THÔNG TIN NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
Đề tài: Nghiên cứu sử dụng cát đỏ Bình Thuận và tro bay nhiệt điện Vĩnh Tân làm móng và mặt đường giao thông nông thôn khu vực duyên hải Nam Trung Bộ.
Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông.
Mã số: 9.58.02.05.
Nghiên cứu sinh: Vũ Hoàng Giang Khóa 2013 - 2017
Người hướng dẫn:
1- GS. TS Bùi Xuân Cậy - Trường Đại học GTVT
2- PGS.TS Nguyễn Thanh Sang - Trường Đại học GTVT
- Cơ sở đào tạo : Trường Đại học Giao thông vận tải.
- Những đóng góp mới:
+ Ý nghĩa khoa học: nghiên cứu xác định loại vật liệu, hàm lượng cát đỏ, tro bay hợp lý thông qua việc đánh giá các chỉ số vật liệu thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.
+ Ý nghĩa thực tiễn: sử dụng vật liệu địa phương cát đỏ Bình Thuận, tro bay nhiệt điện Vĩnh Tân góp phần tăng khả năng tiêu thụ, sử dụng nguồn vật liệu địa phương thêm phong phú, tăng hiệu quả kinh tế (do giảm lượng xi măng), giảm thiểu các tác động tiêu cực đến môi trường, phát triển kinh tế - xã hội chung của địa phương và khu vực
+ Hệ thống hóa mạng lưới và các yêu cầu kĩ thuật đối với đường giao thông nông thôn, rút ra nhận xét đường giao thông nông thôn trong giai đoạn hiện nay đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa – hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn không đơn thuần chỉ bao gồm những đường có lưu lượng và tải trọng thấp (dưới 200 PCU, 6000 KG) với các cấp kĩ thuật A, B, C mà nhiều trục đường giao thông nông thôn tuyến huyện, tuyến xã đã và có yêu cầu (nhu cầu) đạt đến cấp V, IV thâm chí cấp III, đáp ứng lưu lượng xe trên 200 PCU và tài trọng đến hoặc trên 10.000 KG.
+ Kết quả thực nghiệm cho thấy cát đỏ Bình Thuận có các chỉ tiêu cơ lý đáp ứng được yêu cầu làm vật liệu trong xây dựng công trình giao thông. Tro bay nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân là tro bay a xít, loại F có thể sử dụng thay thế cát cũng như xi măng (làm chất độn hoặc chất phụ gia) trong việc chế tạo vật liệu gia cố hoặc bê tông hạt nhỏ làm lớp móng mặt đường giao thông nông thôn.
+ Đã xây dựng được phương trình hồi quy quan hệ giữa cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo với tỉ lệ cát đỏ, xi măng và tuổi của vật liệu gia cố và vật liệu bê tông hạt nhỏ.
- Đối với vật liệu gia cố:
|
Rn = |
-324.3 + 0.5030 T + 6.752 CĐ + 0.7785 X - 0.004201 T*T - 0.03505 CĐ*CĐ - 0.002909 T*CĐ |
|
|
|
Rech = |
-16.88 + 0.00976 T + 0.3411 CĐ + 0.1627 X + 0.000409 T*T |
||
- Đối vưới vật liệu bê tông hạt nhỏ:
|
Rn = |
29.05 - 0.2815 CĐ + 1.654 T - 0.03157 T*T |
|||
|
|
Rech = |
3.448 - 0.03068 CĐ + 0.1196 T - 0.001744 T*T |
|
|
+ Đã đề xuất các tỉ lệ phối trộn giữa cát đỏ với tro bay gia cố xi măng, cát đỏ, cát nghiền với tro bay và xi măng (trong chế tạo bê tông xi măng hạt nhỏ) nhằm tăng cường cường độ nén, cường độ chịu kéo khi ép chẻ và mô đun đàn hồi của vật liệu. Cụ thể đã tiến hành thực nghiệm các loại cấp phối 100% cát đỏ, 95% cát đỏ + 5% tro bay, 90% cát đỏ + 10% tro bay ứng với các hàm lượng xi măng 6%, 8%, 10% và cấp phối theo tỉ lệ cát đỏ/ cát nghiền ở các mức 30/70, 40/60, 50/50, 60/40 trong chế tạo bê tông hạt nhỏ và xác định xu hướng cường độ tăng khi tăng hàm lượng xi măng cũng như hàm lượng tro bay trong khoảng 5% đến 10%.
+ Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đã xác định các chỉ tiêu kỹ thuật cường độ chịu nén, chịu kéo khi ép chẻ, mô đun đàn hồi của các mẫu vật liệu gia cố, vật liệu bê tông hạt nhỏ với các tỉ lệ khác nhau giữa cát đỏ, tro bay, xi măng. Đề xuất tỉ lệ phối hợp phù hợp hàm lượng cát đỏ, tro bay với xi măng đối với sử dụng kết cấu áo đường cấp thấp, lưu lượng nhỏ (< 200 PCU/ngày đêm), trọng tải thấp (< 10.000 KG) và có khuyến cáo đối với việc sử dụng cho đường cấp cao hơn.
+ Nghiên cứu đề xuất một số dạng kết cấu áo đường (áo đường cứng và áo đường mềm) cho đường giao thông nông thôn, trong đó đối với đường huyện có 4 mô hình kết cấu, đối với đường xã có 4 mô hình kết cấu. Sử dụng phần mềm thiết kế đường tính toán, kiểm toán đều đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật; qua đó khuyến cáo việc sử dụng vật liệu địa phương tại khu vực Bình Thuận, Nam Trung Bộ trong xây dựng đường ô tô nói chung và đường giao thông nông thôn nói riêng.
+ Đã nghiên cứu tính toán các chỉ tiêu kinh tế, so sánh đối chứng với kết cấu áo đường truyền thống, chứng minh được tỉ lệ giảm được giá thành xây dựng từ 10% đến 20%; đã chỉ ra yếu tố đảm bảo môi trường, giảm phát thải CO2 và tiết kiệm diện tích phải chôn lấp chất thải tro xỉ tại các nhà máy nhiệt điện.
* Một số hạn chế:
- Các nghiên cứu của Luận án chủ yếu mới nghiên cứu thực nghiệm trong phòng, chưa có điều kiện thực hiện ngoài hiện trường.
- Các nghiên cứu chủ yếu tập trung cho nghiên cứu kết cấu đối với áo đường cấp thấp cho đường giao thông nông thôn và nghiên cứu vật liệu quanh khu vực tỉnh Bình Thuận, chưa phổ quát hết khu vực duyên hải Nam Trung Bộ.
* Kiến nghị:
- Từ các kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong phòng, kiến nghị tiếp tục nghiên cứu ngoài hiện trường tăng tính khả thi trong nghiên cứu.
- Nghiên cứu thử nghiệm mô hình các kết cấu đề xuất và đánh giá hiệu quả về mặt kĩ thuật theo thời gian vận hành.
* Hướng nghiên cứu tiếp theo:
Hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm khẳng định khả năng ứng dụng hiệu quả của vật liệu địa phương (cát đỏ, tro bay) trong chế tạo vật liệu gia cố và bê tông hạt nhỏ làm móng mặt đường giao thông nông thôn, do vậy phạm vi đề xuất gồm:
- Nghiên cứu thực nghiệm hiện trường và thử nghiệm một số mô hình kết cấu tại hiện trường đối với cả đường huyện và đường cấp xã. Đo kết quả các chỉ tiêu về mặt cường độ, phân tích so sánh với kết quả tính toán theo lý thuyết.
- Nghiên cứu khả năng ứng dụng của loại vật liệu này đối với các cấp đường cao hơn cấp đường giao thông nông thôn.
Nghiên cứu sinh
Vũ Hoàng Giang
- Thesis name: Research on Binh Thuan red sand and Vinh Tan thermal fly ash for rural road bases and surface on south central coastal region.
- Major: Technical transport construction.
- Code: 9.58.02.05.
- Name: Vu Hoang Giang Course 2013 - 2017
- Guider name:
1- Prof. PhD Bui Xuan Cay – University of transport and communecations
2- Ass.Prof. PhD Nguyễn Thanh Sang - University of transport and communecations
- Universty: University of transport and communecations.
- Some new contributions::
+ Scientific significance: Determine the appropriate material type, content of red sand, fly ash through the evaluation of the tested material index in the laboratory.
+ Practical significance: using local materials of Binh Thuan red sand, fly ash from Vinh Tan thermal power to contribute to increasing consumption, using local materials to be more abundant, increasing economic efficiency (due to a reduction amount of cement), minimizing negative impacts on the environment, general socio-economic development of the locality and the region.
+ Systematize the network and technical requirements for rural roads, draw comments that rural roads in the current period meet the requirements of industrialization - modernization of rural agriculture without simplicity It only consists of roads with low traffic volume and load (below 200 PCU, 6000 KG) with technical level A, B, C that many rural roads at district and commune levels have and requested needs) to reach level V, IV even level III, meet vehicle traffic of over 200 PCU and referee to or above 10.000 KG.
+ Experimental results show that Binh Thuan red sand has mechanical and mechanical criteria to meet the requirements of materials in the construction. Fly ash of Vinh Tan thermal power plant is acid fly ash, type F can be used to replace sand as well as cement (as a filler or additive) in making reinforcement materials or grain concrete for rural road base and surface.
+ Developed a regression equation of the relationship between compressive strength, tensile strength with the ratio of red sand, cement and age of reinforcing materials and small-grain concrete materials..
- For reinforcement materials:
|
Rn = |
-324.3 + 0.5030 T + 6.752 CĐ + 0.7785 X - 0.004201 T*T - 0.03505 CĐ*CĐ - 0.002909 T*CĐ |
|
|
|
Rech = |
-16.88 + 0.00976 T + 0.3411 CĐ + 0.1627 X + 0.000409 T*T |
||
- For grained concrete:
|
Rn = |
29.05 - 0.2815 CĐ + 1.654 T - 0.03157 T*T |
|||
|
|
Rech = |
3.448 - 0.03068 CĐ + 0.1196 T - 0.001744 T*T |
|
|
+ Proposing the mixing ratios of red sand with cement-reinforced fly ash, red sand, crushed sand with fly ash and cement (grained cement concrete) to increase compressive strength, strength. tensile when split and elastic modulus of the material. Specifically, experimented with 100% red sand, 95% red sand + 5% fly ash, 90% red sand + 10% fly ash with the cement content of 6%, 8%, 10%. and graded according to the ratio of red sand / crushed sand at the levels of 30/70, 40/60, 50/50, 60/40 in the fabrication of small-grain concrete and determined the tendency of strength to increase with increasing cement content. as well as fly ash content between 5% and 10%.
+ Experimental research results have determined the technical parameters of compressive strength, tensile strength when pressed, and elastic modulus of samples of reinforcement materials, grain concrete materials with different ratios between red sand, fly ash, cement. Proposing an appropriate ratio of red sand, fly ash content with cement for low-level pavement structure, small flow (<200 PCU / day), low load capacity (<10.000 KG) and There is a recommendation for use for the higher level road.
+ It has studied and proposed a number of road structure types (hard and soft road pavement) for rural roads (4 types of district road structure, 4 types of commune road structure) to meet traffic volume of 200 PCU and payload up to 100 KN. Using calculation line design software, auditing ensured technical requirements; thereby it is recommended to use local materials in Binh Thuan, South Central region to build highway in general and rural roads in particular.
+ Calculated the economic indicators, compared the control with the traditional pavement structure, demonstrated the reduction rate of construction costs from 10% to 20%. On the basis of the ratio of fly ash to replace cement, it has also shown factors to ensure the environment, reduce CO2 emissions and save the area of burial of ash and slag waste in thermal power plants.
* Some limitations:
- The researches of the dissertation are mainly experimental in the laboratory, not yet able to perform in the field.
- The researches mainly focus on structural studies for low road for rural roads and materials around Binh Thuan province, which have not yet fully disseminated the South Central Coast region.
* Recommendations:
- As the results of experimental research, it is recommended to continue research in the field to increase the feasibility of the research.
- Study and test types of proposed structures and evaluate technical efficiency over operating time.
* Futher resarch directions:
The next research direction is to confirm the effective application of local materials (red sand, fly ash) in the fabrication of reinforcing materials and grained concrete to make the rural roads base and surface, proposals include:
- Study on site experiments and test some structural types in the field for both district and commune roads. Measure the results of the criteria in terms of intensity, analysis and comparison with the results calculated according to the theory.
- Study the applicability of this material to the higher road than the rural roads.
Author
Vu Hoang Giang
