Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu sử dụng vật liệu nhẹ Geo Foam giảm lún nền đường đầu cầu đắp cao trên đất yếu và tính toán ứng dụng cho cầu Đăk Xa đường Hồ Chí Minh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là hệ thống đầy đủ thực trạng, phân tích nguyên nhân, cơ chế gây ra lún, nứt mặt đường đầu Cầu và sạt lở trên tuyến đường HCM đoạn qua huyện Phước Sơn. Đề xuất và tính toán kết cấu giải pháp nền đường bằng vật liệu nhẹ Geo Foam để giảm độ lún và tăng ổn định nền đường đầu Cầu đắp cao trên đất yếu, tại điểm vị trí lún và nứt trên nền đường đầu Cầu Đăk Xa mà tác giả đang nghiên cứu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu sử dụng vật liệu nhẹ Geo Foam giảm lún nền đường đầu cầu đắp cao trên đất yếu và tính toán ứng dụng cho cầu Đăk Xa đường Hồ Chí Minh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA     NGUYỄN ĐỨC TÀI NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU NHẸ GEO FOAM GIẢM LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU ĐẮP CAO TRÊN ĐẤT YẾU VÀ TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG CHO CẦU ĐĂK XA ĐƯỜNG HỒ CHÍ MINH Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông Mã số: 8580.205 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2019
Công trình được hoàn thành tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐỖ HỮU ĐẠO Phản biện 1: TS. TRẦN TRUNG VIỆT Phản biện 2: TS. NGUYỄN VĂN CHÂU Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách Khoa vào ngày 21 tháng 12 năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học ĐàNẵng tại trường Đại Học Bách Khoa - Thư viện Khoa ............., Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay, đường HCM từ lý trình Km1354+686m đến Km1407+209m có trên 25 điểm lún nền đường đầu Cầu. Tuyến đường này đã được đưa vào sử dụng hơn 10 năm, dưới tác dụng của tải trọng nền đắp cao cũng như tải trọng xe chạy đã làm cho tuyến bị lún và nứt. Đặc biệt là tại các đoạn Cầu Đăk Xa thuộc xã Phước Đức, đoạn đầu Cầu Kà Tôi 1, Kà Tôi 2...ở xã Phước Năng, nền đường tại lý trình Km1351+452m...thuộc huyện Phước Sơn, Tỉnh Quảng Nam. Sự cố kết xảy ra khá nhanh với đất có thành phần hạt như cát và sỏi sạn. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Khảo sát, hệ thống đầy đủ thực trạng, phân tích nguyên nhân, cơ chế gây ra lún, nứt mặt đường đầu Cầu và sạt lở trên tuyến đường HCM đoạn qua huyện Phước Sơn. - Đề xuất và tính toán kết cấu giải pháp nền đường bằng vật liệu nhẹ Geo Foam để giảm độ lún và tăng ổn định nền đường đầu Cầu đắp cao trên đất yếu, tại điểm vị trí lún và nứt trên nền đường đầu Cầu Đăk Xa mà tác giả đang nghiên cứu. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Vật liệu nhẹ Geo Foam cho nền đường đắp cao trên đất yếu của tuyến đường Hồ Chí Minh từ Km1354+686m đến Km1407+209m (L=53,9Km) thuộc địa phận Huyện Phước Sơn-Tỉnh Quảng Nam. - Phạm vi nghiên cứu: Nền đường hai đầu Cầu Đăk Xa tại lý trình: Km308+597,08m của xã Phước Đức-Huyện Phước Sơn-Tỉnh Quảng Nam và tuyến đường HCM đoạn qua Khâm Đức-Đăk Zôn. 4. Phương pháp nghiên cứu Khảo sát hiện trạng và phân tích đánh giá nguyên nhân lún của nền đường đầu Cầu tại các công trình Cầu mà tuyến đi qua.
2 Thu thập các tài liệu liên quan đến vật liệu nhẹ Geo Foam cũng, thu thập các số liệu địa chất khu vực xây dựng công trình, tài liệu về Cầu Đăk Xa, tính toán và áp dụng vật liệu nhẹ Geo Foam để đưa ra giải pháp xử lý phù hợp cho nền đường Đầu Cầu. Luận văn kết hợp giữa phân tích lý thuyết cùng với phương pháp tính toán mô phỏng trên phần mềm Plaxis để đưa ra biện pháp xử lý hiệu quả nền đắp cao đường đầu Cầu Đăk Xa. 5. Nội dung nghiên cứu và cấu trúc của đề tài Nội dung của luận văn bao gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan về lún của nền đường đầu Cầu. Chương 2: Đánh giá hiện trạng lún đường đầu Cầu đoạn Khâm Đức-Đăk Zôn, đường HCM và đề xuất các giải pháp. Chương 3: Thí nghiệm một số tính chất cơ lý của vật liệu Geo Foam. Chương 4: Tính toán ứng dụng giải pháp vật liệu nhẹ Geo Foam cho nền đường đầu Cầu Đăk Xa. Kết luận và kiến nghị. Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ LÚN CỦA NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU 1.1. Các dạng lún của đường đầu Cầu + Lún vệt bánh xe: + Lún lõm cục bộ: - Đối với mặt đường Bê Tông Xi Măng (BTXM) thì lún thường là cập kênh, chênh lệch cao độ giữa các tấm, uốn vồng tấm... 1.2. Các giải pháp xử lý nền đường đầu Cầu đắp cao trên đất yếu Có rất nhiều giải pháp xử lý nền đường đầu Cầu đắp cao trên đất yếu và đã được áp dụng vào thực tế như: - Đắp theo giai đoạn; - Làm bệ phản áp; - Phương pháp gia tải trước; - Phương pháp giảm tải trọng nền đắp; - Dùng vải hoặc lưới địa kỹ thuật;
3 1.3. Đặc điểm của nền đường đắp cao và và lún khu vực miền núi + Đặc điểm của nền đường đắp cao là dễ mất ổn định tính toàn khối, tức là dễ bị phá hoại hay biến dạng. + Nền đường đắp cao thường không đảm bảo có đủ cường độ, tức là không đủ độ bền khi chịu cắt trượt và bị biến dạng dưới dạng tích lũy khi chịu tác dụng của tải trọng xe chạy và kết cấu áo đường dễ bị phá hoại. + Nền đường đắp cao thường không đảm bảo ổn định về cường độ, cường độ dễ thay đổi theo thời gian, khí hậu, thời tiết bất lợi. + Không đủ độ bền khi chịu cắt trượt và dễ bị biến dạng dưới tác dụng của tải trọng xe chạy hoặc trọng lượng của bản thân nền đắp. 1.4. Giải pháp công nghệ vật liệu nhẹ Geo Foam 1.4.1. Định nghĩa Vật liệu Geo Foam là thuật ngữ chung được sử dụng để mô tả các sản phẩm trong địa kỹ thuật được làm bằng vật liệu nhẹ, bọt xốp, nó được sử dụng ít nhất từ những năm 1960, thuật ngữ này tương đối mới, là loại vật liệu nhẹ có tỷ trọng nhỏ, trọng lượng thể tích không lớn, bao gồm tổng hợp nhiều cốt liệu, trong đó chất tạo bọt là thành phần cốt liệu chính. 1.4.2. Sơ lược về sự hình thành và phát triển + Việc nghiên cứu về Geo Foam – Bê Tông Nhẹ ở Việt Nam đã được nhiều nhà khoa học quan tâm. Viện vật liệu xây dựng có nghiên cứu của Nguyễn Văn Chánh, Nguyễn Hoàng Đạt, Nguyễn Tuấn Nam .Các nghiên cứu về Bê Tông Nhẹ trên thế giới đã được thực hiện từ lâu, một số kết quả nghiên cứu được đưa trong các tài liệu. + Vật liệu Geo Foam được áp dụng trong mái đập, đê kè, trong ổn định mái dốc như nghiên cứu của Tymothy D.Stark. Cũng như đưa ra phân tích tính toán của Arellano và Stark (2009). Vì vậy để giảm lún cho nền đường đắp cao cũng như giảm tải trọng đắp tác giả đã nghiên cứu thực nghiệm về cho Bê Tông Nhẹ này.
4 Hình 1.2. Hình ảnh khối Bê Tông Nhẹ Geo Foam + Năm 1996 Miki đã tóm tắt công trình ban đầu của mình về liên quan đến bọt xốp EPSblock được sản xuất bởi Hashimoto năm 1994. Để sử dụng xây dựng công viên Kiba ở Tokyo, Nhật Bản. Geo Foam đã được sử dụng thành công trên toàn thế giới và phải kể đến các nước Na Uy, Hà Lan, Hoa Kỳ, Nhật Bản, Đức và Malaysia. Ở Na Uy được sử dụng đầu tiên vào năm 1965 vào các dự án đường bộ và kè năm 1972 (Frydenlund and Aaboe 2001). Ở Hà Lan được bắt đầu vào năm 1970 (Van Dorp 1988). Ở Malaysia được dùng đầu tiên năm 1992 (Mohamad 1996). 1.5. Các phương pháp tính toán ổn định cường độ của nền đắp trên đất yếu 1.5.1. Phương pháp cân bằng giới hạn + Các giả thuyết tính toán: Để lập phương trình cân bằng giới hạn của khối đất trượt các tác giả như: K.E. Peteecxơn, W.Fellenius, Bishop, Sokolovski, K.Terzaghi đều dựa vào công thức của A.C.Coulomb (Định luật Mohr-Coulomb) để xác định ứng suất cắt. S=C+𝜎𝑛 .tgφ (1.1) hoặc S=C+(𝜎𝑛 -u).tgφ (1.2) Phương trình CBGH được xác định dựa trên các giả thuyết: + Đất được xem như vật liệu tuân theo định luật Mohr-Coulomb. + Hệ số ổn định (hệ số an toàn) như nhau cho tất cả các điểm trên mặt trượt
5 + Trạng thái CBGH chỉ xảy ra trên mặt trượt. a. Phương pháp phân mảnh cổ điển: Phương pháp phân mảnh cổ điển được tính theo sơ đồ ở bên dưới và hệ số ổn định 𝐾𝑖 (Bỏ qua động đất) ứng với một mặt trượt có tâm 𝑂𝑖 được xác định theo công thức: O r 1 5 f 2 q 4 3 Hình 1.3. Sơ đồ phân mảnh với mặt trượt tròn Chú dẫn: 1. Nền đắp 2. Lớp 1 3. Lớp 2 (đất yếu) 4. Cung trượt 5. Mảnh i ∑𝑛 𝑖=1(𝑐𝑖 𝑙𝑖 +𝑄𝑖.cos 𝛼𝑖 .tan 𝜑𝑖 +𝐹(𝑌/𝑅𝑖 ) ) 𝐾𝑖 = ∑𝑛 (1.3) 𝑖=1(𝑄𝑖 .sin 𝛼𝑖 ) b. Phương pháp Bishop: h 3 g a b e j m 1 2 d c Hình 1.4. Sơ đồ xác định tâm trượt nguy hiểm
6 Tính toán theo phương pháp Bishop thì hệ số ổn định 𝐾𝑖 ứng với một mặt trượt tròn trung tâm 𝑂𝑖 được xác định theo công thức: Chú dẫn: 1: Nền đắp 2: Nền đất yếu 3: Vùng tâm trượt nguy hiểm. 𝑄𝑖 .tan 𝜑 ∑𝑛 𝑖=1[𝐶𝑖 𝑙𝑖 + ].𝑚𝑖 +𝐹(𝑌/𝑅𝑖 ) cos 𝛼𝑖 𝐾𝑖 = ∑𝑛 (1.4) 𝑖=1 𝑄𝑖 .sin 𝛼𝑖 1 Với 𝑚𝑖 =(1+ tan 𝜑𝑖 . tan 𝛼𝑖 )-1 𝐾𝑖 1.5.2. Phương pháp phần tử hữu hạn + Phương pháp PTHH là một công cụ hữu ích cho việc mô phỏng các bài toán địa kỹ thuật. + Plaxis là phần mềm trên cơ sở PTHH, dùng để phân tích các bài toán địa kỹ thuật như chuyển vị, ổn định, dòng thấm. Plaxis được sử dụng rộng rãi trong tính toán các công trình thực tế vì nó sử dụng đơn giản, thân thiện với người dùng và kết quả đáng tin cậy. Kết luận: Tác giả lựa chọn dùng phần mềm Plaxis để tính toán và nghiên cứu luận văn. 1.6. Kết luận chương 01 - Trong nội dung chương 01, tác giả đã giới thiệu tổng quan về lún của nền đường đầu Cầu, cũng như đưa ra các giải pháp xử lý lún nền đường đầu Cầu đắp cao trên đất yếu. Và các phương pháp tính toán ổn định nền đường đắp trên đất yếu, đây sẽ là cơ sở để tính toán ổn định và xử lý lún nền đường đầu Cầu đắp cao trên đất yếu trên tuyến đường HCM đoạn qua huyện Phước Sơn, tỉnh Quảng Nam. Chương 2 - ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG LÚN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU ĐOẠN KHÂM ĐỨC-ĐĂK ZÔN, ĐƯỜNG HCM VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP 2.1. Giới thiệu về tuyến và các đặc điểm kinh tế, xã hội, giao thông 2.1.1. Điều kiện tự nhiên và địa hình
7 2.1.2. Điều kiện địa chất và thủy văn 2.1.3. Các đặc điểm kinh tế, xã hội và Giao Thông 2.2. Đánh giá thực trạng lún đường đầu Cầu Đăk Xa - Những nơi hay xảy ra lún, nứt...tác giả nhận thấy thường là ở những nơi có đường cong, nơi có nền đường đắp cao, hai bên đường đầu Cầu, những nơi nằm trong vùng hoạt động của chế độ thủy nhiệt, sông, suối, ao hồ, ruộng vườn... - Trên tuyến đường này hiện nay có trên 30 điểm lún và nứt trên các đoạn nền đường, mà đặc biệt là tại các nơi đường cong nằm, các nơi đầu cầu, nơi có nền đắp cao ≥6m ….Trong đó, có nhiều nơi bị lún, nứt khá nghiêm trọng ở nền đường đầu Cầu như cầu Kà Tôi 1, Kà Tôi 2 (xã Phước năng, huyện Phước Sơn), nền đường đầu Cầu Đăk Xa (Xã Phước Đức, huyện Phước Sơn), nền đường tại lý trình Km1351+452m (Tại xã Phước Xuân, huyện Phước Sơn), Cầu Đăk Mun và nền đường tại lý trình Km1394+545m (Xã Phước Mỹ, huyện Phước Sơn), nền đường tại lý trình Km1387+00… sau dây là một số hình ảnh mà tác giả đã khảo sát và ghi lại được: Hình 2.2. Vị trí lún nền đường đầu Cầu Đăk Xa và tại lý trình: Km1351+452m - Hơn nữa nền đường nơi đây đắp quá cao trên nền đất yếu, nên dưới tác dụng của tải trọng đắp cũng là một nguyên nhân gây ra lún và nứt tuyến đường. 2.3. Đề xuất nhóm giải pháp xử lý
8 2.4. Cấu tạo giải pháp sử dụng vật liệu nhẹ Geo Foam - Giải pháp hiệu quả xây dựng nền đường và công trình đắp cao trên nền đất yếu là sử dụng vật liệu đắp siêu nhẹ. Geo Foam chủ yếu là xốp nhựa tổng hợp, là vật liệu siêu nhẹ được ứng dụng phổ biến nhất trên thế giới và được đánh giá là giải pháp đem lại hiệu quả tốt nhất về Kinh Tế và Xã Hội. 2.4.1. Hình dạng và kích thước bản Kích thước cơ bản: Kích thước phải đảm bảo theo 9029-2017 2.4.2. Nguyên lý sử dụng vật liệu nhẹ làm nền đường - Khi nền đường được đắp cao trên nền thiên nhiên với chiều cao 𝐻đ , áp lực gây lún do đất đắp nền đường gây ra là: 𝜎𝑧 =p=𝛾đ .𝐻đ (2.1) Áp lực ngang của đất tác dụng lên tường mố có thể tính gần đúng: (TCN272-05) 𝛾đ .𝐻 2 E= .K.B (2.2) 2 Trong đó: B là bề rộng tường mố K: Hệ số áp lực ngang 𝐻đ : Chiều cao đất đắp và H: Chiều cao tường mố 𝛾đ : Dung trọng đất đắp 𝐻 - Điểm đặt lực E nằm cách chân mố 1 đoạn là song để tương 3 đương với phân bố phi tuyến thực tế khi tính Mô Men có một số nhà nghiên cứu như Terzaghi (1934), Clausen và Johansen (1972) và Sherif (1982)...đã đưa ra là điểm đặt lực nên đặt 0,4H. 2.4.3. Yêu cầu về kỹ thuật Geo Foam khi sử dụng phải đáp ứng các quy định dưới đây: - Sai lệch kích thước: - Khuyết tật ngoại quan: 2.4.4. Phạm vi sử dụng vật liệu nhẹ Geo Foam
9 Geo Foam có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, sau đây là một số ứng dụng của nó: + Làm gạch xây nhà, tường, lấp các hào rãnh, lấp các lỗ hổng. + Xây dựng đường hầm, làm sàn nhà, thi công nền đường, xây bể bơi, lấn biển, xây cảng. 2.5. Xây dựng trình tự tính toán khối đắp có xử lý bằng Geo Foam 2.5.1. Tính toán trên lý thuyết a. Quy đổi tải trọng xe chạy sang chiều cao đất đắp Theo 22TCN262-2000 thì tải trọng xe cộ được xem là tải trọng có số xe nặng tối đa cùng lúc có thể đỗ kín khắp bề rộng nền đường phân bố trên 1m chiều dài đường. Tải trọng này được quy đổi tương đương thành một lớp đất đắp có chiều cao là ℎ𝑥 xác định theo công thức sau. 𝑛.𝐺 ℎ𝑥 =𝛾.𝐵.𝑙 (2.3) Trong đó: G- Trọng lượng của một xe (chọn xe nặng nhất), T n- Số xe tối đa có thể xếp trên bề rộng nền đường γ- Dung trọng trung bình của đất đắp nền đường và vật liệu Geo Foam. l- Phạm vi phân bố xe theo hướng dọc, m Có thể lấy l=4,2m với xe có G=13T, l=6,6m với xe có G=30T, l=4,5m với xe bánh xích có G=80T. b Hình 2.5. Sơ đồ xếp xe để xác định tải trọng xe cộ tác dụng lên nền đất yếu B- Bề rộng phân bố của các xe (m) được xác định như sau
10 B= n.b+(n-1).d+e (m) b. Tính toán độ lún của nền đắp đường đầu Cầu khi có sử dụng vật liệu nhẹ Geo Foam Độ lún tổng cộng S gồm hai phần: S=𝑆𝑖 +𝑆𝑐 (2.4) Trong đó: 𝑆𝑖 =(m-1).𝑆𝑐 Là độ lún tức thời do đất yếu dưới tác dụng của tải trọng nền đắp bằng Geo Foam bị nở hông, gây ra biến dạng ngang không thoát nước. + m=1,1-1,4 𝑆𝑐 là độ lún cố kết. Là độ lún do nước lỗ rỗng thoát ra và đất yếu bị nén chặt lại dưới tác dụng của tải trọng đắp Geo Foam. 𝑆 = 0,2𝑆 Thông thường: { 𝑖 (2.5) 𝑆𝑐 = 0,8𝑆 Theo phương pháp phân tầng lấy tổng (có xét đến hai giai đoạn lún khác nhau) ®¾p h h nÒn ®¾p geo foam - + bÒ dµy líp ®Êt yÕu chÞu nÐn cÊu t¹o ®Þa chÊt vzi zi hi 2 1 vz z z Hình 2.6. Sơ đồ tính lún theo phương pháp phân tầng lấy tổng 1. Đường phân bố ứng suất do trọng lượng bản thân các lớp đất yếu 2. Đường phân bố ứng suất do tải trọng nền đắp Geo Foam Tính toán độ lún cố kết: Độ lún cố kết 𝑆𝑐 được tính theo phương pháp phân tầng lấy tổng với công thức sau: 𝑖 ℎ 𝜎𝑝𝑧 𝜎𝑧𝑖 +𝜎𝑣𝑧 𝑖 𝑆𝑐 =∑𝑛1 1+𝑒𝑖 .[𝐶𝑟𝑖 . 𝑙𝑔 ( 𝑖 ) + 𝐶𝑐𝑖 . 𝑙𝑔 ( 𝑖 )] (2.6) 0𝑖 𝜎𝑣𝑧 𝜎𝑝𝑧 c. Tính độ lún theo thời gian St của nền đắp Geo Foam trên đất yếu.
11 Độ lún cố kết của nền đắp Geo Foam sau thời gian t: 𝑆𝑡 =𝑠𝑐 .𝑈𝑣 Độ cố kết đứng được tính theo công thức: 𝑈𝑣 =f(𝑇𝑣 ) 𝑇𝑣 : Yếu tố thời gian và được tính theo công thức 𝐶 𝑇𝑣 =𝐻𝑣2 .t (2.7) 𝐶𝑣 : Là hệ số cố kết trung bình theo phương thẳng đứng trong phạm vi lớp đất chịu nén được tính theo công thức 𝐻2 𝐶𝑣 = 𝐻𝑖 2 (2.8) (∑𝑛 𝑖=1 ) 𝐶𝑣𝑖 d. Kiểm tra sự ổn định của nền đường đầu Cầu đắp cao trên đất yếu bằng vật liệu nhẹ Geo Foam Ta tính hệ số ổn định nhỏ nhất Kmin và nếu Kmin>[K] thì nền đường đắp ổn định và ngược lại nếu Kmin
12 tuyến đường này. Và tác giả đã đề xuất đến cấu tạo giải pháp Geo Foam cho việc xử lý trên Chương 3 - THÍ NGHIỆM MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU GEO FOAM Mục đích: Tìm ra các thông số và chỉ tiêu của vật liệu Geo Foam và từ đó đưa vào tính toán ổn định cho nền đường đắp cao trên đất yếu. 3.1. Thiết kế thành phần Cấp Phối Bảng 3.1. Bảng thiết kế thành phần Cấp Phối D800 (Cấp phối 1-CP1) Trọng lượng riêng Bê Tông khi khô 800 Cát (Kg) 400 Xi măng (Kg) 320 Nước dùng trộn vữa (l) 120 Lượng bọt(L) 630 Tiêu hao bọt(L) 1,2 Bảng 3.2. Bảng thiết kế cho thành phần cấp phối D1100 (Cấp phối 2-CP2) Trọng lượng riêng Bê Tông khi khô 1100 Cát (Kg) 663 Xi măng (Kg) 350 Nước dùng trộn vữa (l) 135 Lượng bọt(L) 503 Tiêu hao bọt(L) 1 3.2. Thí nghiệm xác định cường độ nén Hình 3.1. Chế tạo bọt cho BTN và thí nghiệm nén mẫu - Cường độ nén R của viên mẫu thử, được tính bằng MPa theo công thức sau: 𝐹 R=α.𝐴 (3.1)
13 Trong đó: F là tải trọng lớn nhất khi mẫu bị phá hủy, tính bằng N (New ton) A: Diện tích bề mặt chịu nén của mẫu, tính bằng mm2 Hình 3.2. Cân mẫu và đọc giá trị phá hủy mẫu α: Hệ số điều chỉnh theo độ ẩm của mẫu thử 3.3. Thí nghiệm xác định cường độ uốn Hình 3.3. Khuôn và cách chế tạo mẫu trong khuôn - Lực tối đa đạt được khi thử uốn là tải trọng uốn gãy mẫu. Cường độ uốn được xác định theo công thức dưới đây: 𝑃.𝑙 𝑅𝑘𝑢 = γ. 𝑎.𝑏2 (3.2) Hình 3.4. Thí nghiệm mẫu xác định cường độ uốn 3.4. Thí nghiệm xác định độ co khô
14 Độ co khô (ɛ ) của viên mẫu, tính bằng % theo công thức: ɛ =ɛ6 -ɛ𝑏đ (3.3) Hình 3.5. Thí nghiệm xác định độ co ngót trong tủ khí hậu độ ẩm 6% 3.5. Kết quả thí nghiệm 3.5.1. Kết quả cường độ nén của BTN D800 (CP1) Tuổi Lực nén 𝑹𝒏 trung Thứ tự 𝑹𝒏 Stt mẫu mẫu bình mẫu (MPa) (ngày) (kN) (MPa) M1 58,6 2,72 1 M2 7 54 2,51 2,67 M3 59,6 2,77 M4 70,8 3,29 2 M5 14 68,6 3,19 3,28 M6 72,5 3,37 M7 87,9 4,08 3 M8 28 85,2 3,96 3,99 M9 84,7 3,93 M10 90 4,18 4 M11 56 100,8 4,68 4,37 M12 91,5 4,25 3.5.2. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của BTN D1100 (CP2) Tuổi Lực nén 𝑹𝒏 trung Thứ tự 𝑹𝒏 Stt mẫu mẫu bình mẫu (MPa) (ngày) (kN) (MPa) 1 N1 7 81,2 3,77 3,71
15 N2 64,2 2,98 N3 94,3 4,38 N4 141,9 6,59 2 N5 14 124,4 5,78 6,22 N6 135,4 6,29 N7 152,4 7,08 3 N8 28 174,8 8,12 7,83 N9 178,5 8,29 N10 169,7 7,88 4 N11 56 183,4 8,52 8,35 N12 186,2 8,65 3.5.3. Kết quả thí nghiệm cường độ uốn của D800 (CP1) Tuổi Lực uốn 𝑹𝒖 trung Thứ tự 𝑹𝒖 Stt mẫu mẫu bình mẫu (MPa) (ngày) (kN) (MPa) P1 0,8 0,95 1 P2 7 0,72 0,85 0,94 P3 0,87 1,03 P4 1,6 1,9 2 P5 14 1,43 1,69 1,78 P6 1,48 1,75 P7 1,95 2,31 3 P8 28 2,38 2,82 2,73 P9 2,59 3,07 P10 2,4 2,85 4 P11 56 2,45 2,9 2,92 P12 2,54 3,01 3.5.4. Kết quả thí nghiệm cường độ uốn của D1100 (CP2) Tuổi Lực uốn 𝑹𝒖 trung Thứ tự 𝑹𝒖 Stt mẫu mẫu bình mẫu (MPa) (ngày) (Kn) (MPa) Q1 0,97 1,15 1 Q2 7 1,52 1,80 1,32 Q3 0,85 1,01 Q4 1,83 2,17 2 14 2,34 Q5 2,14 2,54
16 Q6 1,95 2,31 Q7 2,51 2,97 3 Q8 28 3,05 3,62 3,43 Q9 3,12 3,70 Q10 2,84 3,37 4 Q11 56 3,03 3,59 3,62 Q12 3,29 3,90 3.5.5. Kết quả thí ngiệm độ co ngót D800 (CP1) Stt Kích thước Tiết diện Độ co ngót Độ co ngót (mm) (mm2) của từng trung bình viên (mm) (mm) 1 0,18 2 40x40x160 1600 0,31 0,23 3 0,20 3.5.6. Kết quả thí ngiệm độ co ngót D1100 (CP2) Stt Kích thước Tiết diện Độ co ngót Độ co ngót (mm) (mm2) của từng trung bình viên (mm) (mm) 1 0,19 2 40x40x160 1600 0,08 0,14 3 0,15 3.6. Biểu đồ và phân tích kết quả Hình 3.6. Biểu đồ cường độ nén của D800 và D1100 - Hình 3.6 cho thấy, cường độ nén tuổi 28 ngày của tất cả các mẫu đều đạt cường độ nén yêu cầu trong TCVN 9029:2017. Sau tuổi 28 ngày,
17 cường độ nén Bê Tông Nhẹ vẫn tiếp tục phát triển. Nhưng tốc độ phát triển cường độ có xu hướng chậm dần. - Cường độ nén phát triển rất nhanh trước 28 ngày tuổi, nếu được quan tâm về cải thiện cường độ nén như dùng tro bay, thép sợi thì cường độ nén sẽ tăng lên. - Từ biểu đồ hình 3.6 cho thấy, việc thay đổi dung trọng khô từ D800 đến D1100 chỉ ảnh hưởng mạnh mẽ đến việc tăng cường độ nén của BTN như ta thấy (𝑅𝑛𝐷1100=1,96𝑅𝑛𝐷800) và độ co ngót. Ngược lại nó ảnh hưởng không đáng kể đến cường độ uốn như ta thấy (𝑅𝑛𝐷1100 =1,26𝑅𝑛𝐷800) của vật liệu Geo Foam. - Từ biểu đồ thấy, chênh lệch cường độ nén rất lớn giữa khối lượng thể tích D800 và D1100, khối lượng thể tích gấp 1,38 lần nhưng cường độ nén tuổi 28 ngày tăng 1,96 lần và gần gấp đôi. Cũng từ hình 13 cho thấy, cường độ nén tuổi 28 ngày của tất cả các mẫu đều đạt cường độ nén yêu cầu trong TCVN 9029:2017. Hình 3.7. Biểu đồ cường độ uốn của Geo Foam D800 và D1100 - Nhìn vào hình 3.7 ta nhận thấy, tính chất phát triển cường độ uốn cũng giống như tính chất phát triển cường độ nén. Giá trị cường độ uốn tương đối nhỏ hơn nhiều so với giá trị cường độ nén. Tổ hợp vật liệu đã có tác dụng rõ rệt trong việc làm tăng cường độ uốn.
18 Hình 3.8. Biểu đồ độ co khô và biểu đồ tổng cường độ nén - Theo TCVN 9029:2011, quy định độ co khô của Bê Tông Nhẹ D800 đến D1200 không vượt quá 3mm/m (0,3%). Bê Tông Nhẹ có độ co khô lớn hơn rất nhiều so với Bê Tông khí chưng áp (AAC), trong TCVN 7959:2011 quy định chỉ tiêu này của AAC là 0,2mm/m. Ta thấy, đảm bảo theo yêu cầu của tiêu chuẩnTCVN9029:2011. Từ hình 3.8 ta nhận thấy, qua kết quả nghiên cứu cho thấy Bê Tông Bọt có khối lượng thể tích thấp, thì có độ co khô lớn và ngược lại với Bê Tông Nhẹ có khối lượng thể tích lớn. Ta thấy với D800 thì độ co khô đạt 0,23mm và D1100 là 0,14mm. Hình 3.9. Biểu đồ tổng cường độ uốn của Geo Foam D800 và D1100 Nhìn vào hình 3.8 và 3.9 ta thấy, ở cùng một thời điểm (ngày tuổi) thì cường độ nén của D1100 tăng nhanh hơn rất nhiều so với D800 và trong khi cường độ uốn cũng tăng nhưng có xu hướng chậm và không phát triển bằng cường độ nén. Khi xem xét hệ số cường độ nén trong cùng một ngày tuổi của D800 và D1100, ở tuổi 7 ngày hệ số này là: 3,71/2,67=1,4. Tuổi 14 ngày