Nghiên cứu khả năng chịu lực của bê tông cốt trấu trong xây dựng đường giao thông nông thôn

Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017

Kỷ yếu khoa học

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA BÊ TÔNG CỐT TRẤU TRONG XÂY
DỰNG ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN
Bùi Linh Tâm*, Trần Thị Kim The, Huỳnh Thanh Long
Khoa Xây Dựng – Trường Đại học Xây dựng Miền Tây
*Tác giả liên hệ:
TÓM TẮT
Hiện nay, những loại kết cấu mặt đường cấp cao như bê tông nhựa, mặt đường đá dăm, bê
tông xi măng giá thành cao, phải thi công bằng cơ giới nên không phù hợp với điều kiện kinh
tế của một số địa phương trong việc xây dựng đường giao thơng nơng thơn. Vì vậy, việc
nghiên cứu tìm một loại kết cấu mặt đường với chi phí xây dựng thấp, thi cơng đơn giản và
tận dụng được nguồn vật liệu địa phương phù hợp trong xây dựng đường giao thông nông
thôn của nước ta hiện nay là một vấn đề cần thiết. Qua khảo sát cho thấy vỏ trấu có ưu thế
rất lớn về nguồn nguyên liệu và giá thành nên việc nghiên cứu sử dụng vỏ trấu làm vật liệu
xây dựng kết cấu mặt đường nông thôn sẽ mang lại hiệu quả cao và tiết kiệm chi phí trong
xây dựng.
Từ khóa: Bê tơng vỏ trấu, đường giao thông nông thôn.
STUDY ON THE POSSIBILITY OF THE CONCRETE CONCRETE
IN THE RURAL TRAFFIC CONSTRUCTION
Bui Linh Tam*, Tran Thi Kim The, Huynh Thanh Long
Western Construction University
*Corresponding author:
ABSTRACT
At present, high grade pavements such as asphalt concrete, aggregate base and subbase,
high-costly cement concrete have to be mechanically fair and unsuitable to economic
conditions of some localities. in the construction of rural roads. Therefore, the research to
find a type of pavement structure with low construction costs, simple construction and make
use of local materials suitable for the construction of rural roads in our country today is a

necessary issue. Through the survey, rice hulls have a great advantage in terms of raw
materials and cost, so the research on the use of rice husk hulls for construction of rural
pavements will bring about high efficiency and cost savings in the construction.
Keywords: Rice husk concrete, rural roads.
TỔNG QUAN
Việc nghiên cứu sử dụng phế phẩm nông
nghiệp làm vật liệu xây dựng đã được nghiên
cứu khá phổ biến. Mặt khác, kết cấu hỗn hợp
xi măng, cát, trấu cũng đã được một số địa
phương sử dụng làm sân hè, nền chuồng trại,
lối đi. Tuy nhiên, việc ứng dụng kết cấu mới
này trong xây dựng đường giao thông nông
thôn vẫn chưa được quy định cụ thể trong
một tiêu chuẩn xây dựng cũng như chưa có
một cấp phối tốt nhất để xác định một số tính
chất cơ học, tuổi thọ của kết cấu một cách cụ
thể, do đó nhóm nghiên cứu tiến hành làm thí
nghiệm trên các mẫu có sẵn tại một số địa
phương và hiệu chỉnh tỷ lệ thành phần cốt
liệu, từ đó đưa ra cấp phối tối ưu nhất để xác
định các thông số kỹ thuật của bê tơng có

thành phần vỏ trấu như khả năng chịu nén,
chịu uốn, khả năng ứng dụng trong xây dựng
đường giao thông nơng thơn dành cho xe có
tải trọng phù hợp..
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và
được tách ra trong quá trình xay xát. Trong
vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay

hơi sẽ cháy trong q trình đốt và khoảng
25% cịn lại chuyển thành tro (Theo Energy
Efficiency Guide for Industry in Asia). Các
chất hữu cơ chứa chủ yếu cellulose, lignin,
và Hemi - cellulose (90%), ngồi ra có thêm
thành phần khác như hợp chất nitơ và vô cơ.
Lignin chiếm khoảng 25-30% và cellulose
chiếm khoảng 35-40%. Các chất hữu cơ của

479


Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017

trấu là các mạch polycarbohydrat rất dài nên
hầu hết các lồi sinh vật khơng thể sử dụng
trực tiếp được. Chính điều này là yếu tố cơ sở
để có thể trộn vỏ trấu vào bê tơng xi măng,
nhờ vào kích thước hạt cốt liệu nhỏ khi liên
kết với các thành phần khác hạn chế được lỗ
rỗng nên thành phần vỏ trấu cũng hạn chế
tiếp xúc với môi trường nên kết cấu bền chắc
hơn. Tuy nhiên, việc ứng dụng kết cấu mới
này trong xây dựng đường giao thông nông
thôn vẫn chưa được quy định cụ thể trong
tiêu chuẩn xây dựng để xác định một số tính
chất cơ học, tuổi thọ của kết cấu một cách cụ
thể, do đó nhóm nghiên cứu tiến hành thí
nghiệm trên các mẫu lấy tại một số địa
phương sau đó hiệu chỉnh tỷ lệ thành phần

cốt liệu, từ đó đưa ra cấp phối tối ưu nhất để
xác định các thông số kỹ thuật của bê tơng có
thành phần vỏ trấu như khả năng chịu nén,
chịu uốn, khả năng ứng dụng trong xây dựng
đường giao thông nơng thơn.
Phương pháp phân tích, tính tốn và đánh
giá khả năng chịu lực của kết cấu bê tông
cốt trấu trong xây dựng đường GTNT

Kỷ yếu khoa học

Để nghiên cứu khả năng chịu lực về bê tông
sử dụng cốt liệu vỏ trấu để tạo thành vật liệu
xây dựng đường giao thông nông thôn, chúng
tôi tiến hành khảo sát tiến hành khảo sát hiện
trạng mặt đường, tình hình sử dụng kết cấu
bê tơng cốt trấu tại hiện trường các xã Tích
Thiện, Lục Sĩ Thành, Phú Thành, huyện Trà
Ôn, Tỉnh Vĩnh Long sau đó thực hiện các thí
nghiệm như sau:
Thí nghiệm 1: Khoan lấy mẫu hiện trường,
xử lý và nén mẫu
Thí nghiệm 2: Xử lý và sơ chế mẫu, đúc
mẫu tại phịng thí nghiệm, phối trộn vỏ trấu
với xi măng, cát và nước theo tỷ lệ cấp phối
có sẵn tại các địa phương trong phạm vi đã
khảo sát dựa vào tiêu chuẩn TCVN 3105:
1993 để tạo thành mẫu kết cấu bê tông cốt
trấu, sau đó hiệu chỉnh một số thành phần cốt
liệu để so sánh với mẫu hiện trường.

Thí nghiệm 3: Kiểm tra cường độ chịu nén
của kết cấu và so sánh các tính chất cơ lý, giá
thành xây dựng của kết cấu mặt đường bê
tông cốt trấu so với kết cấu mặt đường bê
tơng cốt thép.

Hình 1. Q trình xử lý và nén mẫu tại phịng thí nghiệm trường ĐHXD Miền Tây.
Việc nghiên cứu được phối hợp bởi các thực tế của địa phương, từ đó đưa ra cấp phối
phương pháp thu thập dữ liệu, khảo sát thực có khả năng chịu lực và chi phí xây dựng phù
tế sau đó đúc các mẫu thí nghiệm với nhiều hợp nhất để đảm bảo tính khả thi của đề tài.
cấp phối khác nhau và tiến hành xác định các
tính chất cơ học của kết cấu, từ đó phân tích, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
đánh giá khả năng chịu lực và so sánh chi phí Sau khi khảo sát và tiến hành xử lý mẫu
xây dựng của bê tông cốt trấu so với các kết khoan tại hiện trường, ta tiến hành nén mẫu
cấu mặt đường khác trong xây dựng đường để kiểm tra khả năng chịu nén của các mẫu
giao thông nông thôn, cũng như các điều kiện bê tông cốt trấu lấy tại địa phương, ta có kết

480


Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017

Kỷ yếu khoa học

quả tính tốn cường độ chịu nén của kết cấu như sau:
Bảng 1. Cường độ các mẫu bê tông cốt trấu lấy tại ấp Cây Gịn, xã Tích Thiện, huyện Trà Ơn,
tỉnh Vĩnh Long

(ngày)

Đường kính
mẫu
D (mm)

Chiều cao
mẫu
H (mm)

Giá trị lực
nén
F (kN)

Cường độ
chịu nén
(MPa)

1

2313

75

80

23,6

5,34

2

2313

75

85

17,2

3,89

3

2313

75

75

16,8

3,8

Số hiệu
mẫu

Tuổi mẫu

Cường độ chịu nén trung bình RTB

4.34

Nhận xét: Qua bảng kết quả trên ta thấy các tông cốt thép, kết quả thí nghiệm kiểm tra
mẫu nén lấy tại hiện trường có cường độ chịu khả năng chịu nén của mẫu đúc tại phịng thí
nén khá thấp so với kết cấu mặt đường bê nghiệm trường Đại học Xây Dựng Miền Tây.
Bảng 2. Kết quả thí nghiệm cường độ mẫu hỗn hợp bê tơng cốt trấu tại phịng thí nghiệm
trường Đại học Xây Dựng Miền Tây
Cường độ
Kích Thước Diện
Lực phá
Mẫu Ngày đúc
Ngày nén
Tuổi
Tích
chịu nén
hoại (kN)
a
b
(mm²)
(MPa)
1

02/03/2017

30/03/2017

28

150

150

22500

87,5

3,89

2

02/03/2017

30/03/2017

28

150

150

22500

97,5

4,33

3

02/03/2017

30/03/2017

28

150

150

22500

100

4,44

Cường độ chịu nén trung bình

4,22

Nhận xét: Qua các kết quả thí nghiệm kiểm thơn cần xem xét so sánh tổng hợp các chỉ
tra khả năng chịu nén của mẫu bê tông cốt tiêu kinh tế, kỹ thuật của kết cấu bê tơng cốt
trấu đúc tại phịng thí nghiệm trường ĐHXD trấu so với kết cấu bê tông cốt thép trong xây
Miền Tây ta thấy kết quả đo độ bền nén khá dựng đường giao thông nông thôn, cũng như
thấp, tuy nhiên để lựa chọn ứng dụng kết cấu căn cứ vào điều kiện kinh tế của từng địa
này trong xây dựng đường giao thông nông phương.
Bảng 3. Bảng so sánh các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của kết cấu bê tông cốt trấu so với kết cấu
bê tông cốt thép trong xây dựng đường GTNT
Các chỉ tiêu so sánh
TT

Loại kết cấu

Cường
độ chịu
nén
(MPa)

Giá thành vật
liệu
(VNĐ/100m2)

481

Thời gian
thi công 1
cối trộn
(phút)

Tỷ lệ
cường độ
so với bê
tông cốt
thép (%)

Tỷ lệ
giá thành
so với bê
tông cốt
thép (%)


Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017

Kỷ yếu khoa học

Đường bê
25,00
12.602.720
3-5
tông cốt thép
Hỗn hợp bê
16,88
tơng cốt trấu
2
4,22
5.801.964
5 - 10
(28 ngày
46
tại phịng thí
tuổi)
nghiệm
Mẫu tại ấp
Cây Gịn, xã
21,76
Tích Thiện,
3
5,44
5.801.964
(2313 ngày
46
huyện Trà Ơn,

tuổi)
tỉnh Vĩnh
Long
Đường ấp
27%
4
Kinh Ngay, xã
6,67
6.871.754
5 - 10
(670 ngày
55
Lục Sĩ Thành
tuổi)
Nhận xét: Qua kết quả so sánh ở bảng 2 và nước, tăng giá trị cho việc sản xuất nơng
bảng 3 ta có thể nhận xét một số ưu điểm, nghiệp.
nhược điểm của hỗn hợp bê tông cốt trấu như Trong phạm vi khuôn khổ đề tài chỉ nghiên
sau:
cứu tính tốn khả năng chịu nén của kết cấu
mặt đường bê tơng cốt trấu. Qua đó, các
Ưu điểm:
Giá thành xây dựng giảm hơn 1/2 so với kết thông số về cường độ chịu nén của kết cấu
cấu mặt đường bê tơng cốt thép, trước mắt có còn khá thấp, chênh lệch khá xa so với kết
thể ứng dụng xây dựng đường GTNT bằng cấu mặt đường bê tơng xi măng. Chính vì thế
loại kết cấu mới này nhằm giải quyết nhu cầu nhóm nghiên cứu khuyến cáo chỉ nên sử
đi lại kịp thời của người dân. Các kỹ thuật thi dụng hỗn hợp này cho kết cấu mặt đường
cơng đơn giản, nhân dân có thể tự tổ chức giao thơng tại những nơi có lưu lượng xe
xây dựng
chạy thấp, phương tiện có tải trọng nhỏ phù
hợp cho các phương tiện nhẹ như xe máy, xe

Nhược điểm:
Các tiêu chuẩn về thông số kỹ thuật về cường thô sơ lưu thơng.
độ chịu nén của kết cấu cịn yếu, chỉ tương Kiến nghị
đương với mác vữa xây dựng và chênh lệch Từ những kết quả nghiên cứu đạt được, có
khá xa so với kết cấu bê tơng cốt thép. Chính thể mở rộng phạm vi nghiên cứu những ứng
vì thế nếu độ bền nén của mẫu quá thấp thì dụng khác của bê tông vỏ trấu, thiết kế nhiều
đồng nghĩa với việc khả năng chịu lực chưa loại cấp phối khác đạt giá trị cường độ chịu
cao nên chỉ sử dụng cho những loại đường nén cũng như khả năng chịu lực tốt hơn.
chịu tải nhỏ có lưu lượng xe chạy thấp.
Ngồi ra, có thể nghiên cứu sử dụng hỗn hợp
xi măng + cát + trấu trong xây dựng các dãy
phân cách, bồn hoa, con kê bê tông … nhằm
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
tiết kiệm chi phí trong xây dựng.
Kết luận
Quá trình nghiên cứu cho thấy một số mặt ưu Với phương pháp thi cơng đơn giản, chi phí
điểm cũng như hạn chế của kết cấu mặt xây dựng khá thấp do có thể tận dụng nguồn
đường bê tơng cốt trấu như sau: Phương pháp lực và vật liệu địa phương nên có thể dễ dàng
thi cơng đơn giản khơng u cầu địi hỏi kỹ triển khai hiệu quả trong các phong trào
thuật, tay nghề công nhân cao, địa phương có thanh niên tình nguyện, chiến dịch mùa hè
thể tự tổ chức xây dựng mà không cần sự hỗ xanh nhằm hỗ trợ xây dựng cơ sở hạ tầng,
trợ của một số loại máy xây dựng. Việc tận đường giao thông nông thôn, giải quyết kịp
dụng phế phẩm nông nghiệp làm kết cấu mới thời nhu cầu đi lại của người dân tại các địa
trong xây dựng góp phần giảm thiểu ơ nhiễm phương có điều kiện kinh tế khó khăn, từ đó
mơi trường, giải quyết tình trạng vỏ trấu thải góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội.
bỏ trực tiếp gây lãng phí và ơ nhiễm nguồn
1

482

Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017

Kỷ yếu khoa học

TÀI LIỆU THAM KHẢO
GS. TS. DƯƠNG HỌC HẢI (2013): Xây dựng nền đường ô tô đấp trên đất yếu, NXB Xây
Dựng, Hà Nội
LÊ TRUNG PHONG (2009), Về các tính năng cơ lí của vật liệu dùng cho kết cấu bê tông cốt
thép trong một số tiêu chuẩn hiện hành. Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng số 4.
TCVN 3105 (1993), Hỗn hợp bê tông nặng và bê tông nặng – Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng
mẫu thử.
TCVN 3118 (1993), Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ chịu nén.

483