TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
Khái quát về bê tông rỗng
Bê tông là vật liệu xây dựng phổ biến, nhưng quy trình sản xuất đòi hỏi một lượng lớn xi măng Portland, dẫn đến việc thải ra một lượng lớn khí CO2 vào môi trường.
Bê tông thường được sản xuất với chất kết dính là xi măng Portland, trong khi bê tông rỗng là loại bê tông chủ yếu bao gồm đá, xi măng và nước, với tỷ lệ cát rất thấp hoặc gần như không có Quá trình thi công bê tông rỗng không yêu cầu đầm nén quá chặt, dẫn đến độ rỗng lớn trong bê tông, từ đó cho phép nước thấm qua một cách hiệu quả.
Trong những năm gần đây, vấn đề bảo vệ nguồn nước đã trở thành mối quan tâm lớn, nhằm tìm kiếm vật liệu phù hợp với quá trình đô thị hóa và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường Nghiên cứu và ứng dụng tại Nhật Bản và các nước châu Âu cho thấy bê tông rỗng (BTR) cốt liệu đá là một lựa chọn thân thiện với môi trường, được sử dụng cho nhiều công trình như đường giao thông, bãi đỗ xe, sân bãi, công trình đô thị 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 bê tông thông thường, nhưng sử dụng đá cùng kích thước hạt và rất ít hoặc không có cát Các hạt đá được kết dính với nhau bằng hồ ximăng tại các vị trí tiếp xúc, tạo ra các lỗ rỗng hở bên trong cấu trúc Những lỗ rỗng này cho phép trao đổi không khí, nước và nhiệt một cách thuận lợi 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 chảy tràn và cải thiện chất lượng nước Với lỗ rỗng tự nhiên, bê tông rỗng cho phép nước thoát nhanh chóng qua lớp phủ bề mặt đến cấu trúc lọc bên dưới, được tạo thành từ các hạt cốt liệu có kích thước khác nhau, tạo nên không gian rỗng lớn để giữ và xử lý nước Chất thải từ đô thị, bao gồm ô nhiễm, phân bón, thuốc trừ sâu và bụi từ phương tiện giao thông, được giữ lại khi nước xuyên qua lớp lọc nhờ hiện tượng thấm và bám dính Dù có cấu trúc rỗng, bê tông này vẫn đạt cường độ và độ bền cần thiết, nhờ vào việc sử dụng phụ gia để giảm lượng nước trộn và cải thiện tính chất vật liệu, tuy nhiên, việc thi công đúng cách vẫn rất quan trọng để duy trì mối 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 Quá trình đô thị hóa không chỉ thay đổi điều kiện vật lý mà còn cả hóa học và sinh học của nguồn nước Bề mặt đô thị, với các vật liệu không thấm, làm chậm quá trình bốc hơi nước và ngăn cản vòng tuần hoàn nước tự nhiên, dẫn đến sự thay đổi thời tiết Hơn nữa, lớp đất bên dưới bị nén chặt khiến nước không thể thấm vào, gây ra tình trạng 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, cần ngừng sử dụng bê tông thông thường làm lớp vật liệu bảo phủ Thay vào đó, việc sử dụng bê tông rỗng sẽ hỗ trợ sự 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 lịch sử sử dụng kéo dài khoảng 150 năm ở Châu Âu.
Cát hiện nay thường thiếu hụt và khan hiếm, vì vậy người ta đã sáng tạo ra bê tông không cát, chủ yếu được sử dụng cho bãi đậu xe Tuy nhiên, loại bê tông này ngày càng được áp dụng rộng rãi hơn 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 so với xi măng, hàm lượng xi măng, tỷ lệ tổng cốt liệu tái chế và tỷ lệ cốt liệu so với xi măng.
Nghiên cứu này đề cập đến 19 tham số được phân loại ở ba mức khác nhau, nhằm đánh giá các đặc tính của bê tông xốp như 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 cho từng tham số Đồng thời, các dãy giá trị cho mỗi tham số thử nghiệm cũng được đề xuất, tạo thành tài liệu tham khảo hữu ích cho việc xây dựng các loại bê tông xốp sử dụng cốt liệu tái chế từ bê tông cũ của 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 khả năng thoát nước tốt và không gây hiện tượng đọng nước Ngoài ra, bê tông rỗng còn mang lại tính thẩm mỹ cao, rất phù hợp 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 tại Việt Nam sẽ gây ra những tác động nghiêm trọng Đến năm 2100, khoảng 39% diện tích đồng bằng sông Cửu Long sẽ bị ngập Nếu mực nước biển dâng thêm 1m, khoảng 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, ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến các tuyến giao thông trọng điểm 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 của các thành phố hiện nay.
Nguyên nhân gây ngập úng đô thị không chỉ do lũ và triều cường, mà còn do sự quá tải của hệ thống thoát nước Hệ thống thoát nước hiện tại đã quá cũ và không đáp ứng được nhu cầu thoát nước, trong khi tắc nghẽn cũng làm giảm khả năng thoát nước của các cống.
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 phía dưới có khả năng tương tác với môi trường qua quá trình bốc hơi nước, giúp điều hòa không khí xung quanh Điều này tạo ra một môi trường mát mẻ mà không gây hiệu ứng nhà kính như các loại bê tông thông thường.
Bê tông rỗng giúp ngăn chặn tình trạng tắc nghẽn hệ thống cống bằng cách cho phép nước thấm vuông góc, không gây hiện tượng chảy tràn Trong khi hệ thống thoát nước thông thường dễ bị tắc do đất đá, vật liệu hữu cơ và rác thải chảy theo dòng nước, thì các lỗ thu nước được đặt âm trong kết cấu bê tông rỗng giúp duy trì dòng chảy thông suốt và hiệu quả.
Hình 1.4: Quá trình bốc hơi nước (Nguồn Internet)
Không sử dụng cát: Nguồn cát hiện nay 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 tiêu cực đến môi trường sinh thái Vì vậy, việc BTR 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 hiệu quả Hệ thống công trình sử dụng BTR không chỉ giúp thoát nước mà còn giữ lại một lượng nước lớn, góp phần giảm tải cho các hệ thống cống thoát nước đô thị Quá trình thấm, thoát và giữ nước diễn ra trong BTR giúp ngăn chặn hiện tượng nước chảy tràn trên bề mặt đường, từ đó giảm thiểu cản trở giao thông và sinh hoạt của người dân, đồng thời tránh được tác động tiêu cực của hiện tượng chảy tràn như cuốn trôi đất, đá và vật liệu vào hệ thống cống thoát nước.
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
Xiaoyan Zhang và các đồng nghiệp từ Trường Đại học Tài nguyên nước và Điện năng B c Trung Quốc đã tiến hành nghiên cứu về tính thẩm thấu và các đặc tính cơ học của bê tông thấm nước, đặc biệt chú trọng đến ảnh hưởng của sự kết hợp tổng hợp.
Dania M Abdel-Aziz và các cộng sự đã nghiên cứu về độ bền và khả năng hấp thụ nước của bê tông thấm, một loại bê tông có độ xốp cao, thường được sử dụng trong các ứng dụng dàn phẳng để kiểm soát dòng chảy nước và nạp mực nước ngầm Độ bền và khả năng hấp thụ nước là hai đặc tính quan trọng của bê tông, được điều tra thông qua các xi lanh có kích thước 100mm và chiều cao 200mm Thí nghiệm được thực hiện sau 28 ngày để đo khả năng hấp thụ nước và sau 56 ngày để đánh giá độ bền, trong đó các xi lanh được xử lý bằng dung dịch NaCl sau 28 ngày đúc Các 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 ít hấp thụ nước, trong khi bê tông thấm với tỷ lệ pha trộn 1:10 có khả năng hấp thụ nước nhiều hơn và độ bền thấp hơn Điều này cho thấy độ bền và khả năng hấp thụ nước là tỷ lệ nghịch với nhau.
Nghiên cứu của Er Siddharth Talsani và Dr Jayeshkumar Pitroda tập trung vào việc sử dụng chất thải công nghiệp giấy (bùn Hypo) trong bê tông thấm Bùn Hypo, sản phẩm phụ từ quá trình sản xuất giấy, chiếm một lượng lớn không gian chôn lấp hàng năm, gây ra vấn đề về ô nhiễm Để giảm thiểu tác động tiêu cực từ chất thải này, việc phát triển vật liệu xây dựng từ bùn Hypo là rất cần thiết Bùn Hypo có tính chất silic và magie, cho phép nó hoạt động như một loại xi măng thay thế Trong nghiên cứu, xi măng OPC đã được thay thế bằng bùn Hypo với tỷ lệ 10% và 20% trọng lượng xi măng, cùng với các tỷ lệ nước/xi măng là 0,30, 0,35 và 0,40 Các thử nghiệm về độ bền nén và độ bền uốn được thực hiện sau 7, 14 và 28 ngày, cho thấy rằng việc thay thế 20% xi măng bằng bùn Hypo là tối ưu mà không ảnh hưởng đến tính chất của bê tông tươi và cứng.
Amanda Lidia Alaica và các cộng sự đã nghiên cứu thiết kế tối ưu cho bê tông thấm, nhằm bổ sung kiến thức về loại vật liệu này Vỉa hè thấm nước, với độ xốp và khả năng thấm cao, được xem là giải pháp thay thế hiệu quả cho các vỉa hè không thấm nước truyền thống, giúp kiểm soát nước mưa một cách thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí Bê tông thấm không chỉ mang lại lợi ích về mặt chức năng mà còn góp phần bảo vệ môi trường.
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 cùng vật liệu vỉa hè 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 nâng cao hiệu suất và tính bền vững của vật liệu.
Darshan S Shah và Jayeshkumar Pitroda đã nghiên cứu về độ bền và khả năng hấp thụ nước của bê tông thấm, loại bê tông có độ xốp cao, cho phép nước mưa và các nguồn khác đi qua, giúp giảm dòng chảy ra ngoài và nạp nước ngầm Để điều tra, các xi lanh bê tông kích thước 100mm x 200mm được chuẩn bị và kiểm tra sau 28 ngày để đo khả năng hấp thụ nước và 56 ngày để đánh giá độ bền, trong đó các mẫu được ngâm trong dung dịch NaCl Tỷ lệ pha trộn bê tông được thử nghiệm là 1:6, 1:8 và 1:10, với kích thước sỏi là 18.75 mm và 9.375 mm Kết quả cho thấy bê tông thấm với tỷ lệ 1:6 có độ bền cao hơn và khả năng hấp thụ nước thấp hơn, trong khi bê tông với tỷ lệ 1:10 có khả năng hấp thụ nước cao hơn nhưng độ bền kém 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 đã nghiên cứu chế tạo gạch bê tông rỗng với cốt liệu từ xỉ sắt, cho 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 ứng dụng trong 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 khái niệm mới mẻ tại Việt Nam, mặc dù đã được áp dụng trên thế giới từ lâu Sự phát triển nhanh chóng của các công trình bê tông và đường nhựa đang làm cản trở chu trình tự nhiên của nước, 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 cho môi trường tự nhiên.
Bê tông thấm nước lần đầu tiên được sử dụng vào những năm 1800 ở Châu Âu cho 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 tại Scotland, Anh và châu Âu sau Thế chiến II do sự khan hiếm xi măng Tuy nhiên, bê tông thấm nước chỉ thực sự phổ biến ở Hoa Kỳ vào những năm 1970 và đạt được sự ưa chuộng 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 là loại vật liệu xây dựng có cấu trúc đặc, không có lỗ rỗng, được tạo thành từ cốt liệu và xi măng Để đạt được cường độ yêu cầu, tỷ lệ cấp phối phải rất chính xác và quá trình thi công cần phải nghiêm ngặt để tránh lỗ rỗng và khe nứt Trong ngành xây dựng, đặc biệt là thủy lợi, bê tông cần có tính không thấm nước; nếu nước thấm qua, sẽ ảnh hưởng đến cường độ và tuổi thọ của công trình Việc nghiên cứu và thí nghiệm cụ thể là cần thiết để đảm bảo nước không thấm qua bê tông mà không làm giảm chất lượng Nguyên nhân chính khiến bê tông có thể cho nước thấm qua là do cấu trúc lỗ rỗng hở liên tục, với độ rỗng từ 15-35%, cùng với việc sử dụng đá có cùng kích thước và ít hoặc không dùng cát, dẫn đến việc các hạt đá dính kết với nhau nhờ lượng hồ xi măng, tạo ra lỗ rỗng bên trong.
Lợi ích của việc sử dụng bê tông thấm nước
Bê tông thấm là giải pháp hiệu quả để quản lý nước mưa, cho phép nước chảy vào bề mặt vỉa hè và thẩm thấu vào lớp nước ngầm hoặc được dẫn vào hệ thống thoát nước mưa Hiệu suất 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 có khả năng giữ nước hiệu quả Việc áp dụng bê tông thấm nước cũng tiết kiệm chi phí cho lao động, xây dựng và bảo trì hệ thống thoát nước Tính thấm của loại bê tông này nâng cao an toàn cho người lái xe, giảm độ chói vào ban đêm khi mưa thấm qua Với cấu trúc nhiều lỗ rỗng, bê tông thấm nước hấp thụ nhiệt mặt trời ít hơn, từ đó giảm hiệu ứng tỏa nhiệt tại đô thị và hạn chế ô nhiễm nguồn nước mưa, giúp nước mưa ngấm trực tiếp xuống đất, giảm thiểu sự tích tụ trong 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 diện tích công viên, cây xanh và hồ điều hòa ngày càng bị thu hẹp, tình trạng ngập lụt vẫn xảy ra dù hệ thống thoát nước đã được nâng cấp Nghiên cứu cho thấy cần tăng cường hiệu quả sử dụng các hồ điều hòa, giảm bê tông hóa và cải thiện khả năng chứa nước mưa để giảm áp lực cho hệ thống thoát nước Khuyến khích người dân thu gom và sử dụng nước mưa cũng là một giải pháp Đề xuất sử dụng bê tông thấm nước cho vỉa hè, bãi đỗ xe và hạ tầng đô thị lớn, với cường độ cần thiết từ 150-200 daN/m² và bề mặt nhẵn mịn Bê tông thấm nước không chỉ có khả năng thấm nước tốt mà còn có thể ứng dụng trong các công trình như vật tiêu thoát nước ở mái hạ lưu đập, giúp tiết kiệm và nâng cao tính thẩm mỹ Tiêu chí đặt ra là bê tông thấm nước đạt cường độ trung bình 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 Dựa trên những tiêu chí này, cần tiến hành các thí nghiệm để xác định thành phần cấp phối hợp lý, nhằm ứng dụng hiệu quả vào các công trình xây dựng tại Việt Nam.
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, ρ đại diện cho trọng lượng riêng của chất lỏng, g là gia tốc trọng trường, và à là độ nhớt động học của chất lỏng 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 nghiên cứu này, các yếu tố quan trọng được xác định bao gồm độ rỗng của vật liệu (Φ), hệ số xét tới sự thay đổi hình dạng lỗ rỗng (Fs), hệ số đặc trưng cho tính quanh co (τ), và hệ số đặc trưng bề mặt của lỗ rỗng (S0) Những yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích và đánh giá tính chất của vật liệu.
Bê tông thấm nước, với khả năng cho nước thấm qua và cường độ chịu nén vừa phải, có thể thay thế bê tông thông thường trong các công trình công cộng và bãi đậu xe Đặc biệt, trong ngành thủy lợi, loại 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 xác định các tiêu chí ứng dụng bê tông thấm nước trong một số công trình xây dựng tại Việt Nam và đưa ra thành phần cấp phối tiêu chuẩn phù hợp 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 tối ưu hóa hiệu quả sử dụng.
2.4.2 Thành phần cấp phối của bê tông theo khối lƣợng tỷ lệ (kg/m 3 )
Theo tiêu chuẩn thành phần cấp phối bê tông, tỷ lệ xi măng cần sử dụng là từ 270 đến 415 kg; đá từ 1190 đến 1480 kg; tỷ lệ nước trên xi măng là từ 0,27/1 đến 0,34/1; tỷ lệ đá trên xi măng là từ 4/1 đến 4,5/1; và tỷ lệ hạt mịn trên đá là từ 0/1 đến 0,1/1.
Cơ chế thoát nước của bê tông rỗng
Bài viết tập trung vào ba cơ chế chính trong quản lý nước, bao gồm "Thẩm thấu nước xuống đất", "Dự trữ nước trong lỗ rông của bê tông" và "Thoát nước qua hệ thống thoát nước thành phố" Những cơ chế này đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và xử lý nước, giúp cải thiện môi trường đô thị và giảm thiểu tình trạng ngập úng.
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, hiện 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 là một quy trình quan trọng và cần thiết để đảm bảo chất lượng và hiệu quả trong xây dựng.
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 2 cho thấy rằng nếu yêu cầu của công trình không cho phép nước thấm vào nền đất hoặc nền đất không có khả năng thấm tốt, thì 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 lớn, các ống gom nước D300 bằng PVC được bố trí để thu gom nước Nếu hai cơ chế thoát nước trên không đủ khả năng thoát nước, nước sẽ được dẫn về các ống nhựa đã lắp đặt và chảy vào hố tiêu cùng 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 sử dụng ít nước và xi măng, 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, với mức phổ biến 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 chính xác thực tế Do đó, cần tiến hành thí nghiệm để kiểm tra khả năng chịu lực và khả năng thẩm thấu nước của các cấp phối bê tông 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, nhưng 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.
