Bài tập lớn vật liệu xây dựng

Trường ĐH Giao thông vận tải Bài tập lớn môn học: Vật Liệu Xây Dựng Mới
BÀI TẬP LỚN
MÔN HỌC: VẬT LIỆU XÂY DỰNG MỚI
Học viên: Kiều Văn Thành
Khoa: Công trình – Khoá 17
Đề bài: Nghiên cứu thành phần, tính chất của bê tông xi măng chất lượng
cao làm mặt đường lát (ICP - Interlocking Concrete Pavement)
1. Đặt vấn đề.
Trong những năm qua việc đầu tư xây dựng hệ thống hạ tầng đặc
biệt là giao thông đường bộ ở nước ta đã diễn ra hết sức mạnh mẽ, góp
phần hoàn thiện mạng lưới giao thông, nâng cao đời sống dân cư và tạo cơ
sở phát huy tiềm năng kinh tế của các địa phương.
Hiện nay trong ngành xây dựng đường ở Việt Nam hiện nay vẫn chủ
yếu dùng những vật liệu truyền thống (cát, đá …).Để đạt được cường độ
phù hợp với tiêu chuẩn cấp đường thì lớp Kết cấu áo đường rất dày dẫn
đến kinh phí xây dựng lớn.
Một trong những phương án tiên tiến để tăng độ bền của vật liệu
là tìm kiếm các vật liệu mới, cải tiến tính năng của vật liệu truyền
thống để tăng cường chất lượng của vật liệu. Các biện pháp chính là
thay đổi thành phần, cấu trúc của vật liệu thay vào đó các vật liệu mới
hoặc các thành phần mới để đạt được các tính năng tiên tiến hơn so
với vật liệu cũ.
Trên thế giới hiện nay các nước đã nghiên cứu tìm ra các vật liệu
mới đáp ứng được nhu cầu về sử dụng vật liệu bằng cách tiết kiệm
được nguồn liệu tại chỗ để thi công các công trình giao thông mà lại
đem lại hiệu quả cao trong khai thác sử dụng.
Trong giới hạn của bài xin giới thiệu vật liệu “RRP” dùng để
gia cố đất làm đường giao thông.
Học viên : Kiều Văn Thành – Lớp Xây dựng đường ô tô & đường TP
1
Trường ĐH Giao thông vận tải Bài tập lớn môn học: Vật Liệu Xây Dựng Mới

1. Giới thiệu về vật liệu RRP
Công nghệ vật liệu RRP - CHLB Đức là công nghệ liên kết ion
Theo tài liệu của Nhà sản xuất, Vật liệu RRP là vật liệu ngăn chặn
triệt để đặc tính trương nở của hạt sét trong hỗn hợp đất. Đồng thời xúc tác
tối đa liên kết ion giữa các thành phần khoáng chất trong đất tạo nên khả
năng ngăn chặn sự thẩm thấu của nước và biến rắn.
Bão hòa ngay sau quá trình xúc tác trong đất, không gây độc hại cho
môi trường đất, nước và không khí.
Công nghệ hóa rắn đất bằng RRP đã được sử dụng thành công đầu
tiên tại Việt Nam vào năm 2003 và hiện đang được Bộ Quốc Phòng Việt
Nam tiến hành thí điểm đợt 2 trước khi đưa ra triển khai đại trà trên các
tuyến đường quốc phòng.
RRP (REYNOLDS ROAD PACKER) là một chất dung môi ở thể
dung dịch (có tỷ trọng 1.05) có mầu nâu đen, khi phối trộn với đất tạo
thành vật liệu gia cố nền móng các công trình xây dựng giao thông, thủy
lợi, công nghiệp, quốc phòng và dân dụng.
2. Nguyên lý làm việc của RRP.
Nguyên tắc làm việc chính của phụ gia RRP xúc tác tạo lập lại quá
trình trình tự nhiên đá bị phong hóa và tác động thiên nhiên trở thành đất,
nay lại được cải tạo ngược để đất trở lại các đặc tính của đá: tăng cường độ
và giảm tính thấm của đất nền.
Phụ gia RRP, khi được trộn đều vào đất đã được đánh tơi và làm
nhỏ, sẽ cung cấp thêm ion mang điện tích dương và tác động làm các điện
tích âm của các hạt sét trong đất sắp xếp lại.
Dưới tác động của lực đầm nén, liên kết dạng từ tính xuất hiện (liên
kết do trao đổi ion) và làm biến đổi tính chất cơ lý của đất từ rời rạc sang
thể rắn và tăng độ đặc chắc cũng như độ chống xuyên nước của đất, loại
bỏ tính trương nở của thành phần sét trong đất.
Học viên : Kiều Văn Thành – Lớp Xây dựng đường ô tô & đường TP
2

Trường ĐH Giao thông vận tải Bài tập lớn môn học: Vật Liệu Xây Dựng Mới
3. So sánh công nghệ truyền thống và công nghệ RRP
Chỉ tiêu so
sánh
Theo công nghệ thông
thường
Theo công nghệ của RRP
Vật liệu làm
đường
Kết cấu: Lớp cát, đá 0 -4,
đá dăm cấp phối, nhựa
thấm nhập, hoặc bê tông
Kết cấu: Nền đường bằng
đất, hóa chất phụ gia, thảm
bê tông nhựa polyme.
Học viên : Kiều Văn Thành – Lớp Xây dựng đường ô tô & đường TP
3
Trường ĐH Giao thông vận tải Bài tập lớn môn học: Vật Liệu Xây Dựng Mới
nhựa nóng
Chiều dầy kết
cấu mặt đường
- 5 cm BTN hạt mịn
- 7cm BTN hạt thô
- 15cm CPĐD loại 1
- 20cm CPĐD loại 2
- 2cm BTN Novachip
- Từ 20 - 40cm đất gia
cố theo công nghệ
RRP
Thời gian thi

công
Thời gian thi công kéo dài Thời gian thi công chỉ bằng
1/3 thời gian thi công theo
phương pháp truyền thống
Khả năng khai
thác vật liệu
- Rất khó khăn do khai
thác đá ở xa.
- Công nghệ khai phức
tạp
- Giá thành khai thác
vận chuyển cao.
- Đất khai thác tại chỗ
hoặc xung quanh.
- Giá thành khai thác
vận chuyển thấp.
Đảm bảo cảnh
quan, vệ sinh
môi trường
- Khai thác đá và vật
liệu từ xa chuyển
đến, gây ô nhiễm
môI trường, làm hư
hỏng các con đường
trong quá trình vận
chuyển
- Phụ thuộc rất nhiều
vào điều kiện thời
tiết mưa gió
- Rất tốt do sử dụng

nguồn vật liệu tại chỗ,
ít tàn phá môi trường,
quàng đường vậm
chuyển gần
- Không phụ thuộc vào
yếu tố thời tiết
Thời gian bảo
hành
Thời gian bảo hành 1 đến
2 năm
Thời gian bảo hành 6 đến 12
năm
Hiệu quả đầu Thấp hơn do kết cấu nền Cao hơn rất nhiều, do kết
Học viên : Kiều Văn Thành – Lớp Xây dựng đường ô tô & đường TP
4
Trường ĐH Giao thông vận tải Bài tập lớn môn học: Vật Liệu Xây Dựng Mới
tư trong quá
trình khai thác,
vận hành con
đường
đường, mặt đường là loại
kết cấu không liên kết =>
chịu tải kém, thấm nước
làm hư hại nền công trình
nhanh => tuổi thọ giảm,
hiệu quả đầu tư kém,
không an toàn
cấu nền đường là loại kết
cấu ion gắn kết cao, chịu tải
tốt. Không thấm nước nên

kéo dài tuổi thọ của công
trình. Mặt đường polyme
siêu bền, hiệu quả đầu tư rất
tốt.
Giá thành xây
dựng
- Chi phí khai thác vận
chuyển vật liệu cao
- Khối lượng Bê tông
nhựa nhiều. Hàng
năm duy tu bảo
dưỡng lớn
- Khả năng thu hồi vốn
chậm
- Chi phí xây dựng thấp
- Không phảI duy tu bảo
dưỡng hàng năm
- Tuổi thọ công trình có
thể kéo dài 30 năm
- Khả năng thu hồi vốn
nhanh
4. Ưu điểm của chất RRP.
4.1. Sử dụng nguyên liệu đất đa dạng
4.2. Tiết kiệm đáng kể những chi phí trong quá trình thi công, tiết kiệm
đáng kể về thời gian so với phương pháp thi công đường bộ thông thường.
4.3. Với cùng một cấp độ, tiêu chuẩn đường như nhau công nghệ RRP sẽ
có công nghệ vượt trội công nghệ truyền thống về tuổi thọ nền đường.
4.4. Thi công bằng thiết bị xây dựng thông thường kết hợp máy chuyên
dụng
4.5. Việc bố trí nhân lực không cần nhiều và biện pháp thi công đơn giản

dễ thi công.
Học viên : Kiều Văn Thành – Lớp Xây dựng đường ô tô & đường TP
5
Trường ĐH Giao thông vận tải Bài tập lớn môn học: Vật Liệu Xây Dựng Mới
4.6. Kết cấu đường là liên kết ion đồng nhất không bị biến dạng bởi tác
động của mối trường, thời gian
4.7. Giảm đáng kể phương tiện vận chuyển vật liệu trong quá trình thi
công đặc biệt ở vùng sâu, vùng xa ở những nơi khó khăn về vận chuyển.
4.8. Đảm bảo tính ưu việt đối với môi trường, không hủy hoại đối với môi
sinh của động thực vật trực tiếp nơI thi công, không gây độc hại đối với
nguồn nước ngầm.
4.9. RRP giúp đạt được sức chịu tải cao nhất. Đối với nền móng có thể tiết
kiệm được một phần rất lơn độ dầy phủ bề mặt ở phương pháp thi công
thông thường, bởi lẽ lớp phủ bề mặt đường nằm trên phần nền móng RRP
được đầm nén tối đa sẽ không bị nước hoặc sự nứt nẻ do khô han phá hủy.
Phần nền móng đường với RRP thi công theo đúng quy cách sẽ tránh được
chuyển động trôi trượt phía dưới nền đường.
4.10. Trong việc nâng cấp tôn cao nền mặt đường hoặc tạo mặt đê, đập cao
hơn, việc chuyển đất rất tốn kém có thể hoàn toàn tránh được. Bởi vì đất
có thể lấy ngay tại chỗ, hai bên đường qua việc đào rãnh thoát nước mưa,
dùng đất đó để nhồi cho nền móng, kể cả trong trường hợp đất ở đó chất
lượng kém. Bằng RRP có thể biến đất kém chất lượng trở thành đất có thể
đầm nén.
4.11. Từ việc giảm đáng kể các phương tiện vận chuyển trong quá trình thi
công cho nên tiết kiệm được nhiều những chi phí cho việc mua sắm thiết
bị phụ tùng, nhiên liệu và sửa chữa đới với xe máy.
5. Quy trình ứng dụng và những nguyên tắc.
5.1. Phối trộn tuyệt đối đều chất RRP hòa tan trong nước với định mức đất
gia cố.
5.2. Tuân thủ nghiêm ngặt tỷ lệ định mức.

Chất RRP + Vôi củ nghiền bột + Nước + Đất & Độ ẩm tối ưu.
Học viên : Kiều Văn Thành – Lớp Xây dựng đường ô tô & đường TP
6
Trường ĐH Giao thông vận tải Bài tập lớn môn học: Vật Liệu Xây Dựng Mới
5.3. Thành phần đất gia cố phải có ít nhất 15% đất sét có cỡ hạt 0,06mm
(Đất thuần cát, đất bùn hữu cơ không thích hợp)
5.4. Quy trình công nghệ cho làm đường giao thông, sân bãi; nền kho;
Làm gạch không nung; làm kè hồ ao; Đê điều; Đồng muối; Công trình
nuôi thủy sản.
6. Biện pháp thi công dùng phụ gia RRP.
Bước 1: Dọn cỏ cây và lớp mùn phủ mặt
Bước 2: San phẳng lên độ cao nhất định
Bước 3: Dùng máy phay để xới tơi đất đến độ tơi xốp để có thể thẩm
thấu triệt để hỗn hợp RRP đã được hòa tan.
Bước 4: Lấy đất tiến hành thí nghiệm để xác định loại đất.
Ước chừng 100m2 đối với trường hợp sau:
- Đất chứa: 15%-30% hạt sét dưới 0,06mm; 3kg RRP/100m2
- Đất chứa: trên 30% hạt sét 0,06mm
Bước 5: Số lượng RRP sau khi đong đo, đổ vào thùng nước và được
hòa tan đều trong nước. Hỗn hợp sử dụng được chế biến theo quy cách
( nước với RRP) tưới đều lên đất bằng xe téc chuyên dụng có thiết kế
đường ống phun hỗn hợp
- Đối với 3kg RRP/100m2:
+ Đầu tiên 1kg khấy với 100L nước và tiến hành phun tưới
+ Tiếp sau là 2kg khấy với 400L nước và tiến hành phun tưới.
- Đối với 4kg RRP/100m2
+ Đầu tiên 2 kg khấy với 200L nước và phun tưới.
+ Tiếp sau là 2kg khấy với 400L nước và phun tưới.
Học viên : Kiều Văn Thành – Lớp Xây dựng đường ô tô & đường TP
7

Trường ĐH Giao thông vận tải Bài tập lớn môn học: Vật Liệu Xây Dựng Mới
Sau mỗi lần phun tưới RRP người ta phải dùng máy phay cày xới đất
lên (ở độ sâu 25 cm). nếu đất lẫn đá (loại đất đá) có thể dùng lưới búa
dạng đĩa
Phải làm đất như vậy nhiều lần để RRP thấm vào đất. Phải thường
xuyên kiểm tra độ ẩm tối ưu của đất bởi nó quan trọng cho việc nén đất
sau này),
Đối với công trình có mật độ và tải trọng giao thông lớn, thi
công hai hoặc nhiều lớp. Mỗi lớp đều sử dụng khối lượng RRP như nhau.
Tại mỗi lớp đều phải là đúng theo quy trình như nhau
Bước 6. Thiết lập mặt phẳng (bằng máy san ủi)
Bước 7. Đầm nén tối đa mặt đất, nghĩa là đất phảI được nén chặt ở
trạng thái độ ẩm tối ưu. Phải tính toán tìm ra thời điểm thích hớp nhất cho
việc đầm nén thông qua thử nghiệm (độ ẩm tối ưu), Phải sử dụng máy lu
rung, không dùng loại dưới 10 tấn nguyên trọng.
Khi đất qua xử lý chất phụ gia RRP thì đất trở lên rắn chắc. Lặp lại
quá trình tương tự khi thi công các lớp chịu lực tiếp theo trước khi phủ lớp
bề mặt (bê tông mịn hoặc bitum) cần được kiểm tra.
Bước 8: Làm lớp phủ trên
- Nền đất xử lý RRP sau khi đã đầm nén, nếu có tác động của nước
mưa vào 1 vài mm bề mặt sẽ trở nên hơi sền sệt, vì vậy đòi hỏi nhất thiết
phải làm lớp phủ bề mặt. Tùy thuộc vào công trình đã xử lý người ta có
thể dùng lớp phủ bằng chất bitum, bê tông hoặc chất liệu khác lên trên nền
đất đã thẩm thấu RRP
Chú ý khi thi công phụ gia RRP:
- RRP là một chất cô đặc có tác dụng ăn mòn, không được uống,
tránh tiếp xúc với quần áo. cần có phòng kỹ thuật giám sát và cam kết việc
thi công
Học viên : Kiều Văn Thành – Lớp Xây dựng đường ô tô & đường TP
8

Trường ĐH Giao thông vận tải Bài tập lớn môn học: Vật Liệu Xây Dựng Mới
- Khẩn chương tiến hành kiểm tra chất đất. Phân tích qua việc rần
sàng đã xác định.
- Thử nghiệm để tính toán độ ẩm tối ưu cho việc đầm nén.
- Thử nghiệm sức nén trên tấm chịu lực để kiểm tra sức chịu tải
trước khi thi công lớp phủ và trong khi đầm nén.
7. Các dự án đã được thi công ở Việt Nam
- Khu du lịch Suối Tranh Phú Quốc (năm 2004) Diện tích 5000 m2
- Đường Hòn Chồng Đảo Phú Quốc (Năm 2003) Diện tích 500 m2
- Đường Quỳnh Sơn - Bắc Giang (Năm 2004) Diện tích 3500 m2
- Đường Thiện Phú - Hưng Yên ( Năm 2003) Diện tích 2520m2
- Đường Tức Tranh - Thái Nguyên (Năm 2004) Diện tích 3000m2
- Đường Đông La - Hà Tây (Năm 2007) Diện tích 4800m2
8. Một số hình ảnh về trình tự thi công đường giao thông sử dụng
RRP.
Khảo sát hiện trường, lấy mẫu thí nghiệm Chuẩn bị xới đất bằng máy
xới chuyên dụng
Học viên : Kiều Văn Thành – Lớp Xây dựng đường ô tô & đường TP
9
Trường ĐH Giao thông vận tải Bài tập lớn môn học: Vật Liệu Xây Dựng Mới

Đất được xới tơi, và làm nhỏ đạt yêu cầu Thí nghiệm xác định độ ẩm
tại hiện trường
Pha trộn hóa chất với nước Dung dich nước và hóa chất
được tưới và trộn
đều với đất thông qua máy
chuyên dụng đảm
Bảo tính đồng đều tốt nhất.
Học viên : Kiều Văn Thành – Lớp Xây dựng đường ô tô & đường TP
10