BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

Ngơ Kim Tn

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TƠNG RỖNG THOÁT NƯỚC
SỬ DỤNG CỐT LIỆU TÁI CHẾ TỪ PHẾ THẢI XÂY DỰNG
RESEARCH AND DEVELOPMENT PERVIOUS CONCRETE USING
RECYCLED AGGREGATES FROM CONSTRUCTION AND DEMOLITION
WASTE

Ngành: Kỹ thuật vật liệu
Mã số: 9520309

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

Hà Nội - Năm 2024


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

Ngơ Kim Tn

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TƠNG RỖNG THOÁT NƯỚC
SỬ DỤNG CỐT LIỆU TÁI CHẾ TỪ PHẾ THẢI XÂY DỰNG
RESEARCH AND DEVELOPMENT PERVIOUS CONCRETE USING
RECYCLED AGGREGATES FROM CONSTRUCTION AND DEMOLITION
WASTE
Ngành: Kỹ thuật vật liệu
Mã số: 9520309

XÁC NHẬN CỦA TRƯỜNG
TL. HIỆU TRƯỞNG
TRƯỞNG PHÒNG QUẢN LÝ ĐÀO TẠO

NGƯỜI HƯỚNG DẪN
1. GS.TS Phan Quang Minh

2. GS. Ken Kawamoto

Hà Nội - Năm 2024


i

LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả được trình bày trong Luận án là trung thực và chưa từng
được cơng bố trong bất kỳ cơng trình nghiên cứu nào khác trước đây.


LỜI CẢM ƠN
Nghiên cứu sinh xin chân thành gửi lời cảm ơn tới GS.TS Phan Quang
Minh và GS. Ken Kawamoto đã hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn khoa học trong suốt
quá trình học tập và nghiên cứu.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Ðại học Xây dựng Hà Nội, Dự án
SATREPS, Trường Đại học Saitama – Nhật Bản; Khoa Vật liệu xây dựng, các Bộ
môn đã hỗ trợ, giúp đỡ trong thời gian qua.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn các Công ty đối tác đã hỗ trợ cho tơi trong

q trình sản xuất cốt liệu tái chế từ chất thải rắn xây dựng phục vụ quá trình
nghiên cứu của luận án.
Xin chân thành cảm ơn toàn thể bạn bè, đồng nghiệp đã ủng hộ, động viên,
khích lệ tơi hồn thành luận án này.
Ðặc biệt tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình tơi đã ln sát cánh,
giúp đỡ tôi trong thời gian qua.

Tác giả luận án

Ngô Kim Tuân


TĨM TẮT LUẬN ÁN
Bê tơng rỗng (BTR) đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi nhờ các ưu điểm
hướng đến phát triển bền vững như giảm hiện tượng ngập úng, bổ sung nước ngầm,
giảm hiệu ứng nhiệt đô thị. Bên cạnh đó, các thành phố lớn ở Việt Nam đang phát
sinh lượng lớn phế thải xây dựng và cần có các giải pháp xử lý hiệu quả, giảm thiểu
tác động đến mơi trường. Phế thải xây dựng (PTXD) có thể được tái chế thành cốt
liệu và sử dụng để chế tạo BTR, đạt được mục tiêu kép trong bảo vệ môi trường và
phát triển bền vững. Nội dung luận án nghiên cứu chế tạo BTR sử dụng cốt liệu tái
chế (CLTC) từ PTXD, nghiên cứu các tính chất và hiệu quả khi sử dụng BTR.
Luận án đưa ra các nội dung cần nghiên cứu, làm rõ bao gồm: (1) Vai trị, ảnh
hưởng của CLTC đến các tính chất cơ lý, đặc tính thủy lực và cấu trúc rỗng của
BTR?
(2) Nghiên cứu làm rõ cấu trúc rỗng và các thông số lỗ rỗng của BTR khi sử dung
CLTC? (3) Xác định mối tương quan giữa: cấu trúc rỗng, hệ số thấm, đặc tính cơ lý,
q trình bay hơi nước và hiệu quả giảm nhiệt độ bề mặt. Trong đó vai trị của các
loại CLTC như thế nào? (4) Các yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng tác nghẽn của
BTR? (5) Hiệu quả của BTR trong việc tiêu thoát nước mưa và giảm nhiệt độ bề
mặt? Luận án đặt mục tiêu chế tạo BTR đạt cường độ từ 7 – 15 MPa, hệ số thấm lớn

hơn 4 mm/s, phù hợp với ứng dụng làm bãi đỗ xe tiêu thoát nước dành cho xe ơ tơ có
tải trọng nhẹ.
Các phương pháp nghiên cứu theo tiêu chuẩn và một số phương pháp nghiên
cứu phi tiêu chuẩn để được đề xuất sử dụng để nghiên cứu, phân tích các tính chất
của BTR và làm rõ các vấn đề khoa học nêu trên. Trong đó có một số phương pháp
phi tiêu chuẩn còn khá mới mẻ ở Việt Nam như: phân tích cấu trúc rỗng thơng qua
phân tích hình ảnh 3D được qt bằng thiết bị MFXCT; phân tích các thơng số vận
chuyển khối (hệ số khuếch tán khí, hệ số thấm khí, hệ số dẫn nhiệt); phân tích hiệu
quả bay hơi nước và nhiệt độ bề mặt BTR trong phịng thí nghiệm và ngồi hiện
trường.
Kết quả nghiên cứu của luận án đã chứng minh hoàn tồn có thể chế tạo BTR
từ CLTC đạt mục tiêu đặt ra, phù hợp cho bãi đỗ xe tải trọng nhẹ. CLTC có ảnh


hưởng đến đặc tính cơ lý và đặc tính thủy lực của BTR, trong đó cốt liệu nhỏ từ
AAC và


CLTC từ khối xây làm giảm đặc tính cơ lý nhưng có lợi về đặc tính thủy lực. Với độ
rỗng trong hạt lớn, cốt liệu AAC và CLTC từ khối xây làm tăng đáng kể khả năng
hút nước và giữ nước của BTR, từ đó nâng cao hiệu quả bay hơi nước, làm giảm
nhiệt độ bề mặt của BTR. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy tính dị hướng trong
phân bố cấu trúc rỗng và hệ số thấm theo các phương khác nhau. Với mẫu hình hộp
chữ nhật, hệ số thấm theo phương tạo hình là nhỏ nhất, trong khi hệ số thấm theo các
phương là tương tự nhau đối với mẫu lập phương cắt từ mẫu hình hộp chữ nhật. Kết
quả nghiên cứu đã xác định được các mối tương quan giữa: Cấu trúc rỗng và hệ số
thấm nước; Cấu trúc rỗng, đặc tính cơ lý và hệ số thấm nước; Quá trình bay hơi nước
trong cấu trúc và nhiệt độ bề mặt BTR. Hiện tượng tắc nghẽn làm suy giảm đáng kể
hệ số thấm và do các yếu tố: kích thước hạt tác nhân gây tắc nghẽn, kích thước lỗ
rỗng hiệu quả của BTR và chiều dài đường thấm quyết định. Sau hai năm sử dụng

bãi đỗ xe, mức độ suy giảm hệ số thấm của bề mặt BTR phụ thuộc vào từng vị trí
chịu tác động của tác nhân tắc nghẽn, suy giảm trung bình từ 4 – 9%, có vị trí lên đến
53%. Bề mặt BTR sử dụng AAC trong điều kiện giữ nước (tưới nước hoặc mưa) có
nhiệt độ thấp hơn BTR khơng sử dụng AAC từ 2 – 3oC và thấp hơn 6 – 12oC so với
bề mặt bê tông thường và bê tông nhựa. Tính tốn cường độ mưa theo mơ hình IDF
cho thấy hệ thống bãi đỗ xe có khả năng tiêu thốt nước hồn tồn với những cơn
mưa lớn 68,6 mm/giờ kéo dài 1 giờ ở Hà Nội (xác suất xuất hiện 5 năm 1 lần).
Như vậy, luận án đã nghiên cứu chế tạo thành công BTR thể sử dụng CLTC tái
từ PTXD ứng dụng cho bãi đỗ xe. Các loại cốt liệu có độ rỗng cao từ AAC và khối
xây khơng có lợi cho cường độ nhưng có lợi cho khả năng hút nước và giữ nước. Từ
đó chứng minh được hiệu quả giảm nhiệt độ bề mặt BTR nhờ bay hơi nước. Luận án
đã chứng minh và giải thích được các câu hỏi và giả thuyết khoa học đưa ra. Các kết
quả nghiên cứu có giá trị khoa học và thực tiễn.


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN.............................................................................................................. ii
TÓM TẮT LUẬN ÁN.................................................................................................iii
MỤC LỤC................................................................................................................... v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT..............................................viii
DANH MỤC CÁC BẢNG.........................................................................................xii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ.....................................................................xiv
MỞ ĐẦU..................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài..............................................................................................1
2. Mục đích và mục tiêu nghiên cứu.....................................................................3
3. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu.....................................................4
4. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................5
5. Cơ sở khoa học.................................................................................................5
6. Các luận điểm khoa học của luận án.................................................................6

7. Các đóng góp mới của luận án..........................................................................6
8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án.......................................................7
9. Những vấn đề còn tồn tại..................................................................................7
10. Cấu trúc luận án................................................................................................8
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG RỖNG VÀ SỬ DỤNG CLTC TỪ PTXD
CHẾ TẠO BÊ TƠNG RỖNG....................................................................9
1.1 Tổng quan về bê tơng rỗng...............................................................................9
Khái niệm bê tơng rỗng..............................................................................9
Ưu - nhược điểm của BTR.........................................................................9
Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTR trên thế giới..............................12
Tình hình nghiên cứu và sử dụng BTR ở Việt Nam.................................14
1.2 Tổng quan về cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng.........................................16
Tình hình quản lý, tái chế PTXD trên thế giới và ở Việt Nam.................16
Cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng........................................................20
1.3 Tổng quan về bê tông rỗng sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng......25
Tính chất cơ lý của bê tông rỗng sử dụng cốt liệu tái chế.........................25
Độ rỗng và cấu trúc rỗng của bê tông rỗng sử dụng cốt liệu tái chế.........28


Đặc tính thủy lực của BTR sử dụng CLTC..............................................31
Tính chất nhiệt của BTR..........................................................................34
Một số đặc tính khác của BTR.................................................................35
1.4 Tổng quan về hệ thống mặt đường thấm nước áp dụng cho bãi đỗ xe và hiệu
quả giảm nhiệt độ bề mặt..................................................................................36
Hệ thống mặt đường thấm nước ứng dụng cho bãi đỗ xe.........................36
Hiệu quả giảm nhiệt độ bề mặt của hệ thống mặt đường thấm nước........37
1.5 Những nội dung cần nghiên cứu.....................................................................41
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA BÊ TÔNG RỖNG SỬ DỤNG CỐT LIỆU TÁI
CHẾ TỪ PTXD.......................................................................................43
2.1 Cơ sở hình thành cấu trúc rỗng của BTR........................................................43

Độ rỗng và cấu trúc rỗng của đá xi măng – (loại 1):................................43
Độ rỗng và cấu trúc rỗng trong hạt cốt liệu (loại 2)..................................45
Độ rỗng và cấu trúc rỗng giữa các hạt cốt liệu (loại 3).............................46
2.2 Cơ sở hình thành tính thấm của BTR..............................................................49
2.3 Cơ sở hình thành cường độ của BTR..............................................................50
2.4 Cơ sở nâng cao hiệu quả giảm nhiệt bề mặt của BTR....................................51
2.5 Cơ sở lựa chọn trong thiết kế bãi đỗ xe thấm nước.........................................53
2.6 Cơ sở khoa học của việc sử dụng cốt liệu tái chế............................................54
CHƯƠNG 3. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................57
3.1 Nguyên vật liệu chế tạo..................................................................................57
Xi măng....................................................................................................57
Cốt liệu tái chế từ PTXD..........................................................................58
Phụ gia siêu dẻo.......................................................................................60
Nước........................................................................................................60
3.2 Phương pháp nghiên cứu................................................................................60
Các phương pháp tiêu chuẩn....................................................................61
Các phương pháp phi tiêu chuẩn..............................................................63
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN.........................................70
4.1 Nghiên cứu đặc tính cơ lý và đặc tính thủy lực của bê tông rỗng...................70
Nghiên cứu ảnh hưởng của độ nhớt hồ xi măng đến sự phân bố lỗ rỗng 70
Cấp phối bê tông rỗng..............................................................................74


Nghiên cứu ảnh hưởng của cốt liệu nhỏ AAC đến các đặc tính của BTR 76
Ảnh hưởng của CLTC từ gạch đất sét nung đến các tính chất của BTR ..82
4.2 Nghiên cứu cấu trúc rỗng, các thông số lỗ rỗng và hệ số thấm của BTR........94
Lựa chọn cấp phối nghiên cứu.................................................................94
Kết quả nghiên cứu hệ số thấm nước.......................................................96
Nghiên cứu cấu trúc rỗng bằng phân tích hình ảnh 3D (MFXCT).........106
Ảnh hưởng của tác nhân gây tắc nghẽn đến các tính chất của BTR.......120

4.3 Kết quả nghiên cứu hiệu quả giảm nhiệt độ bề mặt BTR..............................125
Xác định các thông số vận chuyển khối.................................................125
Kết quả xác định hiệu quả giảm nhiệt độ bề mặt do bay hơi..................127
Xác định hệ số dẫn nhiệt của BTR.........................................................131
CHƯƠNG 5. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BTR LÀM BÃI ĐỖ XE........................134
5.1 Lựa chọn thiết kế và thi cơng thí điểm bãi đỗ xe thấm nước........................134
5.2 Nghiên cứu các tính chất cơ lý của bề mặt BTR...........................................135
5.3 Kết quả nghiên cứu hiệu quả giảm nhiệt độ bề mặt của BTR.......................137
5.4 Nghiên cứu khả năng thoát nước của bãi đỗ xe thí điểm tính theo lượng mưa
trung bình tại Hà Nội......................................................................................144
KẾT LUẬN..............................................................................................................149
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ.................................................151
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................153
PHỤ LỤC................................................................................................................PL1


viii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
STT

Ký hiệu Ý nghĩa

Đơn vị

1

ρd

Khối lượng thể tích khơ của mẫu


g/cm3

2

Md

Khối lượng mẫu khơ

g

3

Msub

Khối lượng mẫu trong nước

g

4

Msuf

Khối lượng mẫu bão hồn khơ bề mặt

g

5

Wabs


Lượng nước hấp thụ

%

6

Wr

Khả năng hút và giữ nước của mẫu

g/cm3

7

Wad

Độ ẩm của mẫu ở điều kiện 200C và độ ẩm
khơng khí 60%

%

8

VT

Thể tích của mẫu

cm3


Khối lượng riêng của nước,

g/ cm3

9

𝜌𝑤

10

Gs

Khối lượng riêng của mẫu

(g/cm3)

11

ФT

Tổng độ rỗng

%

12

Фeff

%


13

Фinter

Độ rỗng hiệu quả
(Độ rỗng cho phép nước chảy qua)
Độ rỗng giữa các hạt

14

Фintra

Độ rỗng trong hạt

%

15

Ha

Hệ số hấp thụ nước

%

16

Ma

Khối lượng mẫu sau khi hấp thụ nước


g

17

β

Hệ số bay hơi nước

-

18

En

Tốc độ bay hơi nước

kg/(m2.s)

19

hv

Hệ số truyền ẩm

kg/(m2.s.kg/kg

20

xs


Độ ẩm tuyệt đối bão hòa tại nhiệt độ bề
mặt

kg /kg

21

xa

Độ ẩm tuyệt đối của khí quyển

kg/kg

22

v

Vận tốc gió

m/s

23

θ

Lượng nước trong mẫu theo thể tích

cm3/cm3

%



24

λ

Hệ số dẫn nhiệt

Wm-1K-1

25

Dp

Hệ số khếch tán khí

cm2 s-1

26

D0

Hệ số khếch tán tự do trong khơng khí

cm2 s-1

27

Ka


Hệ số thấm khí

μmm2

28



Độ rỗng ở trạng thái ẩm

%

29

T

Độ quanh co

-

30

reff

Bán kính lỗ rỗng hiệu quả

µm

31


Cn

Số lỗ rỗng liên kết với một lỗ rỗng (Số
phối trí của lỗ rỗng)

-

32

v

Vận tốc dịng chảy trung bình

mm/s

33

Kxx , Kyy
Kzz

Hệ số thấm nước theo các phương xx, yy,
zz (ở trạng thái bão hòa nước)

mm/s

34

Ks

Hệ số thấm nước ở trạng thái bão hịa nước mm/s


35

i

Độ dốc thủy lực

-

36

µ

Giá trị trung bình

-

37



Độ lệch chuẩn

-


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Ký hiệu


Tiếng việt

Tiếng anh

1

3DMA

Trục trung bình 3 chiều

2

AAC

Bê tơng khí chưng áp

Three-dimensional median
axis
Autoclaved Aerated Concrete

3

AC

Hệ số hấp thụ âm thanh

Absorption coefficient

4


ASTM

5

BT

Hiệp hội thử nghiệm và vật
liệu Hoa kỳ
Bê tông

American Society for Testing
and Materials
-

6

CB

Gạch đỏ

Clay brick

7

CLL

Cốt liệu lớn

-


8

CLN

Cốt liệu nhỏ

-

9

CLTC

Cốt liệu tái chế

-

10

PTXD

Phế thải xây dựng

-

11

CV

Hệ số biến thiên


Coefficient of variation

12

E

Mô đun đàn hồi

-

13

Eq.

Công thức

Equation

14

JIS

Tiêu chuẩn Nhật Bản

Japanese Industrial Standards

15

LCA


Đánh giá vòng đời

Life Cycle Assessment

16

MFXCT

Microfocus X-Ray
Computerized Tomography

17

MPR

18

N/X

19

PGSD

CT X-quang vi tiêu điểm.
(Hệ thống chụp cắt lớp vi
tiêu điểm)
Tái cấu trúc 3D từ các cắt
lớp 2D
Tỷ lệ nước trên xi măng

(theo khối lượng)
Phụ gia siêu dẻo

20

PPS

Permeable pavement system

21

R-

Hệ thống mặt đường thấm
nước
Độ rỗng

22

RA

Cốt liệu tái chế

Recycled aggregate

Multi-planner reconstruction
-

-



23

RCB

Cốt liệu tái chế từ gạch đỏ

Recycled Brick aggregate

24

RCA

Cốt liệu tái chế từ bê tông

Recycled concrete aggregate

25

RH

Độ ẩm tương đối

Relative Humidity

26

Rn

Cường độ nén


-

27

R-

Độ rỗng thiết kế

-

28

Ru

Cường độ uốn

-

29

T

Độ quanh co

Tortuosity

30

TCVN


Tiêu chuẩn Việt Nam

-

31

UHI

Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị

Urban heat island effect


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Các tính chất BTR đã được thực hiện [56].................................................13
Bảng 1.2 Thành phần cấp phối điển hình của BTR [56]............................................14
Bảng 1.3: Tỷ lệ tái chế PTXD ở một số quốc gia [143].............................................18
Bảng 1.4 Yêu cầu của cốt liệu lớn tái chế từ PTXD theo BS 8500-2:2006...............21
Bảng 1.5 Yêu cầu cho CLTC từ PTXD trong Tiêu chuẩn Nhật Bản.........................22
Bảng 1.6 Yêu cầu về tính chất vật lý của từng loại CLTC từ PTXD theo phân loại
chất lượng của Silva và cộng sự (2014)[134].............................................22
Bảng 1.7 Tổng hợp cường độ nén và uốn của BTR sử dụng CLTC từ tổng quan.....26
Bảng 1.8 Tổng hợp mối quan hệ giữa độ rỗng và độ quanh co từ các nghiên cứu....30
Bảng 1.9 Đặc tính nhiệt của BTR có sử dụng cốt liệu giữ nước [125].....................34
Bảng 1.10 Hiệu quả giảm nhiệt độ bề mặt của các loại mặt đường khác nhau [105]
38 Bảng 1.11: Đặc tính của bê tơng thấm nước và giữ nước [125]...................................38
Bảng 2.1 Sự ảnh hưởng của hệ thống lỗ rỗng của đá xi măng [102]........................44
Bảng 2.2: Độ rỗng của hỗn hợp hạt phụ thuộc vào số điểm tiếp xúc.........................47
Bảng 2.3– Sự phụ thuộc của độ đặc vào phương pháp lèn chặt [176].......................48

Bảng 2.4 - Độ rỗng lý thuyết của hỗn hợp nhiều cỡ hạt [101]...................................48
Bảng 2.5 Độ rỗng của hỗn hợp hạt theo mơ hình liên tục và mơ hình gián đoạn......48
Bảng 3.1 Thành phần hóa của xi măng PC40 Bút Sơn..............................................57
Bảng 3.2 Thành phần khoáng của xi măng PC40 Bút Sơn........................................57
Bảng 3.3 Tính chất cơ lý xi măng PC40 Bút Sơn theo TCVN 2682:2020................57
Bảng 3.4 Tính chất của CLTC từ PTXD...................................................................58
Bảng 3.5 Tổng hợp thông số của hạt AAC................................................................60
Bảng 3.6 Hệ số chuyển đổi hệ số thấm theo hệ số thấm chuẩn ở 150C......................61
Bảng 3.7 Tổng hợp thông số thí nghiệm tắc nghẽn...................................................69
Bảng 4.1 Độ nhớt của hồ xi măng.............................................................................70
Bảng 4.2. Quy ước ký hiệu cấp phối BTR.................................................................74
Bảng 4.3 Cấp phối thí nghiệm và các kết quả nghiên cứu.........................................75
Bảng 4.4. Quy ước ký hiệu cấp phối.........................................................................83


Bảng 4.5 Tổng hợp cấp phối nghiên cứu và kết quả thí nghiệm...............................83
Bảng 4.6 Ảnh hưởng của CLTC từ khối xây đến các đặc tính độ rỗng.....................84
Bảng 4.7 Cấp phối BTR sử dụng cho thí nghiệm phân tích cấu trúc rỗng.................95
Bảng 4.8. Tổng hợp các tính chất cơ bản của BTR...................................................96
Bảng 4.9. Tổng hợp thông số độ rỗng của các mẫu BTR..........................................96
Bảng 4.10. Kết quả hệ số thấm nước trên mẫu block................................................97
Bảng 4.11 Kết quả thí nghiệm hệ số thấm trên mẫu lập phương.............................100
Bảng 4.12 Thông số quét của phân tích MFXCT....................................................106
Bảng 4.13 Tổng hợp các thơng số vận chuyển khối................................................126
Bảng 4.14 Một số tính chất của mẫu thí nghiệm.....................................................127
Bảng 4.15 Các thơng số điều kiện trong q trình thí nghiệm bay hơi....................129
Bảng 4.16 Tổng hợp kết quả xác định hệ số dẫn nhiệt theo các điều kiện khác nhau
...................................................................................................................132
Bảng 4.17. Tổng hợp kết quả các chỉ tiêu theo JHIC..............................................132
Bảng 4.18 Tổng hợp các hệ số bay hơi và hệ số phản xạ.......................................133

Bảng 5.1 Thành phần cấp phối của các lớp bề mặt..................................................136
Bảng 5.2 Tổng hợp kết quả nghiên cứu tính chất BTR sau 2 năm đưa vào sử dụng136
Bảng 5.3 Nhiệt độ trung bình trên các đường nhiệt....................................................139
Bảng 5.4 Sự thay đổi nhiệt độ trên các bề mặt khi xảy ra mưa................................143
Bảng 5.5 Lượng mưa theo thời đoạn trong 24 giờ...................................................144
Bảng 5.6 Tổng hợp các thơng số thốt nước mưa...................................................147
Bảng 5.7 Mối quan hệ giữa lượng mưa và lượng nước tiêu thoát trong cấu trúc PPS
...................................................................................................................148


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Hiện tượng tắc nghẽn của BTR..................................................................10
Hình 1.2 Ảnh hưởng của kích thước cát gây tắc nghẽn đến hệ số thấm [70].............10
Hình 1.3 Số lượng các bài báo được cơng bố về BTR...............................................13
Hình 1.4 Thành phần của PTXD tại Việt Nam..........................................................17
Hình 1.5 Cấu trúc rỗng của AAC [100].....................................................................24
Hình 1.6 Hạt AAC thay thế đá bọt nhằm tăng khả năng hút nước.............................24
Hình 1.7 Phát triển vết nứt của bê tông sử dụng cốt liệu (a)Tự nhiên, (b) CLTC......27
Hình 1.8 Phân loại lỗ rỗng cấu trúc BTR [174].........................................................30
Hình 1.9 Hệ số quanh co của lỗ rỗng, T=Le/L [174].................................................30
Hình 1.10 Mối quan hệ giữa độ rỗng và hệ số thấm được tổng hợp từ tổng quan.....32
Hình 1.11 Nhiệt độ bề mặt BTR giữ nước so với bê tơng khác [126].......................40
Hình 2.1 Các loại lỗ rỗng của bê tơng rỗng sử dụng CLTC từ PTXD.......................43
Hình 2.2 Thí nghiệm xác định khả năng hút nước và vận chuyển hơi của AAC [89]44
Hình 2.3 Đường cong giữ nước của bê tơng rỗng, bê tơng thường và của đất [61]...45
Hình 2.4 Các kiểu sắp xếp của các đơn hạt dạng hình cầu [12].................................47
Hình 2.5 Độ rỗng của bê tơng rỗng với các kích thước hạt khác nhau [166].............49
Hình 2.6 Đặc tính hệ thống lỗ rỗng thơng nhau........................................................50
Hình 2.7 Thành phần của cân bằng nhiệt bề mặt.......................................................52
Hình 2.8 Cấu trúc điển hình của PPS:(a) Thấm hồn tồn; (b) Thấm một phần, (c)

Khơng thấm + ống thốt; (d) Khơng thấm +thu gom về bể chứa...............54
Hình 2.9 Đặc điểm hình dạng hạt cốt liệu, (trái) CLTC từ bê tông, (giữa) CLTC từ
gạch đất sét nung, (phải) Cốt liệu tự nhiên....................................................55
Hình 3.1 Hình ảnh CLTC từ PTXD sau khi gia cơng đến kích thước hạt yêu cầu....59
Hình 3.2 Biểu đồ thành phần hạt của các loại CLTC (RCA: bao gồm cả CLTC từ bê
tông và gạch đất sét nung)..........................................................................59
Hình 3.3 Sơ đồ thí nghiệm xác định hệ số thấm nước...............................................61
Hình 3.4 (a) Hỗn hợp bê tơng bị khơ, khả năng dính kết kém do khơng trộn ẩm trước;
(b) Hỗn hợp có tính cơng tác tốt, có khả năng bám dính và tạo hình..........65


Hình 3.5 Thiết bị đo độ nhớt và bộ kim đo (Spindles)..............................................65
Hình 3.6 Thiết bị và nguyên lý xác định thơng số truyền khối..................................66
Hình 3.7 Hình ảnh 3D sau khi quét mẫu...................................................................67
Hình 3.8 Quy trình xác định cấu trúc rỗng của mặt cắt bằng hình ảnh 2D................68
Hình 3.9 Biểu đồ thành phần hạt của tác nhân tắc nghẽn..........................................68
Hình 3.10 Thiết bị xác định hệ số dẫn nhiệt..............................................................69
Hình 3.11 Thiết bị và phương pháp phân tích nhiệt độ bề mặt..................................69
Hình 4.1 Mối quan hệ giữa độ nhớt hồ CKD, độ rỗng và hệ số thấm (Phương zz)...71
Hình 4.2 Mặt cắt theo phương ngang........................................................................72
Hình 4.3 Phân bố lỗ rỗng theo mặt cắt ngang tương ứng với các độ nhớt hồ xi măng
khác nhau. Thứ tự (1) – (2) – (3) theo chiều cao từ trên xuống dưới..........72
Hình 4.4 Mặt cắt theo phương tạo hình -zz...............................................................72
Hình 4.5 Ảnh hưởng của độ nhớt đến phân bố lỗ rỗng theo mặt cắt dọc (phương -zz)
.....................................................................................................................73
Hình 4.6 Mối quan hệ giữa độ nhớt hồ xi măng và độ rỗng theo mặt cắt ngang.......73
Hình 4.7 Ảnh hưởng của hàm lượng và kích thước cốt liệu nhỏ AAC đến tổng độ
rỗng của BTR.............................................................................................77
Hình 4.8 Ảnh hưởng của hàm lượng AAC đến cường độ nén của BTR...................78
Hình 4.9 Quan hệ giữa tổng độ rỗng, cường độ nén và hệ số thấm.


a)

AAC 0,63 – 1,25 mm; b) AAC 1,25 – 2,5 mm; c) AAC 2,5 – 5 mm.........79
Hình 4.10 Quan hệ giữa tốc độ thấm nước và hàm lượng AAC 2,5 – 5 mm.............80
Hình 4.11 Quan hệ giữa tổng độ rỗng, tốc độ thấm nước và hàm lượng AAC 2,5 – 5
mm.............................................................................................................80
Hình 4.12 Độ hút nước bão hịa của BTR.................................................................82
Hình 4.13 Hệ số hút nước mao quản.........................................................................82
Hình 4.14 Ảnh hưởng của hàm lượng cốt liệu từ gạch đất sét nung đến tổng độ rỗng
của BTR....................................................................................................86
Hình 4.15 Mối quan hệ giữa cường độ và tổng độ rỗng............................................87
Hình 4.16 Mối quan hệ giữa cường độ nén và cường độ uốn....................................87
Hình 4.17 Mối quan hệ giữa tổng độ rỗng với hệ số thấm........................................89


Hình 4.18 Mối quan hệ giữa độ rỗng hiệu quả và hệ số thấm...................................89
Hình 4.19 Mối quan hệ giữa hàm lượng gạch và đặc tính thủy lực của gạch bê tơng90
Hình 4.20 Mối quan hệ giữa độ ẩm, thời gian sấy và hàm lượng CLTC từ khối xây
90 Hình 4.21. Ảnh hưởng của phương pháp đầm đến đặc tính cường độ của BTR
91
Hình 4.22. Thí nghiệm xác định mơ-đun đàn hồi của bê tơng...................................92
Hình 4.23 Mối quan hệ giữa hàm lượng CLTC từ khối xây, phương pháp đầm và
mô- đun đàn hồi của BTR..........................................................................93
Hình 4.24 Mặt cắt các mẫu phân tích cấu trúc rỗng..................................................95
Hình 4.25 Quy ước các mặt của mẫu BTR và các phương........................................97
Hình 4.26 Mối quan hệ giữa vận tốc thấm và độ dốc thủy lực của mẫu block..........98
Hình 4.27 Mối quan hệ giữa vận tốc thấm nước và độ dốc thủy lực của các mẫu gạch
block (a) Mặt – xx (b) Mặt – yy (c) Mặt – zz............................................99
Hình 4.28 Mối quan hệ giữa vận tốc thấm nước và độ dốc thủy lực của các mẫu lập

phương.....................................................................................................101
Hình 4.29 Hệ số thấm của các mẫu lập phương theo các phương...........................101
Hình 4.30 Tổng hợp hệ số thấm của các mẫu hình lập phương và hình hộp chữ nhật
...................................................................................................................102
Hình 4.31 Mối quan hệ giữa hệ số thấm với (a) chiều dày mẫu; (b) Tỷ số hệ số thấm/
chiều dày mẫu...........................................................................................102
Hình 4.32 Mối quan hệ giữa vận tốc thấm nước trung bình và độ dốc thủy lực của
mẫu đối chứng K – Ground (a) – Mẫu Block(b)

–

Mẫu

Lập

phương
...................................................................................................................104
Hình 4.33 Vận tốc thấm nước trung bình của mẫu block theo các phương khác nhau
...................................................................................................................104
Hình 4.34 Mối quan hệ giữa hệ số thấm nước theo các phương của mẫu block và
mẫu lập phương........................................................................................105
Hình 4.35 Hình ảnh mẫu phân tích cấu trúc rỗng sau khi gia cơng.........................106
Hình 4.36 Hình ảnh MPR 2D và hình ảnh nhị phân của mặt cắt ở 3 chiều sâu: 25; 50
và 75 mm tại các mặt phẳng xy và yz - Mẫu R20A0 - Hình hộp chữ nhật
...................................................................................................................107


Hình 4.37 Hình ảnh MPR 2D và hình ảnh nhị phân của mặt cắt ở 3 chiều sâu: 25; 50
và 75 mm tại các mặt phẳng xy và yz - Mẫu R20A15/1,25 – hình hộp chữ
nhật..........................................................................................................107

Hình 4.38 Ví dụ xác định ngưỡng phân đoạn thang độ xám bằng 02 phương pháp
trên mẫu R20A15/1,25.............................................................................108
Hình 4.39 Hình ảnh 3DMA thể hiện các đường liên kết lỗ rỗng theo các phương (Các
mẫu hình hộp chữ nhật)............................................................................109
Hình 4.40 Hình ảnh 3DMA thể hiện các đường liên kết lỗ rỗng theo các phương (Các
mẫu hình lập phương)..............................................................................110
Hình 4.41. Phân bố bán kính lỗ rỗng hiệu quả, (a)Theo tất cả các đường liên kết, (b)
Theo phương - xx, (c) Theo phương - yy, (d) Theo phương - zz..............111
Hình 4.42 Phân bố hệ số quanh co của đường liên kết, (a)Theo tất cả các liên kết, (b)
Theo phương - xx, (c) Theo phương - yy, (d) Theo phương - zz..............112
Hình 4.43 Số phối trí của lỗ rỗng (số lỗ rỗng liên kết quanh 1 lỗ rỗng)..................112
Hình 4.44 Các thông số cấu trúc rỗng của các mẫu bê tơng rỗng khác nhau (a) bán
kính lỗ rỗng hiệu quả (reff – tất cả đường liên kết) (b) Hệ số quanh co (T –
tất cả đường liên kết) (c) Số phối trí của lỗ rỗng (Cn)...............................114
Hình 4.45 Phân bố lỗ rỗng của AAC [100].............................................................115
Hình 4.46 Số phối trí và sự hình thành các đường liên kết......................................116
Hình 4.47 Mối tương quan giữa các thơng số độ rỗng của mẫu hình hộp chữ nhật và
mẫu lập phương........................................................................................116
Hình 4.48 Mối quan hệ độ rỗng và các thông số độ rỗng dựa trên phân tích MFXCT
và thí nghiệm xác định. a) Hệ số quanh co, T; b) Số phối trí, C n; c) Bán kính
lỗ rỗng hiệu quả, reff................................................................................................................................117
Hình 4.49 Mối quan hệ của hệ số thấm với các thông số (a) Tổng độ rỗng theo phân
tích MFXCT, ФT, (b) Hệ số quanh co, T, và (c) Số phối trí của lỗ rỗng, Cn

...................................................................................................................118
Hình 4.50 Hình ảnh thí nghiệm tắc nghẽn...............................................................120
Hình 4.51 Biểu đồ thể hiện hệ số thấm nước khi có tác nhân tắc nghẽn..................121
Hình 4.52 Khối lượng tác nhân tắc nghẽn trong cấu trúc của BTR.........................123