NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NỘI ĐỒNG BÃI TRẰM LÀM ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ. LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN MINH HIẾU

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NỘI ĐỒNG
BÃI TRẰM LÀM ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG TRÊN
ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG

Đà Nẵng - Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN MINH HIẾU

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NỘI ĐỒNG
BÃI TRẰM LÀM ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG TRÊN
ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

Chun ngành
Mã số

: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thông
: 8580205

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. HUỲNH PHƯƠNG NAM

Đà Nẵng - Năm 2019


i
LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Nguyễn Minh Hiếu


ii
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NỘI ĐỒNG BÃI TRẰM LÀM ĐƯỜNG BÊ
TÔNG XI MĂNG TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC, TỈNH THỪA
THIÊN HUẾ
Học viên: Nguyễn Minh Hiếu Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng
Mã số: 8580205 Khóa: K36 Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN
Tóm tắt:
Ngành xây dựng ngày càng phát triển, trong khi cát ngày một cạn kiệt. Nghiên cứu có được
nguồn nguyên liệu thay thế cát lịng sơng đảm bảo chất lượng, có tài ngun dự báo đủ lớn
và giá thành hợp lý để làm vật liệu xây dựng - cốt liệu nhỏ cho bê tông trên địa bàn tỉnh.
Cát nội đồng tại Bãi Trằm là loại cát mịn có các chỉ tiêu kỹ thuật, đáp ứng yêu cầu cho sản
xuất bê tông, tuy thành phần hạt của cát mịn không thỏa mãn phạm vi cho phép của TCVN
7570:2006. Đề tài đã trình bày kết quả phân tích ảnh hưởng của tỷ lệ cát mịn/cát sơng đến

các tính chất của bê tơng. Qua đó, đã lựa chọn các thành phần bê tơng có cường độ chịu
nén của bê tông sử dụng cát mịn xấp xỉ 30 MPa, độ mài mòn nhỏ hơn 0,3 g/cm2, cường độ
chịu kéo đều nhỏ hơn 4 MPa. Những thông số này cho thấy, bê tông sử dụng cát mịn nội
đồng phù hợp để chế tạo mặt đường bê tông nông thôn và có giá thành vật liệu sản xuất bê
tơng giảm đến 6% so với phương án sử dụng cát sông.
Từ khóa – bê tơng xi măng, cát mịn, mặt đường, cường độ độ, mài mòn
RESEARCH ON USING CAT POMELINE CONCRETE ROADS TO MAKE
CEMENT CONCRETE ROADS IN PHU LOC DISTRICT, THUA THIEN HUE
PROVINCE
Abstract:
Construction industry is growing, while sand is increasingly exhausted. Study to obtain a
quality assurance source of alternative material for river-bed sand, with sufficient forecast
resources and reasonable price to make construction material - small aggregate for concrete
in the province. In-field sand at Bai Tram is a fine sand with technical specifications
meeting the requirements for concrete production, but the particle composition of fine sand
does not satisfy the allowable scope of TCVN 7570:2006. The thesis has presented
analytical results of the effect of the ratio of fine sand/river sand on the properties of
concrete. Thereby, concrete components with compressive strength of concrete using fine
sand of approximately 30 MPa, abrasion less than 0.3 g/cm2, tensile strength less than 4
MPa have been chosen. These parameters reveal that the concrete using fine fine sand is
suitable for making rural concrete pavement and has the cost of concrete production
materials decreased by 6% compared to the plan of using river sand.
Key words - cement concrete, fine sand, road surface, strength, abrasion


iii

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................1

2. Mục tiêu nghiên cứu ...........................................................................................1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................1
4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ............................................................................2
6. Cấu trúc luận văn ................................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN MẶT ĐƯỜNG BTXM VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN
CỨU ỨNG DỤNG CÁT MỊN TRONG HỖN HỢP BTXM LÀM MẶT ĐƯỜNG . 3
1.1. MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG .....................................................................3
1.1.1. Cấu tạo mặt đường bê tông xi măng .............................................................3
1.1.2. Tình hình sử dụng mặt đường bê tơng trên thế giới và trong nước ............10
1.1.3. Tình hình sử dụng mặt đường bê tông ở huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên
Huế.................................................................................................................................11
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁT NỘI ĐỒNG (CÁT MỊN) TRONG
BÊ TÔNG ......................................................................................................................12
1.2.1. Khái niệm về cát nội đồng ..........................................................................12
1.2.2. Ứng dụng việc sử dụng cát mịn trong xây dựng ........................................14
1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 .......................................................................................15
CHƯƠNG 2. YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ KẾ HOẠCH
THÍ NGHIỆM .............................................................................................................. 16
2.1. YÊU CẦU KỸ THUẬT VẬT LIỆU THÀNH PHẦN ...........................................16
2.1.1. Cát chế tạo bê tông và vữa (TCVN 7570:2006) .........................................16
2.1.2. Cốt liệu lớn (TCVN 7570:2006) ................................................................17
2.1.3. Nước chế tạo bê tông (TCVN 4506 : 2012) ..............................................18
2.1.4. Phụ gia trong xây dựng (TCVN 8826:2011) ..............................................19
2.1.5. Xi măng.......................................................................................................19
2.2. ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU TỚI TÍNH CHẤT CỦA BÊ TƠNG .................20
2.2.1. Ảnh hưởng của cát mịn đến tính chất của bê tông......................................20
2.2.2. Ảnh hưởng của đá xi măng .........................................................................21
2.2.3. Ảnh hưởng của cốt liệu (đá dăm và cát tự nhiên) .......................................21
2.3. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU ĐẦU VÀO

.......................................................................................................................................21
2.3.1. Cát mịn bãi Trằm ........................................................................................21
2.3.2. Cát sông ......................................................................................................23
2.3.3. Đá dăm ........................................................................................................25
2.3.4. Xi măng.......................................................................................................26


iv
2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG [3] .............................27
2.4.1. Khái niệm ....................................................................................................27
2.4.2. Các phương pháp tính tốn cấp phối bê tơng .............................................27
2.5. KẾ HOẠCH THÍ NGHIỆM ...................................................................................28
2.5.1. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén [21].............................................29
2.5.2. Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo khi uốn .......................................30
2.5.3. Thí nghiệm xác định độ mài mịn của bê tơng [22] ....................................30
2.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .......................................................................................31
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT MỊN BÃI TRẰM LÀM MẶT
ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG .................................................................................. 32
3.1. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN..........................................................32
3.1.1. Cường độ chịu nén của bê tông ..................................................................32
3.1.2. Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông .....................................................37
3.1.3. Độ mài mịn của bê tơng .............................................................................40
3.2. LỰA CHỌN CẤP PHỐI TỐI ƯU VỚI CÁT MỊN BÃI TRẰM ...........................41
3.3. TÍNH TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG ..................................................................42
3.3.1. Thiết kế .......................................................................................................42
3.3.2. Phân tích và kết quả tính tốn .....................................................................43
3.3.2. Nhận xét ......................................................................................................51
3.4. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ .......................................................................51
3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .......................................................................................53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (BẢN SAO)


v
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu

Tên bảng

bảng

Trang

1.1.

Bảng phân cấp kỹ thuật đường ô tô theo chức năng của
đường và lưu lượng thiết kế

6

1.2.

Tốc độ thiết kế của các cấp đường

7

1.3.

Tốc độ thiết kế và tải trọng trục tiêu chuẩn thiết kế

7

1.4.

Tổng hợp phân cấp kỹ thuật đường theo chức năng của
đường và lưu lượng xe thiết kế (Nn)

8

1.5.

Chiều dày tấm BTXM thông thường tùy theo cấp hạng
đường và quy mô giao thơng (tham khảo)

9

1.6.

Trị số mơ đun đàn hồi tính tốn của các loại BTXM

10

2.1.

Thành phần hạt cát

16

2.2.

Thành phần hạt của cốt liệu lớn

17

2.3.

Yêu cầu kỹ thuật đối với cốt liệu lớn làm đường bê tông xi
măng

18

2.4.

Yêu cầu kỹ thuật đối với xi măng pooc lăng hỗn hợp.

20

2.5.

Các chỉ tiêu kỹ thuật của cát mịn

22

2.6.

Thành phần hạt của cát mịn

22

2.7.

Các chỉ tiêu kỹ thuật của cát sông

23

2.8.

Thành phần hạt của cát sông

24

2.9.

Các chỉ tiêu kỹ thuật của đá dăm tự nhiên

25

2.10.

Thành phần hạt của đá dăm tự nhiên

25

2.11.

Các chỉ tiêu kỹ thuật của xi măng

26

2.12.

Thành phần cấp phối cho 1m3 bê tơng

29

2.13.

Tổng hợp số lượng mẫu thử

29

3.1.

Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM0

32

3.2.

Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM20

33

3.3.

Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM40

33

3.4.

Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM60

34

3.5.

Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM80

34

3.6.

Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CM100

35

3.7.

Kết quả thí nghiệm cường độ nén của các cấp phối

35

3.8.

Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tông CM0

37

vi
Số hiệu

Tên bảng

bảng

Trang

3.9.

Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tơng CM20

37

3.10.

Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tơng CM40

38

3.11.

Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tơng CM60

38

3.12.

Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tơng CM80

38

3.13.

Kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê tơng CM100

39

3.14.

Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm cường độ kéo của bê
tơng

39

3.15.

Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm mài mịn của bê tơng

40

3.16.

Tính tốn kết cấu áo đường cứng với cát sơng

46

3.17.

Tính tốn kết cấu áo đường cứng với cát mịn bãi Trằm

49

3.18.

Bảng tổng hợp chi phí xây dựng

52


vii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu

Tên hình

hình

Trang

1.1.

Cấu tạo mặt đường bê tơng xi măng thơng thường có khe nối

4

1.2.

Thi cơng mặt đường BTXM ở các nước

5

1.3.

Bản đồ tỉnh Thừa Thiên Huế

12

1.4.

Khu vực mỏ cát nội đồng Bãi Trằm

13

2.1.

Cát mịn bãi Trằm, xã Lộc Thủy

22

2.2.

Biểu đồ thành phần hạt của cát mịn

23

2.3.

Biểu đồ thành phần hạt của cát sông

24

2.4.

Biểu đồ thành phần hạt của đá dăm

26

2.5.

Cát mịn nội đồng được lấy ở bãi Trằm

30

2.6.

Bảo dưỡng bê tông trong các bể ngâm mẫu

31

2.7.

Nén mẫu bê tông

31

3.1.

Biểu đồ cường độ nén của bê tông phát triển theo thời gian

36

3.2.

Biểu đồ cường độ nén của các cấp phối bê tông ở tuổi 7, 14 và
28 ngày

36

3.3.

Biểu đồ cường độ chịu kéo uốn của bê tông

40

3.4.

Biểu đồ độ mài mịn của bê tơng

41

3.5.

Biểu đồ thành phần hạt của cát (40% cát sông và 60% cát mịn)

42

1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Phát triển hệ thống sơ sở hạ tầng, trong đó có hệ thống đường giao thông là nhu
cầu cấp bách của nhiều địa phương trong cả nước. Để nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ
thuật, thi công xây dựng đường bê tông xi măng cần sử dụng tối đa vật liệu tại chỗ nhằm
giảm chi phí vận chuyển.
Cát xây dựng trên địa bàn hiện đang được khai thác chủ yếu dưới các lịng sơng vì
kích thước hạt lớn, chất lượng tốt, được sử dụng làm cát bê tông, xây, trát. Tuy nhiên,
theo cảnh báo, nếu khai thác nhiều, khơng có quy hoạch sẽ ảnh hưởng tới dịng chảy,
đất đai và mơi trường. Chính vì vậy, tỉnh Thừa Thiên Huế và các cơ quan liên quan đã
đẩy mạnh hoạt động kiểm soát khai thác cát trên các con sông. Hiện nay, nguồn cung
cấp cát ngày càng khan hiếm là nguyên nhân đẩy giá cát lên cao. UBND tỉnh Thừa Thiên
Huế đã giao Sở Xây dựng xây dựng lộ trình thay thế cát lịng sơng trên cơ sở đánh giá
trữ lượng một số vật liệu thay thế như: đá mi, cát nhân tạo (cát xay từ đá)…và cát nội
đồng là vật liệu được xem là nguồn thay thế tốt nhất hiện nay [1]. Khối lượng cát nội
đồng, ven đầm phá Tam Giang được tập trung ở huyện Phú Lộc, Phú Vang, Quảng Điền,
Phong Điền có trữ lượng cát mịn rất lớn với trữ lượng dự báo là 1.466.000 m3. [30]
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7570:2006 [19] khuyến cáo cát mịn có thành phần
hạt phù hợp tiêu chuẩn, có mơ đun độ lớn từ 0,7 đến 2,0 có thể sử dụng cho bê tơng cấp
cường độ từ B15 đến B25. Theo tiêu chuẩn của Liên bang Nga GOST 26633-91 (2003)
cho phép sử dụng cát có mơ đun độ lớn từ 1,0 đến 1,5 chế tạo bê tông cấp cường độ chịu
nén B30. Trong khi đó, tiêu chuẩn của các nước Châu Âu và Hoa Kỳ không đưa ra giới
hạn cụ thể về cường độ bê tông sử dụng cát mịn. [6] Các nghiên cứu và ứng dụng cát
mịn trong sản xuất bê tông đã được triển khai tại nhiều nước trên thế giới từ khá sớm.
Các kết quả đều cho thấy cát mịn có thể sử dụng để chế tạo bê tơng xi măng.
Do đó, đề tài “Nghiên cứu sử dụng cát nội đồng bãi Trằm làm đường bê tông xi
măng trên địa bàn huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế” là cần thiết và có cơ sở
khoa học.

2. Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu chung: Sử dụng cát nội đồng làm cốt liệu mịn thay thế cát tự nhiên trong
cấp phối bê tông xi măng.
- Mục tiêu cụ thể: đánh giá tính chất cơ lý của cát nội đồng và đề xuất tỷ lệ thay
thế cát tự nhiên bằng cát nội đồng để chế tạo mặt đường bê tông xi măng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Cát nội đồng thuộc bãi Trằm, xã Lộc Thủy, huyện Phú Lộc;
- Bê tông xi măng sử dụng cát nội đồng thay thế cát tự nhiên.
3.2. Phạm vi nghiên cứu


2
Mặt đường bê tông xi măng cho đường giao thông nông thôn thi công theo công
nghệ đầm rung thông thường, sử dụng hỗn hợp bê tơng có độ sụt từ 40 mm đến 60 mm,
cường độ chịu nén tới 25 MPa.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm.
4.1. Nghiên cứu tài liệu
- Tổng quan về mặt đường bê tông xi măng
- Lý thuyết tính tốn cấp phối và thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của bê tông.
- Lý thuyết về quy hoạch thực nghiệm.
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm
- Đánh giá chất lượng vật liệu trên kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý.
- Đánh giá chất lượng của cát nội đồng đến tính chất của hỗn hợp bê tơng.
- Tiến hành bài toán quy hoạch thực nghiệm với các kết quả thí nghiệm tìm ra
cấp phối tối ưu.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Nghiên cứu cơ sở lý luận và tính hiệu quả để việc sử dụng vật liệu địa phương,

góp phần đa dạng và phong phú các loại vật liệu để chế tạo bê tông đường.
- Ý nghĩa thực tiễn của dự án là nghiên cứu vật liệu thay thế cát lịng sơng đáp ứng
u cầu cấp bách của xã hội hiện nay.
6. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, nội dung chính của luận văn gồm:
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan mặt đường BTXM và tình hình nghiên cứu ứng dụng
cát mịn trong hỗn hợp BTXM làm mặt đường
1.1. Mặt đường bê tơng xi măng
1.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng cát nội đồng (cát mịn) trong bê tông
Chương 2: Yêu cầu kỹ thuật của vật liệu chế tạo và kế hoạch thí nghiệm
2.1. Yêu cầu kỹ thuật vật liệu thành phần
2.2. Ảnh hưởng của vật liệu tới tính chất của bê tơng
2.3. Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đầu vào
2.4. Các phương pháp thiết kế cấp phối bê tơng
2.5. Kế hoạch thí nghiệm
Chương 3: Nghiên cứu sử dụng cát mịn bãi Trằm làm mặt đường bê tơng xi
măng
3.1. Kết quả thí nghiệm và bàn luận
3.2. Lựa chọn cấp phối tối ưu với cát mịn
3.3. Tính tốn kết cấu áo đường
3.4. Đánh giá hiệu quả kinh tế


3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN MẶT ĐƯỜNG BTXM VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG
DỤNG CÁT MỊN TRONG HỖN HỢP BTXM LÀM MẶT ĐƯỜNG
1.1. MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG

1.1.1. Cấu tạo mặt đường bê tông xi măng
Bê tông xi măng (BTXM) là loại vật liệu đá nhân tạo nhận được sau khi tạo hình
và làm rắn chắc hỗn hợp bê tơng. Hỗn hợp bê tơng có thành phần được lựa chọn hợp lý
gồm: xi măng, nước, cốt liệu lớn (đá dăm hoặc sỏi), cốt liệu nhỏ (cát) và phụ gia. Khi rắn
chắc hồ xi măng dính kết hỗn hợp cốt liệu thành một khối đá và được gọi là bê tông [3].
Trong bê tơng cốt liệu đóng vai trị là bộ khung chịu lực, hỗn hợp xi măng và nước bao
bọc xung quanh các hạt cốt liệu đóng vai trị là chất kết dính và lấp đầy khoảng trống
giữa các hạt cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ.
Mặt đường BTXM là loại mặt đường cứng cấp cao. Tầng mặt là tấm BTXM có độ
cứng rất lớn, mơ hình tính tốn là: Tấm trên nền đàn hồi (nền đất và các lớp móng
đường).
Kết cấu mặt đường BTXM đổ tại chỗ gồm các lớp mặt, lớp tạo phẳng, lớp móng,
nền đất. Mặt đường BTXM là loại mặt đường cứng, các tấm bê tông là lớp chịu lực chủ
yếu của mặt đường chịu uốn dưới tác dụng tải trọng xe chạy. Tùy theo vị trí của tải trọng
bánh xe tác dụng ở mép, ở tâm của tấm bê tơng mà ứng suất kéo có thể ở phần trên hoặc
phần dưới của tấm bê tông mặt đường.
Mặt đường BTXM còn bị biến dạng khi nhiệt độ và độ ẩm thay đổi và khi bê tông
bị co rút. Biến dạng do nhiệt độ, độ ẩm thay đổi và do bê tông co rút sẽ làm xuất hiện
nội ứng suất trong bê tơng vì sự ma sát giữa mặt dưới của tấm bê tơng và lớp móng làm
cản trở sự thay đổi tự do kích thước của mặt đường. Để giảm nội ứng suất trong bê tông
và để cho mặt đường không bị nứt theo hướng bất kỳ, người ta xây dựng các khe biến
dạng, các khe này chia mặt đường thành các tấm hình chữ nhật kích thước từ 5x3,5 đến
6x3,5. Khi có bố trí cốt thép thường hoặc cốt thép ứng suất trước thì kích thước của tấm
bê tơng nhất là chiều dài tấm, có thể tăng lên hàng chục mét [4].
Độ dốc ngang của mặt đường bê tông xi măng từ 15-20%. Bề rộng lớp móng Bm
phải được xác định tùy thuộc vào phương pháp và tổ hợp máy thi công, nhưng trong
mọi trường hợp nền rộng hơn mặt mỗi bên từ 0,3 – 0,5m. Trong mọi trường hợp, 30 cm
nền đất trên cùng dưới lớp móng phải được đầm chặt K>=0,98; tiếp dưới 30cm này phải
được đầm chặt đạt K>= 0,95. Đối với các đoạn nền đường mà tình hình thủy văn, địa
chất khơng tốt thì trước khi xây dựng mặt đường phải sử dụng các phiện pháp xử lý đặc

biệt (thay đất, thoát nước hoặc gia cố).


4

Hình 1.1. Cấu tạo mặt đường bê tơng xi măng thơng thường có khe nối [4]
1.1.1.1. Ưu điểm của mặt đường BTXM:
- Cường độ cao, thích hợp với mọi loại phương tiện vận tải kể cả xe xích.
- Cường độ mặt đường hầu như không thay đổi khi nhiệt độ thay đổi.
- Rất ổn định nước, dưới tác dụng của các yếu tố khí hậu mặt đường khơng bị giảm
cường độ.
- Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường cao, hầu như không giảm khi mặt đường
bị ẩm ướt.
- Độ hao mịn khơng đáng kể, mặt đường sinh bụi rất ít.
- Mặt đường có màu sáng, định hướng xe chạy về ban đêm tốt.
- Tuổi thọ rất cao (30-40 năm).
- Có thể cơ giới hố tồn bộ khâu thi công.
- Công tác duy tu, bảo dưỡng không đáng kể.
- Sử dụng chất liên kết là xi măng nên thi cơng ít gây ơ nhiễm mơi trường.
1.1.1.2. Nhược điểm của mặt đường BTXM
- Mặt đường có độ cứng quá lớn, xe chạy không êm thuận, gây tiếng ồn
- Các khe biến dạng làm cho mặt đường kém bằng phẳng, hạn chế xe chạy tốc độ
cao
- Thi công tương đối phức tạp, địi hỏi có các thiết bị chun dùng
- Chi phí xây dựng ban đầu thường rất lớn (2-2,5 lần mặt đường mềm)
- Yêu cầu phải có thời gian bảo dưỡng sau khi thi công xong


5

Hình 1.2. Thi cơng mặt đường BTXM ở các nước
Các ưu điểm của mặt đường BTXM là cơ bản, mặc dù có nhược điểm song hiện
nay các nước tiên tiến sử dụng ngày càng nhiều loại mặt đường này.
1.1.1.3. Yêu cầu kỹ thuật của mặt đường bê tông xi măng [4]
Kết cấu mặt đường bê tông xi măng là giải pháp kỹ thuật chủ yếu để áp dụng cho
các công trình xây dựng giao thơng nếu đáp ứng những điều kiện trên và có một trong
các đặc điểm sau: Mặt đường tại các khu vực trạm thu phí; bến xe; bãi đỗ xe; đường ô
tô chuyên dụng, đường vào cảng; mặt đường hầm; mặt đường đập tràn; tuyển đường bộ
tại vùng chịu ảnh hưởng của ngập lụt nhưng nền đường không nằm trên vùng đất yếu;
tuyến đường bộ chịu ảnh hưởng của khí hậu sương mù, ẩm ướt thường xuyên; tuyến
đường bộ tại khu vực miền núi có độ dốc lớn từ 7% trở lên, khó khăn đối với cơng tác
duy tu, bảo dưỡng nếu sử dụng các dạng kết cấu mặt đường khác; tuyến đường bộ đào
qua nền đất, đá chịu ảnh hưởng của nước ngầm; tuyến đường giao thơng nơng thơn; các
cơng trình giao thơng khác khi sử dụng kết cấu mặt đường bê tông xi măng bảo đảm
hiệu quả kinh tế - kỹ thuật và tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng, sửa chữa, bảo dưỡng
hơn các loại kết cấu mặt đường khác.
- Kết cấu mặt đường thiết kế phải phù hợp với công năng và cấp hạng đường thiết
kế, phải phù hợp với điều kiện khí hậu, thủy văn, địa chất và vật liệu tại chỗ, cũng như
phù hợp với các điều kiện xây dựng và bảo trì tại địa phương.
- Kết cấu thiết kế phải đảm bảo trong thời hạn phục vụ quy định đáp ứng được
lượng xe dự báo thiết kế lưu thông an toàn và êm thuận, cụ thể là:
+ Dưới tác dụng tổng hợp của tải trọng xe chạy trùng phục và tác dụng lặp đi lặp
lại của sự biến đổi gradien nhiệt độ giữa mặt và đáy tấm BTXM, trong suốt thời hạn
phục vụ, tầng mặt BTXM không bị phá hoại (không bị nứt vỡ) do mỏi, đồng thời cũng
không bị nứt vỡ dưới tác dụng tổng hợp của một tải trọng trục xe lớn nhất đúng vào lúc


6
xuất hiện gradien nhiệt độ lớn nhất. Hai trạng thái giới hạn tính tốn nói trên phải được
bảo đảm với một mức độ an toàn và tin cậy nhất định, để mặt đường BTXM đủ bền

vững trong suốt thời hạn phục vụ yêu cầu.
+ Ngoài yêu cầu về cường độ và độ bền vững nói trên, tầng mặt BTXM cịn phải
đủ độ nhám để chống trơn trượt, phải chịu được tác dụng mài mòn của xe chạy và phải
đủ bằng phẳng để bảo đảm tốc độ xe chạy thiết kế.
1.1.1.4. Cấp thiết kế của đường (TCVN 4054-2005)
Phân cấp thiết kế là bộ khung các quy cách kỹ thuật của đường nhằm đạt tới:
- Yêu cầu về giao thông đúng với chức năng của con đường trong mạng lưới giao
thông.
- Yêu cầu về lưu lượng xe thiết kế cần thông qua (chỉ tiêu này được mở rộng vì có
những trường hợp, đường có chức năng quan trọng nhưng lượng xe khơng nhiều hoặc
tạm thời không nhiều xe).
- Căn cứ vào địa hình, mỗi cấp thiết kế lại có các u cầu riêng về các tiêu chuẩn
để có mức đầu tư hợp lý và mang lại hiệu quả tốt về kinh tế.
Việc phân cấp kỹ thuật dựa trên chức năng và lưu lượng thiết kế của tuyến đường
trong mạng lưới đường và được quy định theo bảng 1.1:
Bảng 1.1. Bảng phân cấp kỹ thuật đường ô tô theo chức năng của đường và
lưu lượng thiết kế
Cấp thiết Lưu lượng
kế của xe thiết kế
Chức năng của đường
đường
(xcqđ/nđ)
Cao tốc
> 25 000 Đường trục chính, thiết kế theo TCVN 5729 : 1997.
Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa
Cấp I
> 15 000 lớn của đất nước.
Quốc lộ.
Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa
Cấp II

> 6 000 lớn của đất nước.
Quốc lộ.
Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa
Cấp III
> 3 000 lớn của đất nước, của địa phương.
Quốc lộ hay đường tỉnh.
Đường nối các trung tâm của địa phương, các điểm lập hàng,
Cấp IV
> 500
các khu dân cư.
Quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện.
Đường phục vụ giao thông địa phương. Đường tỉnh, đường
Cấp V
> 200
huyện, đường xã.
Cấp VI
< 200
Đường huyện, đường xã


7
Tốc độ thiết kế các cấp đường dựa theo điều kiện địa hình, được qui định trong
bảng 1.2:
Bảng 1.2. Tốc độ thiết kế của các cấp đường
Cấp thiết
I
II
III
IV
V

VI
kế
Đồng Đồng Đồng
Đồng
Đồng
Đồng
Địa hình
Núi
Núi
Núi
Núi
bằng
bằng bằng
bằng
bằng
bằng
Tốc độ
thiết kế, 120
100
80
60
60
40
40
30 30
20
Km/h
CHÚ THÍCH: Việc phân biệt địa hình được dựa trên cơ sở độ dốc ngang phổ biến của
sườn đồi, sườn núi như sau: Đồng bằng và đồi ≤ 30 %; núi > 30 %.
Theo TCVN 10380:2014, hệ thống đường GTNT được phân thành 4 cấp kỹ thuật

A, B, C và D. Cấp A, B và C áp dụng đối với đường có ơ tơ chạy qua. Lựa chọn cấp
hạng kỹ thuật tuyến đường tùy thuộc vào lưu lượng xe thiết kế (Nn), xem Bảng 4. Cấp
D áp dụng đối với đường khơng có ơ tơ chạy qua.
Ngoài 4 cấp kỹ thuật như được quy định trong tiêu chuẩn này, chủ đầu tư có thể
lựa chọn đường cấp VI, cấp V hoặc cấp IV trong TCVN 4054:2005 áp dụng cho những
khu vực kinh tế phát triển hoặc có khối lượng vận chuyển hành khách và hàng hóa lớn
(khu sản xuất, chăn ni, gia cơng, chế biến Nông Lâm Thủy Hải sản; vùng trồng cây
công nghiệp; cánh đồng mẫu lớn; đồng muối; làng nghề; trang trại và các cơ sở tương
đương). Căn cứ để lựa chọn áp dụng các cấp kỹ thuật trong TCVN 4054:2005 cho đường
GTNT dựa trên hai thơng số cơ bản, đó là:
- Lưu lượng xe thiết kế (Nn) ≥ 200 xqđ/nđ (xác định theo Điều 4.8);
- Xe có tải trọng trục từ lớn hơn 6000 Kg đến 10000 Kg chiếm trên 10 % tổng số
xe lưu thông trên tuyến.
Tốc độ thiết kế và tải trọng trục tiêu chuẩn thiết kế các cơng trình trên đường đối
với các cấp đường giao thông nông thôn được quy định ở bảng 1.3.
Bảng 1.3. Tốc độ thiết kế và tải trọng trục tiêu chuẩn thiết kế
Cấp kỹ thuật Tốc độ xe chạy Tải trọng trục xe Kiểm toán đối với xe vượt tải
của đường thiết kế, Km/h
thiết kế, Kg
có tải trọng trục, Kg
A
30 (20)
6000
10000
B
20 (15)
2500
6000
C
15 (10)

2500
6000
D
CHÚ THÍCH: Trị số trong ngoặc (20) áp dụng đối với địa hình miền núi (độ dốc ngang
địa hình > 30%).


8
Bảng 1.4. Tổng hợp phân cấp kỹ thuật đường theo chức năng của đường
và lưu lượng xe thiết kế (Nn)
Cấp kỹ Cấp kỹ thuật Lưu lượng
thuật theo của đường
xe thiết kế
Chức năng của đường
TCVN
theo TCVN
(Nn),
4054:2005 10380:2014
xqđ/nđ
Đường huyện có vị trí quan trọng đối với sự
Cấp IV, V,
phát triển kinh tế - xã hội của huyện, là cầu nối
≥ 200
VI
chuyển tiếp hàng hóa, hành khách từ hệ thống
đường quốc gia (quốc lộ, tỉnh lộ) đến trung tâm
hành chính của huyện, của xã và các khu chế
Cấp VI
A
100  200

xuất của huyện; phục vụ sự đi lại và lưu thơng
hàng hóa trong phạm vi của huyện.
Đường xã có vị trí quan trọng đối với sự phát
triển kinh tế - xã hội của xã, kết nối và lưu
A
100  200
thơng hàng hóa từ huyện tới các thôn, làng, ấp,
bản và các cơ sở sản xuất kinh doanh của xã.
Đường xã chủ yếu phục vụ sự đi lại của người
B
50  < 100
dân và lưu thơng hàng hóa trong phạm vi của
xã.
Đường thơn chủ yếu phục vụ sự đi lại của
B
50  < 100
người dân và lưu thơng hàng hóa trong phạm
vi của thơn, làng, ấp, bản; kết nối và lưu thơng
hàng hóa tới các trang trại, ruộng đồng, nương
C
< 50
rẫy, cơ sở sản xuất, chăn nuôi.
Đường dân sinh chủ yếu phục vụ sự đi lại của
người dân giữa các cụm dân cư, các hộ gia đình
Khơng có
và từ nhà đến nương rẫy, ruộng đồng, cơ sở sản
D
xe ô tô chạy
xuất, chăn nuôi nhỏ lẻ... Phương tiện giao
qua

thông trên các tuyến đường dân sinh chủ yếu là
xe đạp, xe mô tô hai bánh, xe kéo tay, ngựa thồ.
Đường KVSX chủ yếu phục vụ sự đi lại của
Xe có tải
người dân và lưu thơng ngun vật liệu, hàng
trọng trục >
hóa và đến các cơ sở sản xuất, chăn ni, gia
Cấp IV, V,
6000 Kg ÷
cơng, chế biến Nông Lâm Thủy Hải sản; vùng
VI
10000 Kg
trồng cây công nghiệp; cánh đồng mẫu lớn;
chiếm trên
đồng muối; làng nghề; trang trại và các cơ sở
10%
tương đương.


9
1.1.1.5. Thiết kế mặt đường BTXM thông thường gồm các nội dung sau
- Thiết kế cấu tạo kết cấu mặt đường và cấu tạo lề đường;
- Tính tốn chiều dày các lớp kết cấu, xác định kích thước tấm BTXM và xác định
các yêu cầu về vật liệu đối với mỗi lớp kết cấu;
- Thiết kế cấu tạo các khe nối;
- Thiết kế hệ thống thoát nước cho kết cấu mặt đường.
Để dự phòng mài mòn, tầng mặt BTXM được thiết kế tăng dày thêm 6,0mm so
với chiều dày tính toán.
Các yêu cầu về độ nhám và độ bằng phẳng được quy định như sau:
- Độ bằng phẳng:

+ Đảm bảo các yêu cầu quy định tại tiêu chuẩn TCVN 8864:2011.
+ Chỉ số IRI, m/km (TCVN 8865: 2011): Đường cao tốc, cấp I, cấp II, cấp III ≤
2,0; Các cấp đường khác: ≤ 3,2;
- Độ nhám: Chiều sâu cấu tạo rãnh chống trượt thơng qua độ nhám trung bình bề
mặt (TCVN 8866:2011).
Đối với đoạn đường bình thường của đường cao tốc, cấp I, cấp II, cấp III: 0,7 ≤
Htb ≤ 1,10;
Đối với đoạn đường đặc biệt của đường cao tốc, cấp I, cấp II, cấp III: 0,8 ≤ Htb ≤
1,20;
Đối với đoạn đường bình thường của các cấp đường khác: 0,5 ≤ Htb ≤ 0,9;
Đối với đoạn đường đặc biệt của các cấp đường khác: 0,6 ≤ Htb ≤ 1,0;
Chiều dày tấm phải được xác định thơng qua kiểm tốn với 2 trạng thái giới hạn
đã đề cập ở trên. Để thuận lợi cho việc kiểm tốn, bước đầu có thể tham khảo các trị số
chiều dày tấm tùy thuộc vào cấp hạng đường và quy mô giao thông như ở bảng 1.5.
Bảng 1.5. Chiều dày tấm BTXM thông thường tùy theo cấp hạng đường và quy mô
giao thông (tham khảo)
Chiều dày tấm BTXM (cm)
Cấp thơng thường
Cực nặng Rất nặng
Nặng
Trung bình
Nhẹ
- Đường cao tốc
≥ 32
28 ÷ 32 25 ÷ 28
- Đường cấp I, II, III
≥ 30
26 ÷ 30 24 ÷ 27
22 ÷ 25
- Đường cấp IV, V, VI

20 ÷ 24
18 ÷ 20
1.1.1.6. Các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu đối với BTXM
- Cường độ kéo uốn thiết kế yêu cầu fr đối với BTXM làm tầng mặt và đối với
móng trên làm bằng bê tông nghèo hoặc bê tông đầm lăn được quy định ở điều 8.2.3
trong quy định số: 3230/QĐ-BGTVT của Bộ giao thông vận tải và trong tiêu chuẩn
ngành 22TCN 223-95 như sau:
fr ≥ 5,0MPa đối với BTXM mặt đường cao tốc, đường cấp I, cấp II và các đường
có cấp quy mơ giao thơng nặng, rất nặng, cực nặng.


10
fr = 4,5 MPa đối với đường các cấp khác, các đường có quy mơ giao thơng cấp
trung bình và các đường có quy mơ giao thơng cấp nhẹ nhưng có xe nặng với trục đơn
>100kN thơng qua.
fr = 4,0 MPa với đường khác có quy mơ giao thơng cấp nhẹ khơng có xe nặng với
trục đơn >100kN thơng qua.
Bê tơng làm lớp móng dưới mặt đường bê tơng nhựa phải có cường độ chịu uốn
giới hạn khơng nhỏ hơn 2,5 MPa (cường độ chịu nén giới hạn không nhỏ hơn 17 MPa)
- Độ mài mòn xác định theo TCVN 3114:1993 không được lớn hơn 0,3 g/cm2 đối
với mặt đường BTXM đường cao tốc, đường ô tô cấp 1, cấp II, cấp III hoặc các đường
có quy mơ giao thơng cực nặng, rất nặng và nặng và không được lớn hơn 0,6 g/cm2 đối
với mặt đường BTXM đường ô tô cấp IV trở xuống hoặc các đường có quy mơ giao
thơng trung bình và nhẹ.
Trị số mơ đun đàn hồi của BTXM làm tầng mặt, bê tông nghèo và bê tơng đầm lăn
làm lớp móng trên đều được xác định bằng trị số mô đun đàn hồi suy ra từ thí nghiệm
xác định cường độ chịu kéo uốn của BTXM theo TCVN 3119:1993; Khi chưa có số liệu
thí nghiệm trực tiếp xác định trị số mơ đun đàn hồi thì có thể áp dụng các số liệu kinh
nghiệm ở bảng 1.6 dưới đây:
Bảng 1.6. Trị số mô đun đàn hồi tính tốn của các loại BTXM

Cường độ kéo uốn (MPa) 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5
Cường độ nén (MPa)
5
7
11 15 20 25 30 36 42 49
Mô đun đàn hồi (GPa)
10 15 18 21 23 25 27 29 31 33
Chú thích:
1- Các chỉ tiêu ở bảng này đều ở tuổi mẫu 28 ngày;
2- 1GPa = 1000 MPa;
3- Cường độ chịu kéo uốn xác định theo TCVN 3119:1993;
Cường độ chịu nén xác định theo TCVN 3118:1993;
1.1.2. Tình hình sử dụng mặt đường bê tông trên thế giới và trong nước
1.1.2.1. Tình hình sử dụng mặt đường bê tơng xi măng trên thế giới
Mặt đường BTXM xuất hiện vào cuối thế kỷ XIX, bắt đầu ở Anh vào những năm
1950, sau đó lan dần sang Pháp, Đức, Mỹ và Nga… Trong suốt gần 100 năm qua, mặt
đường BTXM đã được tiếp tục xây dựng và phát triển ở hầu hết các nước trên thế giới,
tập trung nhiều nhất ở các nước có nền kinh tế phát triển như: Canada, Hoa Kỳ, CHLB
Đức, Anh, Bỉ, Hà Lan, Australia, Trung Quốc…
Theo Báo cáo của Cục Đường bộ Liên bang Mỹ - FHWA, khối lượng mặt đường
BTXM đã xây dựng ở một số nước như sau: Tại Mỹ, mặt đường BTXM chiếm khoảng
9% của 490.179 km đường đô thị và 4% của 1.028.491 km đường ngồi đơ thị; tại Đức,
mặt đường BTXM không cốt thép, phân tấm chiếm khoảng 25% mạng lưới đường cao
tốc với lưu lượng giao thông cao. Áo, đường cao tốc chiếm khoảng 25% mạng lưới
đường bộ quốc gia (14.000 km), trong đó mặt đường BTXM chiếm 2/3 khối lượng


11
đường cao tốc; tại Bỉ, mạng lưới đường khoảng 134.000 km, gồm đường cao tốc, đường
tỉnh, đường địa phương và đường nơng thơn. Trong đó, đường cao tốc có khoảng 1.700

km, tức là chỉ hơn 1%. Mặt đường BTXM chiếm 40% của những đường cao tốc và 60%
đường nông thôn. Tổng cộng, mặt đường BTXM chiếm khoảng 17%. Hà Lan, mạng
lưới đường ơtơ có khoảng 113.000 km. Khoảng 2.300 km là đường cao tốc, chỉ khoảng
2% về chiều dài, nhưng những con đường cao tốc này phục vụ 38% lưu lượng giao
thơng. Hà Lan cịn có khoảng 140 km đường khu vực có mặt BTXM khơng cốt thép,
phân tấm. Tổng cộng, mặt đường BTXM chiếm khoảng 4% mạng đường ôtô. Ngồi ra,
Hà Lan cịn có 20.000 km đường xe đạp, trong đó 10% là mặt đường BTXM. Vương
quốc Anh, mạng lưới đường có khoảng 285.000 km, trong đó có 1.500 km là mặt đường
BTXM, chiếm khoảng 67% đường cao tốc ở Úc và chiếm 60% đường cao tốc ở Trung
Quốc.
1.1.2.2. Tình hình sử dụng mặt đường BTXM tại Việt Nam
Nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy, mặt đường BTXM cốt thép được xây
dựng tại đường Hùng Vương, Hà Nội vào năm 1975. Trên QL2 đoạn Thái Nguyên Bắc Kạn xây dựng 30 km đường BTXM vào năm 1984, đường Nguyễn Văn Cừ (bắc
cầu Chương Dương). Tiếp theo là trên QL1A với tổng chiều dài các đoạn khoảng 30 km
vào năm 1999 tại các đoạn ngập lụt. Mặt đường BTXM được sử dụng hầu hết tại các
sân bay như: Sao Vàng, Tân Sơn Nhất, Nội Bài, Phú Bài… Hệ thống đường giao thông
nông thôn ở một số tỉnh như Thái Bình, Thanh Hố, Hưng n, Huế… cũng có sử dụng
mặt đường BTXM với kết cấu đơn giản, đáp ứng nhu cầu giao thông ở địa phương với
tải trọng nhỏ và lưu lượng thấp.
Theo thống kê của Bộ GTVT, tổng số đường giao thông nông thôn trong cả nước
bao gồm 172.437 km, trong đó có 0,56% mặt đường bê tơng nhựa và 7,2% mặt đường
nhựa hoặc BTXM (12.415 km).
1.1.3. Tình hình sử dụng mặt đường bê tơng ở huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa
Thiên Huế
1.1.3.1. Giới thiệu chung
Phú Lộc là huyện phía Nam của tỉnh Thừa Thiên Huế, phía Bắc giáp huyện Hương
Thủy, phía Nam giáp Đà Nẵng, phía Đơng giáp biển và phía Tây giáp huyện Nam Đơng.
Song song với quốc lộ 1 cùng tuyến đường sắt Bắc Nam chạy dọc suốt 65 km chiều dài
của huyện là bờ biển và dãy núi Trường Sơn đến tận đỉnh đèo Hải Vân - nơi giáp ranh
với thành phố Đà Nẵng. Huyện Phú Lộc có diện tích tự nhiên 72.808 hecta, dân số năm

2015 là 138.123 người với 46,77% trong độ tuổi lao động, bao gồm 16 xã và 2 thị trấn.


12

Hình 1.3. Bản đồ tỉnh Thừa Thiên Huế
1.1.3.2. Mạng lưới giao thông trên địa bàn huyện Phú Lộc
- Quốc lộ 1: chiều dài: 65,2 km, kết cấu mặt đường bằng bê tông nhựa.
- Quốc lộ 49: chiều dài: 24,4 km, kết cấu mặt đường bằng bê tông nhựa.
- Đường Hồ Chí Minh: chiều dài 7,8 km, kết cấu mặt đường bằng bê tông nhựa.
- Tỉnh lộ 14B: Tổng chiều dài: 15,7 km, kết cấu mặt đường: bê tông nhựa.
- Tỉnh lộ 21: Tổng chiều dài: 13,5 km, kết cấu mặt đường: bê tông xi măng.
- Tỉnh lộ 15B: Tổng chiều dài: 13,5 km, kết cấu mặt đường: thấm nhập nhựa.
- Đường huyện: Gồm 72 tuyến với tổng chiều dài: 165,67 km. Kết cấu mặt đường:
bê tông xi măng. Hiện nay các tuyến đã đầu 82,4 km với bề rộng mặt đường trung bình
3,5m.
- Đường xã: Gồm 230 tuyến với tổng chiều dài: 270,43 km. Kết cấu mặt đường:
bê tông xi măng. Hiện nay các tuyến đã đầu 170 km với bề rộng mặt đường trung bình
3,0.
Như vậy, nhu cầu sử dụng mặt đường BTXM trên địa bàn huyện Phú Lộc là rất
lớn.
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁT NỘI ĐỒNG (CÁT MỊN)
TRONG BÊ TÔNG
1.2.1. Khái niệm về cát nội đồng
Cát nội đồng là loại cát hạt mịn, xuất hiện ở các vị trí bãi cát bồi khe suối, có mô
đun độ lớn từ 0,7 đến 2,0. Ở tỉnh Thừa Thiên Huế, theo khảo sát, khối lượng cát nội


13
đồng được tập trung chủ yếu ở huyện Phú Lộc, Phú Vang, Quảng Điền, Phong Điền với

trữ lượng rất lớn khoảng 1.446.000 m3 [30].

Hình 1.4. Khu vực mỏ cát nội đồng Bãi Trằm
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 10796:2015 [23] thì cát mịn phải đáp ứng các
yêu cầu kỹ thuật trong tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 “Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu
cầu kỹ thuật”, với mô đun độ lớn của cát mịn từ 0,7 đến 2,0. Cũng theo tiêu chuẩn này
thì cát mịn có mơ đun độ lớn từ 0,7 đến 1,0 chỉ được dùng chế tạo bê tơng mác tới 20
MPa (cấp B15), cát mịn có mơ đun độ lớn từ 1,0 tới 2,0 chỉ được dùng để chế tạo bê
tông mác tới 30 MPa (cấp B25) [27].
Cát mịn được một số tiêu chuẩn kỹ thuật trên thế giới quy định sử dụng như sau
[27]:
- Gost 8736-93 và Gost 26633-91 của Nga quy định: cát sử dụng cho bê tơng phải
có mơ đun độ lớn từ 1,5 đến 3,25. Cát có mơ đun độ lớn từ 1,0 đến 1,5 (với hàm lượng
hạt nhỏ hơn 0,16mm không quá 20% và bùn, bụi, sét không quá 3%) được phép sử dụng
cho bê tông cấp chịu nén tới B30, cấp chịu uốn tới Bku 4,0 nếu qua nghiên cứu thấy
rằng bê tơng đảm bảo các tính năng kỹ thuật u cầu và có hiệu quả về mặt kinh tế.
- AASHTO M6-93 và ASTM C-33 của Mỹ đưa ra các yêu cầu sau: Cát phải có
mơ đun độ lớn trong giới hạn 2,3 đến 3,1 (sai lệch cho phép ±0,2). Cát không đáp ứng
yêu cầu về mô đun độ lớn như trên được sử dụng khi có bằng chứng rằng bê tơng làm
từ cát này có các tính chất tương đương bê tông làm từ cát đối chứng được lấy từ nguồn
đã được chấp thuận sử dụng cho bê tông của kết cấu tương tự.
Như vậy có thể thấy, trong các tiêu chuẩn và chỉ dẫn kỹ thuật của một số nước trên
thế giới, việc sử dụng cát mịn được đặt trong xu hướng mở. Tiêu chuẩn của Nga cho


14
phép sử dụng cát mịn có mơ đun độ lớn tới 1,5. Cát mịn hơn có thể sử dụng làm cốt liệu
nhỏ cho bê tông các cấp tới B30 khi có các kết quả nghiên cứu chứng minh rằng bê tơng
đảm bảo tính năng kỹ thuật và việc dùng chúng mang lại hiệu quả kinh tế.
1.2.2. Ứng dụng việc sử dụng cát mịn trong xây dựng

Các cơng trình nghiên cứu trên thế giới đều cho thấy khả năng sử dụng cát biển,
cát mịn để chế tạo bê tông xi măng. Một số nước như Anh, Hà Lan, Bỉ, Đan Mạch…
cho phép khai thác cát sỏi biển, cát mịn để chế tạo bê tông xi măng.
Ở Việt Nam, Viện khoa học và cơng nghệ xây dựng [29] cũng đã có nghiên cứu
việc sử dụng cát mịn (có Mk<2) để thay thế cho cát vàng ở một số vùng hiếm cát thô
trong bê tông. Tài liệu [24] nghiên cứu chế tạo bê tơng hạt mịn là một tập hợp vật liệu
có khả năng tối ưu hóa thành phần trong điều kiện Việt Nam. Phương pháp nghiên cứu
thực nghiệm và mơ hình hóa bê tơng hạt nhỏ giúp phân tích một vài chỉ tiêu chất lượng
của bê tông hạt nhỏ khi sử dụng cát tự nhiên và cát hỗn hợp. Nghiên cứu phân tích sự
ảnh hưởng đồng thời của thành phần hạt và phụ gia đến tính chất kỹ thuật và cường độ
của bê tông hạt nhỏ.
Tác giả Nguyễn Thanh Sang với luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu thành phần, tính chất
cơ học và khả năng ứng dụng bê tông cát để xây dựng đường ô tô ở Việt Nam”. Trong
nghiên cứu này, tác giả đã tập trung giải quyết các vấn đề chính như: nghiên cứu về
thành phần của bê tơng cát và thí nghiệm; nghiên cứu thực nghiệm về các tính chất đặc
trưng cường độ và mô đun đàn hồi của bê tông cát để thiết kế kết cấu mặt đường; nghiên
cứu các kết cấu áo đường ô tô sử dụng bê tơng cát.
Bên cạnh đó cịn có các nghiên cứu liên quan tới việc sử dụng các nguồn cát địa
phương bao gồm cả cát nhiễm mặn, cát mịn đã được tiến hành tại Việt Nam từ nhiều
năm qua và đã có những kết quả nhất định như các nghiên cứu của các tác giả Trần Tuấn
Hiệp, Võ Xuân Lý, Lê Văn Bách [8], tác giả Tơ Nam Tồn [26] được tiến hành với cát
biển tại 13 khu vực thuộc 10 tỉnh dọc bờ biển nước ta cho thấy sử dụng cát biển trong
chế tạo bê tơng có rất nhiều triển vọng và hiệu quả với bê tơng có cường độ trong khoảng
30MPa đến 35MPa; tác giả Nguyễn Mạnh Kiểm với đề tài “nghiên cứu sử dụng cát mịn
để làm bê tơng và vữa” [9], tác giả Hồng Minh Đức với các đề tài [5,6,7] cho thấy áp
dụng các biện pháp kỹ thuật như sử dụng phụ gia ức chế ăn mịn, phụ gia siêu dẻo, phụ
gia khống hoạt tính, cốt gia cường và các biện pháp khác có thể cho phép dùng cát
nhiễm mặn chế tạo bê tông.
Như vậy, với cát mịn nội đồng Bãi Trằm có hàm lượng clorua trong giới hạn cho
phép thì việc sử dụng chỉ cần đến các điểm đặc thù như đối với cát mịn.

15
1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Việc nghiên cứu và sử dụng cát mịn thay thế cho nguồn cát tự nhiên đang dần cạn
kiệt đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới, các kết đạt được đảm bảo các yêu cầu kỹ
thuật cho bê tông.
Tại Việt Nam cát mịn sử dụng cho bê tông đã được nghiên cứu và sử dụng trong
nhiều cơng trình tại các vùng thiếu cát tự nhiên đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và đạt
được hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao. Chính vì vậy, với trữ lượng cát nội đồng (cát mịn)
ở địa phương, việc nghiên cứu sử dụng cát mịn cho mặt đường bê tông xi măng tại huyện
Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế là hợp lý.


16

CHƯƠNG 2
YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ
KẾ HOẠCH THÍ NGHIỆM
2.1. YÊU CẦU KỸ THUẬT VẬT LIỆU THÀNH PHẦN
2.1.1. Cát chế tạo bê tông và vữa (TCVN 7570:2006) [19]
Cát là cốt liệu nhỏ dùng để làm bê tơng, có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo
có kích thước cỡ hạt từ 0,14 - 5mm. Chất lượng của cát phụ thuộc vào thành phần
khoáng, thành phần hạt và hàm lượng tạp chất.
Thành phần hạt của cát biểu thị qua lượng sót tích lũy trên sàng tiêu chuẩn phải
nằm trong phạm vị quy định của TCVN 7570 : 2006
Bảng 2.1. Thành phần hạt cát
Lượng sót tích lũy trên sàng, % khối lượng
Kích thước lỗ sàng
Cát thơ

Cát mịn
2,5 mm
Từ 0 đến 20
0
1,25 mm
Từ 15 đến 45
Từ 0 đến 15
Từ 35 đến 70
Từ 0 đến 35
630 m
315 m

Từ 65 đến 90

Từ 5 đến 65

140 m

Từ 90 đến 100

Từ 65 đến 90

Lượng qua sàng 140 m,
không lớn hơn

10

35

- Cốt liệu bé sử dụng để chế tạo vữa không được lẫn q 5% tính theo khối lượng

các hạt có kích thước lớn hơn 5mm.
- Cốt liệu bé sử dụng để chế tạo bê tơng khơng được lẫn q 10% tính theo khối
lượng các hạt có kích thước lớn hơn 5mm.
- Hàm lượng các tạp chất như sét cục và các tạp chất dạng cục như bùn, bụi và sét
trong cát không được vượt quá giá trị quy định trong tiêu chuẩn đối với bê tơng có cấp
độ bền lớn hơn B30 thì hàm lượng tạp chất sét cục và các tạp chất dạng cục, tính theo
% khối lượng khơng được có. Hàm lượng bùn, bụi, sét không được vượt quá 1,5%.
- Hàm lượng các tạp chất như sét cục và các tạp chất dạng cục như bùn, bụi và sét
trong cát không được vượt quá giá trị quy định trong tiêu chuẩn đối với vữa lỏng mác
cao có cấp độ bền lớn hơn B45 thì hàm lượng tạp chất sét cục và các tạp chất dạng cục,
tính theo % khối lượng khơng được q 0,5%.
- Hàm lượng clorua trong cát, tính theo ion Cl¯ tan trong axit đối với bê tông có
cấp độ bền trên B30 dùng trong các kết cấu bê tơng cốt thép ứng suất trước thì khơng