Tài liệu Hành vi ngôn ngữ thề (swear) trong tiếng việt

i    l  MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1  1. Đặt vấn đề 1  2. Mục đích nghiên cứu 2  3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2  CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 3  1.1. Khái niệm về bê tông đầm lăn 3  1.1.1. Quá trình hình thành cường độ  3  1.1.2. Đặc điểm của BTĐL  5  1.1.2.1.Thành phần vật liệu  5  1.1.2.2. Phương pháp thiết kế cấp phối  6  1.1.2.3. Công nghệ thi công  10  1.1.3. Những điểm khác nhau cơ bản giữa BTT và BTĐL  12  1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTĐL trong công trình xây dựng đường ô tô và sân bay 15  1.2.1. Trên thế giới  15  1.2.1.1. Lịch sử ra đời và quá trình phát triển  15  1.2.1.2. Một số kết quả nghiên cứu và ứng dụng  18  1.2.2. Tại Việt Nam  21  1.2.2.1. Thực trạng ứng dụng BTĐL  21  1.2.2.2. Một số công trình nghiên cứu tiêu biểu và ứng dụng BTĐL  24  1.2.2.3. Tiềm năng ứng dụng công nghệ BTĐL  27  i    ii    1.3. Các thông số chủ yếu của vật liệu bê tông cho thiết kế mặt đường ô tô và đường sân bay ở Việt Nam 28  1.4. Những vấn đề tồn tại luận án cần giải quyết 33  1.5. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài 34  1.5.1. Mục tiêu  34  1.5.2. Nội dung  34  1.6. Phương pháp nghiên cứu 35  1.7. Kết luận chương 1 35  CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ THIẾT KẾ 36  THÀNH PHẦN BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 36  2.1. Nghiên cứu vật liệu sử dụng 36  2.1.1. Cốt liệu lớn và nhỏ  36  2.1.1.1. Cốt liệu lớn  36  2.1.1.2. Cốt liệu nhỏ  37  2.1.1.3. Lựa chọn hợp lý cấp phối các cốt liệu  38  2.1.1.4. Đánh giá các cấp phối cốt liệu bằng thực nghiệm  45  2.1.2. Xi măng  47  2.1.3. Phụ gia khoáng  47  2.1.3.1. Phân loại và yêu cầu kỹ thuật phụ gia khoáng trong BTĐL  47  2.1.3.2. Vai trò của phụ gia khoáng  50  2.1.3.3. Cơ sở lựa chọn lượng PGK trong BTĐL  51  2.1.4. Nước  53  2.2. Nghiên cứu thiết kế thành phần BTĐL trong xây dựng đường 2.2.1. Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính  ii    53  53  iii    2.2.1.1. Độ công tác  53  2.2.1.2. Cường độ chịu nén và kéo uốn  64  2.2.2. Xác định phương pháp thiết kế thành phần BTĐL  72  2.2.2.1. Trình tự thiết kế  72  2.2.2.2. Đánh giá độ tin cậy  73  2.3. Kết luận chương 2 78  CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT CHỦ YẾU 79  CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 79  3.1. Tính chất công tác 79  3.1.1. Yêu cầu về độ công tác trong xây dựng đường  79  3.1.2. Đánh giá tổn thất độ công tác  80  3.1.3. Thời gian đông kết  82  3.2. Tính chất cơ học của hỗn hợp bê tông đầm lăn 84  3.2.1. Cường độ chịu nén  84  3.2.2. Cường độ chịu kéo khi uốn  86  3.2.2.1. Quan hệ giữa cường độ chịu kéo khi uốn và cường độ chịu nén  86  3.2.2.2. Ảnh hưởng của tải trọng trùng phục đến cường độ chịu kéo uốn  89  3.2.3. Mô đun đàn hồi  91  3.2.5. Độ mài mòn  94  3.3. Tính chất vật lý 97  3.3.1. Khối lượng thể tích  97  2.3.2. Độ co ngót  98  3.3.3. Hệ số giãn nở nhiệt  106  Kết luận chương 3 111  iii    iv    CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO THIẾT KẾ 112  KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CỨNG TẠI VIỆT NAM 112  4.1. Tổng quan về các yêu cầu thiết kế mặt đường, móng đường 112  4.1.1. Yêu cầu về thiết kế cấu tạo mặt đường  112  4.1.2. Yêu cầu kỹ thuật lớp móng mặt đường  113  4.1.3. Yêu cầu đối với vật liệu  114  4.2. Tính toán và đề xuất kết cấu áo đường với vật liệu BTĐL 115  4.2.1. Các thông số thiết kế mặt đường  115  4.2.2. Đề xuất mô hình kết cấu áo đường BTĐL cho đường giao thông cấp thấp  117  4.2.2.1.  Xác định chiều dài cho phép của tấm BTĐL  117  4.2.2.2. Phân tích kết cấu mặt đường dùng BTĐL làm lớp mặt cho đường cấp thấp   118  4.2.3. Tính toán kết cấu móng mặt đường cứng  sử dụng BTĐL làm lớp móng  121  4.3. Kết luận chương 4 122  PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 123  1. Kết luận 123  2. Những đóng góp mới của luận án 123  3. Hạn chế 124  4. Kiến nghị 124  5. Hướng nghiên cứu tiếp theo 124  DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ TÀI LIỆU THAM KHẢO II  iv    I  v    PHỤ LỤC A. KHÁI QUÁT CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN HẠT TỐI ƯU VIII  IX  PHỤ LỤC B. TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BTĐL THEO MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XVII  PHỤ LỤC C. BẢNG TÍNH CÁC KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG XXV  PHỤ LỤC D. KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG CỨNG VỚI MÓNG BTĐL XXX  v    vi    DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT  Ký hiệu Ý nghĩa BTĐL  Bê tông đầm lăn  BTT  Bê tông thông thường  BT  Bê tông  BTXM  Bê tông xi măng không có phụ gia khoáng  KLTT  Khối lượng thể tích  TTTĐ  Thể tích tuyệt đối  TTHH  Thể tích hỗn hợp  PP  Phương pháp  N/CKD  Tỷ lệ nước và chất kết dính  CKD  Chất kết dính  C/CL  Tỷ lệ cát và cốt liệu  XM  Xi măng  PGK  Phụ gia khoáng  TB  Tro bay  N  Nước  C  Cát  Đ  Đá  KCAD  Kết cấu áo đường  HHBT  Hỗn hợp bê tông  HH  Hỗn hợp  TPH  Thành phần hạt  TCVN  Tiêu chuẩn Việt Nam  PPTK  Phương pháp thiết kế  KLTT  Khối lượng thể tích  TKBT  Thiết kế bê tông  CTE  Hệ số giãn nở nhiệt  MĐĐL  Mô đun độ lớn  vi    vii    VC  Độ công tác  CSH  Sản phẩm ettrignit   PTHQ  Phương trình hồi quy  LVDT  Thiết bị cảm biến đo độ võng  vii    viii    DANH MỤC CÁC BẢNG  Bảng 1.1. Đặc điểm chính của BTĐL  5  Bảng 1.2. Một số công trình đập đã được xây dựng ở trong nước  22  Bảng 1.3. Bảng tính cường độ yêu cầu khi không có dữ liệu thí nghiệm  30  (theo tiêu chuẩn ACI)  30  Bảng 1.4. Các chỉ tiêu cường độ và mô đun đàn hồi của bê tông làm đường  31  theo Tiêu chuẩn 22TCN 223-95  31  Bảng 2.1. Tính chất cơ lý của cốt liệu lớn  36  Bảng 2.2. Tính chất cơ lý của cốt liệu nhỏ  37  Bảng 2.3. Thành phần hạt cốt liệu cát và đá dăm  40  Bảng 2.4. Kết quả tính toán chi tiết các cấp phối cốt liệu theo từng mức ngậm cát  42  Bảng 2.5. Chỉ số độ thô của các cấp phối  43  Bảng 2.6. Bảng thành phần cấp phối BTĐL với mức ngậm cát khác nhau.  45  Bảng 2.7. Bảng chỉ tiêu yêu cầu PGK của ASTM C618  49  Bảng 2.8. Các tính chất cơ lý của tro bay Vina F&C  49  Bảng 2.9. Vùng biến đổi của các biến  55  Bảng 2.10. Kết quả thí nghiệm tính công tác của BTĐL  56  Bảng 2.11. Thông tin mô hình hồi quy cho kết quả thí nghiệm độ công tác  57  Bảng 2.12. Phân tích phương sai ANOVA cho mô hình hồi quy đã xây dựng  58  Bảng 2.11. Kết quả lượng nước hợp lý của BTĐL  63  Bảng 2.12. Thành phần bê tông đầm lăn tính cho 1m3  65  Bảng 2.13. Cường độ chịu nén trung bình của BTĐL với tỷ lệ N/CKD và TB  66  Bảng 2.14. Phương trình tương quan giữa Rn28 của BTĐL và tỷ lệ N/CKD  67  Bảng 2.15. Hệ số hồi quy A, B khi thay đổi hàm lượng TB  69  Bảng 2.16. Cường độ chịu kéo uốn trung bình với tỷ lệ N/CKD và TB  69  Bảng 2.17. Phương trình tương quan giữa Rku28 và tỷ lệ N/CKD  70  viii    ix    Bảng 2.18. Quan hệ giữa cường độ nén BTĐL và tỷ lệ N/CKD  71  Bảng 2.19. Cường độ yêu cầu theo ACI 214  73  Bảng 2.20. Thống kê kết quả thí nghiệm cường độ nén  74  Bảng 3.1. Kết quả đo tính công tác VC, s  80  Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm độ kháng xuyên của vữa BTĐL  83  Bảng 3.3. Thành phần vật liệu và kết quả cường độ chịu nén của BTĐL  84  Bảng 3.4. Mối quan hệ giữa cường độ nén (Rn) với thời gian t tính theo Ln(t)  86  Bảng 3.5. Kết quả cường độ chịu uốn tương ứng với cường độ nén  86  Bảng 3.6. Kết quả cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo uốn  88  Bảng 3.7. Kết quả mô đun đàn hồi tương ứng với cường độ nén  92  Bảng 3.8. Kết quả mô đun đàn hồi tương ứng với cường độ nén  93  Bảng 3.9. Kết quả thí nghiệm độ mài mòn của bê tông  96  Bảng 3.10. Thành phần hỗn hợp BTĐL và BTT  101  Bảng 3.11. Độ giãn nở nhiệt CTE với các loại cốt liệu khác nhau  106  (theo Jahangirnejad et al – 2009, Neville và Brooks - 1987), [72]  106  Bảng 4.1. Chiều dày tấm BTĐL  113  Bảng 4.2. Chiều dài tính toán tối đa của BTĐL và BTT  118  Bảng 4.3. Ứng suất chịu tải trọng và nhiệt của các mô hình kết cấu  120  Bảng A.1. Lượng sót trên mỗi mắt sàng, %  xiv  Bảng B.1. Xác định thể tích đặc của cốt liệu lớn Vđ  xvii  Bảng B.2. Hệ số hồi quy và loại cốt liệu  xix  Bảng B.3. Lượng nước sơ bộ  xix  Hình B.3. Biểu đồ quan hệ giữa độ ẩm và tỷ trọng khô  xxiii  Hình B.4. Biểu đồ quan hệ giữa cường độ nén và chất kết dính    xxiv    ix    x    DANH MỤC CÁC HÌNH  Hình 1.1. Sơ đồ thi công mặt đường bằng công nghệ BTĐL  11  Hình 1.2. Rải hỗn hợp BTĐL  11  Hình 1.3. Lu lèn BTĐL bằng lu rung  11  Hình 1.4. Hoàn thiện bề mặt BTĐL bằng lu bánh hơi  12  Hình 1.5. Phun nước dạng sương bảo dưỡng mặt đường  12  Hình 1.6. Biểu đồ vật liệu sử dụng trong BTĐL và BTT [74]  12  Hình 1.7. Hình ảnh thi công mặt đường BTĐL [74]  14  Hình 1.8. Biểu đồ về quá trình phát triển cường độ của BTT và BTĐL [74]  14  Hình 1.9. Số lượng đập BTĐL (cao trên 15m) được xây dựng tại một số quốc gia trên thế  giới tính tới 1998 [69].  15  Hình 1.10. Sơ đồ lịch sử phát triển công nghệ bê tông đầm lăn làm mặt đường, mặt bãi  theo [74]  18  Hình 1.11. Xây dựng đập BTĐL thủy điện Trung Sơn (Thanh Hóa)  23  Hình 1.12. Thi công thử nghiệm mặt đường BTĐL - IBST thực hiện 2001[13]  24  Hình 1.13. Quá trình thay đổi ứng suất do co ngót và phát triển cường độ chịu kéo của bê  tông theo thời gian  32  Hình 2.1. Các cỡ hạt cốt liệu tại các cỡ sàng khác nhau  41  Hình 2.2. Cấp phối các cốt liệu theo mức ngậm cát  42  Hình 2.3. Chỉ số độ thô của các cấp phối cốt liệu  44  Hình 2.4. Mối quan hệ giữa tỷ lệ C/Cl và độ cứng VC  46  Hình 2.5. Mối quan hệ giữa tỷ lệ C/Cl và cường độ chịu nén  46  Hình 2.6. Toạ độ các điểm thí nghiệm theo không gian  55  Hình 2.7. Đồ thị đánh giá số dư hàm VC  60  Hình 2.8. Quan hệ giữa VC, N và N/CKD với C/CL = 0,42  61  Hình 2.9. Quan hệ giữa VC, N và C/CL với  N/CKD = 0,44  61  Hình 2.10. Quan hệ giữa VC, N/CKD và C/CL với N = 120l  62  x    xi    Hình 2.11. Sự phát triển cường độ của bê tông  64  Hình 2.11. Các mẫu được đúc, bảo dưỡng và nén để xác định cường độ  66  Hình 2.12. Quan hệ giữa Rn28 với tỷ lệ N/CKD  67  Hình 2.13. Quan hệ giữa Rn28 của BTĐL với tỷ lệ CKD/N  69  Hình 2.14. Quan hệ giữa Rku28 với tỷ lệ N/CKD  70  Hình 2.15. Quan hệ giữa Rku  và Rn  71  Hình 2.16. Biểu đồ kiểm soát chất lượng BTĐL có mác M30  76  Hình 2.17. Biểu đồ kiểm soát chất lượng BTĐL có mác M35  76  Hình 3.1 Độ cứng HHBTĐL theo thời gian (tmt= 200C  30oC)  81  Hình 3.2 Sự thay đổi thời gian đông kết của vữa BTĐL  83  Hình 3.3. Quan hệ giữa cường độ chịu nén và thời gian  85  Hình 3.4. Quan hệ giữa cường độ nén và cường độ kéo uốn  87  Hình 3.5. Quan hệ giữa cường độ nén và cường độ kéo uốn  88  Hình 3.6. Sự phát triển cường độ kéo uốn theo thời gian [68]  89  Hình 3.7. Quan hệ giữa tải trọng trùng phục và sự suy giảm cường độ kéo uốn [9]  90  Hình 3.8. Hình ảnh thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi  91  Hình 3.9. Quan hệ giữa mô đun đàn hồi và cường độ chịu nén  92  Hình 3.10. Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi  94  Hình 3.11. Thiết bị thí nghiệm mài mòn  95  Hình 3.13. Mẫu thử mài mòn theo TCVN 3114-93  95  Hình 3.13. Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và độ mài mòn  97  Hình 3.14. Hình ảnh quá trình đúc mẫu và cân đo mẫu sau khi tháo khuôn  98  Hình 3.15. Sơ đồ các giai đoạn và các kiểu co ngót của bê tông [16]  98  Hình 3.16. Nhiệt lượng tỏa ra theo thời gian  98  Hình 3.17. Ứng suất kéo các hạt xi măng xích lại gần nhau do các phân tử nước thoát ra  ngoài  99  Hình 3.18. Độ co ngót của BT trong các môi trường khác nhau [ Holt, 2001]  xi    101  xii    Hình 3.19. Ảnh hưởng của nước và xi măng đến độ co ngót [60]  101  Hình 3.20. Đúc mẫu bằng bàn rung, mẫu và tủ bảo dưỡng đo co ngót  102  Hình 3.21. Chi tiết thiết bị đo  102  Hình 3.22. Thí nghiệm đo độ co ngót  103  Hình 3.23. Co ngót tổng cộng của  104  BTT và BTĐL  104  Hình 3.24. Quan hệ độ co ngót BTĐL - thời gian  104  Hình 3.25. Co ngót nội sinh của  104  BTĐL và BTT  104  Hình 3.26. Co ngót khô của  104  BTĐL và BTT  104  Hình 3.27. Các thiết bị thí nghiệm dùng để xác định CTE  107  Hình 3.28. Sơ đồ xác định độ giãn nở của bê tông do nhiệt  108  Hình 3.29. Quá trình thí nghiệm xác định độ giãn nở nhiệt CTE  108  Hình 3.30. Kết quả thí nghiệm CTE của BTT và BTĐL  109  Hình 3.31. Mối quan hệ giữa CTE và mức độ đứt gãy [83]  110  Hình 3.32. Mối quan hệ giữa CTE và độ bằng phẳng IRI [83]  110  Hình 4.1. Mặt bằng bố trí tấm BTĐL  118  Hình 4.2. Mô hình kết cấu 1 (KC1)  119  Hình 4.3. Mô hình kết cấu 2 (KC2)  119  Hình 4.4. Mô hình kết cấu 3 (KC3)  119  Hình 4.5. Biểu đồ ứng suất tính toán của các kết cấu  120  Hình 4.6. Lớp móng BTĐL (KC4)  121  Hình A.1. Phạm vi cấp phối thành phần hạt theo ASTM C33  xi  Hình A.2. Biểu đồ chỉ số độ thô  xii  xii    1    PHẦN MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề   Mặt đường bê tông xi măng (BTXM) đã được ứng dụng hơn 100 năm qua, đây là  một trong hai loại hình mặt đường chính dùng trong xây dựng đường bộ và sân bay, đóng  vai trò quan trọng trong việc hình thành nên mạng lưới giao thông. Mặt đường BTXM có  mặt trên tất cả các cấp đường giao thông, đã và đang tiếp tục xây dựng và phát triển ở hầu  hết  các  nước  trên  thế  giới,  tập  trung  nhiều  ở  các  nước  có  nền  kinh  tế  phát  triển  như  Canada, Mỹ, Đức, Anh, Hà Lan, Trung Quốc. Tỷ lệ mặt đường BTXM ở các nước này  chiếm khoảng 40%, còn ở Việt Nam thì tỷ lệ này vẫn rất thấp khoảng 2,5%.     Trong quá trình phát triển với sự xuất hiện của nhiều vật liệu mới và công nghệ thi  công liên tục được cải tiến đã thúc đẩy sự ra đời của nhiều loại mặt đường, trong đó phải  kể đến công nghệ bê tông đầm lăn. Bê tông đầm lăn (BTĐL) là bê tông không có độ sụt  được đầm chặt bằng lu  rung với thành phần tương tự như bê tông xi măng. Công nghệ  này bắt đầu được áp dụng từ những năm 60 ở một số nước như Canada, Italia, Đài loan  và sau đó đã được lần lượt áp dụng ở nhiều nước khác nhờ các đặc tính ưu việt như tốc  độ thi công nhanh, giá thành thấp so với bê tông thông thường (BTT), đặc biệt là cho một  số đập thủy lợi, thủy điện lớn. Đối với công nghệ mới này, sự lựa chọn loại vật liệu sử  dụng, sau đó là chất lượng và lượng dùng của chúng là nhân tố chính ảnh hưởng đến chất  lượng và giá thành của sản phẩm. Giống như với BTT, các thành phần vật liệu của BTĐL  gồm: chất kết dính, cốt liệu, nước và phụ gia hóa học. Tuy nhiên điểm khác giữa hai loại  bê  tông  này  là  chất  kết  dính  sử  dụng  cho  BTĐL  ngoài  xi  măng  còn  có  thêm  phụ  gia  khoáng được xem như là thành phần bắt buộc. Phụ gia khoáng có vai trò quan trọng trong  việc cải thiện các tính chất của bê tông và thỏa mãn các yêu cầu cần thiết trong qui trình  thi công.     Ở  Việt  Nam  những  năm  gần  đây,  hàng  loạt  các  công  trình  thủy  điện  được  xây  dựng mà ở đó vai trò của BTĐL đã thực sự được khẳng định. Tuy nhiên, việc ứng dụng  BTĐL trong xây dựng hạ tầng giao thông chưa có nhiều. Trong khi đó hàng loạt các công  trình đường giao thông qua các vùng thường xuyên chịu lũ lụt, các bãi đỗ xe, sân cảng và  sân bãi các công trình công nghiệp lớn, đang và sẽ được xây dựng trong tương lai gần.      2    Năm 2013, Bộ giao thông vận tải ban hành Thông tư số 12/2013/TT – BGTVT về việc  “Quy định sử dụng kết cấu mặt đường bê tông xi măng trong đầu tư xây dựng công trình  giao thông”. Thông tư đã hướng dẫn cụ thể về việc lựa chọn kết cấu mặt đường BT cũng  như các quy định pháp lý cho công tác thiết kế và thi công cho loại hình mặt đường này.  Điều này càng khẳng định thêm xu thế sử dụng mặt đường bê tông trong những năm sắp  tới ở Việt Nam. Trong tình hình kinh tế suy thoái như hiện nay, làm đường bê tông là một  giải pháp kích cầu mà Đảng và Nhà nước ta khuyến khích. Điều này không chỉ thúc đẩy  ngành xi măng trong nước phát triển, tạo việc làm cho người lao động mà còn giảm nhập  siêu do hàng năm  Việt Nam phải  nhập khẩu  hàng trăm tấn nhựa đường, góp  phần hiện  thực hóa các giải pháp kích cầu của Chính phủ trong giai đoạn hiện nay.     Vì vậy, từ thực tế này cho thấy việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ BTĐL vào  trong xây dựng giao thông là thực sự cần thiết, góp phần giảm giá thành đầu tư công trình  mà vẫn đảm bảo tốt chất lượng, mang lại ý nghĩa thiết thực giúp cho công tác xây dựng ở  nước ta làm chủ được một loại hình công nghệ tiên tiến, đồng thời phát huy các nguồn  lực sẵn có trong nước.   2. Mục đích nghiên cứu   Mục đích nghiên cứu của luận án là làm rõ các tính chất cơ lý chủ yếu của BTĐL,  để áp dụng cho các công trình đường giao thông trên cơ sở nguyên vật liệu, thiết bị sẵn  có trong điều kiện khí hậu ở Việt Nam.    Mong muốn kết quả nghiên cứu này sẽ trở thành cơ sở cho việc thiết kế hỗn hợp  BTĐL và là cơ sở ứng dụng vật liệu trong công tác thiết kế kết cấu áo đường cứng.   3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu   Đối tượng của luận án là nghiên cứu  BTĐL  để ứng dụng trong xây dựng đường  giao thông ở Việt Nam.     Phạm vi nghiên cứu là lựa chọn vật liệu, thiết kế thành phần, xác định một số tính  chất cơ bản của BTĐL trong phòng thí nghiệm. Trên cơ sở đó đề xuất một số phương án  kết cấu phù hợp với các chỉ tiêu kỹ thuật, kinh tế và điều kiện môi trường ở Việt Nam.      3    CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM   Mục đích của chương này nhằm đánh giá tình hình nghiên cứu, ứng dụng vật liệu  bê tông đầm lăn trong nước và trên thế giới, từ đó đưa ra định hướng nghiên cứu của luận  án cho ứng dụng trong xây dựng đường ở Việt Nam.  1.1. Khái niệm về bê tông đầm lăn 1.1.1. Quá trình hình thành cường độ Quá  trình  hình  thành  cường  độ  của  BTĐL  cũng  tương  tự  như  BTT,  cơ  bản  dựa  trên quá trình hình thành cường độ của đá xi măng. Trước khi tạo hỗn hợp bê tông và bắt  đầu đông kết, hồ xi măng tạo thành sau khi nhào trộn xi măng với nước thành loại huyền  phù đặc có cấu trúc ngưng tụ. Trong đó những hạt rắn hút nhau bằng lực Vanđecvan và  liên kết với nhau bằng  lớp vỏ hydrat. Cấu trúc này sẽ bị phá hủy  khi có lực cơ học tác  dụng (nhào, trộn, rung và đầm) nó trở thành chất lỏng nhớt, dễ tạo hình. Việc chuyển hồ  sang trạng thái chảy mang đặc trưng xúc biến, khi loại bỏ tác dụng của lực cơ học thì liên  kết cấu trúc trong hệ lại được phục hồi. Tính chất cơ học của hồ xi măng tăng theo mức  độ thủy hóa của xi măng. Theo thuyết Baikov – Rebinder, sự hình thành cấu trúc của hồ  xi măng và cường độ của nó diễn ra theo các giai đoạn như sau:    -  Giai  đoạn  hòa  tan:  khi  nhào  trộn  xi  măng  với  nước,  các  thành  phần  khoáng  clanhke sẽ tác dụng với nước ngay trên bề mặt của hạt xi măng. Những sản phẩm mới tan  được như Ca(OH)2, 3CaO.Al2O3.6H2O sẽ hòa tan vào trong nước. Tuy nhiên độ tan của  chúng  không  lớn  do  lượng  nước  có  hạn  nên  dung  dịch  nhanh  chóng  trở  nên  bão  hòa.  Những phân tố cấu trúc đầu tiên được hình thành sau khi nhào trộn xi măng với nước là  etringit, hydroxit canxi và các sợi gen Ca(OH)2 xuất hiện vài giờ sau đó. Những lớp gen  mỏng tạo thành xen giữa các tinh thể Ca(OH)2 làm đặc chắc thêm hồ xi măng.    -  Giai  đoạn  hóa  keo:  dung  dịch  quá  bão  hòa,  các  sản  phẩm  Ca(OH)2,  3CaO.Al2O3.6H2O mới tạo thành sẽ không tan nữa mà tồn tại ở trạng thái keo, trong khi  đó các sản phẩm ettringit (CSH) vốn không tan, nên vẫn tồn tại ở thể keo phân tán. Nước  vẫn tiếp tục mất đi (bay hơi, phản ứng với xi măng), các sản phẩm mới tiếp tục tạo thành,      4    tỷ lệ rắn so với lỏng ngày một tăng, hỗn hợp mất dần tính dẻo, các sản phẩm ở thể keo  liên kết với nhau thành thể ngưng keo.    - Giai đoạn kết tinh: nước ở thể ngưng keo vẫn tiếp tục mất đi, các sản phẩm mới  ngày càng nhiều, chúng kết tinh lại thành tinh thể rồi chuyển sang thể liên tinh làm cho cả  hệ thống hóa cứng. Đến cuối giai đoạn đông kết cấu trúc của hồ xi măng được hình thành  làm cho nó biến đổi thành đá xi măng và khả năng chịu lực tăng lên. Sự hình thành cấu  trúc của đá xi măng trải qua các quá trình vật lý và hóa học phức tạp, là sự biến đổi tổng  hợp mà ở đó các quá trình xảy ra đồng thời, xen kẽ và tác dụng tương hỗ nhau.  Mặc dù, trong BTĐL lượng nước và lượng xi măng ít hơn nhiều so với BTT, song  các  quá  trình  thủy  hỏa  của  xi  măng  vẫn  diễn  ra  phức  tạp  như  bản  chất  vốn  có  của  nó,  đồng thời là cơ sở căn bản cho sự hình thành cường độ bê tông sau này. Tuy nhiên, do  lượng hồ xi măng không đủ lấp đầy khoảng rỗng giữa các hạt cốt liệu và bôi trơn bề mặt  các hạt cốt liệu, nên hỗn hợp bê tông bị rời rạc và kém dẻo. Sự bổ sung của thành phần  phụ  gia  khoáng  (PGK)  cùng  với  xi  măng  tạo  thành  chất  kết  dính  cho  cốt  liệu  lớn  (bộ  khung chịu lực chính của kết cấu).  Phụ gia khoáng sẽ góp phần tăng thể tích hồ, bổ sung  lượng hạt mịn còn thiếu để lấp đầy lỗ rỗng tại các khe giữa các hạt cốt liệu tăng tính dẻo  cho hỗn hợp, tăng độ đặc chắc cho bê tông, do đó làm tăng khả năng chịu lực và chống  thấm của bê tông. Ngoài ra, nó còn làm giảm lượng nhiệt tỏa ra từ các sản phẩm của quá  trình thủy hóa xi  măng, giảm độ co ngót cho bê tông, đây là nguyên nhân chính gây ra  rạn nứt phá hoại kết cấu bê tông sau này.  Bên cạnh đó, lực chấn động cũng là yếu tố quan trọng khác góp phần hình thành  nên cường độ cho BTĐL. Trong giai đoạn đầu, nhờ máy trộn cưỡng bức, các thành phần  trong hỗn hợp BTĐL có sự phân bố đồng đều không bị phân tầng hay vón cục. Trong giai  đoạn  thi  công,  với  lu  rung  bánh  thép  gây  ra  một  áp  lực  lớn  lên  hỗn  hợp,  làm  cho  các  thành phần được xắp xếp chặt chẽ, kết cấu của BTĐL càng đặc chắc hơn. Với hàm lượng  nước ít chỉ đủ cho quá trình thủy hóa của xi măng, nên hạn chế phần nào lượng nước dư  thừa bay hơi gây ra lỗ rỗng là  nguyên nhân làm giảm cường độ của bê tông.  So  với  BTT  thì  cường  độ  của  BTĐL  được  hình  thành  sớm  hơn,  mặc  dù  sự  phát  triển  cường  độ  của  nó  vẫn  biến  đổi  liên  tục  theo  thời  gian.  Đến  một  giai  đoạn  sự  phát      5    triển đó được ổn định, tuy nhiên quá trình hình thành cường độ của nó là một quá trình  phức tạp, mà ở đó sự biến đổi cơ – lý - hóa xen kẽ nhau và tác dụng tương hỗ bổ sung  nhau.  1.1.2. Đặc điểm của BTĐL 1.1.2.1.Thành phần vật liệu   Bê tông đầm lăn sử dụng trong xây dựng đường và đập về cơ bản có thành phần  vật liệu giống nhau (gồm đá, cát, xi măng, phụ gia khoáng và nước), tuy nhiên về hàm  lượng các thành phần trong hỗn hợp thì lại phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật của mỗi loại  công  trình.  Theo  [76]  thì  yêu  cầu  về  vật  liệu  cho  BTĐL  có  những  đặc  điểm  như  trong  bảng 1.1.  Bảng 1.1. Đặc điểm chính của BTĐL Thành phần Trong xây dựng đập Trong xây dựng đường Lượng chất kết dính (kg/m3)  60  250    Tỷ lệ N/CKD  0,4  0,8  0,3  0,4  75  20  15  45  10  25  30  60  Đường kính của cốt liệu lớn (mm)  Cường độ chịu nén ở 28 ngày tuổi  (MPa)  Độ công tác (sec.)    Ngoài ra, cốt liệu dùng cho BTĐL cần phải thỏa mãn tiêu chuẩn về thành phần hạt  không chỉ cho từng loại cốt liệu mà tất cả hỗn hợp các thành phần. Do cốt liệu chiếm từ  75% ÷ 85% tổng thể tích của BTĐL nên việc lựa chọn thích hợp loại cốt liệu, thành phần  hạt sẽ ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc của bê tông.    Mục đích của việc thiết kế cấp phối hợp lý là nhằm đạt được một hỗn hợp chặt với  độ ổn định cao, độ rỗng nhỏ giữa các thành phần cốt liệu, đảm bảo được chèn lấp bằng  một lượng chất kết dính thích hợp, để hỗn hợp vật liệu có được những tính chất cần thiết  cho xây dựng. Hiện nay có rất nhiều PPTK tối ưu thành phần hạt như Fuller – Thomson,  biểu  đồ  lượng  sót  riêng  biệt  (Percent  Retained  Chart),  đồ  thị  chỉ  số  độ  thô  (Coarseness  Factor Chart), đồ thị   0.45 Power, ASTM  C33,  ACI 211  và phương  pháp  số. Nội dung      6    các phương pháp được trình bày trong phụ lục A. Mặc dù vậy, dù thiết kế theo cách thức  nào thì cũng dựa trên những nguyên tắc chung như:  - Với mỗi cấp phối các cốt liệu sẽ tương ứng với một lượng chất kết dính nhất  định, có một hỗn hợp tối ưu với tỷ lệ nước và chất kết dính là thấp nhất và tạo  ra hỗn hợp có cường độ cao nhất.  - Trong hỗn hợp tối ưu, sự cản trở của các hạt vật liệu là tối thiểu do đó đáp ứng  tốt với đầm rung có biên độ và tần số cao.    Hỗn hợp tối ưu không được sử dụng cho mọi công trình xây dựng do có sự thay  đổi những yêu cầu trong quá trình thi công và hoàn thiện. Do vậy, mà cấp phối trộn các  cốt  liệu  được  tính  toán  theo  các  tiêu  chuẩn  tối  ưu  mới  chỉ  là  những  định  tính  ban  đầu,  việc tiến hành thực nghiệm là rất quan trọng nhằm đánh giá cụ thể hơn nữa về cốt liệu sử  dụng có phù hợp hay không.  1.1.2.2. Phương pháp thiết kế cấp phối Lựa chọn PPTK thành phần hỗn hợp BTĐL hợp lý là một bước rất quan trọng đảm  bảo  chất  lượng  của  bê  tông,  đồng  thời  đảm  bảo  tính  kinh  tế  và  tính  bền  lâu  cho  công  trình. Để BTĐL đạt được độ chặt như yêu cầu thì hỗn hợp phải đủ khô để chịu được tác  động của thiết bị đầm lăn và phải đủ ướt để cho phép chất kết dính đủ để phân bố, bao  bọc và lấp đầy chỗ trống giữa các cốt liệu trong quá trình trộn và đầm nén.   Hiện nay có rất nhiều PPTK thành phần bê tông đã được đề xuất và ứng dụng trên  toàn thế giới cho hỗn hợp BTĐL. Do vậy, rất khó để xác định phương pháp nào để làm  chuẩn, tuy nhiên có hai quan điểm thiết kế hỗn hợp BTĐL chính như sau:  -  Quan  điểm  bê  tông:  dựa  vào  tỷ  lệ  N/CKD  được  giữ  không  đổi  và  hỗn  hợp  trộn  được xác định bằng khối lượng tuyệt đối.  - Quan điểm cơ  học  đất: dựa vào  mối quan  hệ giữa chất  kết dính,  cốt liệu và hỗn  hợp được trộn xác định bởi độ ẩm tối ưu và tỷ trọng khô lớn nhất.  Dù thiết kế theo bất kỳ phương pháp nào thì mục đích chính của việc thiết kế BTĐL đều  phải đảm bảo các yếu tố như:      7    - Có đủ lượng vữa cần thiết để bao bọc xung quanh các hạt cốt liệu và lấp đầy lỗ  rỗng giữa chúng.  - Có thể chế tạo được BTĐL với cường độ và mô đun đàn hồi theo yêu cầu.  - Khả năng thi công dễ dàng để đạt được độ chặt như yêu cầu và có tuổi thọ công  trình cao.    Theo quan điểm thiết kế bê tông:   - Thành phần BTĐL được lựa chọn dựa trên quan hệ giữa cường độ nén và một số  tính chất khác với tỷ lệ N/CKD được Abrams thiết lập vào năm 1918. Quan điểm của bê  tông cho rằng lượng hồ xi măng cần vừa đủ để lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu  để hỗn hợp bê tông sau khi lèn chặt có độ rỗng nhỏ nhất.  - Tính công tác được xác định bằng chỉ số độ cứng (VC) nằm trong khoảng 30s   40s phù hợp cho mặt đường BTĐL, tuy nhiên nên kiểm tra lại chỉ số này tại hiện trường.   - Thường yêu cầu hàm lượng cụ thể như lượng nước, lượng CKD, lượng cốt liệu và  sau đó biến đổi một trong các thông số đó để có được độ đặc chắc như yêu cầu. Cho nên  mỗi thông số trong hỗn hợp có thể được tối ưu hóa để đạt được độ chặt như mong muốn.   Phương pháp ACI 211.3R-02– Theo Hiệp hội Bê tông Mỹ, thì N/CKD được xác định theo  đồ thị căn cứ vào cường độ yêu cầu của BT và tỷ lệ pha trộn PGK. Thể tích cốt liệu lớn  chọn theo bảng thiết lập sẵn, căn cứ vào Dmax cốt liệu, C/CL xác định bằng thí nghiệm.  Các  thông  số  còn  lại  tính  toán  từ  phương  trình  thể  tích  tuyệt  đối  (TTTĐ)  (trình  tự  các  bước thiết kế xem phụ lục B).  Nhận xét:   - Phụ gia khoáng thay thế một phần xi măng theo thể tích tuyệt đối;    - Trong biểu đồ lựa chọn các tỷ lệ, cường độ nén của BT chỉ giới hạn bởi một số  cường độ cụ thể như: 13,79MPa ở 90 ngày tuổi; 20,68MPa; 27,58MPa; 34,47 MPa ở 28  ngày tuổi. Do vậy, khi thiết kế thành phần bê tông mác cao hơn trong xây dựng đường thì  việc sử dụng phương pháp này bị hạn chế.        8    Phương pháp RCCD (Roller -Compacted Concrete Dams) - Trung Quốc       Thiết  kế  thành  phần  tương  tự  như  BTT,  dùng  nguyên  lý  bao  bọc  lấp  kín  và  tính  toán các thành phần bằng phương trình TTTĐ (trình tự các bước thiết kế xem phụ lục B).   Việc tính hàm lượng CKD dựa trên công thức:  R90  ARckd ( CKD  B)   N (1.1)  trong đó: R90 là cường độ BTĐL ở tuổi 90 ngày, MPa;   Rckd là cường độ của CKD ở tuổi 28 ngày, MPa;  N, CKD lần lượt là lượng dùng nước, chất kết dính bao gồm xi măng và phụ gia  khoáng, kg/m3; A, B là hệ số phương trình hồi qui được xác định bằng thí nghiệm.     Sau khi tính toán, đúc mẫu thử trong phòng thí nghiệm, điều chỉnh các thông số để  BTĐL có được những tính chất kỹ thuật yêu cầu và đạt hiệu quả kinh tế cao nhất.  Nhận xét:   - Phương pháp này cho cách tính toán cường độ bê tông dễ dàng;    - Trong công thức (1.1) cần qui đổi cường độ thiết kế 28 ngày tuổi về cường độ  thiết kế ở 90 ngày tuổi;    - Rckd là cường độ chất kết dính được xác định theo TCVN 6016:2011.  Thiết kế thành phần hỗn hợp BTĐL theo quan điểm cơ học đất   - Phương pháp được thiết lập dựa trên mối quan hệ giữa tỷ trọng ướt và tỷ trọng  khô  với  độ  ẩm  của  hỗn  hợp  bằng  việc  đầm  chặt  mẫu  với  những  độ  ẩm  khác  nhau.  Nó  cũng khá giống phương pháp dùng để xác định mối quan hệ giữa độ ẩm và tỷ trọng của  đất.    - Nguyên lý lèn được phát triển bởi Proctor rất sớm từ năm 1930 – 1940, Proctor  đã chỉ ra rằng với một năng lượng lèn xác định, tồn tại một giá trị độ ẩm tối ưu để cho  hỗn hợp được lèn chặt tối đa (KLTT lớn nhất). Khi tăng năng lượng lèn, hệ số lèn chặt  tăng lên trong khi độ ẩm tối ưu tương ứng giảm đi.