ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN MINH HIẾU NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NỘI ĐỒNG BÃI TRẰM LÀM ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông Mã số: 60.58.02.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Đà Nẵng - năm 2019

Công trình được hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. HUỲNH PHƯƠNG NAM

Phản biện 1:

PGS.TS. Nguyễn Hồng Hải

Phản biện 2:

TS. Nguyễn Văn Tươi

Luận văn được vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông, họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 21 tháng 12 năm 2019.

Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách Khoa

- Thư viện Trường Đại học Bách Kkhoa - ĐHĐN

1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài Phát triển hệ thống sơ sở hạ tầng, trong đó có hệ thống đường giao thông là nhu cầu cấp bách của nhiều địa phương trong cả nước. Để nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật, thi công xây dựng đường bê tông xi măng cần sử dụng tối đa vật liệu tại chỗ nhằm giảm chi phí vận chuyển. Cát xây dựng trên địa bàn hiện đang được khai thác chủ yếu dưới các lòng sông vì kích thước hạt lớn, chất lượng tốt, được sử dụng làm cát bê tông, xây, trát. Tuy nhiên, theo cảnh báo, nếu khai thác nhiều, không có quy hoạch sẽ ảnh hưởng tới dòng chảy, đất đai và môi trường. Chính vì vậy, thời gian gần đây, tỉnh Thừa Thiên Huế và các cơ quan liên quan đã đẩy mạnh hoạt động kiểm soát khai thác cát trên các con sông. Hiện nay, nguồn cung cấp cát ngày càng khan hiếm là nguyên nhân đẩy giá cát lên cao. Uỷ ban nhân dân tỉnh Thừa Thiên Huế đã giao Sở Xây dựng xây dựng lộ trình thay thế cát lòng sông trên cơ sở đánh giá trữ lượng một số vật liệu thay thế như: đá mi, cát nhân tạo (cát xay từ đá)…và cát nội đồng là vật liệu được xem là nguồn thay thế tốt nhất hiện nay [1]. Khối lượng cát nội đồng, ven đầm phá Tam Giang được tập trung ở huyện Phú Lộc, Phú Vang, Quảng Điền, Phong Điền có trữ lượng cát mịn rất lớn với trữ lượng dự báo là 1.466.000 m3. [30]

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7570:2006 [19] khuyến cáo cát mịn có thành phần hạt phù hợp tiêu chuẩn, có mô đun độ lớn từ 0,7 đến 2,0 có thể sử dụng cho bê tông cấp cường độ từ B15 đến B25. Theo tiêu chuẩn của Liên bang Nga GOST 26633-91 (2003) cho phép sử dụng cát có mô đun độ lớn từ 1,0 đến 1,5 chế tạo bê tông cấp cường độ chịu nén B30. Trong khi đó, tiêu chuẩn của các nước Châu Âu và Hoa Kỳ không đưa ra giới hạn cụ thể về cường độ bê tông sử dụng cát mịn. [6] Các nghiên cứu và ứng dụng cát mịn trong sản xuất bê tông đã được triển khai tại nhiều nước trên thế giới từ khá sớm. Các kết quả đều cho thấy cát mịn có thể sử dụng để chế tạo bê tông xi măng.

Do đó, đề tài “Nghiên cứu sử dụng cát nội đồng bãi Trằm làm đường bê tông xi măng trên địa bàn huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên

2

Huế” là cần thiết và có cơ sở khoa học. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Mục tiêu chung: Sử dụng cát nội đồng làm cốt liệu mịn thay thế

cát tự nhiên trong cấp phối bê tông xi măng.

- Mục tiêu cụ thể: đánh giá tính chất cơ lý của cát nội đồng và đề xuất tỷ lệ thay thế cát tự nhiên bằng cát nội đồng để chế tạo mặt đường bê tông xi măng.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu - Cát nội đồng thuộc bãi Trằm, xã Lộc Thủy, huyện Phú Lộc; - Bê tông xi măng sử dụng cát nội đồng thay thế cát tự nhiên. 3.2. Phạm vi nghiên cứu Mặt đường bê tông xi măng cho đường giao thông nông thôn thi công theo công nghệ đầm rung thông thường, sử dụng hỗn hợp bê tông có độ sụt từ 40 mm đến 60 mm, cường độ chịu nén tới 25 MPa.

4. Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp nghiên cứu tài liệu - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. 4.1. Nghiên cứu tài liệu - Tổng quan về mặt đường bê tông xi măng - Lý thuyết tính toán cấp phối và thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của

bê tông.

- Lý thuyết về quy hoạch thực nghiệm. 4.2. Nghiên cứu thực nghiệm - Đánh giá chất lượng vật liệu trên kết quả thí nghiệm các chỉ

tiêu cơ lý.

- Đánh giá chất lượng của cát nội đồng đến tính chất của hỗn

hợp bê tông.

- Tiến hành bài toán quy hoạch thực nghiệm với các kết quả thí

nghiệm tìm ra cấp phối tối ưu.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Nghiên cứu cở sở lý luận và tính hiệu quả để việc sử dụng vật

3

liệu địa phương, góp phần đa dạng và phong phú các loại vật liệu để chế tạo bê tông đường.

- Ý nghĩa thực tiễn của dự án là nghiên cứu vật liệu thay thế cát

lòng sông đáp ứng yêu cầu cấp bách của xã hội hiện nay.

6. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, nội dung chính

của luận văn gồm:

Mở đầu Chương 1. Tổng quan mặt đường BTXM và tình hình nghiên

cứu ứng dụng cát mịn trong hỗn hợp BTXM làm mặt đường

Chương 2: Yêu cầu kỹ thuật của vật liệu chế tạo và kế hoạch

thí nghiệm

Chương 3: Nghiên cứu sử dụng cát nội đồng bãi trằm làm

mặt đường bê tông xi măng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MẶT ĐƯỜNG BTXM VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁT MỊN TRONG HỖN HỢP BTXM LÀM MẶT ĐƯỜNG 1.1. MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG 1.1.1. Cấu tạo mặt đường bê tông xi măng 1.1.1.1. Ưu điểm của mặt đường BTXM: 1.1.1.2. Nhược điểm của mặt đường BTXM. 1.1.1.3. Yêu cầu kỹ thuật của mặt đường bê tông xi măng [4] 1.1.1.4. Cấp thiết kế của đường (TCVN 4054-2005) 1.1.1.5. Thiết kế mặt đường BTXM thông thường gồm các nội

dung sau

- Thiết kế cấu tạo kết cấu mặt đường và cấu tạo lề đường; - Tính toán chiều dày các lớp kết cấu, xác định kích thước tấm

BTXM và xác định các yêu cầu về vật liệu đối với mỗi lớp kết cấu;

- Thiết kế cấu tạo các khe nối; - Thiết kế hệ thống thoát nước cho kết cấu mặt đường. 1.1.1.6. Các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu đối với BTXM

4

1.1.2. Tình hình sử dụng mặt đường bê tông trên thế giới và

trong nước:

1.1.2.1. Tình hình sử dụng mặt đường bê tông xi măng trên thế

giới

1.1.2.2. Tình hình sử dụng mặt đường BTXM tại Việt Nam 1.1.3. Tình hình sử dụng mặt đường bê tông ở huyện Phú

Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế

1.1.3.1. Giới thiệu chung 1.1.3.2. Mạng lưới giao thông trên địa bàn huyện Phú Lộc 1.2. TINH HINH NGHIEN CỨU ỨNG DỤNG CAT NỘI DỒNG (CAT MỊN) TRONG BE TONG

1.2.1. Khái niệm về cát nội đồng 1.2.2. Ứng dụng việc sử dụng cát nội đồng trong xây dựng

1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Việc nghiên cứu và sử dụng cát mịn thay thế cho nguồn cát tự nhiên đang dần cạn kiệt đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới, các kết đạt được đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cho bê tông.

Tại Việt Nam cát mịn sử dụng cho bê tông đã được nghiên cứu và sử dụng trong nhiều công trình tại các vùng thiếu cát tự nhiên đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và đạt được hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao. Chính vì vậy, với trữ lượng cát nội đồng ở địa phương, việc nghiên cứu sử dụng cát mịn cho mặt đường bê tông xi măng tại huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế là hợp lý.

CHƯƠNG 2

YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ KẾ HOẠCH THÍ NGHIỆM

2.1. YÊU CẦU KỸ THUẬT VẬT LIỆU THÀNH PHẦN

2.1.1. Cát chế tạo bê tông và vữa (TCVN 7570:2006) [19] 2.1.2. Cốt liệu lớn (TCVN 7570:2006) [19] 2.1.3. Nước chế tạo bê tông (TCVN 4506 : 2012) [16] 2.1.4. Phụ gia trong xây dựng (TCVN 8826:2011)

5

2.1.5. Xi măng

2.2. ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU TỚI TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG

2.2.1. Ảnh hưởng của cát mịn (cát mịn) đến tính chất của bê

tông

2.2.2. Ảnh hưởng của đá xi măng 2.2.3. Ảnh hưởng của cốt liệu (đá dăm và cát tự nhiên) 2.3. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU ĐẦU VÀO

2.3.1. Cát mịn bãi Trằm

Bảng 2.5. Các chỉ tiêu kỹ thuật của cát mịn

STT Các chỉ tiêu thí nghiệm Khối lượng riêng Khối lượng thể tích xốp Độ khe hở Hàm lượng bụi sét Hàm lượng hạt trên 5mm Mô đun độ lớn:

1 2 3 4 5 6

Đơn vị (g/cm3) (g/cm3) (%) (%) (%)

Kết quả thí nghiệm 2,65 1,41 46,79 1,41 0 1,99

Hình 2.2. Biểu đồ thành phần hạt của cát mịn

2.3.2. Cát sông

Bảng 2.7. Các chỉ tiêu kỹ thuật của cát sông

Các chỉ tiêu thí nghiệm

STT 1 2 3 4 5 6

Khối lượng riêng Khối lượng thể tích xốp Độ khe hở Hàm lượng bụi sét Hàm lượng hạt trên 5mm Mô đun độ lớn:

Đơn vị (g/cm3) (g/cm3) (%) (%) (%)

Kết quả thí nghiệm 2,66 1,42 46,45 1,06 0 2,87

6

Hình 2.3. Biểu đồ thành phần hạt của cát sông

2.3.3. Đá dăm

Bảng 2.9. Các chỉ tiêu kỹ thuật của đá dăm tự nhiên

Các chỉ tiêu thí nghiệm

STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Khối lượng thể tích (g/cm3) Khối lượng thể tích xốp (g/cm3) Độ khe hở (%) Hàm lượng hạt mềm yếu và phong hoá (%): Hàm lượng bụi sét (%) Hàm lượng thoi dẹt (%) Độ nén dập trong xi lanh (%) Độ hao mòn Los Angeles (%) Đường kính lớn nhất Dmax (mm) Đường kính nhỏ nhất Dmin (mm)

Kết quả thí nghiệm 2,7 1,43 47,04 0,6 0,48 5,85 17,69 24,35 40 10

Hình 2.4. Biểu đồ thành phần hạt của đá dăm

7

2.3.4. Xi măng

2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG [3]

2.4.1. Khái niệm 2.4.2. Các phương pháp tính toán cấp phối bê tông Phương pháp 1: Phương pháp tra bảng hoàn toàn Phương pháp 2: Phương pháp thực nghiệm hoàn toàn Phương pháp 3: Phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm

2.5. KẾ HOẠCH THÍ NGHIỆM

Để đánh giá ảnh hưởng của cát mịn bãi Trằm đến tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông, nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm một số cấp phối bê tông. Học viên học viên đã tiến hành phối trộn các tỷ lệ cát mịn và cát cát sông theo tỷ lệ thay thế cát mịn theo khối lượng lần lượt là 0% (ký hiệu tổ mẫu CM0), 20% (ký hiệu tổ mẫu CM20), 40% (ký hiệu tổ mẫu CM40), 60% (ký hiệu tổ mẫu CM60), 80% (ký hiệu tổ mẫu CM80) và 100% (ký hiệu tổ mẫu CM100), thành phần cấp phối cho 1m3 bê tông được trình bày ở Bảng 2.12.

Bảng 2.12. Thành phần cấp phối cho 1m3 bê tông

Lượng dùng vật liệu, kg/m3

Tỉ lệ thay thế %

Kí hiệu cấp phối

Tỉ lệ N/X

Đá dăm

Cát mịn

Cát mịn/cát sông

CM0 CM20 CM40 CM60 CM80 CM100

Xi măng 306 306 306 306 306 306

Nước 170,0 170,0 170,0 170,0 170,0 170,0

836,8 836,8 836,8 836,8 836,8 836,8

Cát sông 0,0 106,8 2136 302,3 427,1 533,9

533,9 427,1 302,3 213,6 106,8 0,0

0,556 0,556 0,556 0,556 0,556 0,556

0 20 40 60 80 100

Khi tiến hành kiểm tra các chỉ tiêu cơ lý của bê tông như: Cường độ chịu nén của bê tông, cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông và độ mài mòn của bê tông, học viên kiểm tra chất lượng đầu vào của vật liệu, đồng thời đúc các mẫu thử bê tông với kích thước phù hợp với từng chỉ tiêu cơ lý, được cho ở bảng 2.13.

8

Bảng 2.13. Tổng hợp số lượng mẫu thử

Tên chỉ tiêu

Cường độ chịu nén Cường độ chịu kéo khi uốn Độ mài mòn

7 18 - -

Tuổi mẫu (ngày) 14 18 - -

Kích thước mẫu (cm) 15x15x15 15x15x60 5x5x5

Tổng số mẫu 54 18 18

28 18 18 18 2.5.1. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén [21] Quy trình xác định cường độ chịu nén của bê tông tuân theo tiêu

chuẩn TCVN 3118:2011.

Công thức xác định cường độ chịu nén của bê tông. Rn= P/F ( MPa ) 2.5.2. Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo khi uốn Cường độ chịu kéo khi uốn được xác định trên các mẫu dầm kích thước 150x150x600mm với mỗi loại cấp phối được thí nghiệm 1 tổ mẫu, xác định ở tuổi 28 ngày.

Cường độ chịu kéo khi uốn của từng mẫu dầm bê tông được xác

định theo công thức: Rku = γ.Pku.l/(a.b2), MPa

2.5.3. Thí nghiệm xác định độ mài mòn của bê tông [22] Chế tạo các viên mẫu có kích thước 50x50x50mm, với mỗi loại

cấp phối được thí nghiệm 1 tổ mẫu, xác định ở tuổi 28 ngày.

Độ mài mòn của bê tông được xác định theo công thức: Mm = (M0 – M4)/F; (g/cm2) Một số hình ảnh thí nghiệm:

Hình 2.5. Cát mịn nội đồng được lấy ở bãi Trằm

Hình 2.6. Bảo dưỡng bê tông trong các bể ngâm mẫu

9

Hình 2.7. Nén mẫu bê tông

2.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Các kết quả thí nghiệm kiểm tra chất lượng vật liệu đầu vào đảm bảo các yêu cầu chế tạo bê tông. Tác giả tiến hành chế tạo mẫu và kết quả thí nghiệm được trình bày ở chương 3.

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT MỊN BÃI TRẰM LÀM MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG

3.1. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 3.1.1. Cường độ chịu nén của bê tông 3.1.1.1. Kết quả thí nghiệm a, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát mịn/ cát sông là 0%

Lượng dùng vật liệu, (kg/m3)

Kí hiệu tổ mẫu

Tỉ lệ thay thế % Cm Cm/ Cs

CS

Đ

N

X

306 170,0 836,8 533,9

0,0

0 0 0

CM0-1 CM0-2 CM0-3

Bảng 3.1. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM0 Cường độ chịu nén, (Mpa), ở tuổi, ngày 28 14 7 28,62 26,67 24,13 28,71 26,89 24 28,44 27,2 24,22 28,59 26,92 24,12

Cường độ chịu nén của tổ mẫu CM0

Chú thích: X (xi măng), N (nước), Đ (đá dăm), Cs (cát sông), Cm (cát mịn)

10

b, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát mịn/ cát sông là 20%, ký hiệu

CM20

Lượng dùng vật liệu, kg/m3 Kí hiệu tổ mẫu N X Đ Cm CS

170,0 106,8 836,8 427,1 306 Tỉ lệ thay thế % Cm/ Cs 20 20 20 CM20-1 CM20-2 CM20-3

Bảng 3.2. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM20 Cường độ chịu nén, MPa, ở tuổi, ngày 28 14 7 28,44 28,67 28,27 28,46

23,64 26,27 23,02 25,78 23,55 26,8 23,41 26,28 Cường độ chịu nén của tổ mẫu CM20

c, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát mịn/ cát sông là 40%, ký hiệu

CM40.

Bảng 3.3. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM40

Lượng dùng vật liệu, kg/m3 Kí hiệu tổ mẫu X N Đ CS Cm

306 170,0 836,8 320,3 213,6 Tỉ lệ thay thế % Cm/ Cs 40 40 40 CM40-1 CM40-2 CM40-3 Cường độ chịu nén của tổ mẫu CM40 Cường độ chịu nén, MPa, ở tuổi, ngày 14 26,44 26,67 26,18 26,43 7 22,93 22,89 23,11 22,97 28 28,36 28,44 28,22 28,34

d, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát mịn/ cát sông là 60%, ký hiệu

CM60.

Lượng dùng vật liệu, kg/m3 Kí hiệu tổ mẫu N X Đ Tỉ lệ thay thế % Cm/ Cs Cm CS

170,0 320,3 836,8 213,6 306 60 60 60 CM60-1 CM60-2 CM60-3

Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM60 Cường độ chịu nén, MPa,ở tuổi, ngày 14 7 26,22 22,98 26,76 22,67 26,36 23,07 26,45 22,91

28 28,44 28,22 28,53 28,40 Cường độ chịu nén của tổ mẫu CM60

e, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát mịn/ cát sông là 80%, ký hiệu

CM80

Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM80

Lượng dùng vật liệu, kg/m3 Cường độ chịu nén, MPa, ở tuổi, ngày Kí hiệu tổ mẫu X N Đ CS Cm

306 170,0 836,8 106,8 427,1 CM80-1 CM80-2 CM80-3 Tỉ lệ thay thế % Cm/ Cs 80 80 80 Cường độ chịu nén của tổ mẫu CM80 7 22,93 23,11 23,02 23,02 14 25,78 25,6 26,27 25,9 28 27,78 28 27,87 27,9

11

g, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát mịn/ cát sông là 100%, ký hiệu

CM100.

Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM100

Lượng dùng vật liệu, kg/m3 Kí hiệu tổ mẫu X N Đ CS Cm

306 170,0 836,8 0 533,9 CM100-1 CM100-2 CM100-3 Tỉ lệ thay thế % Cm/ Cs 100 100 100 Cường độ chịu nén của tổ mẫu CM100 Cường độ chịu nén, MPa, ở tuổi, ngày 14 25,78 25,6 26,27 25,89 7 23,42 23,24 23,56 23,41 28 28,22 28,09 27,96 28,09

Từ các kết quả thí nghiệm được tính toán ở trên, học viên tổng hợp giá trị cường độ bê tông phát triển ở các ngày tuổi: 7 ngày, 14 ngày và 28 ngày của 6 cấp phối CM0, CM20, CM40, CM60, CM80, CM100 như bảng 3.7.

Bảng 3.7. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của các cấp phối

Lượng dùng vật liệu, (kg/m3) Kí hiệu tổ mẫu

CM0 CM20 CM40 CM60 CM80 CM100 X 306 306 306 306 306 306 N 170,0 170,0 170,0 170,0 170,0 170,0 Đ 836,8 836,8 836,8 836,8 836,8 836,8 CS 533,9 427,1 320,3 213,6 106,8 0 Cm 0,0 106,8 213,6 320,3 427,1 533,9 Tỉ lệ thay thế (%) Cm/ Cs 0 20 40 60 80 100 Cường độ chịu nén, MPa, ở tuổi, (ngày) 28 14 7 28,59 28,46 28,34 28,40 27,9 28,09 24,12 26,92 23,41 26,28 22,97 26,43 22,91 26,45 23,02 25,9 23,41 25,89

3.1.1.2. Sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông theo

thời gian. Sự phát triển cường độ nén của bê tông theo thời gian được thể

hiện trên hình 3.1

Hình 3.1. Biểu đồ cường độ nén của bê tông phát triển theo thời gian

12

- Từ hình 3.1 có thể thấy sự phát triển cường độ và ảnh hưởng của tỷ lệ cốt liệu mịn được thay thế tới cường độ nén của bên tông và sự phát triển cường độ này tuân theo quy luật Logarit như đối với bê tông xi măng thông thường. Cường độ bê tông phát triển khá nhanh ở giai đoạn đầu. Việc sử dụng cát mịn nội đồng kết hợp với cát sông không làm giảm nhiều tốc độ phát triển cường độ của bê tông.

3.1.1.3. So sánh cường độ chịu nén của các cấp phối bê tông

Hình 3.2. Biểu đồ cường độ nén của các cấp phối bê tông ở tuổi 7, 14 và 28 ngày

- Từ biểu đồ 3.2, nhận thấy cường độ nén của bê tông ở 7 ngày đầu tiên có sự tăng nhẹ. Chênh lệch cường độ khi tỷ lệ Cm/ Cs = 0% và Cm/ Cs = 100% là không lớn. Ở 7 ngày đầu tiên, khi tăng tỷ lệ cát mịn thì tốc độ phát triển cường độ giảm hơn so với cấp phối sử dụng cát tự nhiên (hình 3.2), nhưng càng về sau, từ ngày thứ 14 trở đi, khi tăng tỷ lệ cát mịn/cát sông thì tốc độ phát triển cường độ bê tông của thay đổi rõ rệt, đạt giá trị lớn nhất ở tỷ lệ Cm/Cs = 60%. Sau 28 ngày, cường độ của bê tông sử dụng 100% cát mịn đạt khoảng 98% cường độ bê tông sử dụng 100% cát sông, sự chênh lệch cường độ này là khá nhỏ.

3.1.2. Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông a, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát mịn/ cát sông là 0%, ký hiệu CM0

Bảng 3.8. Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tông CM0

Lượng dùng vật liệu, (kg/m3) Tỉ lệ thay thế % Kí hiệu tổ mẫu X N Đ CS Cm Cm/ Cs Cường độ kéo uốn tổ mẫu, (Mpa) Rku

306 170,0 836,8 533,9 0 3,6 CM0-1 CM0-2 CM0-3 0 0 0 Cường độ kéo khi uốn, MPa, (tuổi ngày) 28 3,47 3,73 3,6

13

b, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát mịn/ cát sông là 20%, ký hiệu CM20

Bảng 3.9. Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tông CM20

Lượng dùng vật liệu, (kg/m3) Kí hiệu tổ mẫu X N Đ CS Tỉ lệ thay thế % Cm Cm/ Cs Cường độ kéo uốn tổ mẫu, (Mpa) Rku CM20-1 306 170,0 836,8 427,1 106,8 20 3,56 CM20-2 CM20-3 Cường độ kéo khi uốn, MPa, (tuổi ngày) 28 3,47 3,6 3,6

c, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát mịn/ cát sông là 40%, ký hiệu CM40

Lượng dùng vật liệu, (kg/m3) Tỉ lệ thay thế % Kí hiệu tổ mẫu N X Đ

Bảng 3.10: Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tông CM40 Cường độ kéo uốn tổ mẫu, (Mpa) Rku

Cm CS CM40-1 CM40-2 306 170,0 836,8 320,3 213,6 3,54 Cường độ kéo khi uốn, MPa, (tuổi ngày) 28 3,3 3,6 3,73 Cm/ Cs 40 40 40 CM40-3

d, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát mịn/ cát sông là 60%, ký hiệu

CM60

Bảng 3.11. Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tông CM60

Lượng dùng vật liệu, (kg/m3) Kí hiệu tổ mẫu X N Đ CS Cm Cường độ kéo uốn tổ mẫu, (Mpa) Rku CM60-1 306 170,0 836,8 213,6 320,3 3,56 Tỉ lệ thay thế % Cm/ Cs 60 60 60 Cường độ kéo khi uốn, MPa, (tuổi ngày) 28 3,6 3,6 3,47 CM60-2 CM60-3

e, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát mịn/ cát sông là 80%, ký hiệu

CM80.

Bảng 3.12. Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tông CM80

Lượng dùng vật liệu, (kg/m3) Tỉ lệ thay thế % Cường độ kéo uốn tổ mẫu, (Mpa) Kí hiệu tổ mẫu X N Đ CS Cm Rku

306 170,0 836,8 106,8 427,1 3,38 Cm/ Cs 20 20 20 Cường độ kéo khi uốn, MPa, (tuổi ngày) 28 3,47 3,20 3,47 CM80-1 CM80-2 CM80-3

g, Cấp phối có tỷ lệ thay thế cát sông/ cát mịn là 100%, ký hiệu

CM100

14

Bảng 3.13. Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tông CM100

Lượng dùng vật liệu, (kg/m3) Tỉ lệ thay thế % Cường độ kéo uốn tổ mẫu, (Mpa) Kí hiệu tổ mẫu X N Đ CS Cm Rku

306 170,0 836,8 0 533,9 3,51 CM100-1 CM100-2 CM100-3 Cm/ Cs 0 0 0 Cường độ kéo khi uốn, MPa, (tuổi ngày) 28 3,6 3,6 3,33

Tổng hợp giá trị cường độ chịu kéo của bê tông khi thay thế tỷ lệ

cát mịn trình bày ở bảng 3.14.

Bảng 3.14. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tông

Lượng dùng vật liệu, (kg/m3) Tỉ lệ thay thế % Kí hiệu tổ mẫu

CM0 CM20 CM40 CM60 CM80 CM100 X 306 306 306 306 306 306 N 170,0 170,0 170,0 170,0 170,0 170,0 Đ 836,8 836,8 836,8 836,8 836,8 836,8 CS 533,9 427,1 320,3 213,6 106,8 0 Cm 0 106,8 213,6 320,3 427,1 533,9 Cm/ Cs 0 20 40 60 80 100 Cường độ kéo uốn tổ mẫu, MPa, (tuổi ngày) 28 3,6 3,56 3,54 3,56 3,38 3,51

Hình 3.3. Biểu đồ cường độ chịu kéo uốn của bê tông

- Từ hình 3.3, nhận thấy cường độ chịu kéo khi uốn của các tổ mẫu bê tông có sự thay đổi không lớn khi hàm lượng cát mịn tăng lên, khoảng dao động từ 3,56 MPa đến 3,6 MPa. 3.1.3. Độ mài mòn của bê tông

15

Bảng 3.15. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm mài mòn của bê tông

Lượng dùng vật liệu, (kg/m3)

Độ mài mòn, (g/cm2)

Kí hiệu tổ mẫu

CM0 CM20 CM40 CM60

X 306 306 306 306

Mm 836,8 836,8 836,8 836,8

Tỉ lệ thay thế % Cm/ Cs 0 20 40 60

Mm 0,243 0,278 0,268 0,281

CM80 CM100

306 306

N 170,0 170,0 170,0 170,0 170,0 170,0

836,8 836,8

CS 533,9 427,1 320,3 213,6 106,8 0

Cm 0 106,8 213,6 320,3 427,1 533,9

80 100

0,235 0,315

Hình 3.4. Biểu đồ độ mài mòn của bê tông

- Từ hình 3.4, nhận thấy độ mài mòn bề mặt của các tổ mẫu bê

tông có sự thay đổi khi hàm lượng cát mịn thay đổi.

3.2. LỰA CHỌN CẤP PHỐI TỐI ƯU VỚI CÁT MỊN BÃI TRẰM

Cát mịn bãi Trằm ở huyện Phú Lộc có trữ lượng lớn, cát có đặc điểm mô đun độ lớn của cát lớn, hàm lượng bụi bẩn ít, hạt đồng đều và có phần góc cạnh. Từ các kết quả thí nghiệm cường độ nén, cường độ kéo uốn và khả năng chống mài mòn của bê tông, nhận thấy việc sử dụng cát mịn nội đồng trong chế tạo bê tông xi măng cho đường là giải pháp đem lại hiệu quả kinh tế xã hội.

Tuy nhiên, đôi khi sử dụng cát mịn ảnh hưởng tiêu cực đến độ mài mòn của bê tông. Đó là do để duy trì tính công tác tương đương như khi sử dụng cát thô, cần tăng lượng nước nhào trộn. Nhưng trong đề tài, học viên đã giữ nguyên lượng dùng xi măng, điều này làm giảm tỷ lệ xi măng trên nước, khiến cường độ và khả năng chống mài mòn bị suy giảm, cụ thể như các số liệu thực nghiệm đã được trình bày ở trên.

16

Cường độ chịu nén và chịu kéo uốn của bê tông sử dụng cát mịn khi thay thế ở tỷ lệ 40%-60% cho giá trị tối ưu nhất. Điều này phù hợp với các kết luận của các tác giả Hoàng Minh Đức [5,6,7], Li, Shu-t’ien and Ramakrishan [31]. Trong đó mức tối ưu đối với cường độ chịu nén nhỏ hơn đối với cường độ chịu kéo khi uốn ở tỷ lệ 60%.

Có thể thấy rằng, để duy trì đồng thời tỷ lệ X/N và tính công tác khi sử dụng cát mịn nội đồng, cần phải sử dụng các biện pháp công nghệ như sử dụng hoặc tăng lượng dùng phụ gia giảm nước.

Theo quy định hiện hành [4], độ mài mòn của bê tông cho mặt đường bê tông xi măng cao tốc cấp I, cấp II, cấp III phải không lớn hơn 0,3 g/cm2 và cho mặt đường bê tông xi măng cấp IV trở xuống không lớn hơn 0,6 g/cm2. Kết quả thí nghiệm độ mài mòn cho thấy các cấp phối bê tông sử dụng cát mịn đều đáp ứng được yêu cầu đối với độ mài mòn khi áp dụng làm mặt đường bê tông xi măng.

Ngoài ra, thành phần hạt của hỗn hợp cát (40% cát sông và 60% cát mịn) nằm trong phạm vi quy định của TCVN 7570:2006, được thể hiện ở Hình 3.5.

Hình 3.5. Biểu đồ thành phần hạt của cát (40% cát sông và 60% cát mịn) Từ các kết quả trên, cấp phối tối ưu được lựa chọn là cấp phối có

tỷ lệ thay thế 60% cát mịn 3.3. TÍNH TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG

3.3.1. Thiết kế Để đánh giá thực tế của cấp phối tối ưu đã lựa chọn, tiến hành tính toán kết cấu áo đường cho 2 cấp phối là cấp phối sử dụng 100% cát

17

sông và cấp phối lựa chọn thay thế bằng 60% cát mịn để so sánh đối chiếu.

Tiến hành tính toán cho Tuyến đường nội bộ khu nghĩa trang nhân dân Trường Đồng, thị trấn Lăng Cô, huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế, các thông số như sau:

- Cấp đuờng thiết kế: Đường cấp 4 miền núi theo TCVN 4054-

2005.

- Chiều dài tính toán L = 1.140m - Mặt cắt: 1,0 + 3,5 + 1,0 =5,5m - Kết cấu mặt đường dự kiến: mặt đường BTXM M250 dày

20cm trên lớp móng cấp phối đồi.

- Tải trọng trục thiết kế mặt đường: Trục 4,5T. - Hệ số poisson  = 0.15. a, Với cấp phối sử dụng 100% cát sông - Cường độ chịu nén yêu cầu: 28,59 Mpa; - Cường độ chịu kéo yêu cầu: 3,6 Mpa; b. Với cấp phối sử dụng có tỷ lệ thay thế bằng 60% cát mịn - Cường độ chịu nén: 28,40 Mpa - Cường độ chịu kéo: 3,56 Mpa 3.3.2. Phân tích và kết quả tính toán 3.3.2.1. Nội dung Thiết kế mặt đường theo tiêu chuẩn 22-TCN 223-95, nội dung

tính toán bao gồm:

- Kiểm tra chiều dày tấm bê tông. - Kiểm toán với tải trọng trục thiết kế. - Kiểm toán đồng thời tải trọng và nhiệt độ. 3.3.2.2. Phương pháp tính 3.3.2.3. Kết quả tính toán. - Với cấp phối sử dụng 100% cát sông Kết quả tính toán thể hiện ở Bảng 3.16, với kết quả tính toán

17,26 cm. Chọn H = 18 cm.

- Với cấp phối sử dụng có tỷ lệ thay thế bằng 60% cát mịn

18

Kết quả tính toán thể hiện ở Bảng 3.17, với kết quả tính toán

17,36 cm. Chọn H = 18 cm.

Bảng 3.16. Tính toán kết cấu áo đường cứng với cát sông TÍNH KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CỨNG – CÁT SÔNG, M250 (22TCN 223-95)

m=

m=

500 350 M250 36 290000 0,15 4,5 2250 1,2 2700 33 16,5 22 55 400 1,33 725,00 1,32 1,99 1,93 L= B= Rku= Ebt= m= Ptc= Pbtc= "m= Ptt= D0= Rtt= h1= D= Ech h/R= Ebt/Ech= a1 a2 a3 tải trọng ở cạnh tấm

1 CÁC THAM SỐ TÍNH TOÁN Chiều dài tấm bê tông Chiều rộng tấm bê tông Mác tấm bê tông Cường độ chịu kéo Mô đun đàn hồi Hệ số Poisson Tải trọng trục tiêu chuẩn Tải trọng bánh tiêu chuẩn Hệ số xung kích Tải trọng tính toán Đường kính vệt bánh xe Bán kính vệt bánh xe 2 TÍNH CHIỀU DÀY TẤM BTXM Giả định chiều dày tấm Đường kính vệt bánh xe QĐ Ech trên mặt lớp móng Xác định các hệ số a1, a2, a3 theo vị trí đặt tải Tra bảng 4.1, 4.2 , 4.3 tìm được: Tính chiều dày tấm theo Hệ số chiết giảm cường độ theo Bảng 3.4 Điều 3.3 Ứng suất tới hạn Chiều dày tấm bê tông KẾT LUẬN Chọn chiều dày tấm 3 KIỂM TOÁN VỚI XE TRỤC 7T Tải trọng bánh Bán kính vệt bánh xe Hệ số xung kích Tải trọng bánh tính toán Khoảng cách 2 bánh xe Hệ số chiết giảm cường độ (Bảng 3.4) Xác định mô men uốn dưới bánh xe Ta có Tra bảng 4.5 có n= [s]= h= Good h= P= R= kâ= Ptt= d= n= h/R= Ebt/Ech aR= c= 0,5 18 17,26 18 3500 16,5 1,15 4025 1,7 0,71 1,09 725,00 0,185 0,212 cm cm daN/cm2 daN/cm2 T daN daN cm cm cm cm daN daN/cm2 cm cm daN cm daN m

19

TÍNH KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CỨNG – CÁT SÔNG, M250 (22TCN 223-95)

1,910 0,023 -0,022 78,52 -74,37 daN.cm/cm daN.cm/cm daN.cm/cm ar= A= B= MF= MT=

daN.cm/cm daN.cm/cm daN/cm2 daN/cm2 920,75 SMF= -916,60 SMT= mô men hướng tâm 25,56 [s]= s= 17,05 ĐẠT

9 97,02 0,000010 5,15 3,61 0,42 0,18 3,58 1,95 3,36 24,44 0,00 Dt= I= a= L /I= B/I= Cx= Cy= s2= sn= sc= s1= "s2=

28,03 sI=

3,36 Độ C daN/cm2 daN/cm2 daN/cm2 daN/cm2 daN/cm2 daN/cm2 sII= Ứng suất tổng cộng giữa tấm

0,875 31,5 daN/cm2 Mô men uốn hướng tâm và tiếp tuyến do tải trọng phân bố đều trên R 842,2 MF=MT= Mô men uốn hướng tâm và tiếp tuyến do tải trọng tập trung của bánh xe bên cạnh Ta có Tra bảng 4.5 có Mô men hướng tâm Mô men tiếp tuyến Tổng mô men Kiểm toán với Ứng suất cho phép của bê tông Ứng suất kéo uốn trong tấm bê tông KẾT LUẬN 3 KIỂM TOÁN VỚI TẤM CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG VÀ NHIỆT ĐỘ Chênh lệch nhiệt độ Đặc trưng đàn hồi tấm bê tông Hệ số giãn dài do nhiệt độ của bê tông Xác định tỷ số Tra toán đồ hình 4.3 có Ứng suất do Dt ở giữa theo hướng dọc tấm Ứng suất do Dt ở giữa theo hướng ngang Ứng suất do Dt theo hướng dọc tấm ở cạnh tấm Ứng suất do tải trọng gây ra ở giữa tấm Ứng suất do tải trọng gây ra ở cạnh tấm Ứng suất tổng cộng do tải trọng và nhiệt độ gây ra ở giữa tấm theo hướng dọc Ứng suất tổng cộng do tải trọng và nhiệt độ gây ra ở cạnh tấm theo hướng dọc Kiểm toán theo Hệ số chiết giảm cường độ (Bảng 3.4) Ứng suất cho phép KẾT LUẬN n= [s]= ĐẠT

Bảng 3.17. Tính toán kết cấu áo đường cứng với cát mịn bãi Trằm TÍNH KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CỨNG – CÁT MỊN M250 (22TCN 223-95)

1 CÁC THAM SỐ TÍNH TOÁN Chiều dài tấm bê tông Chiều rộng tấm bê tông Mác tấm bê tông Cường độ chịu kéo Mô đun đàn hồi Hệ số Poisson Tải trọng trục tiêu chuẩn 500 350 M250 35,6 290000 0,15 4,5 cm cm daN/cm2 daN/cm2 T L= B= Rku= Ebt= m= Ptc=

20

m=

TÍNH KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CỨNG – CÁT MỊN M250 (22TCN 223-95)

2250 1,2 2700 33 16,5 22 55 400 daN daN cm cm cm cm daN

m=

daN/cm2 cm cm daN cm daN m

Pbtc= "m= Ptt= D0= Rtt= h1= D= Ech 1,33 h/R= 725,00 Ebt/Ech= 1,32 a1 1,99 a2 a3 1,93 tải trọng ở cạnh tấm n= [s]= h= Good h= P= R= kâ= Ptt= d= n= h/R= Ebt/Ech aR= c= Tải trọng bánh tiêu chuẩn Hệ số xung kích Tải trọng tính toán Đường kính vệt bánh xe Bán kính vệt bánh xe 2 TÍNH CHIỀU DÀY TẤM BTXM Giả định chiều dày tấm Đường kính vệt bánh xe QĐ Ech trên mặt lớp mong Xác định các hệ số a1, a2, a3 theo vị trí đặt tải Tra bảng 4.1, 4.2 , 4.3 tìm được: Tính chiều dày tấm theo Hệ số chiết giảm cường độ theo Bảng 3.4 Điều 3.3 Ứng suất tới hạn Chiều dày tấm bê tông KẾT LUẬN Chọn chiều dày tấm 3 KIỂM TOÁN VỚI XE TRỤC 7T Tải trọng bánh Bán kính vệt bánh xe Hệ số xung kích Tải trọng bánh tính toán Khoảng cách 2 bánh xe Hệ số chiết giảm cường độ (Bảng 3.4) Xác định mô men uốn dưới bánh xe Ta có Tra bảng 4.5 có Mô men uốn hướng tâm và tiếp tuyến do tải trọng phân bố đều trên 0,5 17,8 17,36 18 3500 16,5 1,15 4025 1,7 0,71 1,09 725,00 0,185 0,212

842,2 daN.cm/cm MF=MT= Mô men uốn hướng tâm và tiếp tuyến do tải trọng tập trung của bánh xe bên cạnh Ta có

1,910 0,023 -0,022 78,52 -74,37 daN.cm/cm daN.cm/cm ar= A= B= MF= MT= Tổng mô men R Tra bảng 4.5 có Mô men hướng tâm Mô men tiếp tuyến 920,75 daN.cm/cm SMF=

21

TÍNH KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CỨNG – CÁT MỊN M250 (22TCN 223-95)

daN.cm/cm

daN/cm2 daN/cm2 SMT= -916,60 mô men hướng tâm 25,276 [s]= 17,05 s= ĐẠT

9 97,02 0,000010 5,15 3,61 0,42 0,18 3,58 1,95 3,36 24,44 0,00 Độ C daN/cm2 daN/cm2 daN/cm2 daN/cm2 daN/cm2 Dt= I= a= L /I= B/I= Cx= Cy= s2= sn= sc= s1= "s2=

daN/cm2 sI=

3,36

0,875 30,975 daN/cm2 Kiểm toán với Ứng suất cho phép của bê tông Ứng suất kéo uốn trong tấm bê tông KẾT LUẬN 3 KIỂM TOÁN VỚI TẤM CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG VÀ NHIỆT ĐỘ Chênh lệch nhiệt độ Đặc trưng đàn hồi tấm bê tông Hệ số giãn dài do nhiệt độ của bê tông Xác định tỷ số Tra toán đồ hình 4.3 có Ứng suất do Dt ở giữa theo hướng dọc tấm Ứng suất do Dt ở giữa theo hướng ngang Ứng suất do Dt theo hướng dọc tấm ở cạnh tấm Ứng suất do tải trọng gây ra ở giữa tấm Ứng suất do tải trọng gây ra ở cạnh tấm Ứng suất tổng cộng do tải trọng và nhiệt độ gây ra ở giữa tấm theo hướng dọc 28,03 Ứng suất tổng cộng do tải trọng và nhiệt độ gây ra ở cạnh tấm theo hướng dọc Kiểm toán theo Hệ số chiết giảm cường độ (Bảng 3.4) Ứng suất cho phép KẾT LUẬN sII= Ứng suất tổng cộng giữa tấm n= [s]= ĐẠT

3.3.2. Nhận xét

Cát mịn bãi Trằm (tỷ lệ thay thế 60%) vẫn sử dụng để làm mặt đường BTXM để thay thế cho cát sông, với tải trọng trục 4,5T thì chỉ cần chiều dày 18cm, M250 là có thể sử dụng. 3.4. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ

Để đánh giá hiệu quả kinh tế khi sử dụng cát mịn chế tạo bê tông mặt đường, trên cơ sở các kết quả nghiên cứu ở phần trên, học viên đã tiến hành lựa chọn cấp phối đại diện ở tỷ lệ thay thế 60% cát mịn. Các số liệu thu được trong nghiên cứu được sử dụng để tính toán bài toán kinh tế. Đơn giá vật liệu áp dụng để tính toán là đơn giá tham khảo tại tỉnh Thừa Thiên Huế. Đối với cát mịn khai thác tại chỗ, giá thành được tính dựa trên chi phí khai thác bao gồm: nhân công, khấu hao máy móc, vận chuyển và chi phí quản lý.

22

Lập đơn giá để thi công cho 1.140m đường BTXM, M250, cho 2

cấp phối với chiều dày đã thiết kế.

Cát sông: theo thông báo giá tại thị trường có giá 400.000

đồng/1m3

Cát mịn bãi Trằm: giá được đơn vị sản xuất dự kiến bán là

120.000 đồng/1m3

Chi phí để thi công 1.140m đường bê tông xi măng: Cát sông: 1.406.928.000 đồng. Cát mịn (tỉ lệ thay thế 60%): 1.326.506.000 đồng. Có thể thấy rằng, việc tận dụng cát mịn tại địa phương thay thế cát sông không những đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật đặt ra, mà còn giúp giảm giá thành vật liệu sản xuất bê tông tới xấp xỉ 6%.Cụ thể như bảng tính 3.18:

Bảng 3.18. Bảng tổng hợp chi phí xây dựng CÔNG TRÌNH: TUYẾN ĐƯỜNG NỘI BỘ KHU NGHĨA TRANG NHÂN DÂN TRƯỜNG ĐỒNG, THỊ TRẤN LĂNG CÔ HẠNG MỤC: MẶT ĐƯỜNG

Hạng mục chi phí Ký hiệu Cách tích Thành tiền TT 1

VL NC M T C L G VAT Gxd Gxdtc VL NC M VL+NC+M T*5,5% (T+C)*6% T+C+L G*10% G+VAT Gxd *.

2

*\1- Mặt đường cát sông M250 Chi phí vật liệu Chi phí nhân công Chi phí máy thi công - Chi phí trực tiếp - Chi phí chung - Thu nhập chịu thuế tính trước - Chi phí xây dựng trước thuế - Thuế giá trị gia tăng - Chi phí xây dựng sau thuế - Tổng cộng *\2- Mặt đường cát mịn (thay thế 60%) M250 Chi phí vật liệu Chi phí nhân công Chi phí máy thi công - Chi phí trực tiếp - Chi phí chung - Thu nhập chịu thuế tính trước - Chi phí xây dựng trước thuế - Thuế giá trị gia tăng - Chi phí xây dựng sau thuế - Tổng cộng VL NC M T C L G VAT Gxd Gxdtc VL NC M VL+NC+M T*5,5% (T+C)*6% T+C+L G*10% G+VAT Gxd 795.246.863 288.770.730 59.705.459 1.143.723.052 62.904.768 72.397.669 1.279.025.489 127.902.549 1.406.928.038 1.406.928.000 729.869.648 288.770.730 59.705.459 1.078.345.837 59.309.021 68.259.292 1.205.914.150 120.591.415 1.326.505.565 1.326.506.000 *.

23

3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

Từ các kết quả thí nghiệm và bài toán tính kinh tế, nhận thấy:

- Khi sử dụng cát mịn để chế tạo mặt đường bê tông xi măng cho các kết quả thí nghiệm nén ở 28 ngày tuổi đối với cấp phối có tỷ lệ thay thế 60% đạt giá trị cường độ lớn nhất là 28,40 MPa so với các tỷ lệ thay thế cát mịn khác và xấp xỉ tương đương với cường độ của bê tông khi không sử dụng cát mịn (R = 28,59 MPa).

- Ở cấp phối có tỷ lệ thay thế 60% sau 28 ngày tuổi: Cường độ chịu kéo khi uốn đạt 3,56 MPa, độ mài mòn bề mặt 0,281 g/cm2 so với cấp phối không sử dụng cát mịn tương ứng là 3,6 MPa và 0,243 g/cm2. Sự chênh lệch này là không lớn.

Như vậy, cấp phối có tỷ lệ thay thế 60% cát mịn là cấp phối tối ưu, vừa đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật để chế tạo mặt đường bê tông xi măng, vừa đáp ứng được tình hình thực tế khan hiếm cát tự nhiên như hiện nay.

- Với cấp phối bê tông có tỷ lệ thay thế 60% cát mịn cho độ dày mặt đường bê tông xi măng 18cm đảm bảo và tương đương so với việc không sử dụng cát mịn; và mang lại hiệu quả kinh tế hơn so với cát thường.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Đề tài nghiên cứu việc sử dụng cát mịn bãi Trằm để chế tạo mặt đường bê tông xi măng thay thế cát sông trên địa bàn huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế với các tỷ lệ thay thế cát mịn là: 20%, 40%, 60%, 80% và 100%. Qua các kết quả thí nghiệm, kết quả tính toán kết cấu áo đường cứng và bài toán kinh tế, học viên rút ra một số kết luận và kiến nghị sau:

1. Kết luận - Tận dụng cát mịn tại địa phương trong chế tạo bê tông thi công đường với cấp phối có tỷ lệ thay thế 60% cát mịn là cấp phối tối ưu, vừa đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật để chế tạo mặt đường bê tông xi măng, vừa đáp ứng được tình hình thực tế khan hiếm cát tự nhiên như

24

hiện nay. Cát mịn bãi Trằm - Phú Lộc có các chỉ tiêu cơ lý đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật để chế tạo mặt đường bê tông xi măng như đã trình bày ở chương 2 và chương 3. Tuy thành phần hạt của cát mịn không nằm trong vùng phạm vi tối ưu theo TCVN 7570:2006, nhưng nghiên cứu hướng tới việc chứng minh rằng sử dụng cát với thành phần hạt nằm ngoài khoảng giá trị này vẫn có thể chế tạo bê tông đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật đặt ra. Và rõ ràng, các kết quả thí nghiệm ở trên cho thấy, khi sử dụng cát mịn bãi Trằm cho kết quả thí nghiệm tương đương khi không sử dụng cát mịn.

- Các chỉ tiêu về cường độ chịu nén của bê tông sử dụng cát mịn xấp xỉ 30 MPa, độ mài mòn đa phần nhỏ hơn 0,3 g/cm2, cường độ chịu kéo đều nhỏ hơn 4 MPa. Những thông số này cho thấy, bê tông sử dụng cát mịn nội đồng phù hợp để chế tạo mặt đường bê tông nông thôn.

Qua đó có thể lựa chọn các thành phần bê tông cường độ tới 25 MPa phù hợp cho thi công đường bê tông xi măng nông thôn trên địa bàn huyện Phú Lộc đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật của dự án và có giá thành vật liệu sản xuất bê tông giảm 6% so với phương án sử dụng cát sông.

2. Kiến nghị - Tiếp tục khảo sát trữ lượng cũng như đánh giá chất lượng cát mịn tại các địa phương khác nhau, từ đó có những hướng nghiên cứu cụ thể của việc sử dụng cát mịn tại mỗi địa phương.

- Tiếp tục nghiên cứu vai trò của cát mịn nội đồng với một số loại bê tông thương phẩm khác như bê tông mác thông thường, bê tông bơm, bê tông mác cao…

- Có thể nghiên cứu việc sử dụng cát mịn phối hợp với các loại phế thải khác như tro trấu, xỉ lò cao… để chế tạo mặt đường bê tông xi măng.