Luận án Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước, ứng dụng trong công trình giao thông

1. Lý do chọn đề tài

Theo phân tích được thể hiện trong Hình 1, với bề mặt đất nền tự nhiên khi

mưa xuống có tới 50% lượng nước được thấm xuống dưới nền đất, chỉ có 10% chảy

tràn, trong khi đó nếu bề mặt bị đô thị hóa (75-100% diện tích không thoát nước) thì

chỉ khoảng 15% lượng nước được thấm xuống nền đất và đến 55% lượng nước chảy

tràn. Tại Việt Nam, trong những năm gần đây cùng với sự đô thị hóa nhanh thì vỉa

hè, lòng đường đã được thi công phổ biến bằng bê tông xi măng truyền thống, bê tông

nhựa (asphalt), gạch terrazzo, đá thiên nhiên, đá nhân tạo, ., đặc biệt tại những đô

thị lớn như thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Min, theo nhiều chuyên gia thì việc

bê tông hóa đó ảnh hưởng xấu đến môi trường, cụ thể là:

Một là: Ảnh hưởng đến tầng nước ngầm, đặc biệt là khoảng 40 m trở lên ngày càng

tụt giảm. Theo Cục quản lý tài nguyên nước, Bộ Tài nguyên và Môi trường [1], những

năm gần đây mực nước ngầm giảm nhanh chóng, trung bình 0,3 m/năm. Điều này

dẫn đến hiện tượng sụt lún, đặc biệt có nơi sụt lún tới 2 cm/năm, gây ảnh hưởng lớn

tới các công trình xây dựng.

Hai là: Bê tông hoá diện tích vỉa hè, lòng đường, nhà cửa, khu dân cư khiến nước

mưa bốc hơi, thoát nhanh giảm lượng nước ngầm vào lòng đất, là nguyên nhân gây

ra sự khác biệt về tính chất môi trường giữa khu vực đô thị và nông thôn ngoại thành.

Ba là: Khi xảy ra mưa toàn bộ nước thoát theo cống thoát, gây quá tải cho hệ thống

thoát nước, dẫn đến ngập lụt cục bộ. Ngoài ra, khi vỉa hè bị bê tông hoá tràn lan sẽ

gây ảnh hưởng xấu đến môi trường. Lớp đất dưới lớp bê tông thiếu nước, nên khi trời

nóng sẽ không thể bay hơi để “giải nhiệt” cho không khí.

Một giải pháp hiệu quả để giảm ảnh hưởng của các hiện tượng trên đó là hạn

chế việc sử dụng các loại vật liệu truyền thống như bê tông thường, gạch lát, , đây

là các loại có bề mặt đặc chắc để làm lớp vật liệu bao phủ bề mặt ngăn cản nước thấm

vào lớp đất bên dưới, thay vào đó tại các vị trí nhất định nên thay bằng bê tông rỗng

có khả năng cho nước xuyên qua gọi là: bê tông rỗng thoát nước (BTRTN). Khi sử

dụng BTRTN đem lại hiệu quả trong việc kiểm soát dòng chảy (làm giảm lượng nước2

chảy tràn tập trung, được thể hiện trong Hình 2), ngoài ra đây là một loại vật liệu

phục vụ cho sự phát triển bền vững góp phần vào việc xử lý, thu hồi và bảo vệ nguồn

nước tại chỗ.

Hình 1. Sự phân bố lượng nước khi mưa Hình 2. Biều đồ dòng chảy

Hiện nay bê tông rỗng thoát nước (pervious concrete) đang được ứng dụng ở

nhiều nơi trên thế giới, BTRTN là một trong các loại vật liệu đáp ứng được mục tiêu

xây dựng bền vững. Ưu điểm chính của loại bê tông này là có khả năng cho nước

xuyên qua, làm giảm hoặc loại bỏ các vấn đề liên quan đến dòng chảy nước mưa,

giảm nguy cơ ngập lụt, đồng thời bổ sung một lượng lớn nước ngầm. Cơ quan bảo vệ

môi trường của Hoa Kỳ (EPA) đã công nhận việc sử dụng BTRTN là một trong những

biện pháp quản lý tốt nhất lượng nước khi mưa. Khi ứng dụng BTRTN trong các công

trình giao thông mang lại một số lợi ích như sau:

- Xét về mặt kinh tế - môi trường: khi sử dụng BTRTN so với đường dùng bê tông

asphalt hoặc bê tông xi măng thường thì BTRTN có một số ưu điểm như: không sử

dụng hoặc sử dụng rất ít cốt liệu nhỏ (cát vàng), không cần xây dựng thêm hệ thống

ống cống để thoát nước, tận dụng được các phế thải công nghiệp, . từ các đặc điểm

trên ta thấy sử dụng BTRTN giảm được đáng kể chi phí xây dựng.

- Xét về mặt kỹ thuật: BTRTN có cấu trúc rỗng hở nên có khả năng hấp thụ được âm

thanh (tiếng ồn phát ra từ xe cộ), giảm ô nhiễm tiếng ồn đặc biệt trong các khu đô thị.

Mặt khác hệ thống lỗ rỗng hở cũng cho phép hơi nước thoát ra từ đất nền làm giảm

hiện tượng oi nóng trong các ngày hè

pdf 193 trang chauphong 16/08/2022 140
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước, ứng dụng trong công trình giao thông", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước, ứng dụng trong công trình giao thông

Luận án Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước, ứng dụng trong công trình giao thông
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI 
Nguyễn Văn Đồng 
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG RỖNG THOÁT NƯỚC, 
ỨNG DỤNG TRONG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG 
Chuyên ngành: Kỹ thuật vật liệu 
Mã ngành: 9520309 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ 
Hà Nội – Năm 2021 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI 
Nguyễn Văn Đồng 
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG RỖNG THOÁT NƯỚC, 
ỨNG DỤNG TRONG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG 
Chuyên ngành: Kỹ thuật vật liệu 
Mã ngành: 9520309 
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 
 1. PGS.TS Phạm Hữu Hanh 
 2. PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn 
Hà Nội – Năm 2021 
LỜI NÓI ĐẦU 
Tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Phạm Hữu Hanh và PGS.TS 
Nguyễn Văn Tuấn đã hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn khoa học trong suốt quá trình học 
tập và nghiên cứu. 
Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Ðại học Xây dựng Hà Nội, Khoa Vật 
liệu xây dựng, Khoa Sau đại học, Phòng Khoa học và Công nghệ, Phòng thí nghiệm 
và nghiên cứu vật liệu xây dựng, Bộ môn Vật liệu xây dựng, Bộ môn Công nghệ vật 
liệu xây dựng, Bộ môn Hóa học đã hỗ trợ, giúp đỡ trong thời gian qua. 
Tác giả xin trân trọng cảm ơn Bộ Tài nguyên và môi trường, Công ty Cổ Phần 
Bê tông Sông đà Việt Đức đã hỗ trợ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thử 
nghiệm các kết quả nghiên cứu của luận án. 
Xin chân thành cảm ơn toàn thể bạn bè, đồng nghiệp đã ủng hộ, động viên, 
khích lệ tôi hoàn thành luận án này. 
Ðặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình tôi đã luôn sát cánh, giúp 
đỡ tôi trong thời gian qua. 
 Tác giả luận án 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. 
Các số liệu, kết quả được trình bày trong Luận án là trung thực và chưa từng được 
ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác trước đây. 
 Tác giả luận án 
i 
MỤC LỤC 
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CỤM TỪ VIẾT TẮT ............................................. v 
DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... vii 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ................................................................ ix 
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 
1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1 
2. Mục đích nội dung nghiên cứu ........................................................................ 3 
3. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu................................................... 3 
4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 4 
5. Cơ sở khoa học ................................................................................................ 4 
6. Đóng góp mới của luận án .............................................................................. 5 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG RỖNG THOÁT NƯỚC ................. 7 
1.1. Khái niệm về BTRTN ...................................................................................... 7 
1.2. Nguyên vật liệu sử dụng .................................................................................. 8 
1.3. Tính chất kỹ thuật của HHBT và BTRTN ..................................................... 10 
1.3.1. Tính công tác của hỗn hợp BTRTN ........................................................ 10 
1.3.2. Co ngót của BTRTN ............................................................................... 11 
1.3.3. Khối lượng thể tích của BTRTN ............................................................. 12 
1.3.4. Độ rỗng của BTRTN ............................................................................... 12 
1.3.5. Cường độ nén của BTRTN ..................................................................... 13 
1.3.6. Cường độ kéo uốn của BTRTN .............................................................. 14 
1.3.7. Tính thoát nước của BTRTN .................................................................. 14 
1.3.8. Khả năng chống mài mòn của BTRTN ................................................... 14 
1.3.9. Độ bền băng giá của BTRTN ................................................................. 15 
1.3.10. Khả năng chống ăn mòn của BTRTN ................................................... 16 
1.4. Ưu nhược điểm của BTRTN .......................................................................... 17 
1.4.1. Ưu điểm của BTRTN .............................................................................. 17 
1.4.2. Nhược điểm của BTRTN ........................................................................ 20 
1.5. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTRTN .................................................. 22 
ii 
1.5.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTRTN trên thế giới ....................... 22 
1.5.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTRTN tại Việt Nam ..................... 28 
1.6. Những vấn đề cần nghiên cứu ........................................................................ 29 
1.6.1. Lựa chọn phụ gia khoáng cho BTRTN ................................................... 29 
1.6.2. Ảnh hưởng của hồ chất kết dính đến các tính chất của BTRTN ............ 36 
1.6.3. Ảnh hưởng của cốt liệu ........................................................................... 37 
1.6.4. Thiết kế thành phần BTRTN ................................................................... 38 
1.6.5. Phân tích cấu trúc rỗng của BTRTN ....................................................... 40 
1.7. Định hướng của luận án ................................................................................. 41 
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC CHẾ TẠO BÊ TÔNG RỖNG THOÁT 
NƯỚC ....................................................................................................................... 42 
2.1. Cơ sở hình thành lỗ rỗng trong BTRTN ................................................... 42 
2.2. Cơ sở hình thành cường độ trong BTRTN ................................................ 48 
2.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ của BTRTN ................................ 49 
2.2.2. Cơ sở nâng cao cường độ BTRTN ........................................................ 55 
2.3. Cơ sở ứng dụng BTRTN trong công trình giao thông .............................. 60 
2.3.1. Sự làm việc của mặt đường bê tông xi măng dưới tác dụng của tải trọng 
và các yếu tố tự nhiên ........................................................................................ 60 
2.3.2. Yêu cầu của BTRTN ứng dụng trong công trình giao thông .................. 62 
CHƯƠNG 3. VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .... 63 
3.1. Vật liệu sử dụng ........................................................................................ 63 
3.1.1. Xi măng ................................................................................................. 63 
3.1.2. Cốt liệu lớn ............................................................................................ 63 
3.1.3. Cốt liệu nhỏ ........................................................................................... 64 
3.1.4. Tro bay .................................................................................................. 64 
3.1.5. Silica fume ............................................................................................ 67 
3.1.6. Phụ gia hóa học ..................................................................................... 68 
3.1.7. Nước ...................................................................................................... 68 
3.2. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 69 
iii 
3.2.1. Phương pháp tiêu chuẩn ........................................................................ 69 
3.2.2. Phương pháp phi tiêu chuẩn .................................................................... 75 
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .............................................................. 81 
4.1. Nghiên cứu và lựa chọn chất kết dính dùng cho BTRTN .............................. 81 
4.1.1. Cấp phối CKD ......................................................................................... 81 
4.1.2. Ảnh hưởng của phụ gia đến độ nhớt của hồ CKD .................................. 82 
4.1.3. Ảnh hưởng của phụ gia đến cường độ nén của đá CKD......................... 86 
4.2. Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước ................................................. 88 
4.2.1. Thiết kế thành phần cấp phối BTRTN điển hình (D5C0/20).................. 88 
4.2.2. Ảnh hưởng của độ nhớt hồ CKD đến chiều dày tối đa của hồ CKD trong 
BTRTN .............................................................................................................. 90 
4.2.3. Ảnh hưởng của độ nhớt hồ CKD tới sự phân bố độ rỗng theo hướng tạo 
hình của BTRTN ............................................................................................... 93 
4.2.4. Ảnh hưởng của cường độ nén đá CKD đến cường độ nén BTRTN ....... 99 
4.2.5. Ảnh hưởng của cốt liệu nhỏ tới các tính chất của BTRTN ................... 103 
CHƯƠNG 5. THỬ NGHIỆM BÊ TÔNG RỖNG THOÁT NƯỚC TRONG 
CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG ........................................................................... 130 
5.1. Lựa chọn kết cấu đường sử dụng BTRTN ................................................... 132 
5.1.1. Kết cấu đường sử dụng BTRTN làm lớp áo mặt đường ....................... 132 
5.1.2. Kết cấu đường sử dụng gạch block BTRTN ......................................... 132 
5.2. Cấp phối thử nghiệm .................................................................................... 133 
5.3. Quy trình thi công BTRTN .......................................................................... 134 
5.3.1. Quy trình trộn BTRTN tại nhà máy ...................................................... 134 
5.3.2. Quy trình chế tạo gạch block BTRTN .................................................. 134 
5.3.3. Quy trình thi công BTRTN đổ tại chỗ làm lớp áo mặt đường ............. 135 
5.4. Kiểm tra một số tính chất của BTRTN tại hiện trường ................................ 137 
5.4.1. Xác định tính công tác của hỗn hợp bê tông bằng kinh nghiệm ........... 137 
5.4.3. Xác định hệ số thoát nước ngoài hiện trường ....................................... 139 
KẾT LUẬN ............................................................................................................ 143 
iv 
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ ................................ 145 
DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................... 146 
PHỤ LỤC ............................................................................................................. PL1 
Phụ lục 1. Tính toán cấp phối điển hình D5C0/20 ............................................. PL1 
Phụ lục 2. Kết cấu đường sử dụng bê tông rỗng thoát nước .............................. PL3 
Phụ lục 3. T ...  nước mưa, thì việc chứa nước mưa có thể tiến hành ngay trên bề mặt áo đường 
với kết cấu bao. 
Một dạng thiết kế áo đường BTRTN phổ biến được sử dụng bao gồm việc sử dụng 
nhiều lớp đất lọc. Sơ đồ được nêu trong cuốn sổ tay xử lý nước mưa của bang Georgia 
[74], bao gồm việc sử dụng một lớp lọc trên lớp trữ nước, và lớp trữ nước này lại ở 
trên một lớp lọc khác; cuối cùng là lớp vải địa kỹ thuật và lớp nền đất. 
Một giải pháp nữa thiết kế áo đường BTRTN xử lý nước mưa bao gồm cả việc 
lắp đặt hệ thống ống thoát nước ngầm. Trong phương pháp này, nước ngầm tích trữ 
vẫn bị hạn chế bởi các điều kiện nền đất. Lớp áo đường BTRTN được đặt trên các 
ống thoát nước trên đó có đục các lỗ; các ống thoát nước rỗng này được đặt ở đáy của 
lớp đá base. Nước mưa thoát xuống qua lớp áo đường, qua lớp đá base và sẽ vào các 
ống thoát nước rỗng. Từ đó, nước mưa được thoát vào các khu vực sử lý nước. Hiệu 
suất xử lý nước của hệ thống này có thể lên đến 66%. 
Các sơ đồ trữ nước ngầm khác gồm có việc sử dụng các giếng khoan được đắp 
bởi cấp phối hạt gián đoạn, chảy qua lớp đất sét tới các địa tầng rỗng khác. Thiết kế 
tiêu biểu của hệ thống này bao gồm một lớp đá base cấp phối hạt gián đoạn nằm trên 
lớp đất mịn. Các giếng được đặt tuần tự để đạt được khả năng trữ nước hợp lý. Nền 
đất nên được làm dốc để dẫn nước đến các giếng. hiệu suất xử lý của hệ thống này 
tương đương với thiết kế có ống thoát nước ngầm. hệ số trữ có thể cao hơn. 
PL4 
Nhiều phương pháp thiết kế sử dụng đều có mục đích thoát lượng nước thừa, tăng 
khả năng chứa, và tăng thể tích thoát nước gồm có: 
- Đặt các ống thoát nước rỗng ở phái trên của lớp đã trữ nước để thoát lượng nước 
sau khi lớp trữ nước đầy; 
- Trữ nước ngay trên lớp mặt của bãi đỗ xe, hồ điều hòa, hồ chứa 
- Thêm các lớp cát, và ống thoát nước rỗng dưới lớp trữ nước để lọc nước 
- Đặt các bể chứa nước hoặc hầm chứa dưới các lớp để chứa nước mưa, tái sử dụng. 
Hình 1. Kết cấu bê tông thoát nước theo mô hình bang Georgia [74] 
PL5 
Hình 2. Một số dạng kết cấu bê tông thoát nước trong thực tế 
2. Tính toán thiết kế các lớp kết cấu để đảm bảo khả năng thoát nước và giữ 
nước 
Thông số đầu vào: 
 Kết cấu đường phải trữ dòng nước có chiều cao tương đương 13 mm và xử lý 
được lượng nước này trong vòng 72 tiếng sau cơn bão. 
Thể tích trữ nước yêu cầu Vr của kết cấu đường được tính theo công thức : 
Vr = Lượng mưa (mm) × A × 1 (m)/1000 (mm) (m3) 
 Vr = 13 (mm) × A × 1 (m)/1000 (mm) = 0.013 A (m3) 
Với Vr = thể tích bê tông thoát nước, m3; và A = diện tích mặt đường 
Hiệp hội bê tông và sản phẩm bê tông Florida đưa ra đề nghị rằng khả năng trữ 
nước của kết cấu mặt đường bê tông thoát nước trên nền đất cát phải gồm cả độ rỗng 
của lớp nền phía trên mực nước ngầm theo mùa. Thể tích này được tính theo công 
thức: 
Vp = A × d1 × p1/100 
Vs = A × d2 × p2/100 
Trong đó: Vp: thể tích chứa nước của lớp áo đường, m3 
 Vs : thể tích chứa nước của lớp nền, m3 
 A : diện tích lớp mặt, m2 
 d1 :chiều dày áo đường, m 
d2 : chiều dày của lớp nền, m 
p1 : độ rỗng của áo đường, % 
p2 : độ rỗng của lớp nền, % 
PL6 
Sau khi tính toán thể tích bê tông rỗng thoát nước (thể tích trữ nước) Vr rồi so 
sánh với tổng thể tích chứa nước lớp nền Vs và thể tích chứa nước lớp bê tông Vp, thì 
kết quả so sánh có thể âm, thì không cần điều chỉnh thêm, hoặc dương, thì cần tính 
toán lại lớp trữ nước. Lớp đá base có cấp phối hạt theo đường số 57 (ASTM C33) 
[16] với độ rỗng khoảng 30% thường được tính thêm vào. 
Cuốn sổ tay hướng dẫn của Hiệp hội bê tông và sản phẩm bê 
tông Florida [109] còn đưa ra một giải pháp khác tính toán khả năng trữ nước của bãi 
đỗ xe, lượng nước mưa, và thời gian thoát nước sau bão. 
Theo phương pháp Hội đồng vùng Atlanta (ARC), (trích Sổ tay Phòng chống bão 
lũ bang Georgia) [74]. 
Yêu cầu thiết kế và yêu cầu kỹ thuật 
Mặt cắt trong tài liệu của ARC thường bao gồm 4 lớp, như được mô tả ở hình trên. 
Lớp cốt liệu có nhiệm vụ trữ nước có thể không cần thiết trong trường hợp nền cát. 
Mỗi lớp được mô tả dưới đây: 
• Lớp bê tông rỗng thoát nước —Lớp bê tông này thường có chiều dày từ 100 
đến 300 mm, phụ thuộc vào yêu cầu chịu lực và yêu cầu thiết kế áo đường. BTRTN 
có độ rỗng từ 12 đến 35%, tùy vào yêu cầu thiết kế. 
• Lớp lọc trên—Lớp này gồm lớp đá dăm (kích thước hạt 13mm) với bề dày từ 
25 đến 50 mm, lớp này có thể gộp chung với lớp trữ nước bằng cách sử dụng loại đá 
hợp lý; 
• Lớp trữ nước —Là lớp sỏi thiên nhiên có kích thước từ 38 đến 64 mm với độ 
rỗng xấp xỉ 40% Chiều dày của lớp này phụ thuộc vào yêu cầu trữ nước, vốn phụ 
thuộc vào tốc độ thấm và độ rỗng của lớp nền; và thường vào khoảng từ 0,61 đến 1,2 
m. Lớp này có chiều dày tối thiểu là 230 mm. Lớp này thường được thiết kế sao cho 
có thể thoát hoàn toàn nước trong vòng 48 tiếng. Lớp trữ nước được thiết kế để chứa 
được Thể tích nước mưa (WQv). 
• Lớp lọc đáy—có thể là lớp cát với chiều dày 150 mm hoặc lớp đá dăm (kích 
thước 13 mm) với chiều dày 50 mm, nhằm tăng quá trình ngấm nước trên toàn bộ 
PL7 
diện tích. Lớp này giúp ổn định lớp trữ nước, bảo vệ lớp nền khỏi các tác động nén 
từ trên, và là lớp liên kết giữa lớp trữ nước phía trên với lớp vải địa kỹ thuật phía dưới 
• Lớp vải địa kỹ thuật—Lớp vải địa kỹ thuật đóng vai trò quan trọng trong việc 
ngăn cản đất thấm ngược lên phía trên lớp trữ nước, làm giảm khả năng trữ nước. 
Tổng thể tích rỗng của các lớp tối thiểu phải bằng thể tích nước lũ. Các lớp chứa 
nước gồm có lớp áo đường, lớp trữ nước và lớp nền. 
Ví dụ tính toán 
Một bãi đỗ xe có diện tích là 6070 m2 có yêu cầu thiết kế hệ thống xử lý nước 
mưa lũ sử dụng BTRTN có các số liệu yêu cầu như sau: 
• Khoan thăm dò cho biết khoảng cách đến mực nước ngầm là 1,5 m 
• Lớp đất nền là đất cát pha sét với hệ số thoát nước là k = 25,9 mm/giờ; và 
• Chiều dày của lớp bê tông rỗng thoát nước tối thiểu là 75 mm 
Thể tích nước mưa lũ WQv 
Rv = 0,05 + 0,009I (với I = 100%) 
Rv = 0,95 
với Rv hệ số dòng nước, và I là phần trăm lớp không thấm nước 
 WQv = 30,5 × Rv × A × 1 (m)/1000 (mm)( m3) 
= 30,5 × 0,95 × 6070 m2 × 1 (m)/1000(mm) 
= 175,9 m3 
Diện tích lớp mặt 
Lớp BTRTN có độ rỗng 18% và lớp sỏi có độ rỗng 32% 
Toàn bộ kết cấu được thiết kế để thoát hoàn toàn nước mưa lũ từ 24 đến 48 tiếng 
sau khi mưa. 
Thời gian chứa đầy nước T=2 tiếng. 
Chọn lớp sỏi có bề dày là 0,91 m, diện tích lớp mặt thoát nước được xác định 
theo công thức: 
A = WQv/(ngdg + kT/1000 + npdp) 
= 175,9 m3/(0,32 × 0,91 m + 25,9 mm/h × 2 h/1000 + 0,18× 0,075 m) 
= 493 m2 
PL8 
Trong đó: A = diện tích lớp mặt , (m2) 
 WQv = thể tích nước mưa lũ, (m3) 
 n = độ rỗng (g của lớp sỏi, p của lớp bê tông) 
 d = chiều sau của các lớp (g của lớp sỏi, p của lớp bê tông), (m) 
 k = Hệ số thoát nước, mm/h 
 T = thời gian chứa nước, giờ. 
Kiểm tra thời gian thoát nước 
Chiều dày = 910 mm + 75 mm = 985 mm 
Hệ số thoát nước của BTRTN đạt yêu cầu. 
PL9 
Phụ lục 3. Tính toán khả năng chịu tải của lớp áo mặt đường từ BTRTN 
Hiện nay chưa có phương pháp cụ thể để kiểm tính khả năng chịu tải của 
BTRTN, tác giả dựa theo Quyết định số 3230/QĐ-BGTVT (kiểm tính đối với mặt 
đường là bê tông xi măng) để tính toán như sau: 
1. Số liệu đầu vào 
a. Đường nội bộ, tương đương cấp IV làm mới hai làn xe; 
b. Tải trọng trục tiêu chuẩn Ps = 100 kN (để tính mỏi); 
c. Qua điều tra, dự báo trên đường có trục xe nặng nhất Pmax = 150kN thông 
qua (Vẫn xét đến trường hợp có xe có tải trọng nặng đi qua nhưng với số lượng nhỏ 
nên ta vẫn xét Pmax=150kN); 
d. Số lần tác dụng quy đổi về trục xe tiêu chuẩn Ps=100kN tích lũy là Ne=104 
lần/làn trong thời hạn phục vụ thiết kế 15 năm (Quy mô giao thông thiết kế thuộc cấp 
nhẹ). 
2. Kết cấu mặt đường 
a. Tầng mặt BTXM dầy 0.20m, cường độ kéo uốn thiết kế fr = 40 MPa, tra 
bảng 11 trong QĐ 3230 có trị số mô đun đàn hồi tính toán Ec=29GPa; hệ số poisson 
c= 0,15; sử dụng cốt liệu đá vôi nên theo bảng 10 trong QĐ 3230 lấy hệ số dãn nở 
nhiệt c = 7.10-6/°C. 
b. Tấm BTXM có kích thước 4mx3m; 
c. Lớp móng trên bằng cấp phối đá dăm có mô đun đàn hồi bằng 300MPa dự 
kiến dày 0,20m đặt trực tiếp trên nền đất; không cần thiết kế lớp móng dưới vì quy 
mô giao thông thuộc cấp nhẹ. 
d. Nền đất có mô đun đàn hồi bằng 40MPa. 
3. Kiểm toán kết cấu dự kiến theo chỉ dẫn 
a. Theo công thức (8-8). tính toán Ex với một lớp móng trên h1 = 0,2m; 
E1=300MPa. 
MPa
h
Eh
h
Eh
E
n
i
n
ii
x 300
..
2
1
1
2
1
1
2
1
2


PL10 
b. Theo (8-10): hx = 11 0,2 .
n
ih h m  
c. Theo (8-9): = 0,86+0,26lnhx = 0,86+0,26ln0.2 = 0,44 
d. Theo (8-7): 
0,44
300
. .40 97.37 .
40
x
t o
o
E
E E MPa
E
=9 , Pa 
e. Theo (8-6): 
3 3
2 2
29000 0,21
22.896
12 1 12 1 0,15
c c
c
c
E h
D

 =
29000×0,23
12(1−0,152)
= , 96 MN.m; 
1/3 1/3
22.896
1.21 1,21. 0,747
97.37
c
t
D
r
E
, m; 
g. Tính ứng suất do tải trọng xe: 
- Theo (8-6) tính ps với Ps =100 kN 
ps = 1,47 x 10-3 x r0,70 x hc-2 x Ps0-94 = 1,47x10-3x0,7470,70x0,2-2x1000,94 = 1,94 
MPa; 
- Theo (8-6) tính ứng suất ps với Ps = Pm = 150 kN; thì 
ps = pm = 1,47 x 10-3 x r0,70 x hc-2 x Ps0,94 = 1,47x10-3x0,7470,70x0,20-2x1500,94 
= 2,48 MPa; 
- Theo (8-5) tính được: pr = kr . kf . kc . ps trong đó kr = 1 (lề đất); kc = 1,0 
đường cấp IV); 057,0
ef Nk từ đó có: 
pr = kr . kf. kc. ps = 1,0x1,69x1,0x1,94= 3,278 MPa; 
- Theo (8-15) tính được pmax = kr.kc.pm=1,0x1,0x2,48=2,48 MPa; 
h. Tính ứng suất nhiệt theo điều 8.3.6 [7] 
4
1.785;
3. 3.0,747
L
t
r
 = , 
ChtShttt
tChttSht
CL
.sin.cos
sin.cos.
1
1.785.cos1.785 1.785.sin1.785
1 0,726;
cos1.785.sin1.785 1.785 1.785
sh ch
sh ch
BL = 1,77.e-4,48.hc. CL – 0,131 (1 - CL)= 1,77. e-4,48.0,21x0,726 -0,131 (1 -0,726) 
= 0,466; 
L
gccc
t B
TEh
.
2
...
max
 = 
510 .0,2.29000.86
.0,466 1.22
2
 , MPa 
Với Tg = 86°C/m. 
PL11 
- Tính hệ số mỏi nhiệt kt theo (8-19)[6] 
1,287
max
max
4.5 1.22
0,871 0.071 0,337;
1.22 4.5
tb
tr
t t t
t r
f
k a c
f


0,337 
- Theo (8-16) tính được ứng suất nhiệt gây mỏi: 
tr = kt. max = 0,337x1,22 = 0,41 MPa 
i. Kiểm toán các điều kiện giới hạn: 
Tuyến đường thiết kế thuộc cấp IV nên lấy độ tin cậy r = 1,04 từ đó: 
- Theo điều kiện (8-1) 
r (pr + tr) ≤ fr hay 1,04x(3,276+0,41) = 3,84MPa ≤ 4,0 MPa; 
- Theo điều kiện (8-2) 
r (pmax + tmax) ≤ fr hay 1,04x(2,48+1,22) = 3,85 MPa ≤ 4,0 MPa; 
 Kết luận: Kết cấu mặt đường BTRTN gồm: 20cm tầng mặt BTRTN, lớp 
móng cấp phối đá dăm dày 20cm đạt được các điều kiện giới hạn cho 
phép. 
PL12 
Phụ lục 4. Kết quả thí nghiệm 
PL13 
PL14 
PL15 
PL16 
PL17 
PL18 
Phụ lục 5. Hình ảnh thí nghiệm thực tế 
Trộn HHBT tại phòng thí nghiệm HHBT sau khi trộn 
Thí nghiệm xác định lượng hồ CKD dư 
Mẫu trước khi thử cường độ nén Mẫu trước khi thử tính thấm 
PL19 
Thí nghiệm xác định cường độ 
Mặt bằng khu vực thử nghiệm 
Thi công hỗn hợp bê tông 
PL20 
Đúc viên gạch dạng lục giác Công trình sau khi hoàn thành 
Công tác kiểm tra tại hiện trường 

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_che_tao_be_tong_rong_thoat_nuoc_ung_dung.pdf
  • pdf2. Trích yếu LATS, NV Đồng.pdf
  • pdf3. Tóm tắt LA, NV Đồng - Tiếng Việt.pdf
  • pdf4. Tóm tắt LA, NV Đồng - Tiếng Anh.pdf
  • pdf5. Thông tin đóng góp của LA, NV Đồng - Tiếng Việt.pdf
  • pdf6. Thông tin đóng góp của LA, NV Đồng - Tiếng Anh.pdf