Tóm tắt Luận án Nghiên cứu sử dụng xỉ thép khu vực Bà Rịa – Vũng Tàu trong xây dựng đường ô tô

ẫu 6 M ẫu 7 M ẫu 8 M ẫu 9 M ẫu 1 0 Khối lượng riêng g/cm3 3,47 3,6 6 3,6 6 3,6 8 3,5 0 3,5 2 3,4 1 3,5 5 3,5 8 3,4 9 Khối lượng thể tích ở trạng thái khô g/cm3 3,29 3,3 5 3,3 4 3,4 2 3,1 9 3,2 9 3,1 6 3,2 8 3,3 0 3,2 3 Khối lượng thể tích ở trạng thái bão hòa g/cm3 3,34 3,4 4 3,4 2 3,4 9 3,2 8 3,3 6 3,2 3 3,3 6 3,3 8 3,3 1 Độ hút nước % 1,54 2,5 2 2,6 1 2,1 0 2,8 1 1,9 6 2,3 1 2,2 6 2,3 8 2,2 6 Khối lượng thể tích xốp kg/m 3 1823 187 7 190 6 183 7 197 5 179 9 180 6 187 4 188 6 180 0 Độ rỗng giữa các hạt % 47, 5 48, 7 47, 8 50, 1 43, 6 48, 9 47, 0 47, 2 47, 4 48, 4 Độ ẩm tối ưu % 2,98 3,4 1 3,6 2 3,5 4 3,5 7 3,6 7 3,5 4 3,6 5 3,3 7 3,4 2 Khối lượng thể tích khô lớn nhất khi ĐNTC g/cm3 2,36 2,4 3 2,4 8 2,4 5 2,5 0 2,5 0 2,5 0 2,4 5 2,4 3 2,4 3 6 Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị tính M ẫu 1 M ẫu 2 M ẫu 3 M ẫu 4 M ẫu 5 M ẫu 6 M ẫu 7 M ẫu 8 M ẫu 9 M ẫu 1 0 Các chỉ số: Wl; Ip; PP Không thực hiện được Hàm lượng bụi, bùn, sét % 0,4 1,2 1,6 0,6 1,6 0,5 0,7 1,2 1,1 0,7 Độ hao mòn khi va đập % 22 22 21 22 22 19 21 22 21 22 Hàm lượng thoi dẹt % 0,8 1,1 1,2 0,9 0,7 0,6 1,8 0,3 1,6 1,0 Mô đun đàn hồi vật liệu MPa 225 ,88 230 ,59 226 ,74 285 ,17 231 ,57 239 ,60 244 ,71 232 ,70 318 ,80 246 ,23 CBR trong phòng (K = 0,98) % 111 ,58 90, 35 85, 92 88, 98 90, 28 117 ,98 89, 07 103 ,86 98, 24 93, 30 Bảng 2.6 Bảng tổng hợp kết quả phân tích thành phần hạt của xỉ thép Bảng 2.7 Kết quả phân tích thành phần hóa học của xỉ thép Các Oxit Hàm lượng các Ôxít (%) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Mẫu 6 Mẫu 7 Mẫu 8 Mẫu 9 Mẫu 10 SiO2 16,20 16,60 17,38 18,86 13,50 16,10 18,50 17,00 13,32 16,70 Al2O3 8,00 8,10 7,85 8,75 6,60 6,70 7,40 7,76 8,17 6,26 Fe2O3 35,80 34,80 35,47 35,25 38,80 35,50 34,40 35,02 35,53 34,02 CaO 28,30 28,20 23,96 21,66 26,10 26,20 25,40 23,47 25,61 23,20 MgO 5,40 5,50 11,43 12,36 6,10 5,10 4,70 5,04 5,40 5,98 Kích thước mặt sàng (mm) Lượng lọt sàng (%) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Mẫu 6 Mẫu 7 Mẫu 8 Mẫu 9 Mẫu 10 50 100,0 100,0 96,8 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 37,5 100,0 98,2 95,9 96,5 97,1 97,4 97,3 98,2 97,1 95,7 25 93,7 87,7 90,9 89,3 90,4 83,7 83,2 87,7 90,4 92,2 19 86,5 79,5 85,4 83,5 83,4 72,4 68,4 79,5 83,4 85,0 9,5 60,1 52,4 60,1 60,4 53,4 40,8 36,7 52,4 53,4 59,1 4,75 36,3 27,4 35,9 36,9 28,9 21,7 16,9 27,4 28,9 33,8 2,36 18,9 13,0 19,6 19,2 14,2 10,3 5,9 13,0 14,2 15,2 0,425 3,6 1,8 5,3 2,9 4,4 2,8 1,0 1,8 4,4 2,6 0,075 0,4 0,3 1,7 0,8 1,1 0,6 0,4 0,3 1,1 0,7 <0,075 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 7 Các Oxit Hàm lượng các Ôxít (%) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Mẫu 6 Mẫu 7 Mẫu 8 Mẫu 9 Mẫu 10 SO3 - - 0,09 0,12 - - - 0,09 0,10 0,13 2.2. Phân tích, đánh giá, nhận xét các kết quả thí nghiệm 2.2.1. Phân tích thống kê kết quả thí nghiệm. Sử dụng phần mềm Minitab18 phân tích kết quả thí nghiệm được kết quả như các bảng sau: Bảng 2.8 Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép Bảng 2.9 Tổng hợp thành phần hóa học của xỉ thép TT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị tính Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn 1 Hàm lượng Silic Ôxít (SiO2) % 16,416 1,824 2 Hàm lượng Nhôm Ôxít (Al2O3) % 7,56 0,80 3 Hàm lượng Sắt III Ôxít (Fe2O3) % 35,46 1,30 4 Hàm lượng Can xi Ôxít (CaO) % 25,21 2,152 5 Hàm lượng Magie Ôxít (MgO) % 6,692 2,76 6 Hàm lượng sunphat, sunphit % 0,104 0,017 2.2.2. So sánh, đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép với cấp phối đá dăm làm móng đường Từ các kết quả thí nghiệm ở trên cho thấy các chỉ tiêu cơ lý của cấp phối xỉ thép có nguồn gốc từ các nhà máy sản xuất thép khu vực BRVT sau khi tái chế, tương đồng cấp phối đá dăm tại khu vực Đông Nam Bộ. Tham chiếu theo tiêu chuẩn TCVN8859:2011 “Lớp móng cấp phối đá dăm trong kết cấu áo đường ô tô – vật TT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị tính Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn 1 Khối lượng riêng g/cm3 3,552 0,0913 2 Khối lượng thể tích ở trạng thái khô g/cm3 3,285 0,0771 3 Khối lượng thể tích ở trạng bão hòa g/cm3 3,361 0,0771 4 Độ hút nước % 2,275 0,3561 5 Khối lượng thể tích xốp Kg/m3 1858,3 56,4 6 Độ rỗng giữa các hạt % 48,28 2,42 7 Hàm lượng bụi, bùn, sét % 0,953 0,443 8 Độ hao mòn khi va đập Los Angele % 21,36 0,971 9 Hàm lượng thoi dẹt % 1,00 0,45 10 KLTT khô khi ĐNTC g/cm3 2,458 0,038 11 Độ ẩm tối ưu khi ĐNTC % 3,474 0,204 12 Độ trương nở thể tích % 0 - 13 Sức chịu tải CBR trong phòng % 96,96 10,824 14 Mô đun đàn hồi của vật liệu MPa 248,2 30,24 8 liệu, thi công và nghiệm thu”, thì hầu hết các chỉ tiêu của xỉ thép đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của cấp phối đá dăm loại I (ngoại trừ chỉ số CBR là không đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của cấp phối đá dăm loại I). 2.2.3. Nhận xét, đánh giá thành phần hóa học của xỉ thép Tính chất của xỉ thép phần lớn quyết định bởi tỷ số M0 là tỷ số giữa tổng lượng CaO và MgO so với tổng lượng SiO2 và Al2O3 có trong xỉ: 𝑀௢ = 𝐶𝑎𝑂 +𝑀𝑔𝑂 𝑆𝑖𝑂ଶ + 𝐴𝑙ଶ𝑂ଷ = 25,21 + 6,692 16,416 + 7,56 = 1,33 Mo >1 : xỉ có tính kiềm, xỉ loại kiềm nếu được sử dụng như một loại vật liệu hạt làm cốt liệu thì thường phải gia cố bằng chất liên kết vô cơ như vôi hoặc xi măng. 2.2.4. Nhận xét, đánh giá về ảnh hưởng đến môi trường của xỉ thép Qua tổng hợp, phân tích các kết quả nghiên cứu như đã đề cập ở chương tổng quan cũng như ở các mục trên của chương này, có một số nội dung nhận xét, đánh giá như sau:  Xỉ thép không chứa thành phần có thể ảnh hưởng đến môi trường một cách có hại (theo nghiên cứu Tahir Sofilić);  Hàm lượng các hạt nhân phóng xạ có trong xỉ thép nhỏ hơn giới hạn cho phép (theo quyết định số 430/QĐ-BXD ngày 16/5/2017 của Bộ Xây dựng);  Với xỉ thép tái chế từ các nhà máy sản xuất thép ở khu vực tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, qua kết quả thí nghiệm, phân tích cho thấy hàm lượng các chất nguy hại đến môi trường đều không phát hiện hoặc nằm trong giới hạn cho phép. 2.3. Kết luận chương 2 (1) Các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép tái chế từ các nhà máy sản xuất thép ở khu vực tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu tương đồng với cấp phối đá dăm khu vực Đông Nam Bộ, là loại vật liệu sử dụng phổ biến làm móng đường. Theo TCVN 8859- 2011 thì hầu hết các chỉ tiêu của xỉ thép tương đương yêu cầu kỹ thuật của cấp phối đá dăm loại I, riêng chỉ tiêu CBR không đạt yêu cầu kỹ thuật của cấp phối đá dăm loại I; (2) Do đặc tính của xỉ thải và công nghệ tái chế từ xỉ ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu hiện tại, cấp phối xỉ thép thiếu hàm lượng hạt nhỏ (<0,425mm) nên khó đạt độ chặt khi lu lèn do thiếu thành phần hạt nhỏ để chèn lấp lỗ rỗng; (3) Đây là loại xỉ thép có tính kiềm, có hoạt tính nên cần có những nghiên cứu dùng giải pháp xỉ thép gia cố với xi măng hoặc vôi nhằm phát huy tốt đặc tính kiềm, nâng cao khả năng chịu tải của kết cấu móng đường; (4) Qua những phân tích như trên, ta có thể sử dụng xỉ thép từ các nhà máy sản 9 xuất thép ở khu vực tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu để thay thế cấp phối đá dăm làm lớp móng dưới trong kết cấu áo đường ô tô. NGHIÊN CỨU TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT XỈ THÉP GIA CỐ XI MĂNG LÀM MÓNG ĐƯỜNG Ô TÔ Trong các chương 1 và chương 2 đã chứng minh được xỉ thép tái chế từ các nhà máy sản xuất thép ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu, có thể sử dụng làm vật liệu trong xây dựng móng đường ô tô. Tuy nhiên, qua kết quả khảo sát, số liệu thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép ở chương 2 ta thấy, chỉ nên làm vật liệu cho lớp móng dưới. Do đặc tính của xỉ thép và công nghệ tái chế xỉ thép ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu hiện tại, sản phẩm xỉ thép có cấp phối thiếu hàm lượng hạt nhỏ (<0,425mm) nên khó đạt độ chặt khi lu lèn, điều này có thể ảnh hưởng làm giảm khả năng chịu tải của kết cấu. Để có thể cải thiện cấp phối của xỉ thép và phát huy tính kiềm trong xỉ thép, nhằm mở rộng phạm vi sử dụng xỉ thép làm các lớp móng trên, NCS đã tiến hành nghiên cứu các giải pháp gia cố, phối trộn xỉ thép với cát mịn hoặc đá mi, gia cố xi măng. 3.1. Vật liệu dùng trong các giải pháp gia cố 3.1.1. Xỉ thép: Xỉ thép có nguồn gốc từ các nhà máy sản xuất thép ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu, được Công ty Vật Liệu Xanh thu gom và thực hiện tái chế, có các chỉ tiêu cơ lý như đã đề cập ở chương 2. 3.1.2. Xi măng: Xi măng dùng trong thí nghiệm là xi măng Hà Tiên 3.1.3. Nước: Nước dùng trong thí nghiệm là nguồn nước máy sinh hoạt hằng ngày, đạt yêu cầu của tiêu chuẩn nước cho bê tông và vữa xây dựng TCXDVN 302-2004 [4] 3.1.4. Cát hạt mịn: Cát mịn được sử dụng trong phạm vi nghiên cức của đề tài là loại cát tự nhiên sông Đồng Nai có các chỉ tiêu cơ lý và hoá học được thể hiện ở Bảng 3.2 Bảng 3.2: Chỉ tiêu cơ lý và hoá học của cát mịn dùng để phối trộn với xỉ thép Thứ tự Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị tính Phương pháp thí nghiệm Kết quả 1 Khối lượng riêng g/cm3 TCVN 7572-4 : 2006 2,67 2 Khối lượng thể tích g/cm3 TCVN 7572-4 : 2006 2,5 10 Thứ tự Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị tính Phương pháp thí nghiệm Kết quả 3 Độ xốp tự nhiên % 46,20 4 Khối lượng thể tích xốp kg/m3 TCVN 7572-6 : 2006 1345 5 Độ hút nước % TCVN 7572-4 : 2006 2,58 6 Tạp chất hữu cơ so với mầu chuẩn so màu TCVN 7572-9 : 2006 Ngang màu chuẩn 7 Hàm lượng bùn sét % TCVN 7572-8 : 2006 2,08 8 Hàm lượng silic hoà tan, Sc mol/l TCVN 7572-19 : 2006 62,86 9 Hàm lượng ion Cl- % TCVN 7572-12 : 2006 0,007 10 Hàm lượng SO3 % TCVN 7572-16 : 2006 0,012 11 Hàm lượng mica % TCVN 7572-20 : 2006 0,01 3.1.5. Đá mi: Đá mi là sản phẩm đá xây dựng phụ, được tạo ra trong quá trình chế biến các sản phẩm đá 1×1, đá 1×2, đá 2×3, đá 4×6. Bảng 3.4: Chỉ tiêu cơ lý của đá mi dùng để phối trộn với xỉ thép 3.2. Phương pháp tính toán lựa chọn tỷ lệ phối trộn để cải thiện đường cấp phối hạt của xỉ thép: Tiến hành phân tích thành phần hạt của hỗn hợp vật liệu ứng với các tỷ lệ xỉ thép là khác nhau, cấp phối nào gần với đường cong lý tưởng của Fuller nhất sẽ được lựa chọn làm cơ sở cho các bước nghiên cứu tiếp theo. Kết quả như sau:  Khi phối hợp giữa xỉ thép/ cát mịn theo tỷ lệ 80%/20% cho hỗn hợp vật liệu gần với đường cong lý tưởng nhất  Khi phối hợp giữa xỉ thép/ đá mi theo tỷ lệ 70%/30% cho hỗn hợp vật liệu gần với đường cong lý tưởng nhất 3.3. Thực nghiệm trong phòng các giải pháp xỉ thép gia cố xi măng, xỉ thép Thứ tự Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị tính Phương pháp thí nghiệm Kết quả 1 Khối lượng riêng g/cm3 TCVN 7572-4 : 2006 2,782 2 Khối lượng thể tích g/cm3 TCVN 7572-4 : 2006 2,624 3 Độ xốp tự nhiên % 41,01 4 Khối lượng thể tích xốp g/cm3 TCVN 7572-6 : 2006 1,548 5 Độ hút nước % TCVN 7572-4 : 2006 0,56 6 Tạp chất hữu cơ so với mầu chuẩn so màu TCVN 7572-9 : 2006 ngang màu chuẩn 7 Hàm lượng bùn sét % TCVN 7572-8 : 2006 0,74 8 Cường độ đá gốc (nén khô) MPa TCVN 7572-10:2006 209,1 9 Cường độ đá gốc (nén bão hòa) MPa TCVN 7572-10:2006 193,6 10 Độ mài mòn LA % TCVN 7572-12:2006 14,1 11 phối trộn cát mịn hoặc đá mi gia cố xi măng: 3.3.1. Phương pháp tạo mẫu thí nghiệm Xỉ thép được gia cố với các hàm lượng xi măng khác nhau từ 4-10%. Mỗi tổ hợp mẫu gồm có 36 mẫu, trong đó có 24 mẫu đúc bằng cối Proctor cải tiến (chiều cao 11,7cm; đường kính 15,2cm), để thí nghiệm cường độ chịu nén và cường độ ép chẻ; 12 mẫu đúc bằng cối tiêu chuẩn (có đường kính 10,16cm, cao 11,7cm), để thí nghiệm mô đun đàn hồi. 3.3.2. Phân tích kết quả thí nghiệm xỉ thép gia cố xi măng. Bảng 3.8: Kết quả thí nghiệm xỉ thép gia cố xi măng Std Order Run Order Pt Type Blocks XM Tuổi Rn (MPa) Rech (MPa) E (MPa) 1 1 1 1 4 7 4,48 0,066 456,32 2 2 1 1 4 14 4,76 0,069 507,99 3 3 1 1 4 28 6,42 0,090 710,63 4 4 1 1 4 56 6,41 0,117 741,30 5 5 1 1 6 7 4,96 0,067 598,42 6 6 1 1 6 14 5,55 0,083 595,55 7 7 1 1 6 28 6,60 0,152 908,74 8 8 1 1 6 56 7,69 0,165 945,93 9 9 1 1 8 7 5,29 0,078 808,72 10 10 1 1 8 14 6,13 0,124 825,40 11 11 1 1 8 28 11,17 0,350 1302,68 12 12 1 1 8 56 12,36 0,445 1408,16 13 13 1 1 10 7 5,63 0,110 843,94 14 14 1 1 10 14 7,26 0,134 1075,29 15 15 1 1 10 28 15,93 0,969 1584,79 16 16 1 1 10 56 16,93 1,108 1737,72 17 17 1 1 4 7 4,85 0,061 519,31 18 18 1 1 4 14 4,73 0,076 461,21 19 19 1 1 4 28 5,47 0,083 689,42 20 20 1 1 4 56 6,31 0,078 742,40 21 21 1 1 6 7 4,69 0,065 577,72 22 22 1 1 6 14 4,89 0,091 577,32 23 23 1 1 6 28 7,43 0,127 862,54 24 24 1 1 6 56 7,67 0,139 921,51 25 25 1 1 8 7 5,09 0,090 792,77 26 26 1 1 8 14 5,33 0,131 901,92 27 27 1 1 8 28 11,79 0,402 1260,91 28 28 1 1 8 56 11,94 0,443 1409,76 12 Std Order Run Order Pt Type Blocks XM Tuổi Rn (MPa) Rech (MPa) E (MPa) 29 29 1 1 10 7 4,94 0,115 901,80 30 30 1 1 10 14 6,34 0,146 977,50 31 31 1 1 10 28 14,25 0,889 1605,77 32 32 1 1 10 56 16,98 1,079 1701,53 33 33 1 1 4 7 4,25 0,063 459,12 34 34 1 1 4 14 4,49 0,080 492,85 35 35 1 1 4 28 6,14 0,098 727,73 36 36 1 1 4 56 5,88 0,099 728,59 37 37 1 1 6 7 5,17 0,074 567,40 37 37 1 1 6 7 5,17 0,074 567,40 38 38 1 1 6 14 5,28 0,102 603,49 39 39 1 1 6 28 6,83 0,134 935,47 40 40 1 1 6 56 6,84 0,155 953,94 41 41 1 1 8 7 4,85 0,085 775,83 42 42 1 1 8 14 5,18 0,118 826,91 43 43 1 1 8 28 10,56 0,436 1394,79 44 44 1 1 8 56 12,00 0,489 1436,59 45 45 1 1 10 7 5,83 0,102 880,25 46 46 1 1 10 14 6,45 0,142 951,02 47 47 1 1 10 28 15,17 0,822 1520,85 48 48 1 1 10 56 16,79 1,056 1742.71 3.3.3. Phân tích kết quả thí nghiệm xỉ thép/cát mịn (tỷ lệ 80/20)+gia cố xi măng. Kết quả chạy Minitab được Bảng 3.9 để tiến hành phân tích thống kê tổng hợp Bảng 3.9 Bảng kết quả thí nghiệm xỉ thép+cát mịn gia cố xi măng Std Order Run Order Pt Type Blocks XM Tuổi Rn (MPa) Rech (MPa) E (MPa) 1 1 1 1 4 7 3,42 0,099 1220,96 2 2 1 1 4 14 4,70 0,165 1233,31 3 3 1 1 4 28 6,04 0,297 1308,51 4 4 1 1 4 56 6,41 0,336 1326,99 5 5 1 1 6 7 8,45 0,620 1516,45 6 6 1 1 6 14 9,82 0,766 1584,22 7 7 1 1 6 28 12,01 0,944 1749,25 8 8 1 1 6 56 12,72 0,827 1776,59 9 9 1 1 8 7 10,99 1,012 1589,75 10 10 1 1 8 14 12,26 1,181 1584,76 11 11 1 1 8 28 15,81 1,347 1775,43 12 12 1 1 8 56 17,40 1,669 1941,99 13 13 1 1 4 7 4,15 0,074 1221,57 13 Std Order Run Order Pt Type Blocks XM Tuổi Rn (MPa) Rech (MPa) E (MPa) 14 14 1 1 4 14 4,23 0,158 1239,28 15 15 1 1 4 28 5,84 0,309 1303,36 16 16 1 1 4 56 6,33 0,315 1326,84 17 17 1 1 6 7 8,76 0,617 1533,78 18 18 1 1 6 14 10,15 0,649 1562,28 19 19 1 1 6 28 12,52 0,819 1605,17 20 20 1 1 6 56 11,35 0,890 1768,89 21 21 1 1 8 7 10,63 0,994 1571,36 22 22 1 1 8 14 11,80 1,217 1698,96 23 23 1 1 8 28 14,28 1,370 1890,35 24 24 1 1 8 56 16,40 1,718 1922,39 25 25 1 1 4 7 3,84 0,079 1212,85 26 26 1 1 4 14 4,58 0,172 1229,77 27 27 1 1 4 28 6,72 0,288 1307,06 28 28 1 1 4 56 7,06 0,324 1319,01 29 29 1 1 6 7 8,29 0,560 1549,82 30 30 1 1 6 14 9,46 0,724 1522,70 31 31 1 1 6 28 10,79 0,890 1776,57 32 32 1 1 6 56 12,11 0,954 1704,94 33 33 1 1 8 7 10,78 0,976 1630,28 34 34 1 1 8 14 12,74 1,110 1603,67 35 35 1 1 8 28 15,87 1,438 1920,70 36 36 1 1 8 56 16,62 1,609 1944,85 3.3.4. Phân tích kết quả thí nghiệm xỉ thép/ đá mi (tỷ lệ 70/30)+gia cố xi măng. Kết quả chạy Minitab được Bảng 3.10 để tiến hành phân tích thống kê tổng hợp Bảng 3.10: Bảng kết quả thí nghiệm xỉ thép+đá mi gia cố xi măng Std Order Run Order Pt Type Blocks XM Tuổi Rn (MPa) Rech (MPa) E (MPa) 1 1 1 1 4 7 9,12 0,531 1397,41 2 2 1 1 4 14 9,39 0,616 1423,87 3 3 1 1 4 28 11,67 0,751 1469,39 4 4 1 1 4 56 11,79 0,809 1506,57 5 5 1 1 6 7 12,12 0,858 1680,65 6 6 1 1 6 14 14,11 1,001 1650,34 7 7 1 1 6 28 16,67 1,251 1803,15 8 8 1 1 6 56 16,77 1,431 1841,23 9 9 1 1 8 7 17,60 1,912 1895,51 10 10 1 1 8 14 19,24 2,064 1952,45 11 11 1 1 8 28 24,63 2,540 2073,63 12 12 1 1 8 56 25,98 3,357 2041,20 13 13 1 1 4 7 8,98 0,528 1392,15 14 Std Order Run Order Pt Type Blocks XM Tuổi Rn (MPa) Rech (MPa) E (MPa) 14 14 1 1 4 14 9,42 0,604 1416,64 15 15 1 1 4 28 11,45 0,737 1469,19 16 16 1 1 4 56 11,52 0,809 1510,33 17 17 1 1 6 7 12,35 0,850 1695,50 18 18 1 1 6 14 12,73 0,910 1803,97 19 19 1 1 6 28 17,44 1,117 1775,16 20 20 1 1 6 56 17,21 1,425 1802,55 21 21 1 1 8 7 17,38 1,951 1897,65 22 22 1 1 8 14 19,18 2,044 1975,84 23 23 1 1 8 28 24,95 2,573 2063,32 24 24 1 1 8 56 25,79 3,329 2051,39 25 25 1 1 4 7 9,09 0,522 1392,98 26 26 1 1 4 14 9,69 0,604 1423,87 27 27 1 1 4 28 11,68 0,738 1465,87 28 28 1 1 4 56 12,09 0,818 1487,06 29 29 1 1 6 7 11,83 0,842 1688,39 30 30 1 1 6 14 13,69 0,966 1650,07 31 31 1 1 6 28 16,51 1,062 1804,59 32 32 1 1 6 56 18,85 1,384 1790,57 33 33 1 1 8 7 17,22 1,921 1971,07 34 34 1 1 8 14 19,48 2,048 1910,82 35 35 1 1 8 28 24,52 2,567 2014,40 36 36 1 1 8 56 25,93 3,337 2112,16 3.3.5. Phân tích, so sánh các giải pháp sử dụng xỉ thép gia cố xi măng Sử dụng phần mềm Minitab18 thiết kế thí nghiệm tổng quát Các hàm phân tích: Cường độ chịu nén (Rn); Cường độ chịu ép chẻ (Rech); Mô đun đàn hồi (E). 3.3.5.1. Phân tích cường độ chịu nén Rn Tương tự như đã thực hiện ở trên, cường độ chịu nén của XT, XC, XD gia cố xi măng được thể hiện ở các hình sau: a) Ảnh hưởng các yếu tố chính b) Ảnh hưởng tương tác Hình 3.31: Biểu đồ ảnh hưởng các yếu tố đến Rn XDXCXT 16 14 12 10 8 6 864 5628147 Cốt liệu Cư ờn g độ n én tr un g bì nh R n (M Pa ) XM Tuổi 20 15 10 5 XDXCXT 20 15 10 5 864 Cốt liệu * XM Cốt liệu * Tuổi Cốt liệu XM * Tuổi XM 4.0 6.0 8.0 XM 7.0 14.0 28.0 56.0 Tuổi Cư ờn g độ n én tr un g bì nh R n (M Pa ) 15 Hình 3.31 cho thấy cả 3 yếu tố cốt liệu, tỷ lệ xi măng và ngày tuổi đều ảnh hưởng nhiều đến Rn.  Ảnh hưởng của cốt liệu: Thứ tự tăng dần Rn theo cốt liệu là XTXCXD;  Ảnh hưởng của tỷ lệ xi măng: Khi tỷ lệ XM tăng thì Rn cũng tăng lên, tỷ lệ Rn tăng tương đối đồng đều khi tăng XM từ 4-8% thể hiện bằng độ dốc của các đoạn đường thẳng gần như nhau;  Độ tuổi đến cường độ chịu nén: ở giai đoạn đầu từ 7-14 ngày thì cường độ nén phát triển chậm, từ 14-28 ngày thì mức độ tăng nhanh hơn thể hiện qua độ dốc của biểu đồ cường độ nén theo ngày tuổi, từ 28-56 ngày thì Rn lại tăng chậm. Biểu đồ ảnh hưởng ngày tuổi đến cường độ nén không là dạng tuyến tính mà là bậc 2;  Ảnh hưởng tương tác cơ bản như nhau đối với các ngày tuổi và tỷ lệ xi măng. Tuy nhiên ở tỷ lệ XM 6%, 8%, ngày tuổi 28 và 56 ngày thì ảnh hưởng rõ rệt hơn. Hình 3.32 là biểu đồ tổng hợp cường độ nén Rn theo lượng xi măng và ngày tuổi. Ở 14 ngày tuổi cường độ chịu nén đều lớn hơn 4.0MPa. 3.3.5.2. Phân tích cường độ chịu ép chẻ Rech Tương tự như đã thực hiện ở trên, cường độ chịu ép chẻ của XT, XC, XD gia cố xi măng được thể hiện ở Hình 3.33. Quy luật thay đổi cũng giống như đối với Rn. a) Ảnh hưởng các yếu tố chính b) Ảnh hưởng tương tác Hình 3.33: Biểu đồ ảnh hưởng các yếu tố đến Rech XDXCXT 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 864 5628147 Cốt liệu Cư ờn g độ é p ch ẻ tr un g bì nh R ec h (M Pa ) XM Tuổi 2.4 1.8 1.2 0.6 0.0 XDXCXT 2.4 1.8 1.2 0.6 0.0 864 Cốt liệu * XM Cốt liệu * Tuổi Cốt liệu XM * Tuổi XM 4.0 6.0 8.0 XM 7.0 14.0 28.0 56.0 Tuổi Cư ờn g độ é p ch ẻ tr un g bì nh R ec h (M Pa ) Cốt liệu XM Tuổi XDXCXT 864864864 562814 7 562814 7 562814 7 562814 7 562814 7 562814 7 562814 7 562814 7 562814 7 25 20 15 10 5 0 Rn (M Pa ) 4 25 .9 24 .7 19 .3 17 .4 17 .6 1 16 .8 73 3 13 .5 1 12 .1 11 .8 11 .6 9. 5 9. 06 33 3 16 .8 06 7 15 .3 2 12 .2 66 7 10 .812 .0 6 11 .7 73 3 9. 81 8. 5 6. 6 6. 2 4. 50 33 3 3. 80 33 3 12 .1 11 .1 73 3 5. 54 66 7 5. 07 66 7 7. 4 6. 95 33 3 5. 24 4. 946. 2 6. 01 4. 66 4. 52 66 7 Độ tin cậy 95% Biểu đồ Rn (MPa) Hình 3.32: Biểu đồ tổng hợp Rn của XT, XC, XD gia cố xi măng 16 Hình 3.34 là biểu đồ tổng hợp cường độ ép chẻ Rech theo lượng xi măng và ngày tuổi. Ở 14 ngày tuổi cường độ chịu ép chẻ của XC khi gia cố 6-8% xi măng và XD gia cố 4-8% xi măng mới cao hơn 0.4-0.45 MPa để có thể làm lớp móng trên. XT gia cố xi măng chỉ có thể làm lớp móng dưới. 3.3.5.3. Phân tích mô đun đàn hồi E Tương tự như đã thực hiện ở trên, mô đun đàn hồi E của XT, XC, XD gia cố xi măng được thể hiện ở Hình 3.35. Quy luật thay đổi cũng giống như đối với Rn, Rech. a) Ảnh hưởng các yếu tố chính b) Ảnh hưởng tương tác Hình 3.35: Biểu đồ ảnh hưởng các yếu tố đến E Hình 3.36 là biểu đồ tổng hợp mô đun đàn hồi E theo lượng xi măng và ngày tuổi. Ở 14 ngày tuổi E của XT khi gia cố 8% xi măng mới đạt đến ngưỡng 600-800MPa để làm lớp móng trên, các tỷ lệ XM khác chỉ có thể làm lớp móng dưới. Đối với XC và XD thì E đều đạt trên ngưỡng 600- 800 MPa để có thể làm lớp móng trên kết cấu mặt đường. 3.4. Nhận xét, kết luận chương 3 (1) Đã nghiên cứu xác định các chỉ tiêu kỹ thuật Rn, Rech và E của cấp phối xỉ thép, cấp phối xỉ thép + cát mịn, cấp phối xỉ thép + đá mi XDXCXT 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 864 5628147 Cốt liệu M ô đu n đà n hồ i t ru ng b ìn h E (M Pa ) XM Tuổi 2000 1500 1000 500 XDXCXT 2000 1500 1000 500 864 Cốt liệu * XM Cốt liệu * Tuổi Cốt liệu XM * Tuổi XM 4.0 6.0 8.0 XM 7.0 14.0 28.0 56.0 Tuổi M ô đu n đà n hồ i t ru ng b ìn h E (M Pa ) Cốt liệu XM Tuổi XDXCXT 864864864 562814756281475628147562814756281475628147562814756281475628147 4 3 2 1 0 Re ch (M Pa ) 0.35 0.45 3. 34 1 2. 56 2. 05 2 1. 92 8 1. 41 33 3 1. 14 33 3 0. 95 9 0. 85 0. 81 2 0. 74 2 0. 60 8 0. 52 7 1. 66 53 3 1. 38 5 1. 16 93 3 0. 99 4 0. 89 03 33 0. 88 43 33 0. 71 3 0. 59 9 0. 32 5 0. 29 8 0. 16 5 0. 08 40. 45 9 0. 39 6 0. 12 43 33 0. 08 43 33 3 0. 15 3 0. 13 76 67 0. 09 2 0. 06 86 66 7 0. 09 8 0. 09 03 33 3 0. 07 5 0. 06 33 33 3 Độ tin cậy 95% Biểu đồ Rech (MPa) Hình 3.34: Biểu đồ tổng hợp Rech của XT, XC, XD gia cố xi măng Cốt liệu XM Tuổi XDXCXT 864864864 562814 7 562814 7 562814 7 562814 7 562814 7 562814 7 562814 7 562814 7 562814 7 2500 2000 1500 1000 500 0 E (M Pa ) 600 800 20 68 .2 5 20 50 .4 5 19 46 .3 7 19 21 .4 1 18 11 .4 5 17 94 .3 17 01 .4 6 16 88 .1 8 15 01 .3 2 14 68 .1 5 14 21 .4 6 13 94 .1 8 19 36 .4 1 18 62 .1 6 16 29 .1 3 15 97 .1 3 17 50 .1 4 17 10 .3 3 15 56 .4 15 33 .3 5 13 24 .2 8 13 06 .3 1 12 34 .1 2 12 18 .4 6 14 18 .1 7 13 19 .4 6 85 1. 41 79 2. 44 94 0. 46 90 2. 25 59 2. 12 58 1. 1873 7. 43 70 9. 26 48 7. 35 47 8. 25 Biểu đồ E (MPa) Độ tin cậy 95% Hình 3.36: Biểu đồ tổng hợp E của XT, XC, XD gia cố xi măng 17 gia cố xi măng và thành lập phương trình hồi quy; (2) Đã chứng minh hỗn hợp xỉ thép+đá mi, xỉ thép+cát mịn gia cố xi măng có các chỉ tiêu kỹ thuật cao hơn xỉ thép thông thường gia cố cùng hàm lượng xi măng. Trong các loại hỗn hợp thì xỉ thép+đá mi gia cố xi măng có các chỉ tiêu kỹ thuật cao nhất; (3) Kiến nghị tỷ lệ xi măng hợp lý để gia cố xỉ thép từ 4% đến 6% theo khối lượng hỗn hợp. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG SỬ DỤNG XỈ THÉP LÀM LỚP MÓNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ SỬ DỤNG XỈ THÉP 4.1.1. Các thông tin chung về đoạn thử nghiệm Đoạn đường thử nghiệm được thực hiện trên Quốc lộ 55 thuộc tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu. Đoạn thử nghiệm là đường cũ có kết cấu mặt đường hiện hữu từ trên xuống dưới như sau: lớp BTN hạt mịn dày 4 cm, BTN hạt thô dày 6 cm; cấp phối đá dăm dày 30 cm; nền đất đắp bằng cấp phối sỏi đỏ (CPSĐ). 4.1.2. Thiết kế đoạn thử nghiệm Để có cơ sở so sánh, đánh giá giữa phương án sử dụng xỉ thép với cấp phối đá dăm làm lớp móng. Trên đoạn thử nghiệm được chia làm hai đoạn nhỏ Hình4.3 Mặt đường QL 55 bị hư hỏng trước khi bóc bỏ để thử nghiệm Hình 4.4: Kết cấu áo đường loại 1 của đoạn thử nghiệm Hình 4.5: Kết cấu áo đường loại 2 của đoạn thử nghiệm 18 với hai phương kết cấu loại 1 và loại 2. Hình 4.7: Sơ đồ bố trí các loại kết cấu trên đoạn thử nghiệm Hình 4.8 Thí nghiệm kiểm tra đoạn đường thử nghiệm 4.1.3. Kết quả thí nghiệm kiểm tra đoạn thử nghiệm 4.1.3.1. Kết quả thí nghiệm kiểm tra đoạn thử nghiệm trong thời gian thi công - tháng 10/2013:  Về độ chặt (K):  K nền cấp phối