Nghiên cứu chế tạo bê tông không cốt liệu mịn làm vật liệu ứng dụng trong công trình xanh

Nghiên cứu chế tạo bê tông không cốt liệu mịn làm vật liệu ứng dụng trong công trình xanh

“ Nghiên cứu chế tạo bê tông không cốt liệu

mịn làm vật liệu ứng dụng trong công trình

xanh”

GVHD: TH.S NGUYỄN XUÂN QUÝ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ

NỘI

KHOA XÂY DỰNG

Tổng quan về bê tông không

Bê tông không cốt liệu mịn là gì?

Bê tông không côt liệu mịn là một loại bê tông đặc biệt được chế tạo từ chất kết dính xi măng, cốt liệu lớn, nước và có thể thêm phụ gia

Bê tông không sử dụng cốt liệu mịn nhằm tạo ra những tính chất đặc biệt

Cho phép nước, không khí, nhiệt, âm… trao đổi với môi trường một cách

dễ dàng

4

Ý tưởng về bê tông ?

Kẹo cu đơ

 Ở Việt Nam:

Ở trong nước bê tông không cốt liệu mịn còn rất mới mẻ và chưa thấy

được ứng dụng vào đô thị

Hiện nay đã có một số nghiên cứu về loại bê tông này

Tình hình khí hậu và đô thị việt nam có thể ứng dụng bê tông không cốt

liệu mịn một cách hiệu quả

Công dụng của bê tông không cốt liệu mịn trong công trình xanh

 Công trình xanh

Công trình xanh xuất hiện để đáp ứng xu hướng mới trong xây dựng là tạo

ra những công trình thân thiện với môi trường, hạn chế các tác động xấu tới con người thông qua việc:

 Sử dụng năng lượng, nước và các nguồn tài nguyên một cách hiệu quả

 Bảo vệ sức con người

 Giảm thiểu chất thải, ô nhiễm môi trường

8

Để tạo ra được những công trình xanh hiệu quả, đáp ứng được các yêu cầu, cần thiết phải có các loại vật liệu tương ứng được gọi là vật liệu xanh.

Bê tông không cốt liệu mịn là một sản phẩm vật liệu xanh đáp ứng được các yêu cầu về bảo vệ môi trường, thiết kế và sử dụng linh hoạt Nó có các đặc tính đưa lại những công dụng cần thiết cho các công trình xanh

 Công dụng

Cấu trúc cho phép nước xuyên qua dễ dàng, ứng dụng giúp bảo vệ nguồn nước ngầm đang ngày càng cạn kiệt, giảm thiểu ngập úng

Sử dụng vào các công trình trong đô thị giúp hạn chế tiếng ồn, trao đổi

nhiệt trong đô thị

Tạo ra những thảm thực vật trên bề mặt bền vững

10

Chất kết dính xi măng

Giống như bê tông thông thường, xi măng được sử dụng để làm chất kết dính và bao phủ bề mặt các hạt cốt liệu

Đề tài sử dụng xi măng PCB 30 Bút Sơn, được lấy từ trạm trộn bê tông

Hoàng Mai, Hà Nội

12

Đề tài sử dụng đá dăm cấp hạt 5 – 10, đá được lấy từ trạm trộn bê tông

Hoàng Mai, Hà Nội

 Nước

Đề tài sử dụng nước máy sinh hoạt trong quá trình nghiên cứu

14

Phương pháp nghiên cứu

Lý thuyết tạo rỗng

Bê tông không cốt liệu mịn chú trọng tới việc tạo ra lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu, tăng không gian giữa các hạt cốt liệu do hồ xi măng chỉ đủ bao bọc và dính kết chúng với nhau mà không lấp đầy lỗ rỗng

Do đó vật liệu chế tạo chỉ bao gồm xi măng, cốt liệu lớn và nước Xi măng

và nước tạo nên chất kết dính các hạt cốt liệu lớn tạo nên bộ khung chịu lực cho bê tông

16

Sau khi đổ nước vào hỗn hợp xi măng và cốt liệu khô và tiến hành trộn đều, đầu tiên xi măng sẽ tác dụng với nước tạo thành dạng hồ dẻo và xảy ra quá trình thủy hóa xi măng phát triển cường độ Trong giai đoạn đầu hồ xi

măng còn dẻo và dễ dàng bao bọc các hạt cốt liệu, sau đó hỗn hợp bê tông được đinh hình và cường độ ngày càng tăng, hồ xi măng chỉ đủ bao bọc các hạt cốt liệu để lại khoảng trống giữa các hạt cốt liệu tạo nên độ rỗng cho bê tông

Hồ xi măng không được quá dẻo hay quá khô sẽ ảnh hưởng tới chât lượng

Cấu trúc rỗng hở liên tục của bê tông

Phương pháp nghiên cứu

20

Phương pháp phi tiêu chuẩn

Do Việt Nam chưa có các tiêu chuẩn kỹ thuật về bê tông không côt liệu mịn

do đó để xác định hệ số thấm của bê tông nhóm nghiên cứu đã sử dụng

phương pháp xác định hệ số thấm Darcy trên cơ sở thí nghiệm cột nước giảm dần

Thiết bị gồm có 3 phần: Phần trên cùng là ống thủy tinh chứa nước có chia vạch, chiều cao 300mm, đường kính từ mép trong là 95mm Phần thứ 2 là phần thấm gồm mẫu bê tông hình trụ cao 150mm, đường kính 95 mm đã được ngâm bão hòa nước đặt trên vòng tròn thép đường kính 92mm cách đáy 100mm Phần thứ 2 nối với phần thứ nhất bằng vòng cao su được siết chặt Phần thứ 3 là phần thoát nước bao gồm van khóa nước và ống thoát có miệng cao hơn mẫu bê tông 10mm.

Thiết kế cấp phối

Việc tính toán cấp phối của bê tông không côt liệu mịn dựa trên cơ sở tính toán thể tích hồ xi măng cần thiết để dính kết các hạt côt liệu với nhau trong khi vẫn duy trì hàm lượng rỗng mong muốn

Hàm lượng rỗng được thay đổi nhờ việc thay đổi thể tích hồ xi măng trong khi thể tích đá cần thiết là không đổi

26

Tỉ lệ nước- xi măng (N/X)

Tỉ lệ N/X không nên quá cao hoặc quá thấp Dựa vào kinh nghiệm tỉ lệ nước

xi nằm trong khoảng từ 0,35 đến 0,45 sẽ tạo ra hỗn hợp bê tông đảm bảo yêu cầu về bao bọc côt liệu và sự ổn định của hồ xi măng Việc lựa chọn tỉ

lệ N/X phụ thuộc vào điều kiện thi công

Kết quả nghiên cứu

Ảnh hưởng của thể tích hồ xi măng tới độ rỗng

Bảng 5.1 Sô liệu quan hệ độ rỗng và thể

Dựa trên biểu đồ có thể thấy răng thể tích hồ xi măng trong thực tế đã bị giảm

so với thiết kế, là nguyên nhân làm cho độ rỗng tăng lên so với thiết kế

Nguyên nhân làm cho độ rỗng tăng là do trong quá trình chế tạo bê tông sự hao hụt chủ yếu là do hồ xi măng chứ không phải là đá dăm, do đó lượng hồ

xi măng sẽ không còn đúng tỷ lệ cấp phối Hồ xi măng có tính chất bám dính, lượng hồ xi măng trong bê tông không cốt liệu mịn lại ít do đó khi chế tạo hồ

xi măng sẽ bị bám vào các dụng cụ chế tạo bê tông gây nên sự hao hụt lớn Do

đó trong thiết kế cấp phối nên sử dụng hệ số hao hụt của xi măng và nước lớn hơn đá dăm

32

 Ảnh hưởng của độ rỗng tới cường độ nén

Trên biểu đồ các giá trị cường độ nén thí được mô tả theo đường xu hướng thay đổi cường độ nén khi thay đổi độ rỗng Dựa vào đường xu hướng trong biểu đồ thể hiện mối quan hệ độ rỗng và cường độ chịu nén rút ra được nhận xét: Khi độ rỗng của các mẫu thử tăng dần thì cường độ nén giảm Sự giảm cường độ nén có thể lý giải là do độ rỗng tỉ lệ nghịch với lượng hồ xi măng, với độ rỗng cao lượng hồ xi măng sẽ ít hơn do đó khả năng liên kết tạo cường

độ giữa các hạt cốt liệu đá sẽ kém làm cho cường độ bê tông giảm xuống

34

Ứng dụng trong công trình xanh

Bê tông không cốt liệu mịn với tính chất hàm lượng lỗ rỗng cao dễ dàng cho phép nước, nhiệt, âm… và rễ cây dễ dàng xuyên qua

Ứng dụng chủ yếu của nó là lát vỉa hè như là các phố dân cư, bãi đỗ xe, bãi tập xe, các phố đi bộ, để lót kênh mương, làm tường chắn và tường hút âm ngoài ra nó còn được sử dụng làm bê tông trồng để trồng cỏ tại các mái dốc ven sông, lề bộ hành dọc theo các bờ sông

Ứng dụng trong xây dựng đường, bãi đổ xe, vĩa hè…

Với tốc độ gia tăng diện tích đô thị như hiện nay ở Việt Nam, cần thiết phải có các giải pháp phát triển bền vững các khu đô thị Bê tông không cốt liệu mịn với đặc tính cho nước thấm qua bổ sung nguồn nước ngầm, hạn chế lượng nước chảy tràn bề mặt khi có các cơn mưa lớn

36

Ngoài ra cấu trúc rỗng hở giúp trao đổi nhiệt, âm của không gian đô thị với

đất làm giảm nhiệt độ và ngăn cản tiếng ồn trong đô thị

Việc sản xuất, thi công bê tông không cốt liệu mịn là rất dễ dàng không cần

quá nhiều chi phí đầu tư công nghệ

Ứng dụng làm bê tông trồng cỏ

Bê tông không cốt liệu mịn với cấu trúc rỗng cho phép rễ cây cỏ xuyên qua,

do đó có thể trồng trực tiếp cỏ lên bề mặt bê tông đã được bổ sung vật liệu hữu cơ, phân bón … Bê tông trồng cỏ có thể ứng dụng để tạo ra những bề mặt xanh bền vững ở các mái dốc ven sông, lề bộ hành

38

Kết cấu bê tông dùng trồng cỏ là lớp bê tông không cốt liệu mịn có độ rỗng cao 20 -30 %, lớp nền trồng cỏ là một hỗn hợp gồm các vật liệu hữu cơ có khả năng giữ nước, phân bón và hạt giống phủ trên bề mặt bê tông.

Nhóm nghiên cứu đã đạt được một số kết quả trong quá trình nghiên cứu, xây dựng được công thức tính toán cấp phối, khảo sát được một số tính chất của bê tông không cốt liệu mịn.

Bê tông không cốt liệu mịn là vật liệu xanh có tính ứng dụng cao trong xây

dựng công trình nhằm tạo ra các đô thị xanh bền vững, do đó cần tiếp tục

nghiên cứu thêm các tính chất của bê tông không cốt liệu mịn để có thể ứng

dụng một cách có hiệu quả trong điều kiện Việt Nam

40