BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN VĂN TƢƠI NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG VÀ GIẢI PHÁP BƢỚC ĐẦU HẠN CH ẢNH HƢỞNG Đ N MẶT ĐƢỜNG Ô TÔ O I N Đ I H HẬU NƢỚC I N NG Ở THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG LUẬN ÁN TI N SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2016 Ộ GIÁO ỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN VĂN TƢƠI NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG VÀ GIẢI PHÁP BƢỚC ĐẦU HẠN CH ẢNH HƢỞNG Đ N MẶT ĐƢỜNG Ô TÔ O I N Đ I H HẬU NƢỚC I N NG Ở THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình Giao thông Chuyên ngành: Xây dựng đƣờng ô tô đƣờng thành phố Mã số: 62580205 LUẬN ÁN TI N SĨ Ỹ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1: GS.TS Phạm Huy hang 2: GS.TS ùi Xuân Cậy HÀ NỘI - 2016 -i- LỜI CẢ ƠN Luận án thực Bộ mơn Đƣờng bộ, Khoa Cơng trình, Trƣờng Đại học Giao thông vận tải dƣới hƣớng dẫn tận tình GS.TS Phạm Huy Khang GS.TS Bùi Xuân Cậy Ngh ên cứu s nh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Phạm Huy Khang GS.TS Bùi Xuân Cậy tận tình hƣớng dẫn khoa học suốt trình thực Luận án Ngh ên cứu s nh x n chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo sau đại học, Khoa Cơng trình, thầy giáo Bộ mơn Đƣờng - Trƣờng Đại học Giao thông vận tải giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành Luận án Ngh ên cứu s nh xin trân trọng cảm ơn Trƣờng Cao đẳng Giao thông vận tải II, Phịng Thí nghiệm & Kiểm định - Trung tâm Kỹ thuật Đƣờng 3, Phịng thí nghiệm - Trƣờng Đại học Bách khoa Đà Nẵng, Phịng thí ngh ệm Vật l ệu xây dựng - Trƣờng Đạ học G ao thông vận tả , Trung tâm kỹ thuật t chuẩn đo lƣờng chất lƣ ng 2, tạo đ ều k ện g úp đỡ ngh ên cứu s nh thực thí nghiệm Ngh ên cứu s nh x n chân thành cảm ơn nhà khoa học ngoà nƣớc g úp đỡ thực h ện thí ngh ệm đ ng g p k ến cho Luận án Cuối cùng, Ngh ên cứu s nh bày tỏ lòng cảm ơn đồng nghiệp, gia đình ngƣời thân giúp đỡ Ngh ên cứu s nh suốt trình học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày 02 tháng năm 2016 Ngh n cứu s nh Nguyễn Văn Tƣơi - ii - CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NA Độc lập - Tự - Hạnh phúc Hà Nội, ngày 02 tháng năm 2016 LỜI CA ĐOAN Ngh ên cứu s nh xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân Ngh ên cứu s nh Các kết nghiên cứu kết luận Luận án trung thực chƣa đƣ c cơng bố cơng trình khác Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu c ) đƣ c thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Ngh n cứu s nh Nguyễn Văn Tƣơi - iii - ỤC LỤC LỜI CẢ ƠN i LỜI CA ĐOAN ii ỤC LỤC iii ANH ỤC CÁC ẢNG viii ANH ỤC CÁC HÌNH xi ANH ỤC CÁC Ý HIỆU CÁC CHỮ VI T TẮT xiv Ở ĐẦU CHƢƠNG 1: T NG QUAN V CÁC TÁC ĐỘNG I N Đ I NƢỚC I N NG ĐỐI VỚI CỨU CẢI THIỆN ĐỘ H HẬU ẶT ĐƢỜNG Ô TÔ VÀ CÁC NGHIÊN N CỦA Ê TÔNG LÀ ẶT ĐƢỜNG Ô TÔ 1.1 CÁC BIỂU HIỆN VÀ XU THẾ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU, NƢỚC BIỂN DÂNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1.1 Khái niệm biến đổi khí hậu 1.1.2 Biểu biến đổi khí hậu, nƣớc biển dâng giới 1.1.3 Biểu biến đổi khí hậu, nƣớc biển dâng Việt Nam .5 1.1.3.1 Biểu biến đổi khí hậu, nƣớc biển dâng Việt Nam .5 1.1.3.2 Nhận định xu biến đổi khí hậu Việt Nam 1.1.4 Biểu biến đổi khí hậu, nƣớc biển dâng thành phố Đà Nẵng 1.1.4.1 Vị trí địa l thành phố Đà Nẵng 1.1.4.2 Biểu biến đổi khí hậu thành phố Đà Nẵng .7 1.2 TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐỐI VỚI MẶT ĐƢỜNG Ô TÔ .10 1.2.1 Các tổn thƣơng mặt đƣờng bê tơng nhựa biến đổi khí hậu .10 1.2.1.1 Ảnh hƣởng khí hậu vật liệu bê tông nhựa 10 1.2.1.2 Tác động khí hậu kết cấu mặt đƣờng mềm 12 1.2.1.3 Tác động nƣớc biển độ bền vật liệu bê tông nhựa 14 1.2.2 Các tổn thƣơng mặt đƣờng bê tông xi măng biến đổi khí hậu 17 1.2.2.1 Nhiệt độ cao 17 1.2.2.2 Các chất c hại xâm nhập vào mặt đƣờng bê tông 17 - iv - 1.3 CÁC BIỆN PHÁP CẢI THIỆN ĐỘ BỀN CỦA BÊ TÔNG XI MĂNG VÀ KẾT CẤU BÊ TÔNG XI MĂNG TRONG MÔI TRƢỜNG XÂM THỰC TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM .18 1.3.1 Khái niệm độ bền bê tông xi măng 18 1.3.2 Các biện pháp cải thiện độ bền bê tông kết cấu bê tông môi trƣờng xâm thực 19 1.3.2.1 Giới thiệu biện pháp cải thiện độ bền bê tông kết cấu bê tông môi trƣờng xâm thực 19 1.3.2.2 Biện pháp cải thiện độ bền bê tông xi măng kết cấu bê tông xi măng môi trƣờng xâm thực lựa chọn thành phần vật liệu tối ƣu 19 1.4 XÁC ĐỊNH VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 27 1.5 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 1.5.1 Nội dung nghiên cứu 28 1.5.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 28 1.5.3 Kế hoạch nội dung thí nghiệm .28 1.5.3.1 Đối với vật liệu BTN .28 1.5.3.2 Đối với vật liệu BTXM .29 1.6 KẾT LUẬN CHƢƠNG 29 CHƢƠNG THI T VÀ LỰA CHỌN THÀNH PHẦN Ê TÔNG XI ĂNG TỐI ƢU VỚI PHỤ GIA PUZƠLAN QUẢNG NGÃI THI T THÀNH PHẦN Ê TÔNG NHỰA 31 2.1 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG XI MĂNG VỚI PH GIA PUZƠLAN QUẢNG NG I 31 2.1.1 Vật liệu sử dụng chế tạo bê tông xi măng 31 2.1.1.1 Xi măng .31 2.1.1.2 Phụ gia khoáng Puzơlan 32 2.1.1.3 Cốt liệu lớn (đá dăm) 36 2.1.1.4 Cốt liệu nhỏ (cát) .38 2.1.1.5 Phụ gia h a d o 39 2.1.2 Thiết kế thành phần cấp phối bê tông xi măng 40 -v- 2.1.2.1 Yêu cầu bê tông xi măng xây dựng mặt đƣờng ô tô 40 2.1.2.2 Thiết kế thành phần bê tông xi măng 41 2.1.2.3 Công tác đúc bảo dƣỡng mẫu bê tơng xi măng .48 2.1.2.4 Thí nghiệm xác định cƣờng độ nén kéo uốn 49 2.1.2.5 Xác định cƣờng độ nén kéo uốn đặc trƣng bê tông xi măng .50 2.1.2.6 Đối chiếu với yêu cầu bê tông dùng xây dựng mặt đƣờng ô tô .57 2.2 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG NHỰA 58 2.2.1 Vật liệu chế tạo 58 2.2.2 Thiết kế thành phần BTNC12.5 BTNC19 .59 2.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG 63 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆ TIÊU ĐỘ N CỦA Ê TÔNG TRONG XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ ÔI TRƢỜNG NƢỚC I N 64 3.1 XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU ĐỘ BỀN CỦA BÊ TÔNG XI MĂNG S D NG PH GIA PUZƠLAN QUẢNG NG I 64 3.1.1 Đặt vấn đề 64 3.1.2 Thí nghiệm xác định độ bền bê tông ngâm nƣớc biển .65 3.1.2.1 Quan sát bề mặt mẫu mắt thƣờng .67 3.1.2.2 Thí nghiệm xác định cƣờng độ nén loại bê tông xi măng theo thời gian ngâm nƣớc biển .71 3.1.2.3 Thí nghiệm phân tích nhiệt trọng lƣ ng 76 3.1.2.4 Thí nghiệm phân tích vi cấu trúc SEM (Scanning Electron Microscopy) 80 3.1.2.5 Thí nghiệm độ thấm nƣớc 82 3.1.2.6 Thí nghiệm độ thấm ion clo loại bê tông .86 3.1.2.7 Thí nghiệm xác định độ giãn nở loại bê tông xi măng 88 3.2 NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN CỦA BÊ TÔNG NHỰA 96 3.2.1 Phƣơng pháp, nội dung nghiên cứu 96 3.2.2 Kết nghiên cứu .98 3.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG .100 - vi - CHƢƠNG 4: Đ ĐƢỜNG XUẤT VÀ T NH TOÁN Ê TÔNG XI ĂNG S ỘT SỐ T CẤU ẶT ỤNG PHỤ GIA PUZƠLAN HU VỰC THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 101 4.1 TRÌNH TỰ TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MẶT ĐƢỜNG BTXM 101 4.2 MƠ HÌNH TÍNH TỐN, TIÊU CHUẨN TRẠNG THÁI GIỚI HẠN 102 4.2.1 Mơ hình tính tốn 102 4.2.2 Các trạng thái giới hạn tính tốn .102 4.2.3 Xác định cƣờng độ kéo uốn thiết kế yêu cầu BTXM lớp móng .103 4.2.4 Hệ số độ tin cậy  r 104 4.2.5 Vị trí BTXM dễ bị phá hoại mặc định .105 4.2.6 Tải trọng trục tiêu chuẩn để tính mỏi quy đổi trục tiêu chuẩn 105 4.2.7 Tải trọng trục đơn nặng thiết kế Pm 105 4.2.8 Trị số gradien nhiệt độ lớn Tg 105 4.3 TÍNH TỐN TẤM BTXM KHI LỚP MÓNG TRÊN BẰNG VẬT LIỆU HẠT GIA CỐ 106 4.3.1 Tính trị số  pr 106 4.3.2 Tính trị số  ps 107 4.3.3 Tính trị số  bpr 108 4.3.4 Ứng suất kéo uốn tải trọng nặng thiết kế Pm gây BTXM 108 4.3.5 Ứng suất kéo uốn gradien nhiệt độ gây mỏi  tr 109 4.3.6 Tính hệ số ứng suất uốn vồng CL 110 4.4 ĐỀ XUẤT CÁC PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ CẤU TẠO KẾT CẤU MẶT ĐƢỜNG BTXM 111 4.4.1 Đƣờng c quy mô giao thông thiết kế cấp trung bình (Đƣờng cấp IV) 111 4.4.1.1 Thu thập số liệu đầu vào 111 4.4.1.2 Đề xuất phƣơng án cấu tạo kết cấu áo đƣờng 111 4.4.2 Đƣờng c quy mô giao thông thiết kế cấp nặng (Đƣờng cấp III) 112 4.4.2.1 Thu thập số liệu đầu vào 112 4.4.2.2 Đề xuất phƣơng án cấu tạo kết cấu áo đƣờng 113 - vii - 4.5 KIỂM TOÁN CÁC PHƢƠNG ÁN KẾT CẤU MẶT ĐƢỜNG DO TẢI TRỌNG XE CHẠY VÀ GRADIEN NHIỆT ĐỘ GÂY RA 114 4.5.1 Đƣờng c quy mơ giao thơng thiết kế cấp trung bình (Đƣờng cấp IV) 114 4.5.2 Đƣờng c quy mô giao thông thiết kế cấp nặng (Đƣờng cấp III) 118 4.6 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TỐN 122 4.6.1 Phân tích kết tính tốn kết cấu mặt đƣờng 122 4.6.2 Phân tích hiệu kinh tế loại bê tông xi măng 124 4.7 XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀY TỐI THIỂU CỦA LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ ĐẢM BẢO TUỔI THỌ S D NG YÊU CẦU CỦA MẶT ĐƢỜNG BTXM .125 4.8 KẾT LUẬN CHƢƠNG .131 T LUẬN VÀ ANH I N NGHỊ 132 ỤC CƠNG TRÌNH CỦA NGHIÊN CỨU SINH a TÀI LIỆU THA HẢO b - viii - ANH TT ỤC CÁC ẢNG T n bảng Trang Bảng 1.1 Mực nƣớc biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980-1999 Bảng 1.2 Kịch nƣớc biển dâng Bảng 1.3 Hàm lƣ ng nhựa đƣờng tối ƣu loại hỗn h p .15 Bảng 1.4 Độ ổn định độ d o Marshall mẫu BTN 16 Bảng 1.5 Hệ số khuếch tán ion clo loại bê tông 23 Bảng 1.6 Kế hoạch nội dung thí nghiệm với vật liệu BTN 28 Bảng 1.7 Kế hoạch nội dung thí nghiệm với vật liệu BTXM .29 Bảng 2.1 Các tiêu chất lƣ ng xi măng PC 40 31 Bảng 2.2 Các khu đề xuất thăm dị phụ gia khống puzơlan Quảng Ngãi 34 Bảng 2.3 Chỉ số hoạt tính puzơlan núi Đầu Voi 35 Bảng 2.4 Yêu cầu kỹ thuật kết thí nghiệm Puzơlan núi Đầu Voi 35 Bảng 2.5 Chỉ tiêu lí u cầu cốt liệu thơ để xây dựng mặt đƣờng BTXM 37 Bảng 2.6 Các tiêu lí đá dăm Dmax = 19 mm mỏ đá Hốc Khế 37 Bảng 2.7 Thành phần hạt đá dăm Hốc Khế - Đà Nẵng 38 Bảng 2.8 Các tiêu lí cát Túy Loan - Đà Nẵng 39 Bảng 2.9 Thành phần hạt cát vàng Túy Loan - Đà Nẵng 39 Bảng 2.10 Thông số kỹ thuật phụ gia Lotus R201 40 Bảng 2.11 Các tiêu l BTXM độ sụt hỗn h p BTXM [4] 41 Bảng 2.12 Độ sụt hỗn h p bê tông xi măng theo loại kết cấu 41 Bảng 2.13 Lƣ ng nƣớc trộn hàm lƣ ng khơng khí BTXM tƣơi 42 Bảng 2.14 Mối quan hệ tỉ lệ N/CKD cƣờng độ nén 42 Bảng 2.15 Thể tích đá dăm đầm chặt đơn vị thể tích BTXM 43 Bảng 2.16 Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông xi măng .48 Bảng 2.17 Kế hoạch thí nghiệm đặc trƣng cƣờng độ BTXM .48 Bảng 2.18 Hệ số (kn) cho giá trị đặc trƣng 5% 51 Bảng 2.19 Cƣờng độ nén đặc trƣng loại bê tông xi măng 51 - 128 - Chiều dày lớp bê tông bảo vệ BTXM để đảm bảo tuổi thọ sử dụng yêu cầu mặt đƣờng BTXM cấp đƣờng (Đƣờng cấp III cấp IV) đƣ c 90 biển 80 70 60 50 40 30 20 ng BTXM ( 85PC-15PZ 100RPC đ m b o tu i thọ sử dụng ng cấp III the Quy t định 3230/Q -BGTVT) Vùng thủy triều 80 70 60 50 40 30 20 ng BTXM ( BT 85PC-15PZ 100RPC 100PC-0PZ 85PC-15PZ 100RPC 10 Hình 4.5 Chiều dày l p bê tông b o vệ tấ m t đ BT Vùng hí biển 100PC-0PZ Chiều dày lớp bê tông bảo vệ (mm) 90 100PC-0PZ 85PC-15PZ 100RPC 10 Hình 4.4 Chiều dày l p bê tông b o vệ tấ m t đ Vùng thủy triều Vùng hí biển 100PC-0PZ Chiều dày lớp bê tông bảo vệ (mm) thể nhƣ Hình 4.4 4.5 sau đây: đ m b o tu i thọ sử dụng ng cấp IV the Quy t định 3230/Q -BGTVT) Trong trƣờng h p chiều dày lớp vỏ bê tông bảo vệ cốt thép biết, từ công thức (4.19) (4.20) phƣơng pháp thử dần để xác định đƣ c thời gian bắt đầu ăn mòn cốt thép tkđ Theo [3], chiều dày lớp bê tông bảo vệ tối thiểu xmim = 50 mm, chọn x = 50; 60 70 mm, tính đƣ c tuổi thọ t kđ, tỉ số tkđ/tkđ100PC-0PZ - 129 - (tỉ số tuổi thọ mặt đƣờng BTXM sử dụng bê tông 85PC-15PZ 100RSC so với bê tơng 100PC-0PZ) vùng khí biển thủy triều nhƣ Bảng 4.15 B ng 4.15 Tu i thọ m t đ Loại bê tông D x ng BTXM v i điều kiện bi n khác Tỉ số tkđ x tkđ Tỉ số x tkđ Tỉ số (m2/năm) (mm)(năm) tkđ/tkđ100PC-0PZ (mm) (năm) tkđ/tkđ100PC-0PZ (mm) (năm) tkđ/tkđ100PC-0PZ Điều kiện khí biển 100PC-0PC 4,073.10-4 50 9,69 1,00 60 14,40 1,00 70 20,28 1,00 100RSC 3,499.10-4 50 11,05 1,14 60 16,58 1,15 70 23,51 1,16 85PC-15PZ 1,030.10-4 50 33,25 3,43 60 53,40 3,71 70 79,66 3,93 Điều kiện thủy triều 100PC-0PC 4,073.10-4 50 5,05 1,00 60 8,05 1,00 70 11,96 1,00 100RSC 3,499.10-4 50 5,90 1,17 60 9,48 1,18 70 14,15 1,18 85PC-15PZ 1,030.10-4 50 21,24 4,21 60 35,86 4,45 70 55,48 4,64 Quan hệ tuổi thọ mặt đƣờng BTXM chiều dày lớp bê tơng bảo vệ đƣ c thể nhƣ Hình 4.6 4.7 sau đây: 90 100PC-0PZ 100RSC 85PC-15PZ 80 Tuổi thọ, năm 70 60 50 40 30 20 10 50 60 70 Chiều dày lớp bê tông bảo vệ, mm Hình 4.6 Quan hệ tu i thọ m t đ ng BTXM chiều dày l p bê tơng b o vệ vùng khí quy n bi n - 130 - Tuổi thọ, năm 60 100PC-0PZ 100RSC 85PC-15PZ 50 40 30 20 10 50 60 70 Chiều dày lớp bê tơng bảo vệ, mm Hình 4.7 Quan hệ tu i thọ m t đ b o vệ ng BTXM chiều dày l p bê tông vùng thủy triều Từ kết nghiên cứu c thể đƣa số nhận xét sau: - Hệ số khuếch tán ion clo 28 ngày bê tông 100RSC 85PC-15PZ nhỏ so với bê tông 100PC-0PZ Cụ thể, hệ số khuyếch tán ion clo 28 bê tông 100RSC giảm 14%, bê tông 850PC-15PZ giảm 75% so với bê tông 100PC-0PZ - Chiều dày lớp bê tông bảo vệ tối thiểu đảm bảo tuổi thọ sử dụng mặt đƣờng BTXM (Đƣờng cấp III) lần lƣ t 69,57, 65,21, 39,95 mm vùng khí biển 85,49, 79,97, 47,96 mm vùng thủy triều ứng với sử dụng bê tông 100PC-0PZ, 100RSC 85PC-15PZ - Chiều dày lớp bê tông bảo vệ tối thiểu đảm bảo tuổi thọ sử dụng mặt đƣờng BTXM (Đƣờng cấp IV) sử dụng bê tông 100PC-0PZ, 100RSC 85PC15PZ lần lƣ t 61,13, 57,39, 35,71 mm vùng khí biển 76,47, 71,60, 43,42 mm vùng thủy triều - Khi mặt đƣờng BTXM tuổi thọ sử dụng yêu cầu, chiều dày lớp bê tông bảo vệ tối thiểu sử dụng bê tông 100RSC 85PC-15PZ đƣờng cấp III giảm lần lƣ t 4,36 mm, 5,52 mm 29,62, 37,53 mm; Đối với đƣờng cấp IV giảm lần lƣ t 3,74 mm, 4,86 mm 25,42, 33,04 mm tƣơng ứng với điều kiện vùng khí biển vùng thủy triều - 131 - - Tuổi thọ mặt đƣờng BTXM sử dụng bê tông 100PC-0PZ, 100RSC 85PC-15PZ lần lƣ t 9,69, 11,05, 33,25 năm vùng khí tuyển biển 5,05, 5,90, 21,24 năm vùng thủy triều ứng với lớp bê tông bảo vệ 50 mm - Tuổi thọ xâm nhập ion clo của mặt đƣờng BTXM sử dụng bê tông RSC cao khoảng 1,16 - 1,18 lần; sử dụng bê tông 85PC-15PZ cao khoảng 3,34 - 4,63 lần tƣơng ứng so với sử dụng bê tông 100PC-OPZ lớp bê tông bảo vệ lần lƣ t 50; 60 70 mm 4.8 T LUẬN CHƢƠNG Từ kết tính tốn, phân tích c thể đƣa kết luận sau đây: - Ứng suất kéo uốn gây mỏi lớn mặt đƣờng BTXM tải trọng nhiệt độ gây xấp xỉ - Chiều dài lớn BTXM c thể sử dụng thiết kế 5,0 m - Về hiệu kinh tế, tính tốn chi phí cho km đƣờng với điều kiện thi cơng nhƣ mặt đƣờng BTXM sử dụng bê tơng 85PC-15PZ tiết kiệm đƣ c khoảng 4,1% chi phí so với bê tông 100PC-0PZ - Tuổi thọ xâm nhập ion clo mặt đƣờng BTXM sử dụng bê tông 85PC15PZ cao khoảng 3,34 - 4,63 lần tƣơng ứng so với sử dụng bê tông 100PC-OPZ lớp bê tông bảo vệ lần lƣ t 50; 60 70 mm - 132 - T LUẬN VÀ I N NGHỊ T LUẬN 1 Các nội dung thực Luận án 1.1.1 Tổng quan tác động biến đổi khí hậu mặt đƣờng ô tô nghiên cứu cải thiện độ bền bê tông môi trƣờng xâm thực 1.1.2 Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá đặc trƣng cƣờng độ loại bê tông sử dụng puzơlan núi Đầu Voi - Quảng Ngãi thay xi măng 1.1.3 Nghiên cứu thực nghiệm xác định cƣờng độ tiêu độ bền loại BTXM ngâm nƣớc biển: Cƣờng độ theo thời gian, phân tích nhiệt trọng lƣ ng, phân tích vi cấu trúc SEM, độ giãn nở bê tông môi trƣờng dung dịch 5% Na2SO4, nƣớc biển, độ thấm nƣớc, độ thấm ion clo quan sát bề mặt mẫu BTXM mắt thƣờng theo thời gian 1.1.4 Nghiên cứu ảnh hƣởng nƣớc biển đến độ d o độ ổn định Marshall loại bê tông nhựa BTNC12,5 BTNC 19 1.1.5 Đề xuất tính tốn kết cấu mặt đƣờng BTXM sử dụng bê tông chứa 15% puzơlan núi Đầu Voi - Quảng Ngãi thay xi măng 1.2 Những vấn đề Luận án 1.2.1 Đã chứng minh đƣ c mặt đƣờng BTN điều kiện ngập (nƣớc biển) bị suy giảm đáng kể tiêu độ bền độ chảy d o Marshall, 02 tiêu đƣ c sử dụng để kiểm soát chất lƣ ng mặt đƣờng BTN Độ ổn định Marshall giảm dần độ d o Marshall tăng dần theo thời gian ngâm mẫu BTNC12,5 BTNC19 nƣớc biển Sau thời gian tháng, ảnh hƣởng nƣớc biển đến tính chất BTN lớn Sau tháng, mẫu BTN không thỏa mãn với tiêu chuẩn độ ổn định lớn 8kN độ d o từ - mm Vì vậy, mặt đƣờng bê tông nhựa thông thƣờng không nên sử dụng vùng c nguy ngập nƣớc biển liên tục dài ngày đến tháng, để sử dụng loại BTN n i làm mặt đƣờng ô tô cần phải c giải pháp h p l 1.2.2 Đã tìm tỉ lệ puzơlan núi Đầu Voi - Quảng Ngãi tối ƣu mặt cƣờng độ 10-15% c thể sử dụng để xây dựng mặt đƣờng ô tô Đã chứng minh đƣ c - 133 - BTXM sử dụng puzơlan núi Đầu Voi - Quảng Ngãi với tỉ lệ tối ƣu đƣ c xác định cho hiệu chống lại nguy suy giảm cƣờng độ ngâm nƣớc biển liên tục dài ngày Việc sử dụng BTXM c puzơlan núi Đầu Voi - Quảng Ngãi với tỉ lệ thích h p để làm mặt đƣờng ô tô giải pháp khả thi để sử dụng khu vực c nguy ngập nƣớc biển liên tục, dài ngày đảm bảo cƣờng độ mặt đƣờng BTXM 1.2.3 Đã chứng minh đƣ c BTXM thông thƣờng điều kiện ngập (nƣớc biển) liên tục dài ngày c nguy suy giảm cƣờng độ nén đáng kể Nhƣ vậy, việc sử dụng BTXM thông thƣờng để làm mặt đƣờng điều kiện ngập nƣớc biển liên tục, dài ngày s c nguy hƣ hỏng cao vấn đề suy giảm cƣờng độ 1.2.4 Đã chứng minh đƣ c với tỉ lệ puzơlan núi Đầu Voi - Quảng Ngãi tối ƣu, BTXM c khả cải thiện đáng kể sức kháng ăn mòn, độ chống thấm nƣớc, độ chống thấm ion clo Sử dụng BTXM c puzơlan núi Đầu Voi - Quảng Ngãi với tỉ lệ thích h p để làm mặt đƣờng ô tô giải pháp khả thi để sử dụng khu vực c nguy ngập nƣớc biển liên tục, dài ngày để đảm bảo tuổi thọ mặt đƣờng 1.2.5 Đã tính tốn đƣ c chiều dày lớp bê tông bảo vệ tối thiểu đảm bảo tuổi thọ sử dụng mặt đƣờng BTXM tsd = 20 năm lần lƣ t 69,57, 65,21, 39,95 mm vùng khí biển 85,49, 79,97, 47,96 mm vùng thủy triều ứng với sử dụng bê tông 100PC-0PZ, 100RSC, 85PC-15PZ Tuổi thọ xâm nhập ion clo của mặt đƣờng BTXM sử dụng bê tông 100RSC cao khoảng 1,16 - 1,18 lần; sử dụng bê tông 85PC-15PZ cao khoảng 3,34 - 4,63 lần tƣơng ứng so với sử dụng bê tông 100PC-0PZ lớp bê tông bảo vệ lần lƣ t 50; 60 70 mm 1.2.6 Khi đƣờng c điều kiện tải trọng, m ng, nhiệt độ quy mơ giao thơng nhƣ chiều dày ứng suất kéo uốn gây mỏi lớn mặt đƣờng BTXM tải trọng nhiệt độ gây xấp xỉ bê tông 85PC15PZ c hiệu kinh tế Cụ thể, mặt đƣờng BTXM sử dụng bê tông 85PC15PZ tiết kiệm đƣ c khoảng 4,1% chi phí so với bê tơng 100PC-0PZ I N NGHỊ V NHỮNG NGHIÊN CỨU TI P THEO Tiến hành trộn rải thử đoạn mặt đƣờng BTXM sử dụng phụ gia puzơlan thay 15% xi măng để khảo sát, so sánh kết trƣờng với kết nghiên cứu phịng thí nghiệm -a- ANH ỤC CƠNG TRÌNH CỦA NGHIÊN CỨU SINH Nguyễn Văn Hƣớng, Nguyễn Văn Tƣơi, Nguyễn Thị Lộc, Phạm Cƣờng, “Nghiên cứu dùng phụ gia khoáng puzơlan Quảng Ngãi để thay cho phần xi măng bê tơng”, Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Đại học Đà Nẵng, số 7(92)/2015, trang: 11-15 Nguyễn Văn Tƣơi, Nguyễn Quang Phúc, “Nghiên cứu ảnh hưởng nước biển đến độ ổn định độ dẻo marshall bê tơng nhựa chặt theo thời gian”, Tạp chí GTVT tháng 12/2015, trang 48 - 50 Nguyễn Văn Tƣơi, Phạm Huy Khang, Nguyễn Văn Hƣớng, “Hiệu puzơlan tự nhiên độ bền bê tông mơi trường biển”, Tạp chí GTVT tháng 1+2/2016, trang 77-81 Nguyễn Văn Tƣơi, Nguyễn Quang Phúc, “Sử dụng phụ gia puzơlan tự nhiên để cải thiện độ chống thấm ion tuổi thọ kết cấu bê tông môi trường biển”, Tạp chí GTVT tháng 3/2016, trang 60-63 Nguyễn Văn Tƣơi, Nguyễn Quang Phúc, “Sử dụng phụ gia puzơlan tự nhiên để cải thiện độ chống thấm bê tơng xi măng”, Tạp chí GTVT tháng 4/2016, trang 58-60 Nguyễn Văn Tƣơi, Nguyễn Quang Phúc, Trần Thị Cẩm Hà, “Sử dụng phụ gia puzơlan tự nhiên để cải thiện cường độ chịu nén bê tông xi măng ngâm nước biển”, Tạp chí Cầu đƣờng, tháng 5/2016, trang 14-17 -b- TÀI LIỆU THA HẢO Tiếng Việt Bộ Tài ngun Mơi trƣờng (2008), Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu Bộ Tài nguyên Môi trƣờng (2012), Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam Bộ Giao thông vận tải (2012), Quyết định số 3230/QĐ-BGTVT ngày 14/12/2012 việc “Quy định tạm thời thiết kế mặt đường bê tông xi măng thông thường có khe nối xây dựng cơng trình giao thông” Bộ Giao thông vận tải (2012), Quyết định số 1951/QĐ-BGTVT ngày 17/8/2012 việc “Quy định tạm thời kỹ thuật thi công nghiệm thu mặt đường bê tơng xi măng xây dựng cơng trình giao thông” Bộ Giao thông vận tải (2014), Quyết định số 858/QĐ-BGTVT ngày 26/3/2014 việc “Hướng dẫn áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hành nhằm tăng cường quản lý chất lượng thiết kế thi cơng mặt đường bê tơng nhựa nóng tuyến đường tơ có quy mơ giao thơng lớn” Đinh Xuân Anh, Nguyễn Nhƣ Oanh (2012), “Nghiên cứu đề xuất sử dụng phụ gia khống hoạt tính cho bê tông đầm lăn đập Tân Mỹ tỉnh Ninh Thuận khía cạnh kinh tế kỹ thuật”, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi Môi trường, số 36, tr 24-31 Đỗ Hồng Hải (2007), “Nghiên cứu ứng dụng phụ gia puzơlan vào công nghệ thi công đập bê tông trọng lực Việt Nam”, Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật, Trƣờng Đại học Thủy l i Nguyễn Ánh Dƣơng (2011), “Ngun liệu khống hoạt tính từ số đá phun trào axít trung tính Việt Nam nghĩa thực tiễn chúng”, Tạp chí Các Khoa học Trái Đất, số 33 (3ĐB), tr 599-605 Nguyễn Mạnh Tƣờng cộng (2010), “Nghiên cứu sử dụng puzơlan mỏ Giao Ninh - Châu Đức - Bà Rịa Vũng Tàu làm phụ gia khoáng cho sản xuất xi măng bê tông”, Đề tài NCKH cấp Bộ -c- 10 Nguyễn Quang Phú, Nguyễn Thành Lệ (2011), “Ảnh hƣởng phụ gia khoáng tro bay nhiệt điện puzơlan thiên nhiên đến số tính chất l bê tơng đầm lăn (RCC)”, Tạp chí KHCN Xây dựng, số 2, tr 40-46 11 Trần Văn Thảo (2013), "Tiềm puzơlan địa bàn tỉnh Quảng Ngãi giải pháp thăm dò, khai thác, sử dụng h p l tài nguyên”, Tập san thông tin KH&CN, số 02 12 Nguyễn Quang Chiêu, Phạm Huy Khang (2010), Xây dựng mặt đường ô tô, NXB GTVT 13 Nguyễn Văn Hƣớng (2013), “Định lƣ ng sản phẩm hyđrat xi măng phƣơng pháp nhiệt - trọng lƣ ng”, Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Đại học Đà Nẵng, số (62), tr 35-41 14 Nguyễn Văn Hƣớng (2014), “Bài học từ cơng trình bê tông khối lớn hƣ hỏng công nội sun-phát”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 78, tr 43-48 15 Trần Ngọc Tuyền, Nguyễn Đăng Tƣ (2010), “Nghiên cứu sử dụng puzơlan Khe Mạ - Thừa Thiên Huế làm phụ gia hoạt tính cho xi măng Portland”, Tạp chí Hóa học - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, số 5A(48), tr 213-219 16 TCVN 8820:2011, “Hỗn hợp bê tơng nhựa nóng - thiết kế theo phương pháp Marshall” 17 TCVN 8819:2011, “Mặt đường nhựa nóng - u cầu thi cơng nghiệm thu” 18 Viện Khoa học khí tƣ ng thủy văn Mơi trƣờng (2010), Biến đổi khí hậu tác động Việt Nam Tiếng Anh 19 ACI 201.2R (June, 2008), “Guide to Durable Concrete”, Reported by ACI Committee 201 20 ACI Committee 232 (1994), Proposed Report: Use of natural pozzolan in concrete, ACIMaterials Journal 91(4): 410-27 21 ACI 211.1 (1997), Standard Practice for Selecting Proportions for Normal weight and Mass Concrete (ACI 211.1-91) Reapproved 1997 -d- 22 ACI (2008), Guide to Durable Concrete, American Concrete Institutes, Farmington 23 Abdul Al, Wahhab HI, Hasnain J (1998), “Laboratory study of asphalt concrete durability in Jeddah”, Build Environ 1998; 33(4):219-30 24 Ahmed Ebrahim Abu El-Maaty Behiry (2013), “Laboratory evaluation of resistance to moisture damage in asphalt mixtures”, Ani Shams Engineering Journal, 4, 351-363 25 Arẳjo G.S., Chinchón S., Aguado A (2008), Evaluation of the behavior of concrete gravity dams suffering from internal sul phate attack, IBRACON Structures and Materials Journal, Vol 1(1), p.84-112 26 Amoudi Al O.S.B., Maslehuddin M and Saadi M.M (1995), “Effect of magnesium sul phate and sodium sul phate on the durability performance of plain and blended cements”, ACI Materials Journal, Vol 92, No 1, p 15-24 27 Ali Akbar Ramezanianpour, Rahimeh Mousavi, Moosa Kalhori (2014), “Influence of zeolite additive on chloride durability and carbonation of concretes”, International Journal of Civil Engineering & Geo-Environment 28 Ahmed Ebrahim Abu El-Maaty Behiry (2013), "Laboratory evaluation of resistance to moisture damage in asphalt mixtures", Ain Shams Engineering Journal, Egypt 29 ASTM C1202-12: “Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloride Ion Penetration” 30 ASTM D6927 - 15 (2015), Standard Test Method for Marshall Stability and Flow of Asphalt Mixtures 31 Berke, N and Hicks, M (1992), “Estimating the life cycle of reinforced concrete decks and marine piles using laboratory diffusion and corrosion data” 32 BS EN 12390-8:2009 (2009), “Testing hardened concrete, Part 8: Depth of penetration of water under pressure” -e- 33 Berner R (1975), The magnesium in the crystal growth of calcite and aragonite from seawater, Geochimica et Cosmochimica Acta, Vol 39(4), p 539-504 34 Collerpardi M (2003), A state-of-the-art review on delayed ettringite attack on concrete, Cement & Concrete Composites, Vol 25, p.401-407 35 David J White et al (2010), Analysis of Recycled Portland Cement Concrete Subbase Aggregate Using the Scanning Electron Microscopy and Field Investigation, Journal of Materials in Civil Engineering (2010) 36 DuraCrete, Durability Design of Concrete Pavements (May, 2000), “Guide for structural and durability design of concrete pavements”, The European UnionBrite EuRam III 37 Divet L., ArnaudS., Derobert X., Fasseup., Faure R.M., Larive C., Naquin B., Olivier G (2005), Présentation des techniques de diagnostic de I’état d’un béton soumis un incendie, Méthodes d ssais n062, Laboratoire central des Ponts et chaussées 38 Frigione, G and Sersale, R (1989), “The action of some aggressive solutions on Portland, pozzolanic and blast furnace slag cement mortars”, Cement and Concrete Research, Vol 19, No 6, pp 885- 893,1989 39 Gollop R.S., Taylor H.F.W (1995), Microstructural and microanalytical studies of sul phate attack III, sul phate -resisting portland cement: Reactions with sodium and magnesium sul phate solutions, Cement and Concrete research, Vol 25, p.1581-1590 40 Ghrici M., Kenai S., Meziane E (2006) “Mechanical and durability properties of cement mortar with Algerian natural pozzolana”, J Mater Sci 41:6965-6972 41 Ghassan K Al-Chaar1, Mouin Alkadi and Panagiotis G Asteris (2013), “Natural Pozzolan as a Partial Substitute for Cement in Concrete”, The Open Construction and Building Technology Journal, 7, p.33-42 42 Hooton R D (1986), "Permeability and Pore Structure of Cement Pastes Containing Fly Ash, Slag, and Silica Fume", Blended Cements, ASTM STP, vol 897, pp 128-143 -f- 43 Hollis N Walker, D Stephen Lane, and Paul E Stutzman (2006), Petrographic Methods of Examining Hardened Concrete:A Petrographic Manual, the U.S Department of Transportation 44 Hossain K.M.A., Julkarnine K.M.Y., Anwar M.S (June - 2015), “Evolution Of Strength And Durability Of Scoria Concrete In Sea Environment”, Journal of Multidisciplinary Engineering Science and Technology (JMEST) ISSN: 3159-0040, Vol Issue 6, pp1268-1275 45 Hossain K M A., Anwar M S and Julkarnine K M Y (February, 2015), “Strength and Durability of Concrete incorporating Natural Pozzolan in Aggressive Solomon Sea Environment”, Asian Journal of Engineering and Technology, Volume 03 - Issue 01, pp 24-32 46 Huong N.V, Leklou N., Aubert J.E., Mounanga P (2013), The effect of natural pozzolan on delayed ettringite formation of the heat-cured mortars Construction and Building Materials, vol 48, p 479-484 47 Jun Liu , Kaifeng Tang, Dong Pan, Zongru Lei, Weilun Wang and Feng Xing (2014), Surface Chloride Concentration of Concrete under ShallowImmersion Conditions, Materials 2014, 7, p.6620-p.6631; 48 Kandhal P S and Rickards I J (2001), Premature failure of asphalt overlays from stripping: case histories Proceedings of the AAPT, Clearwater, USA 49 Mark G Richardson (2002), “Fundamentals of durable reinforced concrete”, published in the Taylor & Francis e-Library, simultaneously published in the USA and Canada 50 Marion G.M., F.J Millero, M.F Camões, P Spitzer, R Feistel, C T.A Chen (2011), PH of seawater Marine Chemistry, vol 126, p.89-96 51 Mauricio L pez, José Tomás Castro (2010), “Effect of natural pozzolans on porosity and pore connectivity of concrete with time”, Revista Ingeniería de Construcción Vol 25 No3, Diciembre de 2010, pp 419-431 52 Mahdi Valipour, Mina Yekkalar, Mohammad Shekarchi, Somayeh Panahi (2013), “Environmental assessment of green concrete containing natural zeolite on the global warming index in marine environments”, Journal of Cleaner Production xxx, pp 1-6 -g- 53 Memon A.H., Radin S.S., Zane M.F.M and Trottier, J-F (2002), “Effects of mineral and chemical admixtures on high-strength concrete in seawater”, Cement and Concrete Research, Vol 32, No 3, pp 373-377 54 Meddah MS, Tagnit-Hamou A (2009), Pore structure of concrete with mineral admixtures and its effect on self-desiccation shrinkage, ACI Material Journal 2009; 106(3): 241-250 55 Mehta, P.K (1986), Concrete: structure, properties and materials Prentice Hall, Englewood Cliffs 56 Ministry of Works, Transport & Communications (2001), The Prevention and Repair of Salt Damage to Roads and Runways, Guide to the Prevention and Repair of Salt Damage to Roads and Runways, ISBN 99912 - - 380 - X 57 Neville A (2004), The confused word of sul phate attack on concrete Cement and Concrete research, Vol 34, p.1275-1296 58 Nicholls J C and Carswell I (2001), The behaviour of asphalt in adverse hot weather conditions TR 494 TRL Limited, Crowthorne 59 Nunn M E, Brown A, Weston D and Nicholls J C (1997), Design of long-life flexible pavements for heavy traffic TRL 250 TRL Limited, Crowthorne 60 Nunn M E and Smith T (1997), Improvements to the indirect tensile stiffness modulus test Proceedings of the Second European Symposium on Performance and Durability of Bituminous Materials Leeds, April 1997 61 OTILIA PIRLEA, et al (2013), "The Influence of Sea Water on Promenade Pavement", Recent Advances in Civil and Mining Engineering, ISBN: 268 978-960-474-337-7 62 Pengjun Yue , Zhuoying Tan, Zhiying Guo, Microstructure and Mechanical (2013), Properties of Recycled Aggregate Concrete in Seawater Environment, The Scientifi World Journal Volume 63 Petersen J C (1984), Chemical Composition of Asphalt as Related to Asphalt Durability: State of the Art, Transportation Research Record 999, Transportation Research Board, 13-30 -h- 64 Prasad J., D.K Jain and A.K Ahuja (2006), “Factors influencing the sulphate resistance of cement concrete and mortar” Asian journal of civil engineering (Building and housing),vol.7, no.3 (2006) pages 259-268 65 Ramezanianpour AA (2013) “Cement Replacement Materials: Properties, Durability, Sustainability”, Springer Verlag 66 Published Project Report PPR184 (2008), The effects of climate change on highway pavements and how to minimise them: Technical report 67 Raggiot, B., Positeri, J., Locat, F., Murra, J., Marfl, S Zeolite (2015), “Study of Apttude as a Natural Pozzolan Applied to Structural Concrete”, Journal of Constructon 2015, 14(2), August 2015, PP.14-20 68 Richard Harrison (2009), Course C: Microstructure, Practical 17, Materials and Minerals Science 69 Read J and Whiteoak D (2003), The Shell bitumen handbook (Fifth Edition) Thomas Telford Publishing, London 70 Romualdas Mačiulaitis, Marija Vaičienė, Ramunė Žurauskienė, Microstructure analysis of the structure of materials used for the mixture of expanded - clay lightweight concrete with additives of raw material, Vilnius, Lithuania The 10th International Conference 71 Skalny J., Marchand J (2003), Odler I., sul phate Attack on Concrete, Taylor & Francis Group, London and New York, 230p 72 Sotiriadis K., Nikolopoulou E andTsivilis S (2012), Sun phát resistance of limestone cement concrete exposed to combined chloride and sunfate environment at low temperature, Cement Concrete Composites, Vol 34, No.8, pp.903-910 73 Shahin Md., Khokon ZH., Sobhan MA., Ahmed TU (2015), "Salt Tolerance Limit Of Bituminous Pavement", SSRG International Journal of Civil Engineering (SSRG-IJCE) - volume Issue April 2015 74 Sosa M, T.Pérez-López, J.Reyes, F.Corvo1, R Camacho-Chab, P Quintana, D.Aguilar (2011), Influence of the Marine Environment on Reinforced Concrete Degradation Depending on Exposure Conditions, International Journal of Electrochemical science,p 6300 -p.6318 -i- 75 Sommerville, G (1984), “The interdependence of research, durability and structural design”, Proceedings of Symposium on Design Life of Buildings, Institution of Civil Engineer, 26-27, November, London: Thomas Telford Ltd, pp233-250 76 Susmita Dasgupta at all (2007), The Impact of Sea Level Rise on Developing Countries: A Comparative Analysis, World Bank Policy Research Working Paper 4136 77 Talah A., Kharchi F., Chaid R., Merida A (March, 2012), “The Influence of Natural Pozzolan Content on Durability of High Performance Concrete”, 6th SASTech 2012, Malaysia, Kuala Lumpur 24-25 78 Tuutti, K (1982), “Corrosion of stell in concrete”, Swedish Cement and Concrete Research Institute, Stockolom 79 Unluer C., Al-Tabbaa A (2015), The role of brucite, ground granulated blastfurnace slag, and magnesium silicates in the carbonation and performance of MgO cements Construction and Building Materials, vol 94(30), p 629-643 80 Usón AA, López-Sabirón AM, Ferreira G, Sastresa EL (2013), Uses of alternative fuels and raw materials in the cement industry as sustainable waste management options Renewable and Sustainable Energy Reviews 2013; 23: 242-260 81 Weston D J, Nunn M E, Brown A J and Lawrence D (2001), Development of a performance-based surfacing specification for high performance asphalt pavements TR 456 TRL Limited, Crowthorne 82 Wojciech Franus, Rafal Panek, Magdalena Wdowin (2014), SEM investigation of microstructures inhydration products of portland cement, Lublin University of Technology, Nadbystrzycka 40, 20-618Lublin, PolanD