Nghiên cứu thực nghiệm bê tông hạt nhỏ sử dụng cát nhiễm mặn làm mặt đường ô tô ở Việt Nam

Tác giả: PGS. TS. NGUYỄN THANH SANG
              TS. THÁI MINH QUÂN
              ThS. LÊ THU TRANG
              Trường Đại học Giao thông vận tải

Chế tạo mẫu thí nghiệm bê tông hạt nhỏ làm đường sử dụng cát nhiễm mặn

Việc sử dụng bê tông xi măng ngày càng nhiều do tốc độ tăng dân số và phát triển cơ sở hạ tầng. Melta et al. [1] cũng đã tính toán rằng có khoảng 18 tỷ tấn bê tông mỗi năm vào năm 2050. Ở Việt Nam, mỗi năm lượng bê tông cần tiêu thụ vào khoảng 167 triệu tấn [2], tương đương với tỷ lệ 1,5 m3/1 người, cao hơn so với tỷ lệ sử dụng bê tông trên thế giới 1,0 m3/1 người. Cát nhiễm mặn và cát mịn trên thế giới rất phong phú ở nhiều vùng, chưa được sử dụng phổ biến làm cốt liệu cho bê tông hạt nhỏ. Ở Việt Nam, trữ lượng cát nhiễm mặn là rất lớn, đặc biệt ở các tỉnh duyên hải miền Trung, riêng Quảng Bình có trữ lượng cát nhiễm mặn vào khoảng 61 tỷ m3, hiện nay chưa được nghiên cứu sử dụng làm cốt liệu cho bê tông. Thêm nữa, trên thế giới cũng như ở Việt Nam có nhiều chất thải công nghiệp tro bay, xỉ lò cao, xỉ thép được tái sử dụng để làm bê tông xi măng, trong đó có bê tông hạt nhỏ. Theo quy hoạch phát triển GTVT đường bộ Việt Nam đến năm 2020 và định hướng đến 2030 cần xây dựng 1.600 km đường cao tốc, nâng cấp QL1, đường Hồ Chí Minh cần khối lượng vật liệu rất lớn [4]. Các dạng kết cấu mặt đường dạng mới cần được đưa vào sử dụng để làm phong phú thêm sự lựa chọn cho nhà thầu. Nghiên cứu của M. Zdiri (2009) các loại cát nhiễm mặn như cát nạo vét từ luồng lạch, cát nạo vét biển đã được nghiên cứu và ứng dụng trong bê tông đầm lăn có cường độ chịu nén và cường độ kéo uốn có thể đáp ứng được các yêu cầu trong kỹ thuật đường bộ [5]. Kamali Siham (2005) cho thấy, bùn nạo vét ở một loạt cảng biển Pháp được sử dụng trong bê tông phục vụ các công trình xây dựng đường làm lớp Base, lớp Subbase [6]. Trong thành phần của bê tông hạt nhỏ có thể dùng thêm cốt liệu xỉ thép từ nhà máy sản xuất gang thép, để cải thiện đặc tính cơ học cũng như khả năng chịu kéo của bê tông hạt nhỏ làm đường. Wang và cộng sự (2020) cho rằng, cốt liệu xỉ thép có góc cạnh tốt làm tăng tính chống mài mòn nên cải thiện độ bền cũng như chống mài mòn cho bê tông mặt đường [9]. Như vậy, có thể kết hợp cát nhiễm mặn và xỉ thép làm cốt liệu cho bê tông hạt nhỏ trong xây dựng đường ở Việt Nam.

Nghiên cứu này trình bày về thiết kế thành phần bê tông hạt nhỏ làm đường theo Tiêu chuẩn ACI211.1 với tỷ lệ thay thế cát nhiễm mặn và xỉ thép trong thành phần từ 0 - 100% có cường độ mục tiêu là 50 MPa. Các yêu cầu kỹ thuật của bê tông hạt nhỏ làm đường được đánh giá bao gồm cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi uốn, mô-đun đàn hồi, độ mài mòn của các loại bê tông hạt nhỏ sử dụng cốt liệu cát nhiễm mặn và xỉ thép Hòa Phát.

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây