Công nghệ cào bóc tái chế nguội mặt đường bêtông nhựa bằng bitum bọt

Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 100 
CÔNG NGHỆ CÀO BÓC TÁI CHẾ NGUỘI MẶT ĐƢỜNG 
BÊTÔNG NHỰA BẰNG BITUM BỌT 
KS. Nguyễn Quốc Huy 
Khoa Cầu đường, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung 
Trần Thế Truyền 
Bùi Thanh Tùng 
Trường Đại học Giao thông Vận tải 
Tóm tắt: Bài báo trình bày các kết quả thực nghiệm xác định ảnh hưởng của độ 
ẩm trong bê tông đến một số đặc trưng cường độ của bê tông, gồm: cường độ 
chịu nén, cường độ chịu ép chẻ và cường độ chịu kéo khi uốn. Thí nghiệm được 
tiến hành trên các mẫu bê tông có cường độ danh định f’c = 25MPa (ký hiệu 
C25) và f’c = 40MPa (ký hiệu C40). Kết quả thí nghiệm cho thấy ảnh hưởng 
đáng kể của độ ẩm trong bê tông đến các đặc trưng cường độ của bê tông. 
1. Đặt vấn đề 
Hiện nay, bê tông xi măng (BTXM) 
được sử dụng phổ biến trong các công 
trình, kết cấu xây dựng. Loại vật liệu đá 
nhân tạo này có tính bền vững, tồn tại 
lâu dài. Nhiều công trình được thiết kế 
xây dựng bằng bê tông tồn tại cả trăm 
năm vẫn được sử dụng và khai thác 
trong thời điểm hiện tại. Tuy nhiên, qua 
thời gian cùng với những tác động của 
môi trường làm ảnh hưởng đến các tính 
chất của bê tông. Các yếu tố như: nhiệt 
độ, độ ẩm... đều ảnh hưởng đáng kể đến 
khả năng chịu lực của kết cấu bê tông. 
Một số nghiên cứu đã công bố đề 
cập về ảnh hưởng của độ ẩm đến cường 
độ bê tông [4], [5], [6], [7] cho thấy độ 
ẩm ảnh hưởng đáng kể đến ứng xử cơ 
học của bê tông. Trong bê tông luôn tồn 
tại nước trong cấu trúc rỗng; dưới tác 
động của tải trọng sẽ gây ra áp lực tác 
động vào nước trong các lỗ rỗng và 
truyền vào cấu trúc phân tử bê tông gây 
ra các thay đổi về ứng xử cơ học. Các 
trạng thái về độ ẩm trong bê tông (trạng 
thái bão hòa, trạng thái khô hoàn toàn 
hoặc trạng thái không bão hòa) ảnh 
hưởng trực tiếp đến tính chất cơ học của 
bê tông. 
Ở Việt Nam, các nghiên cứu về ảnh 
hưởng của độ ẩm đến các đặc trưng cơ 
học của bê tông chưa được đề cập nhiều. 
Do đó, việc đánh giá tác động của độ ẩm 
đến các đặc trưng cơ học của bê tông sử 
dụng trong xây dựng công trình là cần 
thiết. Bài báo này giới thiệu các kết quả 
thí nghiệm xác định ảnh hưởng của độ 
ẩm trong bê tông đến: cường độ chịu 
nén, cường độ chịu ép chẻ và cường độ 
chịu kéo khi uốn của bê tông. Kết quả 
nghiên cứu sẽ là cơ sở quan trọng cho 
các tính toán ứng xử của kết cấu bê tông 
cốt thép có xét đến độ ẩm trong bê tông. 
2. Công tác thí nghiệm 
2.1. Cơ sở lập đề cƣơng thí nghiệm. 
Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 101 
Đề cương thí nghiệm được thành lập 
trên cơ sở các tiêu chuẩn Việt Nam hiện 
hành như: TCVN 7572:2006, TCVN 
3118:1993, TCVN 3119:1993, TCVN 
3120:1993. Ngoài ra, còn căn cứ vào các 
kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của độ 
ẩm đến các đặc trưng cơ lý cở bản của 
bê tông đã công bố trên thế giới. Các thí 
nghiệm được thực hiện tại Phòng thí 
nghiệm Cơ học đất – Vật liệu Xây dựng 
và kết cấu công trình (LAS-XD154). 
2.2. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 
Bê tông thí nghiệm là bê tông 
thường có cường độ chịu nén danh định 
f’c = 25MPa và f’c = 40MPa được thiết 
kế với thành phần cấp phối hạt và chất 
kết dính tương ứng (Bảng 1). Cường độ 
của các mẫu thí nghiệm được xác định 
từ cường độ nén trung bình các mẫu 
kiểm chứng. Đối với mẫu kiểm chứng, 
xác định cường độ chịu nén danh định 
mỗi cấp bê tông bằng cách đúc 9 mẫu thí 
nghiệm: 3 mẫu có thành phần BTXM 
tương ứng với cấp bê tông thiết kế; 3 
mẫu có thành phần BTXM tương ứng 
với cấp bê tông thiết kế bớt 10% xi 
măng; 3 mẫu có thành phần BTXM 
tương ứng với cấp bê tông thiết kế thêm 
10% xi măng; Tải trọng lớn nhất gây 
phá hủy các mẫu được ghi nhận để kiểm 
chứng và điều chỉnh thành phần BTXM 
cho phù hợp với 2 cấp bê tông thiết kế.
Bảng 1: Thành phần BTXM đúc mẫu có cường độ 25MPa và 40MPa 
Thành phần cấp phối bê tông C25 (tính cho 1m3 bê tông) 
Loại xi măng Xi măng (kg) Cát (kg) Đá (kg) Nước (kg) 
PCB 40 378 644 1183 200 
Thành phần cấp phối bê tông C40 (tính cho 1m3 bê tông) 
Loại xi măng Xi măng (kg) Cát (kg) Đá (kg) Nước (kg) 
PCB 40 597 507 1118 216 
Các dạng mẫu sử dụng trong thí 
nghiệm gồm: Các mẫu hình lập phương 
kích thước 10x10x10(cm) để xác định 
cường độ chịu ép chẻ và cường độ chịu 
nén của bê tông; Các mẫu dầm chữ nhật 
chịu uốn kích thước 10x10x40(cm) để 
xác định cường độ chịu kéo khi uốn của 
bê tông; Các mẫu hình trụ kích thước 
10x20(cm) để xác định cường độ chịu 
nén của bê tông. 
Hình 1: Chế tạo và phân loại mẫu thí nghiệm 
Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 102 
Các thiết bị, máy móc thí nghiệm 
được sử dụng bao gồm: Máy nén mẫu; 
Lò sấy đến 250oC; Máy thử uốn; Các giá 
đỡ mẫu thí nghiệm; Thước lá kim loại; 
Các khuôn đúc mẫu và các thiết bị cần 
thiết khác. 
2.2. Quy trình thí nghiệm 
 Sau khi đúc, mẫu được bảo dưỡng 
ở điều kiện chuẩn trong 28 ngày (các 
mẫu được ngâm nước ngay sau khi tháo 
ván khuôn). Sau 28 ngày ngâm nước, 
các mẫu thử được lấy ra và cân khối 
lượng rồi chia ra làm 4 nhóm, mỗi nhóm 
gồm 3 mẫu thử. Nhóm 1 được duy trì ở 
25
oC và thí nghiệm xác định các đặc 
trưng cơ lý ngay. Nhóm 2, nhóm 3 và 
nhóm 4 được nung tương ứng ở các 
nhiệt độ khác nhau là 40oC, 80oC và 
105
oC trong vòng 2 ngày, gia tăng nhiệt 
độ trong quá trình nung là 10oC/1h. Việc 
nung các mẫu dừng lại khi độ mất mát 
khối lượng sau 1 ngày đêm nhỏ hơn 1%. 
Khối lượng các mẫu được ghi lại theo 
nhiệt độ nung nhằm đánh giá mức độ 
bay hơi của nước trong bê tông ở các 
nhiệt độ khác nhau. Sau khi nung, mẫu 
thử được làm nguội đến 45oC và duy trì 
đến khi thí nghiệm. 
a) Sấy mẫu b) Thí nghiệm nén mẫu lập phương và mẫu trụ 
Hình 2: Sấy mẫu thí nghiệm và tiến hành các thí nghiệm 
3. Phân tích kết quả thí nghiệm 
3.1. Kết quả thí nghiệm cường độ chịu 
nén 
Số liệu khảo sát sự thay đổi cường độ 
chịu nén của bê tông theo độ ẩm của mẫu 
bê tông được thể hiện trong biểu đồ hình 3. 
Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 103 
Hình 3: Biểu đồ ảnh hưởng của độ bão hòa nước đến cường độ chịu nén 
Kết quả thí nghiệm cho thấy, cường 
độ chịu nén của bê tông tăng dần khi độ 
ẩm tăng, nhưng khi độ ẩm trong cấu kiện 
đạt khoảng 85% đến khi bão hòa hoàn 
toàn thì cường độ chịu nén của bê tông 
giảm. Cường độ chịu nén nhỏ nhất khi độ 
ẩm trong bê tông đạt trạng thái bão hòa 
hoàn toàn. Kết quả này khá tương đồng 
với kết quả thí nghiệm của M. Albert 
GIRAUD và M. Abdelhafid KHELIDJ 
[6]. Hiện tượng này theo quan điểm chủ 
quan của nhóm nghiên cứu có thể giải 
thích như sau: Khi độ ẩm trong bê tông 
tăng dần, chưa đến ngưỡng bão hòa, cấu 
trúc rỗng trong bê tông tồn tại hai pha lỏng 
và khí; Khi nén mẫu, pha khí bị ép giảm 
thể tích, pha lỏng chiếm chỗ một phần pha 
khí, sức căng bề mặt của nước được phát 
huy làm cho cường độ của mẫu bê tông 
tăng; Ở trạng thái độ ẩm đạt khoảng 85%, 
nước chiếm gần hết thể tích các lỗ rỗng. 
Khi nén mẫu ở trạng thái này, áp lực nén 
tác động lên cấu trúc bê tông không chỉ có 
lực nén thí nghiệm mà còn một phần áp 
lực nén do nước trong lỗ rỗng tiếp nhận 
tác động ngược trở lại. Áp lực do nước 
tiếp nhận này lớn hơn so với sức căng bề 
mặt tạo ra nên làm gia tăng áp lực lên cấu 
trúc bê tông, do đó làm giảm khả năng 
chịu nén của bê tông. 
3.2. Kết quả thí nghiệm cƣờng độ chịu 
ép chẻ 
Số liệu khảo sát thay đổi cường độ 
chịu ép chẻ của bê tông theo độ ẩm của 
mẫu bê tông được thể hiện trong biểu đồ 
hình 4. 
Hình 4: Biểu đồ ảnh hưởng của độ bão hòa nước đến cường độ chịu ép chẻ 
Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 104 
Kết quả thí nghiệm cho thấy, ảnh 
hưởng của độ ẩm đến cường độ chịu ép 
chẻ là không lớn. Kết quả này khá phù 
hợp với kết quả thí nghiệm của Xudong 
Chen [5]. Hiện tượng này có thể giải 
thích như sau: Ở trạng thái gần bão hòa, 
các lỗ rỗng trong bê tông bị nước hoàn 
toàn chiếm chỗ, vì vậy khi ép chẻ mẫu 
dưới ảnh hưởng do sức căng bề mặt của 
nước làm cho cường độ chịu kéo khi bửa 
của bê tông tăng; Ở trạng thái khô hoàn 
toàn, khi ép chẻ mẫu thì chỉ có cấu trúc 
của bê tông chịu nên cường độ chịu kéo 
tương đối lớn; Còn ở trạng thái trung 
gian, các lỗ rỗng vừa có nước vừa có 
không khí, việc ép chẻ mẫu phần nào tác 
động áp lực vào nước và thể khí này, 
làm tăng thêm áp lực vào cấu trúc bê 
tông, dẫn đến suy giảm cường độ chịu ép 
chẻ của bê tông. 
3.3. Kết quả thí nghiệm cƣờng độ kéo 
uốn 
Số liệu khảo sát thay đổi cường độ 
kéo uốn của bê tông theo độ ẩm của 
mẫu bê tông được thể hiện trong biểu 
đồ hình 5. 
Hình 5: Biểu đồ ảnh hưởng độ bão hòa nước đến cường độ kéo uốn 
Kết quả thí nghiệm cho thấy, ảnh 
hưởng đáng kể của độ ẩm đến cường độ 
kéo uốn. Hiện tượng này theo quan điểm 
của nhóm nghiên cứu có thể giải thích 
như sau: Ở trạng thái gần bão hòa, nước 
chiếm gần hết thể tích các lỗ rỗng, khi 
kéo uốn mẫu dưới ảnh hưởng do sức 
căng bề mặt của nước làm cho cường độ 
kéo uốn của bê tông tăng; Ở trạng thái 
khô hoàn toàn, khi kéo uốn mẫu thì chỉ 
có cấu trúc của bê tông chịu và không có 
nước trong lỗ rỗng nên giảm trọng lượng 
tác dụng lên mẫu thí nghiệm, nên cường 
độ kéo uốn tương đối lớn; Còn ở trạng 
thái trung gian, các lỗ rỗng vừa có nước 
vừa có không khí, sức căng bề mặt không 
đủ lớn trong khi trọng lượng tác động lên 
mẫu kéo uốn tăng, dẫn đến suy giảm 
cường độ kéo uốn của mẫu thí nghiệm. 
4. Kết luận 
Hàm lượng độ ẩm trong bê tông ảnh 
hưởng đáng kể đến cường độ chịu nén 
cũng như cường độ chịu ép chẻ và 
cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông. 
Các thí nghiệm được tiến hành đã giúp 
đánh giá ảnh hưởng của độ ẩm đến các 
đặc trưng cơ lý cơ bản của BTXM thông 
thường trong xây dựng tại Việt Nam ở 
Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 105 
cấp 25MPa và 40MPa. Một số quy luật 
thay đổi về các chỉ tiêu cơ lý cơ bản của 
BTXM theo độ ẩm đã được thiết lập. 
Qua đó góp phần làm rõ việc đánh giá 
toàn diện ảnh hưởng của độ ẩm đến các 
chỉ tiêu cơ lý của BTXM. Kết quả này là 
một cơ sở tham khảo bước đầu cho việc 
phân tích ứng xử các kết cấu bê tông cốt 
thép có xét đến hàm lượng độ ẩm trong 
bê tông. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Bộ xây dựng, Tiêu chuẩn Việt Nam 3118:1993, Bê tông nặng – Phương pháp xác 
định cường độ nén, 1993. 
[2]. Bộ xây dựng, Tiêu chuẩn Việt Nam 3119:1993, Bê tông nặng - Phương pháp xác 
định cường độ kéo khi uốn, 1993. 
[3]. Bộ xây dựng, Tiêu chuẩn Việt Nam 3120:1993, Phương pháp thử cường độ kéo 
khi bửa, 1993. 
[4]. Guang Li, The effect of moisture on the tensile strength properties of concrete, 
Master of Engineering, University of Florida, 2004. 
[5]. Jikai Zhou, Wanshan Huang & Xudong Chen, Effect of moisture content on 
compressive and split tensile strength of concrete, Indian Journal of Engineering & 
Materials Sciences Vol.19, December 2012, pp.427-435. 
[6]. M. Albert GIRAUD, M. Abdelhafid KHELIDJ, Modelisation du comportement 
hydromecanique d’un mortier sous compression et dessiccation, Thèse de doctorat, 
Université des Sciences et Technologies de Lille, 2005. 
[7]. Samir N. Shoukry, Gergis W. William, Brian Downie, Mourad Y. Riad, Effect of 
moiture and temperature on the machanical properties of concrete, Proceeding of the 
SEM Annual Conference June, 2009 USA.