Nghiên cứu đề xuất các yêu cầu về chất lượng mặt đường bê tông xi măng cho mặt đường cao tốc tại các tỉnh phía nam

`

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ TRỌNG THỌ

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC YÊU CẦU VỀ CHẤT
LƯỢNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG CHO MẶT
ĐƯỜNG CAO TỐC TẠI CÁC TỈNH PHÍA NAM

Chuyên ngành: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ
Mã ngành: 60 58 30

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2012


`

Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: GVC.TSKH.TRẦN QUANG HẠ

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. LÊ ANH TUẤN

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. LÊ ANH THẮNG

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 05tháng 01năm 2013.

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. TS. LÊ BÁ KHÁNH
2. TSKH. TRẦN QUANG HẠ
3. TS. LÊ ANH THẮNG
4. TS. LÊ ANH TUẤN
5.
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG


`

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: VÕ TRỌNG THỌ

MSHV: 10014255

Ngày, tháng, năm sinh: 20-08-1982

Nơi sinh: Khánh Hịa

Chun ngành: Xây dựng đường ơtơ và đường thành phố

Mã số: 60 58 30

1- TÊN ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu đề xuất các yêu cầu về chất lượng mặt đường bê tông
xi măng cho mặt đường cao tốc tại các tỉnh phía Nam”
2- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Cơ sở khoa học của bê tông
Chương 3: Nghiên cứu kết cấu mặt đường bê tông xi măng
Chương 4: Thí nghiệm thực nghiệm và đánh giá kết quả
Chương 5: Nghiên cứu công nghệ thi công mặt đường bê tông xi măng
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
Kết luận và kiến nghị.
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: tháng 07-2012
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30-11-2012
IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GVC. TSKH. TRẦN QUANG HẠ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TSKH. TRẦN QUANG HẠ

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS. LÊ BÁ KHÁNH

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

`

LỜI CÁM ƠN
Luận văn Khoa học theo chương trình đào tạo Thạc sĩ của Bộ Giáo dục & Đào tạo
với đề tài “Nghiên cứu đề xuất các yêu cầu về chất lượng mặt đường bê tông xi măng
cho đường Cao tốc tạt các tỉnh phía Nam” đã được thực hiện tại Trường Đại học Bách
khoa TP. Hồ Chí Minh – Đại học Quốc Gia.
Trước hết, tôi muốn gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Bộ Môn Cầu đường những
người đã nhiệt tình giúp đỡ tơi trong q trình làm luận văn. Đặc biệt là GVC. TSKH.
Trần Quang Hạ người đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tơi trong suốt thời gian thực
hiện luận văn, tôi xin chân thành cảm ơn.
Nhân đây, tơi cũng bày tỏ lịng cảm ơn các đồng nghiệp của Phịng thí nghiệm LAS
Nha Trang đã tạo điều kiện thuận lợi và đóng góp nhiều ý kiến q báu cho việc hồn
thành luận văn.
Tơi đặc biệt cám ơn đến những người thân trong gia đình. Sự động viên, cổ vũ và là
niềm động lực lớn lao đối với tôi trong suốt thời gian học tập.

Học viên

Võ Trọng Thọ


`

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu đề xuất các yêu cầu về chất lượng mặt đường
bê tông xi măng cho mặt đường cao tốc tại các tỉnh phía Nam” với mục đích xác định
thành phần cấp phối hỗn hợp, các tính chất cơ lý của bê tơng xi măng để áp dụng cho

các cơng trình đường cao tốc tại các tỉnh phía Nam có sử dụng mặt đường bê tơng xi
măng.
Luận văn đã trình bày cơ sở khoa học về bê tông, các kết cấu sử dụng mặt
đường bê tông xi măng và đặc biệt có nghiên cứu thí nghiệm thực nghiệm của mặt
đường bê tơng xi măng; qua đó xác định hỗn hợp cấp phối, tỉ lệ các vật liệu cốt liệu, xi
măng nước…, các tính chất cơ lý của bê tơng xi măng. Kết quả thí nghiệm cho 2 loại
hỗn hợp bê tơng xi măng của mác Bê tông B35 với Rku=6,8Mpa. Các chỉ tiêu qui định
của các tiêu chuẩn liên quan TCVN, 22TCN, ASTM, AASHTO được sử dụng để
nghiên cứu cho loại bê tông xi măng làm mặt đường. Kết quả thực nghiệm cho thấy loại
bê tông xi măng trên phù hợp để làm mặt đường bê tông xi măng cho xây dựng các
cơng trình đường ơ tơ cao tốc tại các tỉnh phía Nam.
Bản luận văn đã đưa ra tính tốn và kiểm tốn bê tơng thí nghiệm với kết cấu
mặt đường cao tốc và cho thấy rằng kết quả đạt được phù hợp áp dụng xây dựng kết cấu
mặt đường bê tông xi măng ô tô cao tốc khu vực các tỉnh phía Nam.


`

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1

Mục đích nghiên cứu đề tài ................................................................................. 1

1.2

Nội dung nghiên cứu đề tài.................................................................................. 3

1.3

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu........................................................................ 3

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA BÊ TƠNG
2.1 Khái niệm về bê tơng và phân loại bê tông ............................................................. 4
2.1.1 Khái niệm về bê tông ............................................................................. 4
2.1.2 Phân loại bê tông ..................................................................................... 4
2.2 Cơ sở khoa học của bê tơng ................................................................................... 5
2.2.1 Cơ sở hóa học........................................................................................... 5
2.2.2 Cơ sở vật lý .............................................................................................. 7
2.3

Các yêu cầu vật liệu chế tạo bê tông và môi trường dưỡng hộ bê tông................. 7
2.3.1 Đá dăm ..................................................................................................... 7
2.3.2 Xi măng.................................................................................................... 8
2.3.3 Cát ........................................................................................................... 8
2.3.4 Nước ........................................................................................................ 8
2.3.5 Phụ gia .................................................................................................... 9

2.4

Yêu cầu môi trường dưỡng hộ ............................................................................ 9

2.5

Yêu cầu chất lượng bê tông ................................................................................ 9
2.5.1 Bê tông tưoi.............................................................................................. 9
2.5.2 Trạng thái bê tông mềm .......................................................................... 11
2.5.3 Trạng thái tuổi ban đầu (sớm) ................................................................ 12

2.5.4 Trạng thái rắn chắc ................................................................................. 13
2.5.4.1 Đặc tính cơ học ................................................................................... 13
2.5.4.2 Tuổi thọ mặt đường bê tông xi măng ................................................. 14
2.5.4.3 Cácbonát hóa ...................................................................................... 15
2.5.4.4 Ăn mịn cốt thép ................................................................................. 16


`

2.5.4.5 Phản ứng kiềm cốt liệu ....................................................................... 17
2.5.4.6 Độ hao mòn ....................................................................................... 17
2.5.4.7 Ổn định Sulfat .................................................................................... 18
2.5.4.8 Ổn định hóa chất ................................................................................. 19
2.5.4.9 Độ suy giảm do sinh vật ...................................................................... 19

CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG
3.1

Tình hình phát triển của mặt đường BTXM trên thế giới và Việt Nam .............. 20
3.1.1 Tình hình phát triển mặt đường BTXM trên thế giới .............................. 20
3.1.2 Tình hình phát triển mặt đường BTXM tại Việt Nam ............................. 26

3.2

Ưu nhược điểm của mặt đường BTXM ............................................................. 29
3.2.1 Ưu điểm ................................................................................................. 29
3.2.2 Nhược điểm............................................................................................ 31

3.3

Phân loại mặt đường BTXM ............................................................................. 32

3.4

Phạm vi áp dụng của mặt đường BTXM ........................................................... 35

3.5

Cấu tạo, yêu cầu vật liệu mặt đường BTXM...................................................... 36
3.5.1 Cấu tạo của mặt đường BTXM ............................................................... 36
3.5.2 Cấu tạo khe nối mặt đường BTXM......................................................... 37
3.25.3 Bê tông làm mặt đường ......................................................................... 43

CHƯƠNG 4
THÍ NGHIỆM THỰC NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG CHO CÁC
CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG ĐƯỜNG CAO TỐC Ở TỈNH PHÍA NAM
4.1

Lựa chọn vật liệu cấp phối và thành phần vật liệu cho thí nghiệm thực nghiệm. 51
4.1.1 Xi măng.................................................................................................. 51
4.1.2 Cát.......................................................................................................... 52
4.1.3 Đá .......................................................................................................... 54
4.1.4 Nước ...................................................................................................... 55
4.1.5 Cấp phối vật liệu cho 1m3 bê tông........................................................... 55
4.1.5.1 Vật liệu................................................................................................. 55
4.1.5.2 Thành phần vật liệu (tính cho vật liệu ở trạng thái khơ gió) ................. 56
4.1.5.3 Thành phần vật liệu (Tính cho vật liệu ở trạng thái bảo hịa, khơ bề mặt) 56

`

4.2

Thí nghiệm và đánh giá kết quả thí nghiệm ....................................................... 56
4.2.1 Thí nghiệm kết quả thử nén bê tơng........................................................ 56
4.2.2 Kết quả thử uốn bê tông .......................................................................... 58

4.3

Đề xuất kết cấu mặt đường BTXM cho cơng trình đường cao tốc...................... 59
4.3.1 Số liệu và yêu cầu thiết kế ...................................................................... 59
4..3.2 Tính tốn và kiểm tốn ........................................................................... 60

CHƯƠNG 5
NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ THI CÔNG MẶT ĐƯỜNG
BÊ TÔNG BÊ TÔNG XI MĂNG
5.1 Yêu cầu công nghệ vật liệu chế tạo bê tông.......................................................... 68
5.2 Yêu cầu khi trộn, rải bê tông và chuẩn bị mặt bằng thi cơng................................. 68
5.3 Thiết bị máy móc và thiết bị thi công mặt đường bê tông xi măng cho đường cao
tốc....................................................................................................................................69
5.4 Công nghệ chế tạo và thi công mặt đường bê tông xi măng.................................. 73
5.5 Giám sát kiểm tra q trình chế tạo và thi cơng ................................................... 79

CHƯƠNG 6
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
6.1 Kết luận ............................................................................................................... 13
6.2 Hướng phát triển đề tài ............................................................................................
PHỤ LỤC.................................................................................................................... 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................ 76
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG


`

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG
Họ và tên: VÕ TRỌNG THỌ
Ngày, tháng, năm sinh: 20-08-1982

Nơi sinh: Khánh Hòa

Địa chỉ liên lạc: Thái Thơng – Vĩnh Thái – Nha Trang
Q TRÌNH ĐÀO TẠO
Năm
Năm 2011 - nay: Học viên cao học trường Đại Học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
Q TRÌNH CƠNG TÁC
Năm 2007 đến nay: UBND thành phố Nha Trang.


`


LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chun ngành Xây Dựng Đường Ơ tơ và Đường Thành phố

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1 Mục đích nghiên cứu đề tài
Vùng kinh tế trọng điểm phía Nam gồm TP Hồ Chí Minh và các tỉnh Bình

Dương, Đồng Nai, Bà Rịa - Vũng Tàu, Tây Ninh, Bình Phước, Long An và
Tiền Giang. Theo Bộ GTVT, so với cả nước, hiện khối lượng vận tải của
vùng này chiếm 28% về lượt khách và 29% về hàng hóa. Sự yếu kém về
giao thông đã hạn chế năng lực phát triển cả vùng. Trong hai năm qua, tình
trạng kẹt xe triền miên trên Quốc lộ 1A từ TP Hồ Chí Minh đi Biên Hòa và
Quốc lộ 51, từ Biên Hòa đi Vũng Tàu đã ảnh hưởng rất lớn đến việc đi lại
của người dân và vận chuyển hàng hóa của doanh nghiệp.

Hình 1.1: Một góc Khu cơng nghiệp Nhơn Trạch
Trước thực trạng đó, Bộ GTVT vừa trình dự thảo về Quy hoạch phát triển
GTVT vùng kinh tế trọng điểm phía Nam đến năm 2020 và định hướng đến
năm 2030 nhằm tạo nên hệ thống giao thông liên kết vùng đồng bộ, thống

CBHD: GVC.TSKH.TRẦN QUANG HẠ

HV: KS.VÕ TRỌNG THỌ
1


LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chun ngành Xây Dựng Đường Ơ tơ và Đường Thành phố

nhất. Trước hết phải ưu tiên các cơng trình góp phần giải quyết ùn tắc, kết
nối đồng bộ mạng lưới hạ tầng giao thông: Đường cao tốc TP Hồ Chí Minh
- Long Thành - Dầu Giây, Trung Lương - Mỹ Thuận, Bến Lức - Nhơn
Trạch - Long Thành và Dầu Giây - Phan Thiết. Đồng thời xây dựng đường
cao tốc Biên Hòa - Vũng Tàu, TP Hồ Chí Minh - Mộc Bài, TP Hồ Chí
Minh - Thủ Dầu Một - Chơn Thành, Dầu Giây - Đà Lạt. Xây dựng các
tuyến đường vành đai 3 - 4 TP Hồ Chí Minh, các đường liên cảng và nâng
cấp các quốc lộ.

Để hồn thiện hệ thống giao thơng cho vùng kinh tế trọng điểm phía Nam,
theo Bộ GTVT cần số vốn rất lớn: từ 2011 - 2020 khoảng 682 nghìn tỉ
đồng. Riêng giai đoạn trước mắt 2011 - 2015 cần 287 nghìn tỉ đồng, bình
quân mỗi năm cần 57.400 tỉ đồng.
Bên cạnh đó hiện trạng giao thơng đường bộ Việt Nam nói chung và của
khu vực các tỉnh phía Nam hiện nay được cải thiện rõ rệt, hàng năm nâng
cấp xây dựng được trên 1.000 km đường, 10.000 mét dài cầu, các tuyến trục
cơ bản được nâng cấp cải tạo, khai thác có hiệu quả. Đến nay, tổng chiều
dài đường bộ cả nước trên 256.000 km. Tuy nhiên, kết cấu hạ tầng giao
thông đường bộ vẫn yếu kém, lạc hậu, chất lượng đường bộ nói chung cịn
thấp, các tuyến đường chất lượng tốt chỉ tập trung cho những cơng trình
quan trọng, cấp bách. Tỷ trọng đường cao tốc tại Việt Nam tiêu chuẩn có kỹ
thuật cao cịn thấp so với khu vực và quốc tế. So với các nước trong khu
vực, mật độ đường bộ và chất lượng kỹ thuật ở nước ta ở mức thấp trong
khu vực: Tỷ lệ trải mặt mới đạt khoảng 31,2%, trong khi tỷ lệ này của
Malayxia đạt 81,32%, Hàn Quốc đạt 76,82%, Trung Quốc đạt 81,62%, nhật
Bản đạt 77,7% và Thái Lan đạt 98,5%. Với tính ưu việt riêng thì hiện nay 2
loại đường bê tông được sử dụng rộng rãi trên thế giới là đường bê tông
asphalt và đường bê tông xi măng. Việc sử dụng vật liệu bê tông xi măng

CBHD: GVC.TSKH.TRẦN QUANG HẠ

HV: KS.VÕ TRỌNG THỌ
2


LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chun ngành Xây Dựng Đường Ơ tơ và Đường Thành phố

vào nước ta còn hạn chế là do năng lực sản xuất xi măng còn thấp, các tiêu

chuẩn, cơng nghệ thích hợp chưa đầy đủ nhất là sử dụng cho đường cao tốc.
Vì vậy, để sử dụng hiệu quả vật liệu này vào làm đường cao tốc phải đưa ra
tiêu chuẩn, cơng nghệ thích hợp. Việc nghiên cứu ứng dụng mặt đường bê
tông xi măng cần phải giải quyết u cầu vật liệu, q trình cơng nghệ thi
công để đảm bảo cường độ chất lượng sử dụng mặt đường tốt nhất, thi cơng
thuận tiện và có thể áp dụng cơ giới hóa cho việc xây dựng mặt đường.
1.2 Nội dung nghiên cứu đề tài
Tiến hành nghiên cứu và thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu của bê
tông xi măng áp dụng cho xây dựng đường cấp cao và đường Cao tốc.
Nghiên cứu công nghệ xây dựng mặt đường bê tơng xi măng. Qua đó
nghiên cứu đánh giá phạm vi áp dụng cho các các công trình thực tế của các
dự án xây dựng đường cao tốc ở các tỉnh phía Nam.
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu đề tài
Đề tài tập trung nghiên cứu loại bê tông xi măng mác 450 (B35) để làm mặt
đường qua đó đề xuất kết cấu mặt đường bê tông xi măng ứng dụng làm
mặt đường Cao tốc tại các tỉnh phía Nam.

CBHD: GVC.TSKH.TRẦN QUANG HẠ

HV: KS.VÕ TRỌNG THỌ
3


LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chun ngành Xây Dựng Đường Ơ tơ và Đường Thành phố

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA BÊ TƠNG
2.1. Khái niệm về bê tơng và phân loại bê tông
2.1.1. Khái niệm về bê tông

Bê tông là loại vật liệu đá nhân tạo, nhận được bằng cách đổ khuôn và làm
rắn chắc một hỗn hợp hợp lí của chất kết dính, nước, cốt liệu và phụ gia.
Trong bê tơng, cốt liệu đóng vai trị là bộ khung chịu lực. Hồ chất kết dính
( chất kết dính và nước ) bao bọc xung quanh hạt cốt liệu đóng vai trị là
chất bôi trơn, đồng thời lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu. Sau khi
cứng hóa hồ chất kết dính gắn kết các hạt cốt liệu thành một khối dạng đá
và được gọi là bê tơng. Bê tơng có cốt thép được gọi là bê tông cốt thép.
Chất kết dính có thể là xi măng, thạch cao, vơi và cũng có thể là chất kết
dính hữu cơ.
Trong bê tơng xi măng cốt liệu thường chiếm 80-85%, còn xi măng chiếm
8-15% khối lượng.
2.1.2. Phân loại bê tông
Việc phân loại bê tơng dựa vào những đặc diểm sau:


Theo chất kết dính phân ra: Bê tông xi măng, bê tông thạch cao, bê

tơng siliccat, bê tơng chất kết dính hỗn hợp, bê tơng polime, bê tơng dung
chất kết dính đặc biệt


Theo dạng cốt liệu phân ra:
-

Bê tông cốt liệu đặc

-

Bê tông cốt liệu rỗng

-

Bê tơng cốt liêụ đặc biệt ( chống phóng xạ, chống nhiệt, chịu axit )

CBHD: GVC.TSKH.TRẦN QUANG HẠ

HV: KS.VÕ TRỌNG THỌ
4


LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chun ngành Xây Dựng Đường Ơ tơ và Đường Thành phố



Theo khối lượng thể tích phân ra:
-

Bê tông đặc biệt nặng ( γo > 2500 kg/m3 )

-

Bê tơng nặng ( γ o= 1800 ÷ 2500 kg/m3 )

-

Bê tơng nhẹ ( γo = 500 ÷ 1800 kg/m3 )

-

Bê tông đặc biệt nhẹ ( γo < 500 kg/m3 )



Theo công dụng phân ra
-

Bê tông thường dung trong các cấu kiện bê tông cốt thép

-

Bê tông thủy công dùng cho xây đập, cơng trình dẫn nước...

-

Bê tơng có cơng dụng đặc biệt như bê tơng chịu axit, chịu nhiệt,
chống phóng xạ…

-

Bê tông dung cho kết cấu bao che

-

Bê tông trang trí

-

Bê tơng làm mặt đường ơ tơ, sân bay, lát vỉa hè.

2.2. Cơ sở khoa học của bê tông
2.2.1 Cơ sở hóa học
Khi nhào trộn xi măng với nước ở giai đoạn đầu xảy ra phản ứng thủy hóa
giữa các khống vật trong xi măng với nước. Trong đó phản ứng của alit
với nước xảy ra như sau:
2(3CaO.SiO2) + 6H2O → 3CaO.2SiO2.3H 2O + 3Ca(OH)2 (1.1)
Vì đã có Ca(OH)2 tách ra từ alit nên bêlit thủy hóa chậm hơn và tách ra ít
Ca(OH)2 hơn:
2(2CaO.SiO2) + 4H2O →3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2 (1.2)
Và 3Cao.Al2O3 và 4CaO.Al2O3.Fe2O3 cũng phản ứng với nước:
3CaO.Al2O3 + 6H2O → 3CaO. Al2O3.6H2O

(1.3)

4CaO.Al2O3.Fe2O3+mH2O→3CaO.Al2O3.Fe2 O3.6H2O+CaO.Fe2O3.nH2O (1.4)
CBHD: GVC.TSKH.TRẦN QUANG HẠ

HV: KS.VÕ TRỌNG THỌ
5


LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chun ngành Xây Dựng Đường Ơ tơ và Đường Thành phố

Quá trình rắn chắc của xi măng được chia làm 3 giai đoạn:
- Giai đoạn hòa tan: Khi nhào trộn xi măng với nước các thành phần khoáng
của clanke sẽ tác dụng với nước ngay trên bề mặt hạt xi măng. Những sản
phẩm tạo được [Ca(OH)2; 3CaO.Al2O3.6H2O] sẽ tan ra. Nhưng vì độ tan
của nó khơng lớn và lượng nước có hạn nên dung dịch nhanh chóng trở nên
q bão hịa.

- Giai đoạn hóa keo: Trong dung dịch quá bão hòa, các sản phẩm Ca(OH)2;
3CaO.Al2O3.6H2O) mới tạo thành sẽ không tan nữa mà tồn tại ở trạng thái
keo. Cịn các sản phẩm etringit, C-S-H vốn khơng tan nên tồn tại ở thể keo
phân tán. Nước vẫn tiếp tục mất đi (bay hơi, phản ứng với xi măng), các sản
phẩm mới tiếp tục tạo thành, tỷ lệ rắn/lỏng ngày một tăng, hỗn hợp mất dần
tính dẻo, các sản phẩm ở thể keo liên kết với nhau thành thể ngưng keo.
- Giai đoạn kết tinh: Nước ở thể ngưng keo vẫn tiếp tục mất đi, các sản
phẩm mới ngày càng nhiều. Chúng kết tinh lại thành tinh thể rồi chuyển
sang thể liên tinh làm cho các hệ thống hoá cứng và cường độ tăng.
Tóm lại q trình rắn chắc của xi măng có thể biểu diễn như sau:

CBHD: GVC.TSKH.TRẦN QUANG HẠ

HV: KS.VÕ TRỌNG THỌ
6


LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chun ngành Xây Dựng Đường Ơ tơ và Đường Thành phố

Hình 2.1: Hồ xi măng rắn chắc
2.2.2. Cơ sở vật lý
Sau khi đầm nén, các cấu tử của hỗn hợp bê tông được sắp xếp lại chặt chẽ
hơn, cùng với sự thuỷ hoá của xi măng cấu trúc của bê tơng được hình
thành. Giai đoạn này gọi là hình thành cấu trúc. Các sản phẩm mới được
hình thành do xi măng thủy hoá dần dần tăng lên, đến một lúc nào đó,
chúng tách ra khỏi dung dịch quá bão hoà. Số lượng sản phẩm mới tách ra
tăng lên đến 1 mức nào đó thì cấu trúc keo tụ chuyển hoá cấu trúc tinh thể,
làm cho cường độ của bê tơng tăng lên. Sự hình thành cấu trúc tinh thể sẽ
sinh ra 2 hiện tượng ngược nhau: tăng cường độ và hình thành nội ứng suất

trong mạng lưới tinh thể. Đó là nguyên nhân sinh ra vết nứt và giảm cường
độ của bê tông.
2.3. Các yêu cầu vật liệu chế tạo bê tông và môi trường dưỡng hộ bê
tông
2.3.1. Đá dăm
Đá dăm sử dụng cho bê tông sớm đạt cường độ cao phải thoả mãn yêu cầu
kỹ thuật theo tiêu chuẩn TCVN 7570: 2006 “Cốt liệu cho bê tông và vữa”:
-

Xác định khối lượng riêng, khối lượng thể tích và độ hút nước của
cốt liệu theo TCVN 7572-4:2006

CBHD: GVC.TSKH.TRẦN QUANG HẠ

HV: KS.VÕ TRỌNG THỌ
7


LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chun ngành Xây Dựng Đường Ơ tơ và Đường Thành phố

-

Xác định khối lượng riêng, khối lượng thể tích và độ hút nước của đá
gốc và hạt cốt liệu lớn theo TCVN 7252-5:2006

-

Xác định khối lượng thể tích xốp và độ hổng của cốt liệu theo TCVN
7572-6:2006

-

Xác định độ ẩm của cốt liệu theo TCVN 7572-7:2006

-

Xác định hàm lượng hạt thoi dẹt trong cốt liệu lớn theo TCVN 757213:2006

-

Xác định độ hao mòn khi va đập của cốt liệu lớn trong máy Los
Angeles theo TCVN 7572-12:2006.

2.3.2. Xi măng
Sử dụng xi măng pooclăng địa phương. Trong đó việc lựa chọn xi măng là
đặc biệt quan trọng, nó vừa đảm bảo yêu cầu thiết kế vừa đảm bảo yêu cầu
kinh tế. Các yêu cầu kỹ thuật của bê tông tuân theo tiêu chuẩn TCVN
6260:1997 “ Xi măng Pooclăng hỗn hợp – Yêu cầu kỹ thuật”
-

TCVN 6016:1995; Xi măng – Phương pháp xác định độ bền.

-

TCVN 6017:1995; Xi măng – Phương pháp xác định thời gian đông
cứng và độ ổn định.

2.3.3 Cát
Cát sử dụng cho bê tông sớm đạt cường độ cao phải thoả mãn yêu cầu kỹ

thuật theo tiêu chuẩn TCVN 1770: 86 “cát xây dựng”.
Ngoài ra, để trộn bê tông làm đường, tốt nhất là dùng cát hạt lớn và vừa,
sạch và chứa ít tạp chất nhất. Khơng được dùng cát có chứa trên 3% các hạt
bụi sét ( xác định bằng phương pháp rửa ) để trộn bê tông làm mặt đường
một lớp hoặc làm lớp trên của mặt đường hai lớp.
2.3.4 Nước
Nước để chế tạo bê tơng phải có đủ phẩm chất để khơng ảnh hưởng xấu đến
thời gian ninh kết và rắn chắc của xi măng.

CBHD: GVC.TSKH.TRẦN QUANG HẠ

HV: KS.VÕ TRỌNG THỌ
8


LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chun ngành Xây Dựng Đường Ơ tơ và Đường Thành phố

Nước dùng cho xi măng phải tuân theo tiêu chuẩn TCXDVN 302:2004;
“Nước trộn bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật”.
2.3.5. Phụ gia
Phụ gia dẻo: Có tác dụng làm tăng khả năng làm việc của hỗn hợp bê tông
rỗng nhưng không làm tăng lượng nước nhào trộn.
Phụ gia tăng thời gian ninh kết: có tác dụng làm rút ngắn thời gian giữa giai
đoạn bắt đầu ninh kết và kết thúc ninh kết của xi măng.
2.4.

Yêu cầu môi trường dưỡng hộ

Vật liệu bê tông sớm đạt cường độ cao sau khi được tạo hình sẽ được

dưỡng hộ trong điều kiện nhiệt độ khác nhau trong 28 ngày.
-

Môi trường khô: Độ ẩm 70-90%, nhiệt độ 30-350C

-

Môi trường ẩm: Độ ẩm 100%, nhiệt độ 25-29 0C

Sau khi vật liệu được dưỡng hộ sẽ được bảo dưỡng trong các môi trường
hóa học khác nhau:

2.5.

-

Mơi trường pH: Có nồng độ pH khác nhau, thay đổi từ 7-13

-

Môi trường sunphat: Môi trường nước có nồng độ Na2S04 5%

-

Mơi trường muối: Mơi trường nước có nồng độ NaCl 10%.
Yêu cầu chất lượng bê tông

Bê tông được sản xuất tại trạm trộn hoặc ở hiện trường phải đáp ứng các
yêu cầu chất lượng trong các trạng thái sau đây: Bê tông tươi, bê tông
mềm và bê tông rắn chắc. Xem xét về chất lượng bê tông cần xem xét cả

ba trạng thái trên.
2.5.1. Bê tơng tươi
Trạng thái bê tơng tươi là giai đoạn tính từ khi trộn xong tới lúc hoàn thành
việc đổ bê tông.

CBHD: GVC.TSKH.TRẦN QUANG HẠ

HV: KS.VÕ TRỌNG THỌ
9


LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chun ngành Xây Dựng Đường Ơ tơ và Đường Thành phố

Tính dễ đổ của bê tơng cần được quy định cho mỗi khoảng thời gian thi
công cụ thể, trong đó có tính đến cơng nghệ thi cơng ( bao gồm cả phương
pháp đầm ) dạng kết cấu hoặc cấu kiện, loại bê tông, tiết diện của chi tiết
kết cấu. Phương pháp thí nghiệm tốt đối với tính dễ đổ phải là phương pháp
có thể đánh giá được khả năng biến dạng và độ phân li và khả năng chống
dồn tách cốt liệu.
Bê tông ở trạng thái hỗn hợp - bê tơng tươi phải có tính dễ đổ tốt để dễ dàng
lấp đầy khuôn khi dùng đầm thông thường. Tốc độ suy giảm tính dễ đổ phải
nằm trong giới hạn cho phép để giữ được tính dễ đổ u cầu trong suốt q
trình thi cơng bê tơng. Tính dễ đổ tốt nghĩa là:
-

Có khả năng biến dạng hoặc tự chảy phù hợp với phương pháp
thi công cụ thể.

-

Không có hiện tượng phân tầng ( dồn, tách cốt liệu lớn ) trong
các khu vực ván khuôn khi đổ bê tơng.

Phương pháp thí nghiệm thơng dụng là thử độ sụt bê tơng, độ sụt phải được
duy trì trong một qng thời gian thích hợp đối với mỗi biện pháp thi cơng.
Hiện khơng có phương pháp tiêu chuẩn để xác định độ phân li của hỗn hợp
bê tông. Phương pháp đơn giản và tiện dụng nhất có thể là quan sát khối bê
tông đã thử độ sụt và đánh giá độ phân li thông qua sự đồng nhất của bê
tông. Bê tơng cần có đủ độ dính để trong trường hợp có độ sụt thấp thì các
hạt cốt liệu sẽ khơng bị tách khỏi khối bê tông khi thử độ sụt. Đối với hỗn
hợp bê tơng có độ sụt cao hoặc bê tơng chảy thì phải khơng thấy xuất hiện
vành rỗng xi măng hoặc vành nước chạy xung quanh khối bê tông thử độ
sụt.
Đối với bê tông tự đầm cần phải làm thí nghiệm về khả năng bê tơng lọt
qua khơng gian cốt thép.

CBHD: GVC.TSKH.TRẦN QUANG HẠ

HV: KS.VÕ TRỌNG THỌ
10


LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chun ngành Xây Dựng Đường Ơ tơ và Đường Thành phố

Hình 2.2: Thí nghiệm độ sụt bê tông
2.5.2. Trạng thái bê tông mềm
Trạng thái bê tông mềm là giai đoạn từ sau khi đổ bê tông tới lúc kết thúc
ninh kết. Cho dù bê tơng có thể tốt nhưng hiện tượng lún sụt và co mềm vẫn

có thể xẩy ra là do thực tế thi công kém.
Đánh giá bê tông trong trạng thái mềm theo hai chỉ tiêu sau:
+ Thể tích tách nước của bê tơng tiêu chuẩn phải không lớn hơn giá trị đã
được qui định ( tính bằng % thể tích mẫu bê tơng ).
+ Mức lún sụt của mẫu bê tông tiêu chuẩn phải khơng lớn hơn giá trị đã
được qui định ( tính bằng % chiều cao mẫu bê tông ).

CBHD: GVC.TSKH.TRẦN QUANG HẠ

HV: KS.VÕ TRỌNG THỌ
11


LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chun ngành Xây Dựng Đường Ơ tơ và Đường Thành phố

Nếu mẫu bê tơng có giá trị lún sụt nhỏ như qui định thì có thể ngăn ngừa
được sự co mềm bằng cách giữ cho bê tông không bị mất nước do hay bị
bay hơi qua bề mặt hở bê tơng
Bê tơng ở trạng thái cịn mềm phải có những đặc trưng u cầu sau đây:
- Khơng có hoặc có rất ít hiện tượng tách nước
- Khơng có hoặc có rất ít hiện tượng lún sụt
- Hạn chế được co mềm
- Có tính hồn thiện bề mặt tốt.
2.5.3. Trạng thái tuổi ban đầu (sớm)
Trạng thái tuổi ban đầu là trạng thái của bê tông trước khi đạt được cường
độ đặc trưng. Trường hợp trạng thái bê tông ở tuổi 3, 7 ngày đầu được coi
là trạng thái tuổi ban đầu.
Bê tông trong trạng thái tuổi ban đầu phải có những đặc trưng yêu cầu sau:
- Co ngót tự sinh, nếu khơng thể tránh được thì khơng được quá lớn đến

mức gây ra biến dạng phá hoại trong những chi tiết liên kết của kết cấu.
Biến dạng tự co tuyến tính của một mẫu bê tơng tiêu chuẩn khơng bị ghìm
giữ phải khơng lớn hơn giá trị được quy định ( tính bằng % chiều dài ban
đầu của mẫu bê tơng ).
- Q trình tăng nhiệt độ trong bê tơng cần phải được kiểm sốt để tránh
ứng suất phụ thêm do nhiệt độ có thể dẫn đến nứt hoặc biến dạng bên trong
hoặc ở mặt ngoài kết cấu. Độ chênh lệch nhiệt độ lớn nhất ở bất kỳ 2 điểm
nào trong khối bê tông phải không được lớn hơn một giá trị qui định ( tính
bằng 0C ). Độ chênh lệch nhiệt độ lớn nhất có thể được đánh giá bằng một
phương pháp thử quá trình nâng đoạn nhiệt của một mẫu bê tông tiêu chuẩn
trong một điều kiện môi trường tiêu chuẩn.

CBHD: GVC.TSKH.TRẦN QUANG HẠ

HV: KS.VÕ TRỌNG THỌ
12


LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chun ngành Xây Dựng Đường Ơ tơ và Đường Thành phố

- Cường độ tuổi ban đầu của bê tông cần phải đủ lớn để chịu được các tải
trọng đã được qui định sau khi tháo ván khuôn. Thường đó là tải trọng tĩnh
và tải trọng động trong q trình thi cơng. Cường độ của bê tơng thường
được biểu thị bằng cường độ nén ở tuổi 3 ngày hoặc 7 ngày ( R3 hoặc R7 ).
Với trình độ vật liệu và công nghệ bê tông hiện nay ta nên chọn tuổi R7
cho thí nghiệm và nội suy cường độ của Bê tông.
2.5.4. Trạng thái rắn chắc
Bê tông trong trạng thái rắn chắc phải có những đặc tính tốt, tồn tại trong
thời gian dài. Có 10 đặc tính này được mơ tả chi tiết dưới đây:

2.5.4.1. Đặc tính cơ học
Đặc tính cơ học bao gồm cường độ và mơ đun đàn hồi. Cường độ bê tông
phải đủ lớn để chịu được ứng suất phát sinh do các tải trọng thiết kế với
một hệ thống an tồn thích hợp. Mơ đun đàn hồi vật liệu bê tông phải không
nhỏ hơn giá trị dùng trong thiết kế kết cấu. Cần quan tâm đến vấn đề mô
đun đàn hồi động.
Cường độ đặc trưng của bê tơng đã đóng rắn thường được đánh giá
thông qua cường độ nén phá hoại mẫu ở tuổi 28 ngày, hoặc bằng phương
pháp quy định khác cho những điều kiện riêng ( các phương pháp không
phá huỷ ).
Cường độ và độ chống thấm của bê tơng đã đóng rắn phụ thuộc vào tỷ lệ
N/X, loại xi măng, lượng hố xi măng, điều kiện bảo dưỡng, cũng như loại
và lượng dùng các phụ gia và cốt liệu.

CBHD: GVC.TSKH.TRẦN QUANG HẠ

HV: KS.VÕ TRỌNG THỌ
13


LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chun ngành Xây Dựng Đường Ơ tơ và Đường Thành phố

Hình 2.3: Thí nghiệm Mơ đun đàn hồi bê tông
2.5.4.2 Tuổi thọ mặt đường Bê tông xi măng
Các đặc trưng bền lâu có liên quan của bê tông phải đạt được cho thời gian
làm việc lâu dài và phụ thuộc vào môi trường sử dụng. Những đặc trưng
sau đây phải được xem xét theo điều kiện môi trường xung quanh mặt
ngồi bê tơng.
Độ nở trong điều kiện ẩm ướt, bê tông không được nở thêm trong điều kiện

ẩm ướt: Độ nở tuyệt đối của bê tông trong một thí nghiệm ngâm nước phải
khơng được q lớn đến mức gây ảnh hưởng bất lợi cho các chi tiết lân cận.
Độ nở tuyến tính của một mẫu bê tơng tiêu chuẩn, phải không được lớn hơn
mức giá trị đã được qui định ( tính bằng % chiều dài ban đầu của mẫu bê
tông ) trong một khoảng thời gian qui định. Hàm lượng SO3 của xi măng và
các vật liệu thay thế xi măng là một trong những nguyên nhân chính gây ra
nở bê tơng trong những ngun nhân chính gây ra nở bê tơng trong điều
kiện ướt co khô.

CBHD: GVC.TSKH.TRẦN QUANG HẠ

HV: KS.VÕ TRỌNG THỌ
14


LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chun ngành Xây Dựng Đường Ơ tơ và Đường Thành phố

Bê tơng khơng được có lượng co khơ q lớn, dẫn đến xuất hiện vết nứt có
thể nhìn thấy. Tùy theo yêu cầu cụ thể của mỗi quốc gia, lượng co khô tuyệt
đối của một mẫu bê tơng tiêu chuẩn, tính theo sự thay đổi chiều dài tuyến
tính trong một điều kiện khơ tiêu chuẩn liên tục, phải không được lớn hơn
giá trị được quy định ( tính bằng micro biến dạng ).

Hình 2.4: Bê tơng bị phá hoại do nở thể tích khi ẩm và co ngót khơ
2.5.4.3 Cácbonat hố
Tuỳ theo u cầu cụ thể của mỗi quốc gia, chiều dày lớp bê tơng bị
cacbonat hố trên mẫu bê tơng tiêu chuẩn, thí nghiệm bằng phương pháp
nhanh tiêu chuẩn, phải không được lớn hơn mức giá trị đã được quy định
( tính bằng mm ) trong một giai đoạn thí nghiệm xác định. Giá trị quy định

được xác lập đảm bảo rằng: Q trình cácbonat hố sẽ khơng đạt tới vị trí
cốt thép ngồi cùng trong kết cấu bê tơng trước thời gian bảo trì theo quy
định thiết kế hoặc theo dự kiến, hoặc trước khi hết tuổi thọ thiết kế.

CBHD: GVC.TSKH.TRẦN QUANG HẠ

HV: KS.VÕ TRỌNG THỌ
15