Luận án – Nghiên cứu đánh giá và sử dụng đá Dolomite trong xây dựng đường ô tô trên địa bàn tỉnh Ninh Bình

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VÀ SỬ DỤNG ĐÁ DOLOMITE TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH

Ngành:

Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tiến sĩ "Nghiên cứu đánh giá và sử dụng đá Dolomite trong xây dựng đường ô tô trên địa bàn tỉnh Ninh Bình" của Bùi Tiến Thành (2024) tập trung giải quyết vấn đề khan hiếm vật liệu truyền thống (đá vôi) trong xây dựng đường bộ, bằng cách nghiên cứu tiềm năng sử dụng đá Dolomite tại tỉnh Ninh Bình làm vật liệu thay thế. Mục tiêu chính là nghiên cứu, đánh giá sự phù hợp của đá Dolomite trong việc xây dựng móng và mặt đường ô tô.

Đề tài được triển khai thông qua nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm trong phòng, bao gồm 4 chương chính. Chương 1 cung cấp tổng quan về đá Dolomite và tình hình sử dụng tại Ninh Bình, phân tích đặc điểm hóa học và cơ lý của đá. Các kết quả cho thấy đá Dolomite Ninh Bình có chất lượng tốt, trữ lượng lớn và các chỉ tiêu cơ lý phù hợp. Chương 2 đi sâu vào nghiên cứu sử dụng đá Dolomite gia cố xi măng (GCXM) làm móng đường ô tô. Các thí nghiệm xác định cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi ép chẻ, và mô đun đàn hồi của cấp phối đá Dolomite GCXM với tỷ lệ xi măng từ 3% đến 7% cho thấy các hỗn hợp này đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho các lớp móng đường ô tô từ cấp III trở xuống, và thậm chí cho tầng mặt bê tông nhựa, BTXM của đường cao tốc, đường cấp I, cấp II với tỷ lệ xi măng 4-7%.

Chương 3 trình bày nghiên cứu thực nghiệm vật liệu bê tông xi măng (BTXM) sử dụng cốt liệu Dolomite làm mặt đường ô tô, áp dụng phương pháp Taguchi để tối ưu hóa thiết kế. Nghiên cứu tập trung vào các chỉ tiêu cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo uốn, mô đun đàn hồi, hệ số giãn nhiệt (CTE) và độ mài mòn. Kết quả cho thấy BTXM cốt liệu Dolomite có độ mài mòn thấp (0,15 g/cm², tốt hơn BTXM đá vôi > 0,22 g/cm²) và CTE nằm trong miền giá trị phù hợp, đáp ứng các yêu cầu làm mặt đường BTXM.

Chương 4 tiến hành tính toán và thiết kế mặt đường BTXM sử dụng cốt liệu Dolomite, kiểm toán các phương án thiết kế cho các tuyến đường cụ thể. Luận án khẳng định đá Dolomite Ninh Bình có thể sử dụng làm cốt liệu lớn và nhỏ cho BTXM, đáp ứng yêu cầu làm mặt đường trong kết cấu áo đường ô tô. Đề tài đã đóng góp bằng việc xác định các chỉ tiêu cơ lý, kỹ thuật của đá Dolomite, cấp phối Dolomite GCXM và BTXM cốt liệu Dolomite, đồng thời đề xuất thành phần cấp phối phù hợp. Các nghiên cứu tiếp theo được kiến nghị bao gồm thực nghiệm hiện trường, sử dụng Dolomite trong móng cấp phối hạt và bê tông nhựa, cũng như mở rộng ứng dụng tại các địa phương khác.

Mục lục chi tiết:

• 1. Giới thiệu tóm tắt luận án

  • Mở đầu.
  • Chương 1: Tổng quan về đá Dolomite và tình hình sử dụng trên địa bàn tỉnh Ninh Bình.
  • Chương 2: Nghiên cứu sử dụng đá Dolomite gia cố xi măng làm móng đường ô tô.
  • Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng về vật liệu BTXM sử dụng cốt liệu Dolomite làm mặt đường ô tô.
  • Chương 4: Tính toán kết cấu mặt đường bê tông xi măng sử dụng cốt liệu Dolomite.
  • Kết luận và kiến nghị.
  • Quyển Phụ lục luận án:
  • Quyển các công trình nghiên cứu:

• 2. Lý do chọn đề tài

• 3. Mục đích nghiên cứu

• 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

  • a. Ý nghĩa khoa học
  • b. Ý nghĩa thực tiễn

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐÁ DOLOMITE VÀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH

  • 1.1. Giới thiệu chung về đá Dolomite

    • 1.1.1. Khái quát về đá Dolomite
    • 1.1.2. Sự hình thành đá Dolomite
    • 1.1.2.1. Sự thành tạo các loại đá
    • 1.1.2.2. Dolomite và một số loại đá trầm tích
    • 1.1.2.3. Một số đặc điểm của đá Dolomite
    • 1.1.3. Phân bố đá Dolomite trên thế giới, Việt Nam
    • 1.1.3.1. Phân bố đá Dolomite trên thế giới
    • 1.1.3.2. Phân bố đá Dolomite ở Việt Nam

  • 1.2. Tình hình nghiên cứu sử dụng đá Dolomite trên thế giới và ở Việt Nam

    • 1.2.1. Trên thế giới
    • 1.2.2. Ở Việt Nam
    • 1.2.3. Các nghiên cứu mới về đá Dolomite làm vật liệu xây dựng
    • 1.2.3.1. Triển vọng phát triển của bê tông tự lèn tại Nga
    • 1.2.3.2. Nghiên cứu khả năng sử dụng đá Dolomite phong hóa làm vật liệu xây dựng

  • 1.3. Đá Dolomite trên địa bàn tỉnh Ninh Bình

    • 1.3.1. Đặc điểm đá Dolomite Ninh Bình
    • 1.3.1.1. Thành phần thạch học và khoáng vật
    • 1.3.1.2. Thành phần hóa học chung của đá Dolomite Ninh Bình
    • 1.3.1.3. Tính chất cơ lý của đá Dolomite Ninh Bình
    • 1.3.2. Phân bố và trữ lượng
    • 1.3.3. Quy hoạch khai thác sử dụng đá Dolomite Ninh Bình

  • 1.4. Tình hình sử dụng đá Dolomite Ninh Bình trong xây dựng đường ô tô và những vấn đề đặt ra

    • 1.4.1. Đánh giá tổng quát về chất lượng một số công trình đường đã sử dụng Dolomite Ninh Bình
    • 1.4.2. Các yêu cầu thực tiễn khi sử dụng Dolomite trên diện rộng

  • 1.5. Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

• CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ĐÁ DOLOMITE GIA CÓ XI MĂNG LÀM MÓNG ĐƯỜNG Ô TÔ

  • 2.1. Mở đầu

  • 2.2. Móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng và các yêu cầu

    • 2.2.1. Khái niệm
    • 2.2.2. Các đặc điểm của CTB
    • 2.2.3. Cơ sở lý thuyết về sử dụng vật liệu đá gia cố xi măng

  • 2.3. Các TN đánh giá hỗn hợp cấp phối đá Dolomite GCXM

  • 2.4. Phân tích các chỉ tiêu TN cấp phối đá Dolomite GCXM

    • 2.4.1. Vật liệu được sử dụng trong thí nghiệm
    • 2.4.1.1. Cấp phối đá Dolomite
    • 2.4.1.2. Xi măng
    • 2.4.1.3. Nước
    • 2.4.2. Thiết kế thành phần cấp phối Dolomite gia cố xi măng
    • 2.4.3. Quy hoạch mẫu thí nghiệm

  • 2.5. Thử nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của CP đá Dolomite GCXM

    • 2.5.1. Chuẩn bị thí nghiệm
    • 2.5.2. Cường độ chịu nén Rn
    • 2.5.2.1. Kế hoạch và thí nghiệm
    • 2.5.2.2. Phân tích đánh giá kết quả thí nghiệm
    • 2.5.3. Cường độ chịu kéo khi ép chẻ Rec
    • 2.5.3.1. Kế hoạch và thí nghiệm
    • 2.5.3.2. Phân tích đánh giá kết quả thí nghiệm
    • 2.5.4. Mô đun đàn hồi E
    • 2.5.4.1. Kế hoạch và thí nghiệm
    • 2.5.4.2. Phân tích đánh giá kết quả thí nghiệm
    • 2.5.5. Thí nghiệm xác định cường độ nén của đá gốc
    • 2.5.6. Các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu của móng cấp phối GCXM

  • 2.6. Kết luận

• CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRONG PHÒNG VỀ VẬT LIỆU BÊ TÔNG XI MĂNG SỬ DỤNG CỐT LIỆU DOLOMITE LÀM MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ

  • 3.1. Mở đầu

  • 3.2. Bê tông xi măng mặt đường và các yêu cầu

    • 3.2.1. Khái quát về mặt đường bê tông xi măng
    • 3.2.2. Cơ sở lý thuyết về sự làm việc của mặt đường BTXM
    • 3.2.3. Các TN đánh giá hỗn hợp BTXM cốt liệu Dolomite Ninh Bình

  • 3.3. Quy hoạch mẫu thí nghiệm theo phương pháp Taguchi

    • 3.3.1. Các nhân tố ảnh hưởng đến chỉ tiêu cơ lý của BTXM cốt liệu Dolomite
    • 3.3.2. Phương pháp phân tích Taguchi

  • 3.4. Phân tích các chỉ tiêu thí nghiệm BTXM cốt liệu Dolomite NB

    • 3.4.1. Vật liệu được sử dụng trong thí nghiệm
    • 3.4.1.1. Cốt liệu thô Dolomite Ninh Bình
    • 3.4.1.2. Cốt liệu nhỏ
    • 3.4.1.3. Chất kết dính (xi măng)
    • 3.4.1.4. Nước
    • 3.4.2. Thiết kế thành phần cấp phối bê tông
    • 3.4.2.1. Lựa chọn phương pháp thiết kế thành phần cấp phối BT
    • 3.4.2.2. Tính toán thành phần cấp phối bê tông

  • 3.5. Thử nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của BTXM cốt liệu Dolomite

    • 3.5.1. Chuẩn bị thí nghiệm
    • 3.5.2. Cường độ nén của Rn
    • 3.5.2.1. Kế hoạch và thí nghiệm
    • 3.5.2.2. Phân tích đánh giá kết quả thí nghiệm
    • 3.5.3. Cường độ chịu kéo khi uốn Rku
    • 3.5.3.1. Kế hoạch và thí nghiệm
    • 3.5.3.2. Kết quả thí nghiệm và phân tích đánh giá
    • 3.5.4. Mô đun đàn hồi (E)
    • 3.5.4.1. Kế hoạch và thí nghiệm
    • 3.5.4.2. Kết quả thí nghiệm và phân tích đánh giá
    • 3.5.5. Thí nghiệm mở rộng
    • 3.5.5.1. Mở rộng số lượng thí nghiệm của ba chỉ tiêu về cường độ nêu trên
    • 3.5.5.2. Thí nghiệm hệ số giãn nhiệt của BTXM cốt liệu Dolomite Ninh Bình
    • 3.5.5.3. Thí nghiệm độ mài mòn của BTXM cốt liệu Dolomite NB

  • 3.6. Kết luận

• CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BTXM SỬ DỤNG CỐT LIỆU DOLOMITE

  • 4.1. Mở đầu

  • 4.2. Trình tự tính toán, thiết kế mặt đường BTXM

  • 4.3. Mô hình tính toán, tiêu chuẩn trạng thái giới hạn

  • 4.4. Tính toán các trị số ứng suất kéo uốn do tải trọng và do Gradien nhiệt độ tại vị trí giữa cạnh dọc tấm BTXM

  • 4.5. Tính toán, thiết kế mặt đường BTXM cốt liệu Dolomite

    • 4.5.1. Đề xuất các phương án thiết kế và các số liệu xuất phát
    • 4.5.2. Kiểm toán các phương án thiết kế do tải trọng xe chạy và Gradien nhiệt độ gây ra.

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • I. Những đóng góp mới của luận án
  • II. Kiến nghị và hướng nghiên cứu tiếp theo