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

LÊ NHƯ CHIẾN

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỐT LIỆU BÊ TÔNG TÁI CHẾ GIA CỐ XI MĂNG
CHO LỚP MĨNG ĐƯỜNG Ơ TƠ

Chun ngành

: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng trình giao thơng

Mã ngành

: 8580205

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2023


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG – TP. HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Mạnh Tuấn
Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. Lê Anh Thắng
Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS. Lê Văn Phúc
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 19
tháng 08 năm 2023.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS.TS. Đặng Đăng Tùng

Chủ tịch

2. TS. Đỗ Thành Chung

Thư ký

3. PGS.TS. Lê Anh Thắng

Phản biện 1

4. PGS.TS. Lê Văn Phúc

Phản biện 2

5. PGS.TS. Nguyễn Mạnh Tuấn

Ủy Viên

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS.TS. ĐẶNG ĐĂNG TÙNG

TRUỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS. LÊ ANH TUẤN



ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Lê Như Chiến

MSHV: 1970289

Ngày, tháng, năm sinh: 06/08/1988

Nơi sinh: Thanh Hóa

Chun ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Giao Thông Mã số: 8580205
I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÊ TÔNG TÁI CHẾ GIA CỐ XI
MĂNG CHO LỚP MĨNG ĐƯỜNG Ơ TƠ/ RESEARCH ON THE APPLICATION
OF CEMENT MODIFIED RECYCLE CONCRETE IN ROAD BASE PAVEMENT:
1. Tổng quan về cấp phối bê tông tái chế gia cố xi măng trên thế giới và Việt Nam.
2. Thiết kế cấp phối BTTCGCXM Dmax 31,5mm với các hàm lượng BTTC 0%RCA,
25%RCA, 50%RCA, 75%RCA và 100%RCA.
3. So sánh và đánh giá chất lượng của hỗn hợp BTTCGCXM với hỗn hợp
CPĐDGCXM thông thường qua các thí nghiệm, cường độ nén, ép chẻ, mơ đun
đàn hồi, co ngót.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 05/09/2022.
IV. NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ: 11/08/2023.
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn

Tp. HCM, ngày …….tháng…… năm 2023
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

PGS.TS. Nguyễn Mạnh Tuấn

PGS.TS. Nguyễn Mạnh Tuấn

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS. Lê Anh Tuấn


i

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy hướng dẫn
PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn. Xin cảm ơn thầy đã tận tình chỉ dẫn cho tôi kinh
nghiệm, kiến thức, những kỹ năng thực hành thí nghiệm q báu trong thời gian tơi
làm luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới người thân, ba, mẹ và các anh, và đặc biệt là vợ tơi,
ln sát cánh bên tơi những lúc khó khăn, ưu ái dành hết thời gian cho tôi làm luận
văn đã gánh vác trọng trách chăm sóc con cái để tơi toàn tâm, toàn ý thực hiện, cám
ơn hai con gái u của tơi đã ngoan ngỗn nghe lời mẹ để mẹ đỡ vất vả.
Xin cảm ơn các thầy cô trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh
đã cho tôi những kiến thức quý giá.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến các anh, em, bạn bè học chung lớp và
làm việc tại Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam đã trợ giúp tôi.
Xin gửi lời chúc tốt đẹp nhất đến tất cả quý thầy, cô, anh, chị, em và bạn bè

của tơi.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2023
Tác giả luận văn

Lê Như Chiến


ii

TĨM TẮT LUẬN VĂN
Với tình trạng khan hiếm nguồn vật liệu tự nhiên cho các cơng trình xây dựng
thì việc sử dụng các nguồn vật liệu tái chế thân thiện với môi trường là xu hướng
hiện nay trên thế giới. Việc sử dụng cốt liệu bê tông tái chế (RCA) mang lại tích cực
cho việc bảo tồn cảnh quan thiên nhiên, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và một số
lợi ích về kinh tế. Cốt liệu bê tông tái chế gia cố xi măng là một loại cấp phối sử
dụng bê tơng phế thải thay thế một phần hoặc hồn toàn cấp phối đá dăm tự nhiên
với khả năng chịu lực như cấp phối đá dăm gia cố xi măng. Trên thế giới, cốt liệu bê
tông tái chế gia cố xi măng đã được nghiên cứu ứng dụng làm lớp móng trên và lớp
móng dưới của đường ơ tơ. Tuy nhiên, ở Việt Nam, loại móng đường này hầu như
chưa được nghiên cứu và thực nghiệm cụ thể. Cốt liệu bê tông tái chế gia cố xi
măng được tạo ra giống như cấp phối đá dăm gia cố xi măng (Cốt liệu bê tông tái
chế, cốt liệu đá dăm, xi măng và nước), nhưng trong thành phần cấp phối là sự xuất
hiện của cốt liệu từ bê tông nghiền ra.
Đề tài nghiên cứu cốt liệu bê tông tái chế gia cố xi măng với cấp phối chặt, cỡ
hạt lớn nhất danh định 31,5 mm. Cốt liệu bê tông tái chế là cốt liệu thô và cốt liệu
mịn với các hàm lượng 100%, 75%, 50% và 25%. Cuối cùng, tác giả tiến hành các
thí nghiệm so sánh chất lượng của các hỗn hợp cốt liệu bê tông tái chế gia cố xi
măng với hỗn hợp cấp phối đá dăm gia cố xi măng thơng thường thơng qua các thí
nghiệm: Nén, mơ đun đàn hồi, ép chẻ, độ co ngót.



iii

ABSTRACT
From the run out of natural materials for construction, the use of
environmentally friendly recycled materials is the current trend in the world. The
use of recycled concrete aggregates (RCA) brings positive benefits to the
conservation of the natural landscape, reduction of environmental pollution and a
number of economic benefits. Cement modified recycled concrete aggregate is a
type of graded aggregate that uses waste concrete to partially or completely replace
natural crushed stone with the same strength as cement modified crushed stone.
Cement modified recycled concrete aggregates have been studied and applied by
scientists around the world as the sub-base and base of road pavement. However, in
Vietnam, this type of road layer has hardly been studied and tested specifically.
Cement modified recycled concrete aggregates are produced similar to cement
modified crushed rock (Recycled Concrete Aggregates, Crushed Stone Aggregates,
Cement and Water), but in the composition of appearance of aggregates from
crushed concrete.
Research topic of recycled concrete aggregates modified with cement with dense
gradation, and nominal maximum particle size is 31.5 mm. Recycled concrete
aggregates are coarse aggregates and fine aggregates with contents of 100%, 75%,
50% and 25%. Finally, the author conducts experiments to compare the quality of
cement modified recycled concrete aggregates with conventional cement modified
crushed stone mixes. The tests include compression, elastic modulus, indirect
tensile strength, and shrinkage tests.


iv

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của chính bản thân tơi và được sự
hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Mạnh Tuấn. Nội dung nghiên cứu và kết quả
nghiên cứu hồn tồn trung thực, khơng lấy từ bất cứ nguồn tài liệu nào dưới mọi
hình thức và chưa được công bố trước đây. Tham khảo tài liệu đúng quy định về
trích dẫn.
Nếu có sự gian lận nào, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2023
Tác giả luận văn

Lê Như Chiến
Học viên cao học khóa 2019
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Giao Thơng
Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh


v

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU ..............................................................................................1
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ....................................................................1
1.2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI ...............................................................................2
1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .................................................2
1.4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ..............2
1.5. CẤU TRÚC LUẬN VĂN ................................................................................3
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN .......................................................................................4
2.1. CẤP PHỐI ĐÁ DĂM GIA CỐ XI MĂNG – YÊU CẦU VẬT LIỆU CHẾ
TẠO .........................................................................................................................4
2.1.1. Khái niệm ......................................................................................................4
2.1.2. Yêu cầu của vật liệu CPĐDGCXM ..............................................................4
2.1.2.1. Cỡ hạt .........................................................................................................4

2.1.2.2. Xi măng......................................................................................................5
2.1.2.3. Nước...........................................................................................................6
2.2. TỔNG QUAN BÊ TÔNG TÁI CHẾ GIA CỐ XI MĂNG ..............................6
2.2.1. Khái niệm về BTTCGCXM..........................................................................6
2.2.2. Tình hình sử dụng hỗn hợp BTTCGCXM trên thế giới và trong nước ........6
2.2.2.1. Cốt liệu bê tông tái chế đã qua xử lý xi măng làm lớp nền và nền dưới ở
Ai cập ..............................................................................................................6
2.2.2.2. Nghiên cứu tính khả thi của BTTC cho mặt đường BTXM ở Canada
(2009) [15] ....................................................................................................13
2.2.2.3. Sử dụng bê tông tái chế và gạch đất sét nghiền làm nền đường không gắn
kết [23] ..........................................................................................................18
2.2.2.4. Các đặc tính cấp cao của RCA và ứng dụng của chúng trong xây dựng
mặt đường bê tơng, Bỉ (2019) [24] ...............................................................21
2.2.2.5. Chất kết dính xỉ kiềm xi măng trong hỗn hợp BTCLTC ứng xử cơ học
của nó (Tập 11 số 5 tháng 09 năm 2017, Tạp chí KHCNXD)[25]. ..............26
2.2.2.6. Cốt liệu tái chế từ cơng trình phá dở và sự ảnh hưởng của nó đến tơng
rỗng thốt nước (Tạp chí KHCNXD,2021) [26]. ..........................................28


vi

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CẤP PHỐI CỐT LIỆU BÊ TÔNG TÁI CHẾ GIA CỐ XI
MĂNG .......................................................................................................................32
3.1. ĐƯỜNG CẤP PHỐI THIẾT KẾ ...................................................................32
3.2. LỰA CHỌN CỐT LIỆU ................................................................................33
3.2.1. Cốt liệu ........................................................................................................33
3.2.1.1. Cốt liệu đá cấp phối từ mỏ đá tự nhiên ....................................................33
3.2.1.2. RCA .........................................................................................................34
3.2.2. Xi măng......................................................................................................39
3.2.3. Nước............................................................................................................42

3.3. THIẾT KẾ CẤP PHỐI ...................................................................................45
3.3.1. Thiết kế cấp phối bằng phương pháp đầm nén tiêu chuẩn .........................45
3.3.1.1. Thiết bị .....................................................................................................45
3.3.1.2. Trình tự gia cơng mẫu ..............................................................................47
3.3.2. Thí nghiệm hỗn hợp cấp phối CLBTTC .....................................................47
3.3.2.1. Chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu ........................................................................47
3.3.2.2. Chuẩn bị cốt liệu để đúc mẫu thí nghiệm ................................................47
CHƯƠNG 4. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CẤP PHỐI CỐT LIỆU BÊ TÔNG TÁI
CHẾ GIA CỐ XI MĂNG THƠNG QUA CÁC THÍ NGHIỆM................................57
4.1. THÍ NGHIỆM NÉN .......................................................................................58
4.1.1. Mục đích .....................................................................................................58
4.1.2. Thiết bị thí nghiệm ......................................................................................58
4.1.3. Chuẩn bị mẫu thử ........................................................................................58
4.1.4. Tiến hành thử ..............................................................................................59
4.2. THÍ NGHIỆM ÉP CHẺ [31] ..........................................................................63
4.2.1. Mục đích .....................................................................................................63
4.2.2. Thiết bị thí nghiệm ......................................................................................63
4.2.3. Chuẩn bị mẫu thử ........................................................................................64
4.2.4. Tiến hành thí nghiệm ..................................................................................64
4.3. THÍ NGHIỆM MƠ ĐUN ĐÀN HỒI [32]......................................................67
4.3.1. Mục đích .....................................................................................................67
4.3.2. Thiết bị thí nghiệm ......................................................................................67
4.3.3. Chuẩn bị mẫu thử ........................................................................................68


vii

4.3.4. Tiến hành thí nghiệm ..................................................................................68
4.4. THÍ NGHIỆM CO NGĨT [33] ......................................................................71
4.4.1. Mục đích .....................................................................................................71

4.4.2. Thiết bị thí nghiệm ......................................................................................71
4.4.3. Chuẩn bị mẫu thử ........................................................................................71
4.4.4. Tiến hành thí nghiệm ..................................................................................71
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN , KIẾN NGHỊ .................................................................76
5.1. KẾT LUẬN ....................................................................................................76
5.2. KIẾN NGHỊ ...................................................................................................76
DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ..............................................................78
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................79
KẾT QUẢ KIỂM TRA ĐẠO VĂN ..........................................................................82


viii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2. 1: Yêu cầu thành phần hạt [5] ........................................................................4
Bảng 2. 2: Yêu cầu với xi măng [5] ............................................................................5
Bảng 2. 3: Yêu cầu của nước [5] .................................................................................6
Bảng 2. 4: Cấp phối theo tiêu chuẩn Ai Cập [5] .........................................................6
Bảng 2. 5:Kết quả đầm nén chưa xử lý xi măng [5] ...................................................8
Bảng 2. 6: Kết quả thí nghiệm tấm ép cứng [5] ..........................................................9
Bảng 2. 7: Mối quan hệ giữa độ ẩm và tỷ trọng khô với hỗn hợp đã qua xử lý xi
măng [14] ..................................................................................................................10
Bảng 2. 8: Kết quả độ bền uốn [14] ..........................................................................12
Bảng 2. 9: Cấp phối cốt liệu thô của bê tông xi măng theo tiêu chuẩn cơ sở
(OPSS)1002, Canada 2009 [11] ................................................................................13
Bảng 2. 10: Cấp phối cốt liệu mịn của bê tông xi măng theo tiêu chuẩn cơ sở
(OPSS) 1002, Canada [15]. ......................................................................................13
Bảng 2. 11: Đánh giá cường độ bê tông đúc tại chỗ [3] ...........................................17
Bảng 2. 12: Cấp phối cốt liệu theo tiêu chuẩn Anh BS 882: 1992 [23]. ..................18
Bảng 2. 13: Cấp phối cốt liệu bê tông tái chế để làm nền dưới không gắn kết mà Chi

Sun Pôn, Dixon Chan đã sử dụng [23]. .....................................................................19
Bảng 2. 14: Yêu cầu cấp cao đối với hỗn hợp bê tơng có hàm lượng bọt khí ≥ 3%
đối với các cơ sở đường (LE) và lớp xây dựng (BF) [24]. .......................................21
Bảng 2. 15: Vật liệu sử dụng trong hỗn hợp bê tông [25].........................................26
Bảng 3. 1: Thành phần cấp phối thiết kế [5] .............................................................32
Bảng 3. 2: Yêu cầu kỹ thuật cho hỗn hợp cốt liệu RCA [5]......................................35
Bảng 3. 3: Kết quả thí nghiệm các hỗn hợp cấp phối ...............................................38
Bảng 3. 4: Yêu cầu kỹ thuật của xi măng Nghi Sơn PCB 40 [5] ..............................39
Bảng 3. 5: Kết quả thí nghiệm của XM ....................................................................42
Bảng 3. 6: Yêu cầu của nước [5] ...............................................................................43
Bảng 3. 7: Kết quả thí nghiệm nước .........................................................................45


ix

Bảng 3. 8: Độ ẩm tối ưu và KLTTK lớn nhất của các hỗn hợp ................................55
Bảng 4. 1: Số lượng mẫu cần thiết ............................................................................57
Bảng 4. 2: Kết quả nén của hỗn hợp cấp phối ..........................................................61
Bảng 4. 3: Kết quả ép chẻ của hỗn hợp tái chế .........................................................65
Bảng 4. 4: Kết quả MĐĐH của hỗn hợp tái chế .......................................................69
Bảng 4. 5: Tính tốn số lớp đầm và chày đàm cho khn mẫu 100x100x400mm. ..71
Bảng 4. 6. Kết quả đo co ngót với tỷ lệ 5% xi măng theo thời gian .........................73
Bảng 4. 7. Kết quả đo co ngót với tỷ lệ 7% xi măng theo thời gian .........................74


x

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2. 1: Biểu đồ đường cong CPBTTC [14]. ..........................................................7
Hình 2. 2: Kết quả CBR đối với hỗn hợp trộn [2]. .....................................................9

Hình 2. 3: Sự ảnh hưởng của xi măng đến cường độ nén [2]. ..................................10
Hình 2. 4: Sự ảnh hưởng của độ ẩm đến CĐN [2]. ................................................... 11
Hình 2. 5: Sự ảnh hưởng của cốt liệu mịn đến CĐN [2]........................................... 11
Hình 2. 6: Sự ảnh hưởng của thời gian đóng rắn đến CĐN [2]. ...............................12
Hình 2. 7: Kết quả cường độ nén bê tơng [3]. ...........................................................15
Hình 2. 8: Kết quả thí nghiệm uốn [3]. .....................................................................16
Hình 2. 9: Sự phát triển CĐN bê tông RCA theo thời gian [3]. ................................17
Hình 2. 10: Giá trị CBR (khơng ngâm và ngâm 4 ngày) cho mỗi vật liệu nền [23]. 20
Hình 2. 11: Thành phần hạt 12 cấp phối bê tơng tái chế RCA [24]. .........................21
Hình 2. 12: Biểu đồ độ sụt LE [24]. .........................................................................22
Hình 2. 13: Biểu đồ độ sụt BF [24]. .........................................................................22
Hình 2. 14: Biểu đồ khối lượng riêng LE [24]. ........................................................23
Hình 2. 15: Biểu đồ khối lượng riêng BF [24]. .........................................................23
Hình 2. 16: Biểu đồ CĐN nén sau 7 ngày LE [24]. ..................................................24
Hình 2. 17: Biểu đồ CĐN sau 7 ngày BF [24]. ........................................................25
Hình 2. 18: Cường độ nén sau 28 ngày LE [24]. .....................................................25
Hình 2. 19: CĐN sau 28 ngày BF [24]. ...................................................................26
Hình 2. 20: CĐN mẫu bê tông RCA so với mẫu đối chứng [25]. .............................28
Hình 2. 21: CĐU và MĐĐH bê tơng RCA so với mẫu đối chứng [25]. ...................28
Hình 2. 22: Cấp phối bê tơng rỗng [25]. ..................................................................29
Hình 2. 23: Quan hệ của KLTT với CĐN và CĐU gạch bê tông rỗng [25]. ............30
Hình 2. 24: Hệ số thốt nước [25]. ............................................................................30
Hình 2. 25: Quan hệ giữa CĐN, hệ số thoát nước và tổng độ rỗng [25]. .................31


xi

Hình 3. 1:Đường cong cấp phối lựa chọn. ................................................................33
Hình 3. 2: Cốt liệu sử dụng cho đề tài.......................................................................33
Hình 3. 3: Quá trình tạo cốt liệu tái chế ....................................................................34

Hình 3. 4: Cốt liệu RCA cho đề tài. ..........................................................................34
Hình 3. 6: Mài mịn Los Angeless. ............................................................................36
Hình 3. 5: Hàm lượng thoi dẹt. .................................................................................36
Hình 3. 7: Hàm lượng hữu cơ. ..................................................................................37
Hình 3. 8: Hàm lượng muối Sunfat ...........................................................................37
Hình 3. 9: Chảy, dẻo. .................................................................................................37
Hình 3. 10: Xi măng Nghi Sơn PCB 40. ...................................................................39
Hình 3. 11: CĐN xi măng 3 ngày và 28 ngày. ..........................................................40
Hình 3. 12: Thí nghiệm độ dẻo tiêu chuẩn, thời gian bắt đầu và kết thúc đơng kết. 41
Hình 3. 13:Xác định độ nghiền mịn. .........................................................................41
Hình 3. 14: Xác định độ ổn định thể tích. .................................................................41
Hình 3. 15: Nước thủy cục. .......................................................................................43
Hình 3. 16: Thí nghiệm hàm lượng ion Cl-. ..............................................................44
Hình 3. 17: Thí nghiệm hàm lượng SO42-..................................................................44
Hình 3. 18: Thí nghiệm hàm lượng muối hịa tan (TDS). .........................................44
Hình 3. 19: Thí nghiệm hàm lượng cặn khơng tan (TSS). ........................................44
Hình 3. 20: Bộ sàng tiêu chuẩn. ................................................................................45
Hình 3. 21: Cân điện tử 30000g sai số 1g và cân điện tử 600g sai số 0,01g. ...........46
Hình 3. 22: Bếp ga mini và một số dụng cụ khác. ....................................................46
Hình 3. 23: Đầm chày và cối cải tiến. .......................................................................46
Hình 3. 24: Khn tạo mẫu. ......................................................................................47
Hình 3. 25: Xác định KLTTK lớn nhất và độ ẩm tối ưu với tỷ lệ 5% xi măng. .......49


xii

Hình 3. 26: Đầm nén xác định KLTTK lớn nhất và độ ẩm tối ưu với tỷ lệ 7% xi
măng. .........................................................................................................................49
Hình 3. 27: Cân xác định khối lượng cối. .................................................................50
Hình 3. 28: Xác định khối lượng mẫu đầm nén. .......................................................51

Hình 3. 29: Xác định độ ẩm. .....................................................................................51
Hình 3. 30: Biểu đồ quan hệ giữa dung trọng khô của hỗn hợp với hàm lượng 5% xi
măng. .........................................................................................................................54
Hình 3. 31: Biểu đồ quan hệ giữa dung trọng khô của hỗn hợp với hàm lượng 7% xi
măng. .........................................................................................................................55
Hình 4. 1: Làm phẳng mặt bằng SikaGrout 214-11. .................................................59
Hình 4. 2: Chế bị mẫu. ..............................................................................................60
Hình 4. 3: Mẫu sau khi chế bị. ..................................................................................60
Hình 4. 4: Thí nghiệm nén. .......................................................................................61
Hình 4. 5: Kết quả nén hỗn hợp tái chế.....................................................................63
Hình 4. 6: Xác định cường độ ép chẻ. .......................................................................65
Hình 4. 7: Kết quả ép chẻ của hỗn hợp tái chế. .......................................................67
Hình 4. 8: Thí nghiệm MĐĐH. .................................................................................69
Hình 4. 9: Kết quả MĐĐH của hỗn hợp tái chế........................................................70
Hình 4. 10: Khn đúc mẫu đo co ngót. ...................................................................73
Hình 4. 11: Thí nghiệm đo co ngót. ..........................................................................73
Hình 4. 12. Biểu đồ co ngót với tỷ lệ 5% xi măng ....................................................74
Hình 4. 13. Biểu đồ co ngót với tỷ lệ 7% xi măng ....................................................75


xiii

DANH MỤC VIẾT TẮT
BTXM: Bê tông xi măng
RCA: Recycled Conrete Aggregate
BTTCGCXM: Bê tông tái chế gia cố xi măng
CPĐDGCXM: Cấp phối đá dăm gia cố xi măng
CPĐD: Cấp phối đá dăm
BTTC: Bê tông tái chế
CPBTTC: Cấp phối bê tông tái chế

CĐN: Cường độ nén
CĐU: Cường độ uốn
MĐĐH: Mô đun đàn hồi
KLTTK: Khối lượng thể tích khơ
XM: Xi măng
KL: Khối lượng
TN: Thí nghiệm
OMC: Optimum moisture content
MDD: Maximum dry density
CBR: California bearing ratio
LSA: Limestone aggregete
UCS: Uniaxial Compresive Strength
FS: Flexural strength
ITS: Indirect tensile strength


xiv

Mr: Resilient modulus
Pdr: Plastic deformation
ASTM: American society for testing and materials
CAC: Cement Association of Canada
W/C: Water/ Cement
CB: Clay brick
LE: linear elements
BF: Concrete of construction class
NAC: Natural aggregate concrete
ĐCI: Đối chứng I
ĐCII: Đối chứng II
XK: Xỉ kiềm

BTCLTC: Bê tông cốt liệu tái chế
CLTN: Cốt liệu tự nhiên
CKDXK: Chất kết dính xỉ kiềm
TDS: Total Dissolved Solids
TSS: Total Suspended Solids


1

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Là nước đang phát triển nên nước ta cần một lượng lớn vật liệu cho ngành
xây dựng như nhà cao tầng, cầu, cống, thủy lợi, giao thông. Vật liệu BTXM được
dùng thơng dụng. Thành phần chính của hỗn hợp BTXM bao gồm đá dăm/sỏi, cát,
xi măng, nước. Điều này cho thấy các thành phần tạo nên hỗn hợp BTXM hồn
tồn có nguồn gốc từ tự nhiên. Việc sử dụng quá nhiều BTXM để xây dựng là
nguyên nhân dẫn đến nguồn cốt liệu tự nhiên bị kiệt quệ, quá trình khai thác chế tạo
gây ô nhiễm nghiêm trọng, làm thay đổi cảnh quan tự nhiên, tác động xấu đến sức
khỏe con người.
Cùng với việc xây dựng thì hàng năm những cơng trình xuống cấp, hết hạn sử
dụng cũng rất là nhiều, việc tháo dỡ thải ra một lượng bê tông phế thải rất lớn, ở
Trung Quốc năm 2014 lượng chất thải xây dựng (C&D) là 1130 triệu tấn nhưng đến
năm 2015 đã là 2500 triệu tấn , Mỹ 534 triệu tấn C&D năm 2014 và 569 triệu tấn
C&D năm 2017 [1], Ấn Độ 530 triệu tấn C&D năm 2013 và 750 triệu tấn C&D
năm 2015 [2] , Việt Nam 5,3 triệu tấn năm 2014 và 6,3 triệu tấn năm 2020 vv...[3].
Điều này cho chúng ta thấy chất thải xây dựng tăng đều theo từng năm trên thế giới.
Vấn đề là chúng ta xử lý lượng bê tông phế thải từ các công trình phá dỡ như thế
nào cho hiệu quả tiết kiệm. Về cơ bản có hai hướng: Thứ nhất là thu gom và chôn
lấp; thứ hai là phân loại, sàng lọc và tái chế sử dụng cho ứng dụng khác. Như chúng
ta thấy việc vận chuyển thu gom rồi chôn lắp làm ảnh hưởng xấu đến môi trường,

thu hẹp quỹ đất, khó khăn trong quy hoạch khơng gian. Trong khi đó việc tiếp cận
hướng thứ hai cho thấy lợi ích lâu dài về kinh tế và môi trường. Ở các nước tiên tiến
việc tái sử dụng bê tông phế thải đã rất phổ biến, họ tối ưu hóa vật liệu xây dựng,
chẳng hạn ở Mỹ tái chế lên tới 70%, ở Hàn Quốc 98%, ở Pháp 86% vv...[4] Ở nước
ta hiện nay bê tơng phế thải chưa có nhiều nghiên cứu và ứng dụng, đa số bê tông
phế thải cũng như phế thải xây dựng đều được chôn ở các bãi tập chung.
Tốc độ xây dựng ở nước ta đang diễn ra nhanh chóng dẫn tới nguồn vật liệu tự
nhiên bị thiếu, đặc biệt là cát, chúng ta phải nhập từ các nước bạn, như Campuchia,


2

Lào vv…Do đó nguồn vật liệu khác để thay thế là cần thiết, chẳng hạn như vật liệu
phế thải từ các cơng trình phá dỡ.
Do đó cần thiết phải áp dụng bê tơng tái chế vào trong cơng trình xây dựng nói
chung hay cơng trình giao thơng vận tải nói riêng. Trên cơ sở này, đề tài được hình
thành với định hướng sử dụng cốt liệu bê tông tái chế làm lớp móng đường ơ tơ.
1.2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Mục đích của đề tài đó là xác định được cấp phối hợp lý cốt liệu bê tông tái
chế (Recycled Conrete Aggregate - RCA) để thay thế cho cấp phối đá dăm (CPĐD)
trong hỗn hợp CPĐDGCXM dùng cho lớp móng đường ô tô ở Việt Nam. Cấp phối
sử dụng ở đây theo dạng cấp phối chặt và liên tục, và được trộn với xi măng theo tỷ
lệ nhất định với độ ẩm tốt nhất. Đề tài còn đưa ra các yêu cầu chỉ tiêu kỹ thuật của
vật liệu bê tông tái chế gia cố xi măng, tận dụng hiệu quả bê tơng phế thải cho lớp
móng đường ơ tơ tại Việt Nam.
1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Cốt liệu bê tông tái chế gia cố xi măng Dmax 31,5mm dùng cho lớp móng trên
đường ơ tơ được tập trung nghiên cứu.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài bao gồm nghiên cứu tổng quan, thiết kế cấp
phối hạt cốt liệu bê tông tái chế Dmax 31,5mm, và nghiên cứu thực nghiệm so sánh

với đánh giá chất lượng của cốt liệu BTTCGCXM với CPĐDGCXM thông thường
hiện hành.
1.4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Ý nghĩa khoa học: Phương pháp nghiên cứu về lý thuyết các tính chất kỹ thuật
của vật liệu bê tông tái chế gia cố xi măng.
Ý nghĩa thực tiễn: Xác lập các yêu cầu kỹ thuật đặc trưng của thành phần hỗn
hợp cho vật liệu BTTCGCXM cho lớp móng đường ơ tơ; Đánh giá và so sánh cấp
phối BTTCGCXM với CPĐDGCXM hiện hành.


3

1.5. CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Luận văn bao gồm 5 chương như sau:
1. Chương 1: Mở đầu;
2. Chương 2: Tổng quan;
3. Chương 3: Thiết kế cấp phối cốt liệu bê tông tái chế gia cố xi măng;
4. Chương 4: Đánh giá chất lượng cấp phối cốt liệu bê tông tái chế gia cố xi
măng qua các thí nghiệm;
5. Chương 5: Kết luận, kiến nghị
Nội dung thực hiện như sau:
Nghiên cứu sử dụng cốt liệu BTTCGCXM cho lớp móng đường ơ tơ

NHIỆM VỤ 1
Tổng quan (BTTCGCXM) trên thế giới và Việt Nam

NHIỆM VỤ 2
Thiết kế cấp phối cốt liệu bê tông tái chế gia cố 5% và 7% xi măng với hàm
lượng bê tông tái chế 0%, 25%, 50%, 75% và 100%
NHIỆM VỤ 3

So sánh, đánh giá chất lượng của hỗn hợp RCA gia cố xi măng với
CPĐDGCXM thông thường qua các thí nghiệm trong phịng như thí nghiệm xác
định cường độ nén, ép chẻ (cường độ chịu kéo gián tiếp), mô đun đàn hồi vật liệu
và co ngót.


4

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
2.1. CẤP PHỐI ĐÁ DĂM GIA CỐ XI MĂNG – YÊU CẦU VẬT LIỆU CHẾ
TẠO
2.1.1. Khái niệm
CPĐDGCXM là một hỗn hợp bao gồm: Đá dăm có các thành phần hạt được
sắp xếp theo cỡ hạt tiêu chuẩn phối trộn với xi măng theo tỷ lệ và lượng nước tối ưu
sau đó lu lèn để tạo độ chặt, công tác lu lèn được thực hiện trước khi xi măng ninh
kết. Q trình đó được gọi là CPĐDGCXM.
Trong đó:
Cốt liệu lớn đá dăm là thành phần chịu lực chính. Làm cho móng đường chịu
được tải trọng từ trên chuyền xuống, tạo độ dính bám với lớp nền phía dưới và lớp
kết cấu áo đường phía trên;
Xi măng: Là chất kết dính các hạt trong cấp phối đồng thời tạo cường độ cho
lớp móng đường khi được cung cấp độ ẩm tốt nhất;
Như vậy ta có thể thấy cường độ của CPĐDGCXM được hình thành trên
nguyên lý lèn chặt hỗn hợp vật liệu với xi măng ở một độ ẩm tối ưu.
2.1.2. Yêu cầu của vật liệu CPĐDGCXM
2.1.2.1. Cỡ hạt
Bảng 2. 1: Yêu cầu thành phần hạt [5]
% lọt sàng

Kích thước lỗ sàng

vuông, mm

Dmax = 37,5

50,0

100

37,5

95-100

100

31,5

-

95-100

25,0

-

79-90

19,0

58-78


67-83

9,5

39-59

49-64

Dmax = 31,5


5

4,75

24-39

34-54

2,63

15-30

25-40

0,425

7-19

12-24


0,075

2-12

2-12

Chỉ tiêu mài mịn Ló Angeles của vật liệu CPĐD lớp móng trên thì khơng
lớn hơn 35%, lớp móng dưới thì khơng lớn hơn 45%.
CPĐD có hàm lượng hữu cơ không lớn hơn 2%, muối Sunfat nhỏ hơn
0,25%, chỉ số dẻo nhỏ hơn 6% và tỷ lệ thoi dẹt nhỏ hơn18%.
2.1.2.2. Xi măng
Bảng 2. 2: Yêu cầu với xi măng [5]
Chỉ tiêu

PCB40

1. CĐN, (MPa):[6]
4320 phút ± 45 phút

≥18

670 giờ ± 8 giờ

≥40

2. Thời gian đông kết, phút:[7]
Bắt đầu

≥45


Kết thúc

≤420

3. Độ nghiền mịn:[8]
Trên sàng 0,08mm, %
PP Btaine, cm2/g
4. Độ ổn định thể tích , xác định theo PP La
Chatelier, mm:[7]
5. Hàm lượng SO3, %:[9]

≤10
≥2800
≤10
≤3,5


6

6. Độ nở autoclve, %: [10]

≤0,8

Hàm lượng xi măng dùng tối thiểu 3% tổng khối lượng hỗn hợp thô, lượng xi
măng tối đa thông thường dùng không quá 6%;
Khi sử dụng thực tế xi măng thường hao hụt so với thiết kế nên khi ra ngoài
thực tế phải lấy hơn lượng xi măng thiết kế 0,2%;
TGNK của xi măng tối thiểu 120 phút, có thể sử dụng phụ gia kéo dài thời
gian ninh kết.

2.1.2.3. Nước
Bảng 2. 3: Yêu cầu của nước [5]
Muối hòa tan, mg/l [11]

≤ 2000

Ion sunfat, mg/l [12]

≤ 600

Ion clo, mg/l [13]

≤ 350

Cặn không tan, mg/l [11]

≤ 200

2.2. TỔNG QUAN BÊ TÔNG TÁI CHẾ GIA CỐ XI MĂNG
2.2.1. Khái niệm về BTTCGCXM
Về cơ bản khái niệm BTTCGCXM cũng giống như CPĐDGCXM là một hỗn
hợp vật liệu bao gồm: Cốt liệu BTTC có cấp phối hạt liên tục phối trộn với xi măng
theo tỷ lệ và lượng nước tối ưu, sau đó lu lèn chặt [5]. Nhưng ở đây hàm lượng vật
liệu theo khối lượng cấu thành hỗn bê tông tái chế gia cố xi măng sẽ thay đổi.
2.2.2. Tình hình sử dụng hỗn hợp BTTCGCXM trên thế giới và trong nước
2.2.2.1. Cốt liệu bê tông tái chế đã qua xử lý xi măng làm lớp nền và nền dưới ở
Ai cập
Theo nghiên cứu của Ahmed Ebrahim Abu El-Maaty Behiry Đại học
Menoufia Ai Cập [14].
Bảng 2. 4: Cấp phối theo tiêu chuẩn Ai Cập [5]

Kích thước

Phần trăm lọt sàng (%)


7

sàng
A

B

C

D

E

F

100

100
75–95

100

100

100


100

(mm)
2 in. (50)
1 in. (25 )
3/8 in. (9.5 )

30–65

40–75

50–85

60–100

#4 (4.75 )

25–55

30–60

35–65

50–85

55–100

70–100


#10 (2)

15–40

20–45

25–50

40–70

40–100

55–100

#40 (0.425)

8–20

15–30

15–30

25–45

20–50

30–70

#200 (0.075)


2–8

5–20

5–15

10–25

6–20

6–25

Phần trăm lọt sàng (%)

Đá vôi
Cận dưới
Cận trên

Hình 2. 1: Biểu đồ đường cong CPBTTC [14].
RCA được tác giả trộn với đá vôi truyền thống (LSA) với tỷ lệ 0,0%, 25%,
50%, 75%, 100% RCA. Các thí nghiệm đã được kiểm tra như đầm nén, CBR, tấm
ép cứng, nén không giới hạn, độ bền kéo.


8

Bảng 2. 5:Kết quả đầm nén chưa xử lý xi măng [5]
Tên hỗn hợp

Vật liệu


Wo (OMC) (%)

γkmax(MDD)(t/m3)

Trộn RA0

LSA100%

11,0

1,984

Trộn RA25

LSA75%+RCA25%

9,5

1,900

Trộn RA50

LSA50%+RCA50%

10,6

1,820

Trộn RA75


LSA25%+RCA75%

12,3

1,780

Trộn RA100

RCA100%

14,7

1,740