Thông tin chuyên ngành Xi măng Việt Nam

>> Nghiên cứu ảnh hưởng của xỉ thép trong bê tông xỉ thép dùng làm mặt đường ô tô (P1)

3. Kết quả thí nghiệm và thảo luận

3.1. Cường độ chịu nén
 
3.2. Cường độ chịu kéo khi uốn

Kết quả thí nghiệm cường độ chịu kéo khi uốn 𝑓_cr của các cấp phối BTXT ở tuổi 3, 7 và 28 ngày được trình bày trong Bảng 11.
Hình 13 cho thấy BTXT ở tuổi 28 ngày có độ bền uốn lớn hơn ở tuổi 3 và 7 ngày. Sự gia tăng này hoàn toàn phù hợp với sự gia tăng của cường độ nén (𝑓'_c) ở Hình 11. Theo TCCS 40:2022/TCĐBVN [9], để có thể ứng dụng làm mặt đường bê tông xi măng thì 𝑓_cr ở tuổi 28 ngày phải không được nhỏ hơn 5MPa đối với đường cao tốc, cấp I, cấp III, và không được nhỏ hơn 4,5MPa đối với đường cấp III trở xuống. Biểu đồ tổng hợp cường độ chịu kéo khi uốn theo hàm lượng xỉ thép và tuổi ngày thí nghiệm ở Hình 14 cho thấy 4.5 MPa < 𝑓_cr^BTXT25 < %MPa và 𝑓_cr^{'BTXT50, BTXT75, BTXT100} > 5 MPa. Nghĩa là, BTXT25 thỏa mãn yêu cầu về cường độ chịu kéo khi uốn đối với các mặt đường BTXM của đường cấp III trở xuống và BTXT50, BTXT75, BTXT100 BTXT25 thỏa mãn yêu cầu về cường độ chịu kéo khi uốn đối với các mặt đường BTXM của đường cao tốc, cấp I, cấp III.

3.3. Cường độ chịu kéo khi ép chẻ
Kết quả thí nghiệm cường độ chịu kéo khi ép chẻ 𝑓_SPL của các cấp phối BTXT ở tuổi 3, 7 và 28 ngày được trình bày trong Bảng 12, Hình 15 và 16. Tương tự như cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo khi uốn, 𝑓_SPL^BTXT25 < 𝑓_SPL^BTXT0 < 𝑓_SPL^BTXT50 < 𝑓_SPL^BTXT75 < 𝑓_SPL^BTXT100

3.4. Độ mài mòn của bê tông
Độ mài mòn của BTXT được khảo sát ở hai trạng thái của mẫu: khô và bão hòa. Độ mài mòn của mẫu khô 𝑀_n^k và độ mài mòn của mẫu bão hòa 𝑀_n^bh được trình bày ở Bảng 13. Kết quả cho thấy khi làm việc ở trạng bão hòa bê tông chịu mài mòn kém hơn ở trạng thái khô. Tỷ số 𝑀_n^bh/𝑀_n^k dao động trong khoảng 1.50 - 1.65. Độ mài mòn cũng phụ thuộc nhiều vào hàm lượng xỉ thép sử dụng thể hiện ở Hình 17 và 18. BTXT0 với lượng dùng xỉ thép là 0% có độ mài mòn nhỏ nhất nghĩa bê tông thường chịu mài mòn tốt hơn BTXT. Với BTXT có hàm lượng xỉ thép thay đổi từ 25 - 100%, độ mài mòn có xu hướng giảm dần, tỷ lệ nghịch với sự tăng cường độ chịu nén.

Hình 18 cho thấy, tất cả các cấp phối bê tông nghiên cứu có độ mài mòn lớn hơn 0,3g/cm² và nhỏ hơn 0,6g/cm², nghĩa là các cấp phối này không phù hợp để làm mặt đường BTXM cho đường cao tốc, đường cấp I, cấp II nhưng có thể dùng cho đường cấp III trở lên theo TCCS 40:2022/TCĐBVN [9].

4. Kết luận

Dựa vào các kết quả thực nghiệm được phân tích ở trên có thể đưa ra một số kết luận như sau:

₋ Cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi uốn và cường độ chịu kéo khi ép chẻ có giá trị tăng tỷ lệ thuận với hàm lượng xỉ thép sử dụng. Đạt giá trị lớn nhất khi sử dụng hàm lượng xỉ thép là 100% và đạt giá trị nhỏ nhất khi sử dụng hàm lượng xỉ thép là 25%.

₋ Khi ở trạng thái bão hòa nước, khả năng chống mài mòn của bê tông giảm. Tỷ lệ giữa độ mài mòn của mẫu ở trạng thái bão hòa và khô dao động từ 1.50 - 1.64.

₋ Bê tông thường chịu mài mòn tốt hơn bê tông xỉ thép.

₋ Với BTXT, độ mài mòn tỷ lệ nghịch với hàm lượng xỉ thép sử dụng và giá trị cường độ chịu nén.

₋ BTXT đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật theo TCCS 40:2022/TCĐBVN để làm mặt đường ô tô cấp III trở xuống . Trong đó BTXT100, với tỷ lệ xỉ thép thay thế 100% là tối ưu nhất.
(Hết)

Tài liệu tham khảo

[1] Freer-Hewish. Richard Ghataora. Gurmel, Jessic. James "The utilisation of recycled aggregates generated from highway arisings and steel slag fines," p. 2004.

[2] K. P. Verian, N. M. Whiting, J. Olek, J. Jain, and M. B. Snyder. "Using Recycled Concrete as Aggregate in Concrete Pavements to Reduce Materials Cost.," Publication FHWA/IN/JTRP-2013/18., vol. Transportation Research Program, Indiana Department of Transportation and Purdue University, West Lafayette, Indiana, 2013. doi: 10.5703/1288284315220, p. 2013.

[3] Ahmed Tahwia, Ahmed Abd El Raheem et al. "Use of Steel Slag in EcoFrienfly Rigid Pavement," Bulletin of the Faculty of Engineering. Mansoura University, vol. 45, p. 10-15, 2020.

[4] Carmenlucia Santos Giordano Penteado, Beatriz Leão Evangelista et al. "Use of electric arc furnace slag for producing concrete paving blocks," Ambiente Construído, vol. 19, p. 21-32, 2019.

[5] Ioanna Papayianni, Eleftherios Anastasiou et al. "Steel slag concrete for pavement construction". in Proceedings of the 3nd International Balkans Conference On Challenges Of Civil Engineering, Epoka University, Tirana, Albania, 2016, p.

[6] Sử dụng xỉ gang, xỉ thép của thế giới - Bài học kinh nghiệm về bảo vệ môi trường cho ngành thép Việt Nam (2019). https://congnghiepxanh.wordpress.com/2019/10/08/su-dung-xi-gang-xi-thep-cuathe-gioi-bai-hoc-kinh-nghiem-ve-bao-ve-moi-truong-cho-nganh-thep-viet-nam/.

[7] Chanh Van Nguyen Mien Tran Van, Toyoharu Nawa, Boonchai Stitmannaithum. "Properties of high strength concrete using steel slag coarse aggregate," Proceedings of the 6th ACEC and the 6th AEEC 21 - 22. November 2013, Bangkok, Thailand, p. 2014.

[8] Mai Hồng Hà. "Nghiên cứu sử dụng xỉ thép khu vực Bà Rịa - Vũng Tàu Trong xây dựng đường Ôtô.," p. 2019.

[9] TCCS 40:2022/TCĐBVN. Thi công và nghiệm thu mật đường bê tòng xi măng trong xây dựng cõng trình giao thòng, Tổng Cục đường bộ Việt Nam, Bộ Giao thông vận tải, 2022.

[10] TCVN 10306:2014. Bê tông cường độ cao - Thiết kế thành phần mẫu hình trụ, Bộ Khoa học và Công nghệ, 2014.

[11] TCVN 3105 : 2022. Tiêu chuẩn quốc gia. Hỗn hợp bê tông và bê tông - Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử, Viện Khoa học công nghệ xây dựng, 2022.

[12] TCVN 3118 : 2022. Tiêu chuẩn quốc gia. Bê tông - Phương pháp xác định cường độ chịu nén, Viện Khoa học công nghệ xây dựng, 2022.

[13] TCVN 3119 : 2022. Tiêu chuẩn quốc gia. Bê tông - Phương pháp xác định cường độ chịu kéo khi uốn, Viện Khoa học công nghệ xây dựng, 2022.

[14] TCVN 3120 : 2022. Tiêu chuẩn quốc gia. Bê tông - Phương pháp xác định cường độ chịu kéo khi ép chẻ, Viện Khoa học công nghệ xây dựng, 2022.

[15] TCVN 3114 : 2022. Tiêu chuẩn quốc gia. Bê tông - Phương pháp xác định độ mài mòn, Viện Khoa học công nghệ xây dựng, 2022.

[16] Trần Trung Hiếu, "Nghiên cứu ứng dụng bê tông xi măng tro bay làm mặt đường ô tô ở Việt Nam". Trường Đại học học Giao thông vận tải Cơ sở II, 2017.