NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT ĐỊA PHƯƠNG ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG NHẸ USE OF MATERIALS RESEARCH FOR LOCAL MANUFACTURE CONCRETE LIGHT SVTH: Hà Văn Thảo, Nguyễn Đình Tiến, Võ Quốc Việt Lớp 07VLXD, Kho
Trang 1NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT ĐỊA PHƯƠNG ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG NHẸ
USE OF MATERIALS RESEARCH FOR LOCAL MANUFACTURE CONCRETE
LIGHT
SVTH: Hà Văn Thảo, Nguyễn Đình Tiến, Võ Quốc Việt
Lớp 07VLXD, Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
GVHD: ThS Lê Xuân Chương
Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
TÓM TẮT
Trên cơ sở sử dụng các loại vật liệu sẵn có tại địa phương, tiến hành nghiên cứu, chế tạo
bê tông bọt làm vật liệu bao che và cách nhiệt …cho các công trình xây dựng Bằng phương pháp
lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, sử dụng bài toán quy hoạch thực nghiệm để tìm ra cấp phối hợp lý chế tạo bê tông bọt D800 và D900, tương ứng với M3 và M3,5 (Mpa), nghiên cứu quy trình chế tạo bọt và sản xuất bê tông bọt
ABSTRACT
Based on the use of materials available locally, conduct research and manufacture of foam concrete cover materials and insulation for the construction By the method of combining theory with experiment, using experimental planning problem to find a reasonable gradation of concrete foam D800 and D900, M3 and M3,5 (MPa), research institutions foaming process and foam
concrete production
1 Đặt vấn đề
Từ xưa tới nay vật liệu làm tường bao che trong các công trình xây dựng ở Việt Nam chủ yếu sử dụng gạch đất sét nung Vật liệu này khi sản xuất tiêu hao nguồn nguyên liệu đất sét rất lớn đồng thời gây ô nhiễm môi trường Bởi vậy chiến lược phát triển vật liệu xây dựng đến năm 2020 được Chính phủ ban hành, theo quyết định số 121/2008 QĐ-TTg 29/8/2008 và chương trình phát triển vật liệu xây dựng không nung đến năm 2020, theo quyết định số 567/QĐ-TTg 28/4/2010 từ nay đến năm 2020 phải thay thế (30÷40)% gạch đất sét nung, xóa bỏ hoàn toàn gạch đất sét nung sản xuất bằng lò thủ công Trong đó ưu tiên phát triển gạch nhẹ thay thế gạch đất sét nung là 25%, bắt đầu từ năm 2011 nhà từ 9 tầng trở lên phải sử dụng ít nhất 30% gạch không nung nhẹ có khối lượng thể tích không lớn hơn 1000 (kg/m3
)
Chính vì vậy đề tài tiến hành sử dụng các loại vật liệu địa phương như cát trắng mịn, xi măng thông dụng để chế tạo bê tông bọt là loại bê tông nhẹ không nung có khối lượng thể tích nhỏ hơn 1000 (kg/m3) với Mác (3÷3,5) Mpa
Ưu điểm của loại bê tông bọt là:
- Nhẹ nên giảm tải trọng rất nhiều, giảm chi phí làm móng cho nhà cao tầng
- Tính năng cách âm, cách nhiệt tuyệt hảo
- Không thấm nước; Chống cháy rất tốt
- Không độc hại; Thi công nhanh, đơn giản…
Trang 22 Kết quả nghiên cứu
2.1 Vật liệu chế tạo bê tông bọt
2.1.1 Cát:
Đề tài sử dụng cát trắng mịn ven biển Quảng Nam, Đà Nẵng
Bảng 1: Thành phần hạt cát mịn
Kích thước sàng (mm) 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 Mđl Lượng sót riêng (%) 0 0 0.85 14.85 72.80 5.75
1,93 Lượng sót tích luỹ (%) 0 0 0.85 15.70 88.50 94.25
2.1.2 Xi măng:
Bảng 2: Chỉ tiêu kỹ thuật của xi măng
Khối lượng riêng (g/cm3) 3,05
Khối lượng thể tích (g/cm3) 1,14
2.1.3 Phụ gia tạo bọt: Sử dụng chất tạo bọt EABASSOC do hãng EABSSOC sản
xuất tại Anh Quốc
Phụ gia tạo bọt có các chỉ tiêu như sau:
- Là một hỗn hợp hoá chất tổng hợp, không sử dụng nguyên liệu gốc động vật
- Tỷ trọng: 1.02 g/cm3, độ hoà tan trong nước: vô cấp
- Màu/ Mùi: màu vàng nhạt, không mùi
- Tỷ lệ sử dụng: Pha lo ng trong nước ở tỷ lệ (1,5-3)%
- Độ pH: 6,7 trong nước
- Có khả năng tự phân huỷ, không gây ô nhiễm môi trường, không độc hại
- Rửa dễ dàng bằng nước
Bảng 3: Kết qủa đánh giá khả năng tạo bọt của phụ gia EABASSOC
2.2 Chế tạo thiết bị tạo bọt trong phòng thí nghiệm
Phòng thí nghiệm không có thiết bị chế tạo bọt chuyên dụng như trong sản xuất, nhóm đề tài đ chế tạo hệ thống thiết bị thiết bị tạo bọt để phục vụ trong phòng thí nghiệm.Hệ thống thiết bị tạo bọt bao gồm: Hệ thống khí nén; Bình áp lực; Súng tạo bọt
Trang 32.3 Kết quả nghiên cứu cấp phối sơ bộ bê tông bọt
Để tiến hành xác định cấp phối hợp lý, đề tài đ sử dụng một số kết quả nghiên cứu của các tác giả và tiến hành khảo sát thực nghiệm để khống chế sơ bộ một số tỷ lệ phối hợp Trên cơ sở đó xây dựng bài toán quy hoạch thực nghiệm để tìm được cấp phối hợp lý chế tạo bê tông bọt đạt được mục đích như đ đặt ra đó là: khối lượng thể tích từ 800 đến
900 (kg/m3), cường độ nén (3÷3,5) MPa
2.3.1 Xác định hàm lượng xi măng, cát
Từ kết quả nghiên cứu của đề tài“ Sử dụng bê tông nhẹ trong xây dựng nhà ở hướng tới sự phát triển đô thị bền vững” [2]
Hình 1 Quan hệ cường độ nén – khối lượng thể tích
Nhận xét (1): Kết quả nghiên cứu trên cho ta thấy được ứng với khối lượng thể tích
800 đến 900 (g/m3) thì tỷ lệ C/X = 1 sẽ cho cường độ nén cao nhất
2.3.2 Xác định hàm lượng bọt sử dụng
Tiến hành thực nghiệm xác định lượng dùng bọt tương ứng với khối lượng thể tích
bê tông bọt
Hình 2 Quan hệ khối lượng thể tích - lượng dùng phụ gia
Nhận xét (2): Từ biểu đồ quan hệ giữa khối lượng thể tích và lượng dùng phụ gia tạo bọt, ta giới hạn lượng dùng phụ gia taọ bọt là (590-680) để quy hoạch thực nghiệm
2.3.3 Xác định hàm lượng nước với xi măng
Tiến hành khảo sát bằng thực nghiệm tìm mối quan hệ giữa tỷ lệ N/X với cường độ chịu nén ta có bảng kết quả sau:
Trang 4Hình 3 Quan hệ cường độ nén – tỷ lệ N/X
Nhận xét (3): Từ biểu đồ quan hệ giữa cường độ nén và tỷ lệ N/X, ta giới hạn khoảng
(0,48-0,58) N/X để quy hoạch thực nghiệm
2.4 Xây dựng bài toán quy hoạch thực nghiệm tìm ra cấp phối tối ưu
Từ kết quả nghiên cứu trên ta lựa chọn tỷ lệ quy hoạch như sau:
+ (1): C/X=1
+ (2): Lượng dùng bọt trong 1m3 bê tông bọt từ (590÷680)lít
+ (3): Tỷ lệ N/X = (0,48÷0,58)
Xây dựng mô hình quy hoạch thực nghiệm trực giao tâm xoay hai mức bậc 2 hai
biến, tỷ lệ N/X được ký hiệu là ξ1 và là phụ gia tạo bọt ξ2 Để lập kế hoạch thực nghiệm
các biến ξ1 và ξ2 được mã hóa thành các biến X1 và X2 Giá trị của biến m được chọn ở
mức thấp (-1) và mức cao (+1), tại tâm quy hoạch thực nghiệm (0) và giá trị các trục X1
và X2 (+∞, -∞) để đảm bảo tính quay được của quy hoạch trực giao tâm xoay
Bảng 4 : Bảng kế hoạch thực nghiệm
Ký
hiệu
mẫu
Biến m Biến thực Lượng vật liệu tính cho 1m3
n7
MPa
Rn28
MPa
X1 X2 1 2 X(kg) C(kg) N(lít) B(lít)
M-6 +1,414 0 0.6007 635 365 365 193,45 698,6 2,02 3,47 M-7 0 -1,414 0.53 571,37 365 365 167,64 635 2,2 3,54 M-8 -1,414 0 0.457 635 365 365 193,45 571,3 2,27 3,69 M-9 0 +1,414 0.53 698,63 365 365 219,25 635 1,25 2,58
Trang 52.4.1 Kết quả cường độ nén R 7 của các mẫu
Từ kết quả kết quả nén R7, dùng phần mềm Maple, tìm được phương trình hồi quy cường độ bê tông nhẹ ở tuổi R7 sau khi loại bỏ các hệ số vô nghĩa và kiểm tra tính tương hợp
R 7 = 22.000 – 0.2669417388 x 1 – 3.229378605 x 2 - 0.83750000022 x 1 2
– 2.937500005 x 2 2 + 0.95 x 1 x 2
Từ kết quả kết quả nén R28, dùng phần mềm Maple ta tìm được phương trình hồi quy cường độ bê tông nhẹ ở tuổi R28 sau khi loại bỏ các hệ số vô nghĩa và kiểm tra tính tương hợp
R 28 = 35.95000003 – 0.2389087312x 1 – 3.347056275 x 2 – 0.5250000205 x 1 2
– 3.125000024 x 2 2 + 0.9 x 1 x 2
Hình 4 Bề mặt biểu diễn cường độ bê tông R 28 Hình 5 Đường đồng mức biểu diễn cường độ bê tông R 28
Kết quả: Theo như kết quả của quy hoạch thực nghiệm thì điểm cực trị tìm được tại
x1 = - 0.518, x 2 = - 0.6335 Với biến thực 1 = 0.50849, 2 = 618.5
Khi sản xuất bê tông nhẹ bọt xốp với khối lượng thể tích khoảng (800–900)g/m3 thì nên dùng cấp phối X = 365(kg), C = 365 (kg), N = 185.59 (lít), Bọt = 618.5(lít)
3 Kết luận chung
3.1 Các kết quả đạt được
+ Qua các kết quả nghiên cứu thực nghiệm, sử dụng bài toán quy hoạch tìm ra cấp phối hợp lý chế tạo bê tông bọt có khối lượng thể tích (800÷900)kg/m3, cường độ chịu nén (3÷3,5)MPa đó là:
X = 365(kg); C = 365 (kg); N = 185.59 (lít); Bọt = 618.5(lít) Với:
Trang 6- Cường độ chịu nén: 3,709 MPa
- Khối lượng thể tích: 880 kg/m3
- Độ hút nước :Hp=9 %
Với loại bê tông bọt này có thể chế tạo block làm vật liệu xây sử dụng trong kết cấu bao che và cách nhiệt cho các công trình xây dựng
+ Với các thiết bị tự chế tạo bọt, nhóm đề tài đ tạo ra thể tích bọt lên 40 lần, so với các thiết bị tạo bọt của các cơ sở sản xuất thường (20÷25) lần
3.2 Hạn chế đề tài
Đề tài mới chỉ tiến hành với chất kết dính là xi măng, cát hạt mịn sẵn có, với loại cấp phối này thì công nghệ tạo hình và tháo khuôn gặp khó khăn Thường tạo hình theo phương pháp khuôn đơn, phương pháp này sẽ khó khăn khi tháo block, lắp khuôn và bôi dầu khuôn
3.3 Kiến nghị đề tài
Để sử dụng nhiều loại vật liệu sẵn có tại địa phương, kết hợp phương pháp tạo hình theo dạng khối và dùng máy cắt dây có thể sử dụng giải pháp giảm lượng dùng
cát, thay vào đó là loại tro bay phế thải tại địa phương
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Văn Phiêu, TS Nguyễn Văn Chánh - Công nghệ bê tông nhẹ, Nhà xuất bản xây dựng- 2005
[2] TS Nguyễn Văn Chánh, Đề tài“ Sử dụng bê tông nhẹ trong xây dựng nhà ở hướng tới
sự phát triển đô thị bền vững”, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM
[3] Phùng Văn Lự, Phạm Duy Hữu, Phan Khắc Trí.- Giáo trình vật liệu xây dựng, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội, 2007
[4] TCXDVN 316-2004: Blôc bê tông nhẹ - Yêu cầu kỹ thuật
[5] TCXDVN 317-2004: Blôc bê tông nhẹ - Phương pháp thử
