Như vậy, hàm lượng tro bay sử dụng trong luận ỏn cú tỏc dụng thay thế một phần xi măng làm giảm chi phớ xõy dựng, bờ tụng sẽ giảm bị nứt, cải thiện cấp phối hạt của hỗn hợp cốt liệu, bổ sung thờm thành phần hạt mịn, tăng độ đặc cho bờ tụng, lấp đầy lỗ rỗng giữa cỏc hạt cốt liệu, từ đú tăng cường độ chịu nộn, độ dớnh bỏm giữa đỏ xi măng và cỏc hạt cốt liệu. Ngoài ra, sau khi hiệu chỉnh, đường thành phần hạt của hỗn hợp BTĐL sử dụng cốt liệu tỏi chế đều nằm gần sỏt với đường cong tối ưu Fuller với độ lệch chuẩn trong giới hạn cho phộp.
L ượ ng lọt sà ng ( % 0,30 0,63 1,18 2,36 4,75 9,50 12,50 19,00
2.3.3. Xỏc định độ ẩm tối ưu
Cỏc tài liệu trong và ngồi nước đó khẳng định lượng nước là yếu tố quan trọng của hỗn hợp bờ tụng. Khi lượng nước quỏ ớt, dưới tỏc dụng của lực hỳt phõn tử, nước chỉ đủ để hấp phụ trờn bề mặt cốt liệu chưa đủ tạo ra độ lưu động của hỗn hợp. Lượng nước tăng lờn đến một giới hạn nào đú sẽ xuất hiện nước tự do, màng nước trờn bề mặt cốt liệu dày thờm, nội ma sỏt giữa chỳng giảm xuống, độ lưu động tăng lờn. Lượng nước cần dựng ứng với lỳc hỗn hợp bờ tụng cú độ lưu động tốt nhất, khụng bị phõn tầng.
Ở mục 2.1.3, phương phỏp thiết kế bờ tụng đầm lăn theo nguyờn lý gia cố đất đó được lựa chọn, do vậy, độ ẩm tối ưu của cỏc hỗn hợp bờ tụng đầm lăn được xỏc định theo phương phỏp Proctor cải tiến (sử dụng chày đầm nặng 4,54 kg với chiều cao rơi 457 mm để đầm mẫu - ASTM D1557 [55]). Độ ẩm tối ưu được xỏc định thụng qua thớ nghiệm đầm nộn. Với mỗi hỗn hợp bờ tụng đầm lăn, 5 mẫu được tạo ẩm với 5 hàm lượng nước khỏc nhau, sau đú, vẽ biểu đồ quan hệ giữa khối lượng thể tớch khụ và độ ẩm của mẫu, từ đú tỡm ra hàm hồi quy thực nghiệm y(W).
y(W)= γd = aW2 + bW + c (2.12)
Trong đú:
γd : khối lượng thể tớch khụ của hỗn hợp BTĐL, kg/m3 hoặc g/cm3. W: hàm lượng nước sử dụng (độ ẩm đầm nộn), %.
a, b, c: cỏc hệ số của phương trỡnh hồi quy thực nghiệm.
Từ phương trỡnh này, độ ẩm tối ưu được xỏc định tương ứng với giỏ trị cực đại của hàm y(W). Hỡnh 2-21, Hỡnh 2-22, Hỡnh 2-23, Hỡnh 2-24, Hỡnh 2-25, Hỡnh 2-26 thể hiện mối quan hệ giữa khối lượng thể tớch khụ và độ ẩm của mẫu bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế.
Hỡnh 2-21. Quan hệ giữa KLTT khụ và độ ẩm của BTĐL-CLTC1 (hàm lượng CKD 10%) Hỡnh 2-22. Quan hệ giữa KLTT khụ và độ ẩm của BTĐL-CLTC1 (hàm lượng CKD 13%) K h ối lư ợ n g th ể tớ c h k h ụ (g /c K hố i lư ợ ng th ể tớc h k hụ (g/ c m
Hỡnh 2-23. Quan hệ giữa KLTT khụ và độ ẩm của BTĐL-CLTC1 (hàm lượng CKD 15%) Hỡnh 2-24. Quan hệ giữa KLTT khụ và độ ẩm của BTĐL-CLTC2 (hàm lượng CKD 10%) Hỡnh 2-25. Quan hệ giữa KLTT khụ và độ ẩm của BTĐL-CLTC2 (hàm lượng CKD 13%) Hỡnh 2-26. Quan hệ giữa KLTT khụ và độ ẩm của BTĐL-CLTC2 (hàm lượng CKD 15%) Kết quả độ ẩm tối ưu và khối lượng thể tớch khụ lớn nhất của bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế được trỡnh bày trong phụ lục 3 (bảng 3-1). Kết quả thớ nghiệm cho thấy phạm vi biến thiờn của độ ẩm tối ưu nằm trong khoảng từ 5% đến 6,5%, do đú, lượng nước dựng thấp hơn so với BTXM thụng thường, cho phộp đạt được bờ tụng cú độ sụt thử nghiệm bằng 0.
2.3.4. Xỏc định thành phần vật liệu cho 1m3 bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệucào búc từ bờ tụng nhựa cũ cào búc từ bờ tụng nhựa cũ
Từ tỷ lệ thành phần hỗn hợp cốt liệu (gồm cốt liệu tự nhiờn và cốt liệu tỏi chế), hàm lượng chất kết dớnh (gồm xi măng và tro bay), độ ẩm tối ưu và khối lượng thể tớch khụ lớn nhất của cỏc mẫu bờ tụng đầm lăn được xỏc định ở cỏc bước trờn, thành phần vật liệu cho 1m3 cỏc hỗn hợp bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế được xỏc định như trong Bảng 2-17, Bảng 2-18, Bảng 2-19.
K hố i lư ợn g th ể tớc h kh ụ (g/ K hố i lư ợn g th ể tớc h kh ụ (g/ c K hố i lư ợn g th ể tớc h kh ụ (g/ c K hố i lư ợ ng th ể tớc h k h ụ (g/ c
Bảng 2-17. Thành phần VL cho 1m3 BTĐL - CLTC (hàm lượng CKD 10%)
Vật liệu chế tạo Đơn vị 0% CLTC 40% CLTC 80% CLTC
Cốt liệu lớn tỏi chế Kg 0 477 950 Cốt liệu nhỏ tỏi chế Kg 0 352 777 Đỏ dăm Kg 1057 497 0 Cỏt Kg 1057 746 432 Tro bay Kg 35 35 36 Xi măng Kg 176 173 179 Nước Lớt 121 120 121 Bảng 2-18. Thành phần VL cho 1m3 BTĐL - CLTC (hàm lượng CKD 13%)
Vật liệu chế tạo Đơn vị 0% CLTC 40% CLTC 80% CLTC
Cốt liệu lớn tỏi chế Kg 0 463 877 Cốt liệu nhỏ tỏi chế Kg 0 343 717 Đỏ dăm Kg 1030 484 0 Cỏt Kg 1030 725 399 Tro bay Kg 45 44 43 Xi măng Kg 223 218 216 Nước Lớt 124 125 118 Bảng 2-19. Thành phần VL cho 1m3 BTĐL - CLTC (hàm lượng CKD 15%)
Vật liệu chế tạo Đơn vị 0% CLTC 40% CLTC 80% CLTC
Cốt liệu lớn tỏi chế Kg 0 457 860 Cốt liệu nhỏ tỏi chế Kg 0 338 704 Đỏ dăm Kg 1014 477 0 Cỏt Kg 1014 716 391 Tro bay Kg 51 49 47 Xi măng Kg 253 244 235 Nước Lớt 124 123 121
2.4. Kết luận chương 2
- Như vậy, nguyờn lý gia cố đất được lựa chọn để thiết kế thành phần bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu cào búc từ bờ tụng nhựa cũ.
- Tiến hành thớ nghiệm trong phũng đỏnh giỏ chỉ tiờu kỹ thuật của cỏc vật liệu chế tạo hỗn hợp bờ tụng đầm lăn theo cỏc tiờu chuẩn hiện hành. Sau đú, dựa trờn cỏc tiờu chuẩn ACI 325.10R, ACI 211.3R, tớnh toỏn thiết kế thành phần hỗn hợp bờ tụng đầm lăn đối chứng và bờ tụng đầm lăn sử dụng 2 loại CLTC1 và CLTC2 từ hai nguồn thu gom cú cỏc hàm lượng cốt liệu tỏi chế khỏc nhau (0%, 40% và 80%), sử dụng 2 loại xi măng PC40 và PCB30 cú cỏc hàm lượng chất kết dớnh khỏc nhau (10%, 13% và 15%).
CHƯƠNG 3. THÍ NGHIỆM TRONG PHềNG ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA Bấ TễNG ĐẦM LĂN SỬ DỤNG CỐT LIỆU CÀO BểC
TỪ Bấ TễNG NHỰA CŨ
Trong chương 2, ỏp dụng nguyờn lý gia cố đất để tớnh toỏn thiết kế thành phần hỗn hợp bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế từ hai nguồn thu gom cú hàm lượng cốt liệu tỏi chế (0%, 40% và 80%), với hai loại xi măng Pooc lăng (PC40 và PCB30) cú hàm lượng chất kết dớnh khỏc nhau (10%, 13% và 15%). Trong chương này, tiến hành thớ nghiệm trong phũng để xỏc định và đỏnh giỏ đặc tớnh kỹ thuật của bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế theo cỏc tiờu chuẩn hiện hành.
3.1. Kế hoạch thực nghiệm
3.1.1. Thiết kế thớ nghiệm và trỡnh tự phõn tớch thống kờ xử lý số liệu3.1.1.1. Thiết kế thớ nghiệm 3.1.1.1. Thiết kế thớ nghiệm
Thiết kế thực nghiệm DoE (Design of Experiments) bao gồm lựa chọn thớ nghiệm, quy hoạch mẫu, thực hiện thớ nghiệm và phõn tớch thống kờ xử lý kết quả. Nghiờn cứu thiết kế thớ nghiệm tổng quỏt (General full factorial design) sử dụng phần mềm Minitab 20 ở độ tin cậy 95%, mức ý nghĩa α = 5%. Số lượng mẫu tuỳ theo mức độ chớnh xỏc đảm bảo phỏt hiện sai khỏc của thớ nghiệm.
Phõn tớch phương sai ANOVA (Analysis of Variance) một nhõn tố là phương phỏp thống kờ dựng để kiểm định giả thuyết trung bỡnh bằng nhau của 3 nhúm mẫu trở lờn với khả năng phạm sai lầm chỉ là 5%. Phõn tớch hậu định (post-hoc) dựng để xem cú sự khỏc biệt cụ thể giữa nhúm này với nhúm kia về một vấn đề nào đú cú ý nghĩa thống kờ khụng. Hiện nay, cú nhiều phương phỏp phõn tớch hậu định theo cỏc tỏc giả khỏc nhau như Turkey, Fisher, Duncan,… trong khuụn khổ luận ỏn nghiờn cứu với số lượng mẫu ớt nờn sử dụng phương phỏp Turkey.
3.1.1.2. Cỏc cụng thức tớnh toỏn
Để sử dụng được cụng thức, biểu đồ thống kờ phải được xỏc định xem đại lượng ngẫu nhiờn cú thuộc phõn phối chuẩn khụng. Cỏc quy trỡnh của Hoa Kỳ sử dụng phần mềm Minitab để đỏnh giỏ phõn phối xỏc suất bằng phõn tớch Anderson – Darling (AD).
" X − XT PNOPn − 1
S n
Đối với tập mẫu Xi gồm n mẫu, cú giỏ trị trung bỡnh Xtb và độ lệch chuẩn S được xỏc định theo cụng thức sau:
" XP
XNO = P (3. 1)
S = (3. 2)
Hệ số biến sai Cv của thụng số cần kiểm soỏt được tớnh theo cụng thức sau:
C = S
$
XNO
(3. 3)
Đối với tổ mẫu, để đỏnh giỏ mức độ biến động hoặc đỏnh giỏ độ chụm, thường dựng khoảng R (range) theo cụng thức sau:
R = XUVW − XUP" (3. 4)
Khoảng xin cậy là khoảng mà với một xỏc suất tương ứng thỡ tham số nằm trong khoảng đú. Khoảng tin cậy cú hai cận là cận trờn và cận dưới.
Trong đú:
XC
X
=
XNO ± τ[. (3. 5)
XCI: cỏc giỏ trị cận dưới và cận trờn của khoảng tin cậy ứng với độ tin cậy R.
τα: hệ số xỏc định theo t-test.
α: mức ý nghĩa, α = 1 – R, khi lấy R = 95% thỡ α = 5%.
Giỏ trị đặc trưng Xđt của biến số X tuõn theo quy luật phõn bố chuẩn, được tớnh theo cụng thức sau
Xđt = Xtb ± K.S (3.6)
Trong đú: K: hệ số, K = 1,645 ứng với độ tin cậy R = 95%.
3.1.1.3. Đỏnh giỏ số mẫu trong tổ mẫu
Việc lựa chọn số mẫu trong tổ mẫu rất quan trọng, nếu số mẫu quỏ ớt sẽ khụng đỏnh giỏ được chớnh xỏc kết quả thớ nghiệm và ngược lại, nếu số mẫu quỏ nhiều sẽ kộo dài thời gian thớ nghiệm, dẫn đến kết quả bị ảnh hưởng bởi tuổi của mẫu và kinh phớ thực hiện thớ nghiệm tăng lờn. Số mẫu trong 1 tổ mẫu thường là 3 mẫu, kết quả thớ nghiệm được đỏnh giỏ độ chụm theo cỏc tiờu chuẩn hiện hành. Sử dụng phần mềm Minitab 20 đỏnh giỏ lại số mẫu theo tiờu chuẩn t-test, power = 0,8 và mức ý nghĩa α = 0,05.
3.1.1.4. Loại bỏ số liệu ngoại lai và đỏnh giỏ độ chụm
Độ chụm là mức độ gần nhau giữa cỏc kết quả thử nghiệm độc lập nhận được trong điều kiện quy định. Độ chụm thể hiện chất lượng cụng tỏc thớ nghiệm, đảm bảo cơ sở khoa học để phõn tớch đưa ra những kết luận và kiến nghị cho đề tài nghiờn cứu.
Mỗi tiờu chuẩn thớ nghiệm đều cú quy định về độ chụm tương ứng. Nếu tiờu chuẩn Việt Nam hiện hành chưa cú chuẩn đỏnh giỏ độ chụm nờn hiện nay thường dựng tiờu chuẩn AASHTO và ASTM.
3.1.1.5. Trỡnh tự thiết kế thớ nghiệm và xử lý kết quả thớ nghiệm
- Thiết kế thớ nghiệm.
- Thực hiện thớ nghiệm trong phũng thớ nghiệm.
- Loại bỏ cỏc số liệu ngoại lai (nếu cú), kiểm tra phõn phối chuẩn, đỏnh giỏ độ chụm của cỏc kết quả thớ nghiệm.
- Tớnh toỏn cỏc giỏ trị trung bỡnh, độ lệch chuẩn, hệ số biến sai, giỏ trị đặc trưng, giỏ trị 95% CI.
- Phõn tớch, vẽ biểu đồ thống kờ cỏc kết quả thớ nghiệm (sử dụng Minitab 20).
3.2. Thiết kế thớ nghiệm
- Việc thiết kế thành phần bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế được thực hiện theo phương phỏp tớnh toỏn kết hợp với thực nghiệm.
- Cấp phối bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế gồm:
• Loại cốt liệu tỏi chế: 2 loại CLTC1 và CLTC2 thu gom từ 2 nguồn khỏc nhau.
• Hàm lượng cốt liệu tỏi chế: 0%, 40% và 80%.
• Hàm lượng chất kết dớnh: 10%, 13% và 15%
• Loại xi măng sử dụng: 2 loại xi măng PCB30 và PC40.
• Tuổi: 7 và 28 ngày.
• Mỗi tổ hợp mẫu: 3 mẫu.
Bảng 3-1. Bảng tổng hợp số lượng mẫu BTĐL sử dụng CLTCMẫu Tổ hợp Mẫu Tổ hợp mẫu Loại CLTC Hàm lượng CLTC Loại XM Hàm lượng CKD Tuổi BTĐL 3 2 3 2 3 2 Tổng 3x2x3x2x3x2 = 216 mẫu
- Chế tạo mẫu thử nghiệm trong phũng thớ nghiệm xỏc định cường độ chịu nộn, cường độ ộp chẻ, mụ đun đàn hồi, mụ đun phức động, độ hỳt nước và độ co ngút của bờ tụng đầm lăn sử dụng cốt liệu tỏi chế.
3.3. Thực nghiệm chế tạo mẫu trong phũng thớ nghiệm3.3.1. Qui trỡnh nhào trộn mẫu 3.3.1. Qui trỡnh nhào trộn mẫu
Trong điều kiện phũng thớ nghiệm tại trường Đại học Giao thụng vận tải, cỏc hỗn hợp bờ tụng đầm lăn được nhào trộn bằng mỏy trộn cưỡng bức theo theo trỡnh tự:
-Trộn khụ hỗn hợp bao gồm: Cốt liệu tự nhiờn + cốt liệu tỏi chế;
-Thờm xi măng + tro bay và tiếp tục trộn;
-Thờm ẵ nước và tiếp tục trộn;
- Thờm ẵ nước cũn lại và tiếp tục trộn;
- Kết thỳc trộn và xả hỗn hợp vật liệu ra khỏi mỏy trộn.