƣờng bê tông xi măng sử dụng cốt liệu vỏ trấu Trà Vinh 35 3.3.1 Quy trình trộn bê tơng phương pháp lấy mẫu thí nghiệm .35 3.3.1.1 Quy trình trộn bê tơng 35 3.3.1.2 Phương pháp lấy mẫu thí nghiệm 37 3.3.2 Thí nghiệm đo độ sụt hỗn hợp bê tông theo tiêu chuẩn TCVN 3106:1993 38 3.3.2.1 Thiết bị thí nghiệm 38 3.3.2.2 Lấy mẫu 38 3.3.2.3 Tiến hành thử 38 3.3.2.4 Kết thí nghiệm .39 3.3.2.5 Tổng hợp bàn luận kết thí nghiệm 39 3 Thí nghiệm xác ịnh cƣờng ộ chịu nén bê tông 40 3.3.3.1 Xác định cường độ chịu nén bê tông phương pháp đúc mẫu theo tiêu chuẩn TCVN 3118:2012 40 3.3.3.2 Kiểm tra cường độ nén mặt đường BTXM trường làm thí nghiệm tỉnh Trà Vinh phương pháp súng bật nẩy khoan lấy mẫu trường 47 3.3.3.3.Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo uốn bê tông theo tiêu chuẩn TCVN 3119:1993] 52 3.3.3.4.Thí nghiệm độ mài mịn bê tơng theo tiêu chuẩn TCVN 3114:1993 55 3.4.1 Nguyên tắc thiết kế 58 3.4.2 Tính tốn cho cấp phối bê tơng PC20 59 3.4.2.1.Số liệu đầu vào: 60 3.4.2.2.Dự kiến kết cấu mặt đường 60 3.4.2.3.Kiểm toán kết cấu dự kiến: 60 3.4.2.4.Tính ứng suất tải trọng xe gây theo r: 61 3.4.2.5 Tính ứng suất nhiệt lớn nhất: .61 3.4.2.6 Tính hệ số mỏi nhiệt 62 3.4.2.7 Tính ứng suất nhiệt gây mỏi 62 3.4.2.8 Kiểm toán điều kiện giới hạn 62 Đánh giá hiệu v kỹ thuật, kinh tế môi trƣờng mặt ƣờng BTXM sử dụng cốt liệu vỏ trấu: 63 3.5.1 Hiệu kỹ thuật: .63 vi 3.5.2 Hiệu kinh tế: .64 3.5.3 Hiệu mặt môi trường 66 Kết luận chƣơng 67 K T LUẬN VÀ HƢỚNG PH T TRI N CỦA Đ TÀI 68 A K T LUẬN 68 B HƢỚNG PHÁT TRI N CỦA Đ TÀI 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 vii DANH MỤC H NH ẢNH Hình 1.1 Mặt cắt điển hình đường cấp A Hình 1.2 Mặt cắt điển hình đường cấp B Hình 1.3 Mặt cắt điển hình đường cấp C Hình 1.4 Mặt cắt điển hình đường cấp D Hình 1.5 Cây lúa vỏ trấu 11 Hình 1.6 Dùng vỏ trấu việc nung gạch Trà Vinh 13 Hình 1.7 Dùng vỏ trấu việc chế tạo gạch không nung gạch .13 nhà máy gạch Nhật Anh Trà Vinh 13 Hình 1.8 Dùng trấu làm sân phơi 14 Hình 1.9 Dùng trấu làm chuồng nuôi gia cầm .14 Hình 2.1 Hình ảnh cốt liệu từ vỏ trấu 17 ình 2.2 Cơng trình đường GTNT sử dụng vỏ trấu Ấp Cây Gịn, xã Tích Thiện qu 19 năm sử dụng (Nguồn ảnh: http://www.baogiaothong.vn) 18 ình 2.3 Công trình đường GTNT sử dụng vỏ trấu Ấp Kinh Ngây, xã Lụ Sĩ Th nh qu 05 năm sử dụng (Nguồn ảnh: http://www.baogiaothong.vn) 18 ình 2.4 Cơng trình đường GTNT sử dụng vỏ trấu Ấp Mái Dầm, ã Phú Th nh qu 06 năm sử dụng .19 Hình 2.5 Hình phân chia vùng thí nghiệm tuyến đường 20 Ấp Mái Dầm, tỉnh Vĩnh Long .20 Hình 2.6 Hình kiểm tr ường độ chịu nén trường súng bật nẩy 21 Hình 2.7.Hình khoan lấy mẫu mẫu Bêtơng 22 lấy trường mẩu M1 22 Hình 2.8 Kiểm tr í h thước mẫu .23 Hình 2.9 Gia tải nén mẫu 23 Hình 2.10 Vết nứt mẫu Bê tông M1 sau nén 24 Hình 3.1 Cân lấy khoảng 3500g (m) cốt liệu s ng qu s ng 26 Hình 3.2 Biểu đồ thành phần hạt cát 27 Hình 3.3 Cân lấy khoảng 5000g (m) cốt liệu s ng qu s ng 28 Hình 3.4 Biểu đồ thành phần hạt củ đ t 29 Hình 3.5 Hình thể ti u ơ, ý, hó tr n b o Xi măng o im PC40 .30 Hình 3.7 Hình ngâm trấu trước trộn bê tông 36 Hình 3.8 Hình cân cốt liệu trước tiến hành trộn bê tông 36 Hình 3.9 Hình trộn b tơng đợt 37 Hình 3.10 Hình vữa bê tơng sau trộn .37 Hình 3.11 Cơn thí nghiệm độ sụt bê tơng 38 ình 3.12 Đo độ sụt cấp phối bê tông .39 viii Hình 3.13 Biểu đồ thể độ sụt cấp phối bê tơng 40 Hình 3.14 Hình lấy mẫu thí nghiệm CP20 41 Hình 3.15 Hình bảo dưỡng tổ mẫu bê tơng phịng thí nghiệm 42 Hình 3.16 Hình thí nghiệm nén mẫu CP10 42 Hình 3.17 Hình Nén mẫu bê tơng 44 ình 18 Đồ thị phát triển ường độ nén bê tông theo thời gian 45 Hình 3.19 Đồ thị so sánh ường độ chịu nén cấp phối mẫu bê tông theo ngày tuổi 45 Hình 3.20 Hình ảnh phân chia vùng thí nghiệm ấp Rạch Giữa, huyện Châu Thành, tỉnh Trà Vinh 47 Hình 3.21 Hình kiểm tr ường độ chịu nén trường súng bật 48 Hình 3.22 Hình biểu đồ phát triển ường độ chịu nén trường tỉnh Trà Vinh phương ph p súng bật nẩy .48 Hình 3.23 Hình nén mẫu trường CP20 49 Hình 3.24 Hình vết nứt mẫu CP20 .49 Hình 3.25 ình đồ thị thể ường độ chịu nén theo cấp phối mẫu trường tỉnh Trà Vinh phương ph p ho n mẫu .51 ình 3.26 ình đồ thị so sánh kết ường độ chịu nén phịng thí nghiệm trường cấp phối mẫu 51 Hình 3.27 Chuẩn bị uốn mẫu CP20 54 Hình 3.28 Kiểm tr í h thướ trước kéo uốn mẫu CP20 54 ình 3.29 ình đứt gãy mẫu CP20 54 Hình 3.30.Mặt cắt sau bị phá hoại mẫu CP20 54 Hình 3.31.Cường độ kéo uốn tuổi 28 ngày cấp phối bê tơng 55 ình 3.32 Đú mẫu bảo dưỡng mẫu bê tông 56 Hình 3.33 Biểu đồ thể mứ độ mài mịn bêtơng 57 Hình 3.34 Mặt cắt kết cấu đường dự kiến thiết kế .59 Hình 3.35.Mặt cắt kết cấu đường thiết kế .63 ình 3.36 ình đồ thị so sánh giá thành bê tông theo tỷ lệ trấu thay cát 65 Hình 3.37 Vỏ trấu thải bỏ bừa bãi xuống sông gây ôi nhiễm môi trường 66 Kết thí nghiệm ộ mài mịn cấp phối mẫu bê tơng - Kết 28 ngày tuổi Kết thí nghiệm cƣờng ộ chịu nén mẫu trƣờng tỉnh Trà Vinh - Kết Thí nghiệm phương pháp súng bật nẩy ngồi trường - Kết Thí nghiệm phương pháp khoan lấy mẫu trường ĐẠI ỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC B CH KHOA Số: 998/QĐ-Đ K CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - T - Hạnh phúc Đà Nẵng, ngày 22 tháng 04 năm 2019 V việc giao QUY T ĐỊNH tài trách nhiệm ngƣời hƣớng dẫn luận văn thạc sĩ HIỆU TRƢỞNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC B CH KHOA Căn ứ Nghị định số 32/CP ng y 04 th ng năm 1994 ủ Chính phủ việ th nh ập Đại họ Đ Nẵng: Căn ứ Thông tư số 08/2014/TT- GDĐT ng y 20 th ng năm 2014 ủ ộ trưởng ộ Gi o dụ v Đ o tạo việ b n h nh Quy hế tổ v hoạt động ủ dại họ vùng v sở gi o dụ đại họ th nh vi n; Quyết định số 6950/QĐĐ ĐN ng y 01 th ng 12 năm 2014 ủ Gi m đố Đại họ Đ Nẵng việ b n h nh Quy định nhiệm vụ quy n hạn ủ Đại họ Đ Năng sở gi o dụ đại họ th nh vi n v đơn vị trự thuộ ; Căn ứ Thông tư số 15/2014/TT- GD&ĐT ng y 1Š th ng năm 2014 ủ ộ trưởng ộ Gi o dụ v Đ o tạo v việ b n h nh Quy h Đ o tạo trình độ Thạ sĩ; Quy t định sô 598/QĐ-Đ K ng y 27/12/2016 ủ iệu trưởng Trường Đại họ ho v việ b n h nh Quy định đ o tạo trình độ thạ sĩ; Căn ứ Quyết: định số 412/Đ K-ĐT ng y 07/03/2018 ủ iệu rưởng Trường Đại họ h ho việ th nh ập ớp o họ v ông nhận họ vi n K36; Căn ứ Tờ trình số 02/TTr-XDCĐ ng y 16/04/2019 ủ ho Xây dựng ầu đường việ r Quy t định gi o đ t i v người hướng dân uận văn thạ sĩ ho họ vi n o họ huy n ng nh Kỹ thuật ây dựng ơng trình gi o thơng: Xét đề nghị ủ Trưởng Phòng Đ o tạo QUY T ĐỊNH Đi u Gi o ho họ vi n o họ Lê Tấn Thành, ớp K36.XGT.TV, huy n ng nh Kỹ thuật ây dựng ơng trình gi o thơng thự đề t i uận văn “Nghiên cứu sử dụng vỏ trầu làm mặt đường bê tông xi măng cho đường giao thông nông thôn địa bàn tỉnh Trà Vinh", hướng dẫn ủ TS Huỳnh Phương Nam Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Năng Đi u ọ vi n o họ v người hướng dẫn ó t n Điều đượ hưởng quyền ợi v thự nhiệm vụ theo quy h đ o tạo thạ sĩ h nh ủ ộ Gi o dụ v Đ o tạo, quy định đ o tạo thạ sĩ ủ Trường Đại họ h ho Điêu C ơng/b Trưởng phịng Tổ - nh hính, Trưởng phịng Đ o tạo, Trưởng phịng Kế hoạ h - T i hính, Trưởng ho Xây dựng ầu đường người hướng dẫn uận văn v họ vi n ó t n Điều ăn ứ Quyết định thi h nh./ Nơi nhận: - Như điều 3; - Lưu: VT, Phòng ĐT NANc DAI Hec oa TRUcfNG.DAI HQC sAcH 56: 998/QD-DHBK KHoA coNG HoA xA nor cuu Ncnia vrnr NAM Dqc tgp -'is ao - H4nh phfic Dd Ndng, ngdy 22 thdng 04 ndm 2A19 i QUYET DINH VO viOc giao tI6 tiri vir tr6ch nhiQm cfra ngurri huriarg din lu$n vin thpc si Hrpu rRudNG TR[]'ONG DAr HQC BACH KHO,{ Can cri Nghi dinh sO 32lCP ngdy 04 th6ng tdm 1994 cflaChfnh phri v0 viQc thdnh lflp Dai hec Dd NEng: C[n cri Th0ng tu s6 08/2014ITT-BGDDT ngdy 20 thSng n6m 2014 ciaB6 truong BQ Girio dgc vd Ddo t4o vC viQc ban hdnh Quy ch6 t6 chric vd ho4t dQng cria d4i hgc vDng vd c6c ccr sd gi6o dpc dai hoc thdnh vi0n; Quyi5t Ainn s6 OOSOUqD-DHDN ngdy 0i thSng 12 ndm20l4 cin Gi6m d6c Dai hgc Dd N5rrg vti vi€c ban hdnh Quy dinh nhiQm 4r quy6n hpn ctra Dai hgc Dd Ndng c6c co so gi6o dUc dai hoc thdnh vi0n vd c6c don vitrpc thuQc; Cdn cri Th6ng tu s6 L5I2}T41TT-BGD&ET ngdy tS tfrang ndm 2014 cria BQ truong Bd Gi6o dpc vd Edo t4o vC viQc ban hdnh Quy ch6 Dio t4o trinh