Nghiên cứu khả năng ứng dụng bê tông rỗng trong xây dựng vỉa hè và các công trình công cộng Nghiên cứu khả năng ứng dụng bê tông rỗng trong xây dựng vỉa hè và các công trình công cộng Nghiên cứu khả năng ứng dụng bê tông rỗng trong xây dựng vỉa hè và các công trình công cộng Nghiên cứu khả năng ứng dụng bê tông rỗng trong xây dựng vỉa hè và các công trình công cộng
TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
Khái quát về bê tông rỗng
Bê tông, một trong những vật liệu xây dựng phổ biến hiện nay, yêu cầu một lượng lớn xi măng Portland trong quá trình sản xuất, dẫn đến việc thải ra một lượng khí CO2 đáng kể vào môi trường.
Bê tông thường được chế tạo từ xi măng Portland, trong đó bê tông rỗng là loại bê tông chủ yếu bao gồm đá, xi măng và nước, với tỷ lệ cát rất ít hoặc không có Quá trình thi công bê tông rỗng không yêu cầu đầm nén quá chặt, dẫn đến độ rỗng lớn trong bê tông, giúp nước thấm qua một cách hiệu quả.
Trong những năm gần đây, bảo vệ nguồn nước đã trở thành mối quan tâm hàng đầu, đặc biệt trong bối cảnh đô thị hóa gia tăng Nghiên cứu và ứng dụng tại Nhật Bản và các quốc gia châu Âu cho thấy bê tông rỗng (BTR) cốt liệu đá là vật liệu thân thiện với môi trường, giúp khắc phục các tác động tiêu cực đến tự nhiên Loại vật liệu này được sử dụng rộng rãi trong xây dựng đường giao thông, bãi đỗ xe, sân bãi, công trình công cộng, taluy, mái dốc và bờ kè.
Bê tông rỗng là vật liệu có cấu trúc lỗ rỗng hở liên tục với độ rỗng từ 15-35% Thành phần của nó tương tự như bê tông thông thường, nhưng sử dụng đá cùng kích thước hạt và rất ít hoặc không có cát Các hạt đá liên kết với nhau qua lượng hồ ximăng tại các vị trí tiếp xúc, tạo nên các lỗ rỗng hở trong cấu trúc bê tông Những lỗ rỗng này cho phép không khí, nước và nhiệt dễ dàng trao đổi trong môi trường.
Bê tông rỗng cho phép nước mưa thấm vào đất, cung cấp nước tự nhiên cho cây cỏ và giảm chi phí tưới tiêu Nó bảo vệ nguồn nước ngầm, ngăn chặn hiện tượng nước chảy tràn và cải thiện chất lượng nước Với cấu trúc lỗ rỗng tự nhiên, bê tông rỗng có khả năng thoát nước nhanh chóng qua lớp phủ bề mặt đến hệ thống lọc bên dưới, được cấu tạo từ các hạt cốt liệu tạo nên không gian rỗng lớn Hệ thống này giữ lại chất thải nhờ hiện tượng thấm và bám dính, bao gồm ô nhiễm, phân bón, thuốc trừ sâu và bụi từ phương tiện giao thông Mặc dù bê tông rỗng vẫn đảm bảo cường độ và độ bền cần thiết, việc sử dụng phụ gia để giảm nước trộn và cải thiện tính chất vật liệu là cần thiết, cùng với việc thi công tốt để duy trì liên kết giữa các hạt cốt liệu và độ rỗng cần thiết.
Sự phát triển của các đô thị lớn đã ảnh hưởng sâu sắc đến hệ thống dòng chảy tự nhiên và nguồn nước tại chỗ Đô thị hóa không chỉ làm thay đổi điều kiện vật lý mà còn ảnh hưởng đến điều kiện hóa học và sinh học của nguồn nước Việc sử dụng vật liệu không thấm cho các bề mặt như đường xá, sân bãi và nhà cửa đã làm chậm quá trình bốc hơi nước và ngăn cản vòng tuần hoàn nước tự nhiên, dẫn đến những thay đổi về thời tiết Đồng thời, đất bên dưới bị nén chặt, khiến nước không thể thấm vào đất mà chảy tràn trên bề mặt, gây ra ngập úng và lầy lội tại các khu vực đô thị.
Hình 1.1: Không hí, nước và nhiệt độ trao đổi thuận tiện trong môi trường (Nguồn Internet)
Để ngăn chặn hiện tượng thấm nước vào lớp đất bên dưới, một biện pháp đơn giản là ngừng sử dụng bê tông thông thường làm lớp vật liệu bảo phủ Thay vào đó, nên sử dụng bê tông rỗng, một loại vật liệu thân thiện với môi trường, giúp phát triển bền vững và góp phần vào việc xử lý, thu hồi và bảo vệ nguồn nước tại chỗ.
1.1.2 Quá trình nghiên cứu bê tông rỗng
Theo Dan Huffman, Phó Chủ tịch Hiệp hội Bê tông hỗn hợp Toàn quốc Hoa
Bê tông thấm nước, lần đầu tiên xuất hiện vào đầu những năm 1980 tại Florida, đã có một lịch sử sử dụng kéo dài khoảng 150 năm ở Châu Âu.
Cát thường khan hiếm và không còn được sử dụng nhiều như trước đây để đạt độ xốp hoặc độ thấm Thay vào đó, bê tông không có cát đang ngày càng phổ biến, chủ yếu được áp dụng cho các bãi đậu xe, nhưng cũng dần xuất hiện trên vỉa hè, lối đi bộ, công viên, khu thương mại và các khu vực công cộng khác.
Chang Yong Li và các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu về tính chất cơ học và khả năng thấm nước của bê tông xi măng tái tạo tổng hợp Các thí nghiệm được thực hiện nhằm đánh giá các đặc tính cơ học cũng như độ thấm nước của bê tông xốp tổng hợp tái chế.
Thử nghiệm trực giao được thiết kế dựa trên bốn tham số chính: tỷ lệ nước cho xi măng, hàm lượng xi măng, tỷ lệ tổng cốt liệu tái chế và tỷ lệ cốt liệu/xi măng.
Bài viết đề cập đến 19 tham số được thiết lập ở ba mức khác nhau để đánh giá hoạt động của bê tông xốp, bao gồm cường độ nén, độ bền uốn, độ rỗng liên tục và hệ số thấm Kết quả kiểm tra được phân tích dựa trên phương pháp kiểm tra trực giao, từ đó xác định tỷ lệ tối ưu tương ứng với các tham số kiểm tra Đồng thời, các dãy tham số thử cũng được đề xuất, tạo ra tài liệu tham khảo hữu ích cho việc xây dựng bê tông xốp từ cốt liệu tái chế, sử dụng bê tông cũ từ các công trình bị phá dỡ.
1.1.3 Các kết quả ứng dụng
Bê tông rỗng là vật liệu lý tưởng cho nhiều loại công trình, nhờ vào khả năng thoát nước tốt và tính thẩm mỹ cao Việc sử dụng bê tông rỗng giúp loại bỏ hiện tượng đọng nước, làm cho nó trở thành lựa chọn hoàn hảo cho các công trình cộng đồng như sân bãi vui chơi, công viên và vỉa hè.
Hình 1.2: BTR dùng làm sân nhà vườn và lối đi trên công viên (Nguồn Internet)
Sự cần thiết của đề tài, mục tiêu nghiên cứu và giới hạn đề tài
1.2.1 Sự cần thiết của đề tài
Theo báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường, biến đổi khí hậu và nước biển dâng sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến Việt Nam, đặc biệt là khu vực đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) Đến năm 2100, khoảng 39% diện tích ĐBSCL có nguy cơ bị ngập Nếu mực nước biển dâng thêm 1m, 70% diện tích trồng lúa sẽ bị ảnh hưởng.
20 ĐBSCL bị nhiễm mặn (mất đi khoảng 1,5 – 2 triệu ha đất trồng lúa) và nhiều địa phương bị chìm trong nước biển
Ngập nước là một vấn đề nghiêm trọng tại Việt Nam, đặc biệt ở vùng đồng bằng sông Cửu Long, gây ách tắc giao thông nội đô và ô nhiễm môi trường Hiện tượng này không chỉ ảnh hưởng đến đời sống hàng ngày mà còn tác động đến các tuyến giao thông trọng điểm trong khu vực Do đó, giải quyết tình trạng ngập nước trở thành nhiệm vụ cấp bách và là một trong những chương trình đột phá trong chiến lược phát triển đô thị hiện nay.
Một trong những nguyên nhân chính gây ngập úng đô thị là sự quá tải của hệ thống thoát nước Hệ thống thoát nước hiện nay đã quá cũ và không còn đảm bảo khả năng thoát nước hiệu quả Thêm vào đó, tình trạng tắc nghẽn cũng làm giảm khả năng thoát nước của các cống, góp phần vào tình trạng ngập lụt.
Hình 1.3: Hình ảnh công nhân đang nạo vét hệ thống cống
- BTR giúp bảo vệ môi trường như: Điều hòa không khí, không gây hiệu ứng nhà kính: Kết cấu bê tông rỗng cho
21 phép đất có khả năng tương tác với môi trường thông qua quá trình bốc hơi nước, giúp điều hòa không khí xung quanh và tạo ra môi trường mát mẻ, không gây hiệu ứng nhà kính như bê tông thông thường.
Bê tông rỗng giúp ngăn ngừa tình trạng tắc nghẽn hệ thống cống bằng cách cho phép nước thấm vuông góc, không gây hiện tượng chảy tràn Hệ thống thoát nước truyền thống thường gặp vấn đề tắc nghẽn do đất đá, vật liệu hữu cơ và rác thải sinh hoạt chảy theo dòng nước vào cống Tuy nhiên, với thiết kế các lỗ thu nước âm trong lòng kết cấu bê tông, bê tông rỗng không chỉ cải thiện khả năng thoát nước mà còn giảm thiểu nguy cơ tắc nghẽn hiệu quả.
Hình 1.4: Quá trình bốc hơi nước (Nguồn Internet)
Hiện nay, nguồn cát đang ngày càng khan hiếm, chủ yếu được khai thác từ các sông như Vàm Nao và Sông Hậu, dẫn đến tình trạng sạt lở bờ sông và ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái Vì vậy, việc không phụ thuộc vào cát là rất cần thiết.
22 vào nguồn cát trong tương lai là một lợi thế rất lớn
- Lý do chọn đề tài:
Bê tông rỗng (BTR) là vật liệu thân thiện với môi trường, có khả năng thấm và thoát nước tốt Hệ thống công trình sử dụng BTR không chỉ giúp thoát nước hiệu quả mà còn có khả năng giữ nước, giảm tải cho hệ thống cống thoát nước thành phố Quá trình thấm, thoát và giữ nước trong BTR ngăn chặn hiện tượng nước chảy tràn trên bề mặt, từ đó không gây cản trở giao thông và sinh hoạt của người dân, đồng thời hạn chế các tác động tiêu cực như cuốn đất, đá vào hệ thống cống.
1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
V.G.Khurd và cộng sự [2] Nghiên cứu thực nghiệm các tính chất của bê tông thấm nước
Nghiên cứu của Xiaoyan Zhang và cộng sự từ Trường Đại học Tài nguyên nước và Điện năng B c Trung Quốc tập trung vào tính thẩm thấu và các đặc tính cơ học của bê tông thấm nước dưới ảnh hưởng của sự kết hợp tổng hợp.
Dania M Abdel-Aziz và các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu về độ bền và khả năng hấp thụ nước của bê tông thấm, một loại bê tông có độ xốp cao, được ứng dụng trong các dàn phẳng để giảm dòng chảy ra ngoài và nạp nước vào mực nước ngầm Để điều tra các tính chất này, các xi lanh có kích thước 100mm và chiều cao 200mm được chuẩn bị và kiểm tra sau 28 ngày hấp thụ nước và 56 ngày để đảm bảo độ bền, trong đó các xi lanh được đun trong dung dịch NaCl sau 28 ngày đúc Tỷ lệ pha trộn bê tông được thử nghiệm là 1:6, 1:8 và 1:10.
Các thước hác nhau của sỏi, như 18.75 mm và 9.375 mm, được sử dụng để kiểm tra tính chất của bê tông thấm Kết quả cho thấy bê tông thấm với tỷ lệ pha trộn 1:6 có độ bền cao hơn và khả năng hấp thụ nước thấp hơn, trong khi bê tông thấm với tỷ lệ pha trộn 1:10 lại có khả năng hấp thụ nước cao hơn và độ bền kém hơn Điều này chứng tỏ rằng độ bền và khả năng hấp thụ nước có mối quan hệ tỷ lệ nghịch với nhau.
Er Siddharth Talsani và Dr Jayeshkumar Pitroda đã nghiên cứu việc sử dụng chất thải công nghiệp giấy, hay còn gọi là bùn Hypo, trong bê tông thấm Sản xuất giấy tạo ra lượng lớn chất thải, làm tiêu tốn không gian chôn lấp hàng năm Để giảm thiểu ô nhiễm và vấn đề thải bỏ, việc phát triển vật liệu xây dựng từ bùn Hypo là cần thiết Bùn Hypo có hàm lượng canxi thấp và chứa silica tối thiểu, nhưng lại hoạt động như xi măng nhờ vào tính chất silic và magie Nghiên cứu thay thế xi măng OPC bằng bùn Hypo ở tỷ lệ 10% và 20% trọng lượng xi măng với tỷ lệ nước/xi măng lần lượt là 0,30, 0,35 và 0,40 Các thử nghiệm độ bền nén và độ bền uốn được thực hiện trong 7, 14 và 28 ngày Kết quả cho thấy việc thay thế 20% xi măng bằng bùn Hypo là tối ưu, không ảnh hưởng đến tính chất của bê tông tươi và cứng.
Amanda Lidia Alaica và các cộng sự đã thực hiện nghiên cứu về thiết kế tối ưu của bê tông thấm, nhằm cung cấp giải pháp thay thế cho các vỉa hè không thấm nước truyền thống Vỉa hè thấm qua, với độ xốp cao và khả năng thấm nước tốt, không chỉ giúp kiểm soát nước mưa hiệu quả mà còn mang lại lợi ích về môi trường và tiết kiệm chi phí Bê tông thấm là một lựa chọn tiềm năng cho các công trình xây dựng hiện đại.
Nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển một loại bê tông thấm mới với cường độ cấu trúc ổn định, sử dụng cốt liệu nhỏ và hạn chế tối đa xi măng Các thiết kế hỗn hợp đã được thử nghiệm để đánh giá ảnh hưởng của chúng đến cường độ chịu nén và độ thấm của bê tông Kết quả nghiên cứu đã đề xuất thiết kế kết hợp và tối ưu cho bê tông thấm, nhằm cải thiện hiệu suất và tính ứng dụng trong xây dựng.
Darshan S Shah và Jayeshkumar Pitroda đã nghiên cứu phương pháp thực nghiệm và kết quả liên quan đến độ bền và khả năng hấp thụ nước của bê tông thấm Bê tông thấm là loại bê tông có độ xốp cao, cho phép nước từ mưa và các nguồn khác thẩm thấu, giúp giảm dòng chảy ra ngoài và nạp nước ngầm Độ bền và khả năng hấp thụ nước là hai đặc tính quan trọng của bê tông, được kiểm tra thông qua các xi lanh có kích thước 100mm x 200mm sau 28 ngày hấp thụ nước và 56 ngày kiểm tra độ bền Các tỷ lệ pha trộn bê tông khác nhau như 1:6, 1:8 và 1:10 với kích thước sỏi 18.75 mm và 9.375 mm đã được sử dụng trong nghiên cứu Kết quả cho thấy bê tông thấm với tỷ lệ pha trộn 1:6 có độ bền cao hơn và khả năng hấp thụ nước thấp hơn, trong khi bê tông thấm với tỷ lệ 1:10 có khả năng hấp thụ nước cao hơn nhưng độ bền thấp hơn, chứng minh mối quan hệ nghịch đảo giữa độ bền và khả năng hấp thụ nước.
1.2.3 Tình hình nghiên cứu trong nước
Trần Văn Miền nghiên cứu chế tạo gạch bê tông rỗng từ xỉ s t, có khả năng thoát nước tốt với độ rộng từ 18-30% và hệ số thấm từ 1,2 đến 2,5 cm/s Sản phẩm này đáp ứng yêu cầu về cường độ và độ bền, phù hợp cho các công trình xây dựng như công viên, bãi đậu xe và quảng trường.
Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với tính toán thực nghiệm, sau đó tiến hành so sánh và đánh giá, nội dung triển khai gồm:
- Đúc mẫu, thí nghiệm, bảo dưỡng
Để xác định cấp phối của bê tông rỗng cho các công trình như vỉa hè, công viên, bãi đỗ xe và đường nội bộ, cần áp dụng phương pháp tính toán hiện hành của bê tông thông thường.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Lịch sử phát triển của bê tông rỗng
Bê tông thấm nước là một khái niệm mới mẻ tại Việt Nam, mặc dù đã phổ biến trên thế giới Sự phát triển của các công trình bê tông và đường nhựa đã làm cản trở chu trình nước tự nhiên, dẫn đến tình trạng cạn kiệt nguồn nước ngầm Điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự phát triển bền vững của nhân loại Vì vậy, nghiên cứu và ứng dụng bê tông thấm nước là cần thiết để cải thiện kỹ thuật xây dựng và bảo vệ nguồn nước ngầm tự nhiên.
Bê tông thấm nước lần đầu tiên được áp dụng vào những năm 1800 tại Châu Âu cho các bề mặt vỉa hè và tường chịu tải, nhờ vào chi phí hiệu quả do giảm lượng xi măng Sau đó, nó trở nên phổ biến trở lại vào những năm 1920 ở Scotland, Anh và châu Âu sau Thế chiến II, khi xi măng trở nên khan hiếm Tuy nhiên, bê tông thấm nước chỉ thực sự được biết đến tại Hoa Kỳ vào những năm 1970 và đã trở nên phổ biến tại Ấn Độ vào năm 2000.
Hình 2.1: Bãi đỗ xe ở bang Florida làm bằng bê tông rỗng (Nguồn Internet)
Bê tông thông thường có cấu trúc đặc, không có lỗ rỗng, được tạo thành từ cốt liệu và xi măng, yêu cầu tỷ lệ cấp phối chính xác để đảm bảo cường độ Quá trình thi công nghiêm ngặt là cần thiết để tránh lỗ rỗng và khe nứt Đặc điểm quan trọng của bê tông trong xây dựng, đặc biệt là thủy lợi, là khả năng không thấm nước; nếu nước thấm qua, sẽ ảnh hưởng đến cường độ và tuổi thọ của bê tông Để ngăn chặn nước thấm mà không làm giảm chất lượng công trình, cần có nghiên cứu và thí nghiệm cụ thể Nguyên nhân gây thấm nước là do cấu trúc lỗ rỗng hở liên tục, với độ rỗng từ 15-35%, nơi đá có cùng kích thước và ít hoặc không sử dụng cát, dẫn đến sự kết dính giữa các hạt đá qua hồ xi măng, tạo ra lỗ rỗng bên trong bê tông.
Lợi ích của việc sử dụng bê tông thấm nước
Bê tông thấm là giải pháp hiệu quả cho việc quản lý nước mưa, cho phép nước chảy vào vỉa hè và thẩm thấu vào lớp nước ngầm hoặc hệ thống thoát nước mưa Hiệu quả của bê tông thấm phụ thuộc vào cấu trúc lỗ rỗng, kích thước hạt, tính chất của các hạt và tốc độ dòng chảy của nước.
Bãi đỗ xe sử dụng bê tông thấm nước giúp giảm nhu cầu về hệ thống thoát nước lớn, vì vỉa hè tự nhiên giữ nước Việc sử dụng bê tông thấm nước tiết kiệm chi phí cho lao động, xây dựng và bảo trì hệ thống thoát nước Tính thấm của loại bê tông này cũng nâng cao an toàn cho người lái xe, khi mưa thấm qua làm giảm độ chói vào ban đêm Bê tông thấm nước có nhiều lỗ rỗng, giúp hấp thụ ít nhiệt hơn so với bê tông thông thường, từ đó giảm hiệu ứng tỏa nhiệt tại đô thị và hạn chế ô nhiễm nguồn nước mưa Nước mưa được thấm trực tiếp xuống đất cũng giúp giảm thiểu các vùng chứa nước như cống rãnh và hồ chứa.
Ứng dụng bê tông thấm nước tại Việt Nam và các tiêu chí cần thiết
Hệ thống giao thông chật hẹp, các đô thị mọc lên ngày càng nhiều, mức độ bê
Trong bối cảnh đô thị hóa gia tăng và diện tích công viên, cây xanh, hồ điều hòa bị thu hẹp, tình trạng ngập lụt vẫn diễn ra dù hệ thống thoát nước đã được nâng cấp Nghiên cứu cho thấy cần tăng cường hiệu quả sử dụng hồ điều hòa, giảm bê tông hóa và cải thiện các khu vực chứa nước mưa để giảm áp lực lên hệ thống thoát nước Việc khuyến khích người dân sử dụng nước mưa là cần thiết Đề xuất sử dụng bê tông thấm nước cho vỉa hè, bãi đậu xe và hạ tầng đô thị lớn, với cường độ phổ biến từ 150-200 daN/m² và bề mặt nhẵn mịn, sử dụng đá có Dmax ≤ 20mm Bê tông thấm nước không chỉ có khả năng thấm nước tốt mà còn có thể áp dụng trong các công trình như vật tiêu thoát nước ở mái hạ lưu đập, mang lại tính thẩm mỹ, tiết kiệm và dễ thi công Tiêu chí đặt ra là bê tông thấm nước cần đạt cường độ 150 - 200 daN/m² và hệ số thấm từ 10 -3 m/s đến 10 -4 m/s.
Bê tông thấm nước cần chú trọng đến các chỉ tiêu chính như cường độ chịu nén, khả năng chịu kéo, tính thấm, modun đàn hồi và tính bền vững Để ứng dụng hiệu quả vào các công trình xây dựng tại Việt Nam, cần tiến hành các thí nghiệm nhằm xác định thành phần cấp phối hợp lý cho bê tông thấm nước dựa trên các tiêu chí đã đề xuất.
Tính thấm và thành phần cấp phối của bê tông rỗng
2.4.1 Tính thấm của vật liệu đƣợc đặc trƣng bằng hệ số thấm (K)
Tính thấm tự nhiên được xác định theo công thức sau:
Trong công thức tính toán liên quan đến chất lỏng, ρ đại diện cho trọng lượng riêng, g là gia tốc trọng trường, và à là độ nhớt động học Đặc biệt, đối với nước, công thức trở nên đơn giản hơn với K = * 10^7 (đơn vị SI).
(2) Hệ số thủy lực (k) của những lỗ rỗng được mô tả theo công thức của KozenyCarman:
Trong bài viết này, các thông số quan trọng được đề cập bao gồm: Φ, đại diện cho độ rỗng của vật liệu; Fs, hệ số phản ánh sự thay đổi hình dạng của lỗ rỗng; τ, hệ số đặc trưng cho tính quanh co của lỗ rỗng; và S0, hệ số đặc trưng bề mặt của lỗ rỗng.
Bê tông thấm nước, với khả năng cho nước thấm qua và cường độ chịu nén vừa phải, có thể thay thế cho bê tông thông thường trong các công trình công cộng và bãi đậu xe Đặc biệt, trong ngành thủy lợi, bê tông này có thể thay thế bộ phận tiêu nước ở hạ lưu đập đất và thiết bị thoát nước trong thân đập bê tông trọng lực Các nghiên cứu cho thấy bê tông thấm nước được cấu tạo từ các nguyên liệu như cốt liệu, xi măng và nước, tương tự như bê tông thông thường Đã có các tiêu chí được đưa ra để ứng dụng bê tông thấm nước trong một số công trình xây dựng tại Việt Nam, cùng với thành phần cấp phối tiêu chuẩn đáp ứng các tiêu chí đó Tuy nhiên, bê tông thấm nước không phù hợp cho cấu kiện có cốt thép và nền đất không thấm, do đó cần thiết kế kết cấu chi tiết cho từng hạng mục để phát huy hiệu quả cao nhất.
2.4.2 Thành phần cấp phối của bê tông theo khối lƣợng tỷ lệ (kg/m 3 )
Theo tiêu chuẩn về thành phần cấp phối bê tông, tỷ lệ các thành phần bao gồm: Xi măng từ 270 đến 415 kg; Đá từ 1190 đến 1480 kg (theo khối lượng); Tỷ lệ nước/xi măng dao động từ 0,27/1 đến 0,34/1; Tỷ lệ đá/xi măng là 4/1 đến 4,5/1; và tỷ lệ hạt mịn/đá là từ 0/1 đến 0,1/1.
Cơ chế thoát nước của bê tông rỗng
Bài viết này chủ yếu tập trung vào ba cơ chế chính: “Thẩm thấu nước xuống đất”, “Dự trữ nước trong lỗ rỗng của bê tông” và “Thoát nước qua hệ thống thoát nước thành phố” Những cơ chế này đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý nước và giảm thiểu tình trạng ngập úng tại đô thị.
Hình 2.2: Cơ chế thoát nước của bê tông rỗng
Quy trình tính toán cấp phối bê tông rỗng và các tiêu chí cần thiết
Tại Việt Nam và trên toàn cầu, vẫn chưa tồn tại một tiêu chuẩn hay quy trình cụ thể nào cho việc tính toán cấp phối bê tông rỗng Việc xác định cấp phối bê tông cốt thép cần được thực hiện theo quy trình tính toán chính xác để đảm bảo chất lượng và độ bền của công trình.
1.ĐẤT 2.TRỮ NƯỚC 3 HT THOÁT
CƠ CHẾ 1: Nước sau khi ngấm qua lớp BTR, sẽ ngấm xuống lớp đất phía dưới
Cơ chế thứ hai cho thấy rằng nếu yêu cầu công trình không cho phép nước thấm vào nền đất hoặc nền đất không có khả năng thấm tốt, kết cấu BTR vẫn có thể chứa một lượng lớn nước trong các lỗ rỗng của BTR và đá kích thước lớn của phần móng.
Dưới lớp BTR và lớp móng bằng đá kích thước lớn, chúng tôi đã bố trí các ống gom nước D300 bằng PVC Trong trường hợp hai cơ chế thoát nước phía trên không đủ khả năng thoát nước, nước sẽ được gom về các ống nhựa đã được lắp đặt và dẫn đến các hố tiêu cũng như hệ thống cống.
32 thép Việt Nam, thì việc tính toán cấp phối được tiến hành theo quy trình
Mác Bê tông ,độ sụt Cấp phối
Bê tông rỗng (BTR) là loại vật liệu có thành phần nước và xi măng thấp, vì vậy quy trình tính toán cấp phối truyền thống không còn phù hợp Để tính toán cấp phối cho BTR, cần áp dụng quy trình mới, tập trung vào khả năng thoát nước của vật liệu này.
Nhu cầu thoát nước Cấp phối
* Sơ đồ khối tính toán cấp phối
Viêc tính toán cấp phối bê tông rỗng theo nhu cầu thoát nước được thực hiện theo trình tự được mô tả bằng sơ đồ khối như sau:
Hình 2.3: Sơ đồ khối tính toán cấp phối BTR theo nhu cầu thoát nước
Bước 1: Khảo sát số liệu thủy văn (lượng mưa)
Tìm cơn mưa lớn nhất tại khu vực công trình trong 20 năm qua
Biểu đồ lượng mưa các tháng trong năm, các tháng mưa chủ yếu
Biểu đồ nhiệt độ trung bình các tháng trong năm, nhiệt độ trung bình cho các tháng mưa nhiều
Bước 2: Xác định thể tích lỗ rỗng của bê tông
Từ nhiệt độ trung bình trong các tháng mưa, xác định độ nhớt động học của nước theo công thức Poa zơ
Từ nhu cầu thấm nước, tính được vận tốc thấm vật liệu theo định luật thấm Darcy
Xác định độ rỗng của bê tông theo công thức Berg 1970
Bước 3: Lựa chọn tỷ lệ Nước/Xi măng và Đá/Xi măng
Xác định tỷ lệ N/X dựa vào điều kiện không dư vữa
Xác định tỷ lệ D/X dựa vào điều kiện không dư nước
Bước 4: Tính toán lượng xi măng, nước và đá cho 1m3 bê tông rỗng
Giải phương trình 4 phương trình 4 ẩn: Vđá +Vnước+Vxi măng + Vrỗng= 1 (m3)
Vrỗng (Ta đã tính ở bước 2), N/X và Đ/X
=> Khối lượng đá, nước, xi măng cho 1m 3 bê tông rỗng
Cường độ bê tông là yếu tố quan trọng cho các công trình hạ tầng kỹ thuật như công viên, vỉa hè, bãi đỗ xe và đường giao thông, thường dao động từ 150-250 daN/m².
34 thấm đạt từ 10 -3 m/s - 10 -4 m/s Ngoài ra để đáp ứng yêu cầu thẩm mỹ, bề mặt phải nhẵn mịn, do đó cấp phối đá được lựa chọn có Dmax ≤ 20mm.
Tiêu chuẩn thiết ế 33 CHƯƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 35
NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Việc xác định cấp phối bê tông rỗng hoàn toàn dựa trên lý thuyết có thể không phản ánh đúng thực tế Do đó, cần tiến hành thí nghiệm để kiểm tra khả năng chịu lực và thẩm thấu nước của các cấp phối này.
Nguyên vật liệu sử dụng
Bê tông rỗng được chế tạo từ các thành phần nguyên vật liệu tương tự như bê tông thông thường, với điểm khác biệt chính là không sử dụng cốt liệu cát.
- Nguyên vật liệu sử dụng bao gồm: Đá dăm, xi măng, nước
- Kích thước mẫu thí nghiệm:
+ Mẫu hình lập phương 15x15x15 cm
+ Mỗi cấp phối 3 tổ mẫu, mỗi tổ mẫu có 3 mẫu, tổng cộng có 36 mẫu
3.1.1 Đối với đá dăm Đá dăm là vật liệu chính, chiếm tỷ lệ về hối lượng nhiều nhất trong thành phần cấp phối của bê tông Do đó chất lượng và kích thước đá ảnh hướng rất lớn đến cường độ và hả năng thấm nước của bê tông
V ùng kích thước đá nghiên cứu từ 2,37mm-12,56mm:
+ Nhóm thứ 1: 5mm-10mm - Đường kính đại diện 7,3 mm
+ Nhóm thứ 2: 10mm-17mm - Đường kính đại diện 12,5 mm
+ Tập ết đá tại bãi tập ết.
