CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
4.3. Cường độ của bê tông
4.3.2. Cường độ của bê tông làm từ PTG và CG
Tương tự, đề tài tiến hành thí nghiệm cường độ chịu nén trên mẫu PTG M200 và M300 ở 28 ngày tuổi. Mẫu thí nghiệm là mẫu được chế tạo bằng khuôn hình trụ có đường kính và chiều cao tương ứng: 100mm và 200mm.
Kết quả cường độ chịu nén của PTG ở 28 ngày được thể hiện trong bảng 4.17 Bảng 4.17 Cường độ chịu nén của PTG và CG ở 28 ngày tuổi.
Mac thiết kế Cường độ chịu nén 28 ngày (Mpa)
25 20 12,5 10
200 14,90 15,07 14,38 13,87
300 19,52 19,69 20,04 17,81
Từ kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén của PTG ở 28 ngày tuổi, ta vẽ biểu đồ quan hệ giữa cường độ chịu nén ở 28 ngày tuổi và thành phần hạt.
Hình 4.14 Ảnh hưởng của thành phần hạt đến cường độ chịu nén của PTG M200
Hình 4.15 Ảnh hưởng của thành phần hạt đến cường độ chịu nén của PTG M300
Từ các kết quả thí nghiệm trên ta thấy:
- Đối với bê tông được chế tạo từ phế thải gạch và cát gạch, cường độ R28 đạt cao nhất ở mẫu bê tông sử dụng Dmax=12.5mm. Nguyên nhân là khi nhìn vào biểu đồ biểu thị khối lượng thể tích của hỗn hợp giữa phế thải gạch và cát gạch, ta nhận thấy khối lượng thể tích của hỗn hợp đạt tối ưu khi sử dụng Dmax=12.5mm. Khối lượng thể tích tăng sẽ làm tăng cường độ chịu nén của bê tông. Tuy nhiên, khác với bê tông sử dụng phế thải bê tông, phế thải gạch có cường độ kém hơn, kèm theo đó là độ hút nước cao hơn dẫn đến với cùng một lượng nước và một tỷ lệ N/X, cường độ chịu nén của mẫu bê tông chế tạo từ phế thải gạch và cát gạch sẽ có cường độ thấp hơn.
4.3.3. Cường độ của cấp phối bê tông xi măng:
Ta tiến hành thiết kế thành phần cấp phối của bê tông xi măng M200 và M300 để đối chứng với cường độ chịu nén của PTBT và PTG.
Thành phần cấp phối của bê tông xi măng M200 được thể hiện trong bảng 4.18
Bảng 4.18 Thành phần cấp phối của bê tông xi măng M200 Dmax
(mm)
Xi măng (Kg)
Cát (Kg)
Đá (Kg)
Nước (Kg)
D25 295 900 1030 185
D20 310 820 1055 195
D12.5 315 780 1090 205
D10 330 725 1135 210
Thành phần cấp phối của bê tông xi măng M300 được thể hiện trong bảng 4.19
Bảng 4.19 Thành phần cấp phối của bê tông xi măng M300 Dmax
(mm)
Xi măng (Kg)
Cát (Kg)
Đá (Kg)
Nước (Kg)
D25 355 875 985 185
D20 375 800 1035 195
D12.5 385 755 1048 205
D10 400 700 1095 210
Đối với cùng một cấp phối, bê tông được chế tạo từ đá dăm sẽ đạt cường độ cao nhất, và thấp nhất là bê tông được chế tạo từ phế thải gạch.
Khi bê tông được chế tạo từ PTBT, thành phần hạt có chứa hàm lượng bụi lớn. Trên bề mặt cố liệu lớn còn một phần vữa xi măng bám vào, từ đó nâng cao cường độ bám dính của cốt liệu lớn với lớp vữa xi măng mới hình thành. Tuy nhiên, lớp vữa xi măng cũ lại có chứa một lượng lớn lỗ rỗng bề mặt, có độ hút nước cao dẫn đến gây suy giảm cường độ của mẫu bê tông.
Khi bê tông được chế tạo từ PTG, thành phần hạt có chứa hàm lượng hạt mịn lớn, từ đó có độ hút nước cao. Cốt liệu lớn trong PTG có cường độ thấp hơn so với PTBT cũng như đá dăm, nó được cấu tạo từ thành phần chính là đất sét dễ chảy
nung đến nhiệt độ tạo khoáng silimanit, từ đó sẽ làm giảm cường độ của bê tông từ PTG.
Khi bê tông được chế tạo từ đá dăm và cát xây dựng, hệ cốt liệu có đường cong cấp phối hạt hợp lý. Đá dăm có đặc trưng bề mặt góc cạnh, chứa ít lỗ rỗng bề mặt, cường độ cao. Cát xây dựng có hàm lượng bụi bùn sét thấp ( <3% ). Từ đó bê tông được chế tạo với độ đặc chắc cao hơn, dẫn đến cường độ đạt tốt hơn so với PTG và PTBT.
4.4. Ảnh hưởng của thành phần cáp phối hạt tái chế đến sức chịu tải CBR và mô đun đàn hồi E:
4.4.1. Chỉ số sức chịu tải CBR của PTBT:
Để đánh giá chất lượng vật liệu sử dụng làm nền, móng đường cũng như đánh giá cường độ của kết cấu đường, một trong những giá trị quan trọng nhất là chỉ số sức chịu tải CBR được xác đinh theo 22 TCN 332-06.
Chỉ số sức chịu tải CBR là tỷ số được tính bằng phần trăm giữa áp lực nén do đầu nén gây ra trên mẫu thí nghiệm và áp lực nén trên mẫu tiêu chuẩn với cùng một chiều sau ép lún quy định.
Việc thí nghiệm xác định CBR của vật liệu được tiến hành trên tổ mẫu đã được đầm nén ở độ ẩm tốt nhất tương ứng với phương pháp đầm nén quy định. Chỉ số CBR của vật liệu thí nghiệm được xác định tương ứng với độ đầm nén K quy định.
Dựa vào bảng 4.8 Khối lượng thể tich khô lớn nhất và độ ẩm tối ưu của hổn hợp PTTC từ PTBT và CBT ta tiến hành xác định CBR của mẫu thí nghiệm có khối lượng thể tích khô lớn nhất và độ ẩm tối ưu.
Bảng 4.20 thể hiện sức chịu tải CBR của mẫu thí nghiệm A1, là mẫu có tỷ lệ phối trộn 100% PTBT và 0% CBT, có mẫu Dmax 20 là mẫu có dung trọng khô lớn nhất là 2211 (Kg/m3) tương ứng với độ ẩm tối ưu là 10.7 (%).
Bảng 4.20 Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu A1
STT Mô tả thí nghiệm Đơn vị Kết quả thí nghiệm
1 Dung trọng khô lớn nhất g/cm3 2.211
2 Độ ẩm tối ưu % 10.70
3 Chỉ số CBR tại 95% MDD % 94.6
4 Chỉ số CBR tại 98% MDD % 112.8
Bảng 4.21 thể hiện sức chịu tải CBR của mẫu thí nghiệm A2, là mẫu có tỷ lệ phối trộn 80% PTBT và 2% CBT, có mẫu Dmax 20 là mẫu có dung trọng khô lớn nhất là 2214 (Kg/m3) tương ứng với độ ẩm tối ưu là 10.5(%).
Bảng 4.21 Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu A2
STT Mô tả thí nghiệm Đơn vị Kết quả thí nghiệm
1 Dung trọng khô lớn nhất g/cm3 2.214
2 Độ ẩm tối ưu % 10.30
3 Chỉ số CBR tại 95% MDD % 97.0
4 Chỉ số CBR tại 98% MDD % 117.2
Bảng 4.22 thể hiện sức chịu tải CBR của mẫu thí nghiệm A3, là mẫu có tỷ lệ phối trộn 60% PTBT và 40% CBT, có mẫu Dmax 25 là mẫu có dung trọng khô lớn nhất là 2176 (Kg/m3) tương ứng với độ ẩm tối ưu là 10.7(%).
Bảng 4.22 Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu A3
STT Mô tả thí nghiệm Đơn vị Kết quả thí nghiệm
1 Dung trọng khô lớn nhất g/cm3 2.176
2 Độ ẩm tối ưu % 10.70
3 Chỉ số CBR tại 95% MDD % 93.9
4 Chỉ số CBR tại 98% MDD % 108.1
Bảng 4.23 thể hiện sức chịu tải CBR của mẫu thí nghiệm A4, là mẫu có tỷ lệ phối trộn 40% PTBT và 60% CBT, có mẫu Dmax 25 là mẫu có dung trọng khô lớn nhất là 2111 (Kg/m3) tương ứng với độ ẩm tối ưu là 10.75 (%).
Bảng 4.23 Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu A4
STT Mô tả thí nghiệm Đơn vị Kết quả thí nghiệm
1 Dung trọng khô lớn nhất g/cm3 2.111
2 Độ ẩm tối ưu % 10.50
3 Chỉ số CBR tại 95% MDD % 93.3
4 Chỉ số CBR tại 98% MDD % 107.9
Dựa vào chỉ số sức chịu tải CBR của PTTC từ PTBT và CBT và biểu đồ quan hệ giữa khối lượng thể tích khô và chỉ số sức chịu tải CBR của các mẫu thí nghiệm ta có những nhận xét sau:
- Chỉ số sức chịu tải của mẫu thí nghiệm A2 tương ứng với Dmax=20, có tỉ lệ phối trộn là 80% PTBT và 20% CBT có chỉ số CBR lớn nhất, chỉ số CBR tại 98% là 117.2%.
- Chỉ số sức chịu tải của mẫu thí nghiệm A4 tương ứng với Dmax=25, có tỉ lệ phối trộn là 40% PTBT và 60% CBT có chỉ số CBR nhỏ nhất, chỉ số CBR tại 98% là 107.9%.
- Tỷ lệ phối trộn, kích cở hạt, khối lượng thể tích khô ảnh hưởng đến trị số sức chịu tải CBR của PTTC.
- Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu thí nghiệm A2 lớn nhất vì mẫu A2 là mẫu có tỷ lệ phối trộn tối ưu nhất, có các hạt nhỏ lấp đầy lổ rỗng do cốt liệu lớn để lại, vừa tạo sự đặc chắc trong cấu trúc, vừa tăng sức chịu tải cho kết cấu.
4.4.2. Chỉ số sức chịu tải CBR của PTG và CG:
Dựa vào bảng 4.13 Khối lượng thể tich khô lớn nhất và độ ẩm tối ưu của hổn hợp PTTC từ PTG và CG ta tiến hành xác định CBR của mẫu thí nghiệm có khối lượng thể tích khô lớn nhất và độ ẩm tối ưu.
Bảng 4.24 thể hiện sức chịu tải CBR của mẫu thí nghiệm B1, là mẫu có tỷ lệ phối trộn 100% PTG và 0% CG, có mẫu Dmax 12.5 là mẫu có dung trọng khô lớn nhất là 2026 (Kg/m3) tương ứng với độ ẩm tối ưu là 12.3 (%).
Bảng 4.24 Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu B1
STT Mô tả thí nghiệm Đơn vị Kết quả thí nghiệm
1 Dung trọng khô lớn nhất g/cm3 2.026
2 Độ ẩm tối ưu % 12.3
3 Chỉ số CBR tại 95% MDD % 78.22
4 Chỉ số CBR tại 98% MDD % 90.40
Bảng 4.25 thể hiện sức chịu tải CBR của mẫu thí nghiệm B2, là mẫu có tỷ lệ phối trộn 80% PTG và 20% CG, có mẫu Dmax 12.5 là mẫu có dung trọng khô lớn nhất là 2149 (Kg/m3) tương ứng với độ ẩm tối ưu là 11.6 (%).
Bảng 4.25 Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu B2
STT Mô tả thí nghiệm Đơn vị Kết quả thí nghiệm
1 Dung trọng khô lớn nhất g/cm3 2.149
2 Độ ẩm tối ưu % 11.6
3 Chỉ số CBR tại 95% MDD % 89.49
4 Chỉ số CBR tại 98% MDD % 102.01
Bảng 4.26 thể hiện sức chịu tải CBR của mẫu thí nghiệm B3, là mẫu có tỷ lệ phối trộn 60% PTG và 40% CG, có mẫu Dmax 12.5 là mẫu có dung trọng khô lớn nhất là 2027 (Kg/m3) tương ứng với độ ẩm tối ưu là 10.80 (%).
Bảng 4.26 Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu B3
STT Mô tả thí nghiệm Đơn vị Kết quả thí nghiệm
1 Dung trọng khô lớn nhất g/cm3 2.027
2 Độ ẩm tối ưu % 10.80
3 Chỉ số CBR tại 95% MDD % 78.86
4 Chỉ số CBR tại 98% MDD % 93.94
Bảng 4.27 thể hiện sức chịu tải CBR của mẫu thí nghiệm B4, là mẫu có tỷ lệ phối trộn 40% PTG và 60% CG, có mẫu Dmax 12.5 là mẫu có dung trọng khô lớn nhất là 2017 (Kg/m3) tương ứng với độ ẩm tối ưu là 10.3 (%).
Bảng 4.27 Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu B4
STT Mô tả thí nghiệm Đơn vị Kết quả thí nghiệm
1 Dung trọng khô lớn nhất g/cm3 2.017
2 Độ ẩm tối ưu % 10.30
3 Chỉ số CBR tại 95% MDD % 75.60
4 Chỉ số CBR tại 98% MDD % 88.63
Dựa vào chỉ số sức chịu tải CBR của PTTC từ PTG và CG và biểu đồ quan hệ giữa khối lượng thể tích khô và chỉ số sức chịu tải CBR của các mẫu thí nghiệm ta có những nhận xét sau:
- Chỉ số sức chịu tải của mẫu thí nghiệm B2 tương ứng với Dmax=12.5, có tỉ lệ phối trộn là 80% PTG và 20% CG có chỉ số CBR lớn nhất, chỉ số CBR tại 98% là 102.01%.
- Chỉ số sức chịu tải của mẫu thí nghiệm B4 tương ứng với Dmax=12.5, có tỉ lệ phối trộn là 40% PTG và 60% CG có chỉ số CBR nhỏ nhất, chỉ số CBR tại 98% là 88.63%.
- Tỷ lệ phối trộn, kích cở hạt, khối lượng thể tích khô ảnh hưởng đến trị số sức chịu tải CBR của PTTC.
- Chỉ số sức chịu tải CBR của mẫu thí nghiệm B2 lớn nhất vì mẫu B2 là mẫu có tỷ lệ phối trộn tối ưu nhất, có các hạt nhỏ lấp đầy lổ rỗng do cốt liệu lớn để lại, vừa tạo sự đặc chắc trong cấu trúc, vừa tăng sức chịu tải cho kết cấu.
4.4.3. Tương quan thực nghiệm giữa trị số sức chịu tải CBR và mô đun đàn hồi E:
Dựa vào tương quan thực nghiệm giữa mô đun đàn hồi E và chỉ số sức chịu tải CBR, ta xác định được sơ bộ mô đun đàn hồi của vật liệu PTTC theo 22TCN 211-06.
E=15.55xCBR0.582 Trong đó:
E: Mô đun đàn hồi của vật liệu (Mpa) CBR: chỉ số sức chịu tải (%)
Bảng 4.28 Mô đun đàn hồi E của PTTC từ PTBT và CBT STT Loại vật liệu Dmax
(mm)
Tỉ lệ phối trộn
(%) CBR (%) E (Mpa)
PTBT CBT K95 K98 K95 K98
1 PTBT và
CBT 20 100 0
94.6 112.8 219.63 243.32
2 PTBT và
CBT 20 80 20
97 117.2 222.86 248.8
3 PTBT và
CBT 25 60 40
93.9 108.1 218.69 237.37
4 PTBT và
CBT 25 40 60
93.3 107.9 217.87 237.11
Bảng 4.29 Mô đun đàn hồi E của PTTC từ PTG và CG
STT Loại vật liệu Dmax (mm)
Tỉ lệ phối trộn
(%) CBR (%) E (Mpa)
PTG CG K95 K98 K95 K98
1 PTG và CG 20 100 0 78.22 90.4 196.63 213.9
2 PTG và CG 20 80 20 89.49 102.1 212.65 229.61 3 PTG và CG 25 60 40 78.86 93.94 197.56 218.74
4 PTG và CG 25 40 60 75.6 88.63 192.77 211.46
CHƯƠNG 5