Nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của tỷ lệ nước xi măng đến mô đun đàn hồi của bê tông thủy tinh theo thời gian

Lý do chọn đề tài Như chúng ta đã biết thành phần cốt liệu cơ bản của bê tông thủy tinh gồm: nước, xi măng, cát, thủy tinh...., các loại vật liệu này được cấp phối theo một tỷ lệ nhất đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN DUY ĐÔNG

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ẢNH HƯỞNG

CỦA TỶ LỆ NƯỚC/XI MĂNG ĐẾN MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA BÊ TÔNG THỦY TINH THEO THỜI GIAN

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

Mã số: 60580208

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS.Trương Hoài Chính Phản biện 1: TS Hoàng Tuấn Nghĩa

Phản biện 2: TS Nguyễn Văn Chính

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 11 tháng 3 năm 2018

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách khoa

- Thư viện Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Như chúng ta đã biết thành phần cốt liệu cơ bản của bê tông thủy tinh gồm: nước, xi măng, cát, thủy tinh , các loại vật liệu này được cấp phối theo một tỷ lệ nhất định, khi một trong các thành phần này thay đổi sẽ làm ảnh hưởng đến các đặc trưng cơ lý của bê tông thủy tinh được chế tạo, trong đó có môđun đàn hồi

Để thấy được sự ảnh hưởng của tỷ lệ Nước/Xi măng (viết tắt

là N/X) trong thành phần cấp phối đến giá trị môđun đàn hồi của bê

tông thủy tinh, đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của

tỷ lệ N/X đến môđun đàn hồi của bê tông thủy tinh theo thời gian” cần được tiến hành nghiên cứu thực nghiệm để làm rõ mối

quan hệ này

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến môđun đàn hồi của

bê tông thủy tinh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu xác định giá trị môđun đàn hồi của bê tông thủy tinh khi thay đổi các tỷ lệ N/X

- Phạm vi nghiên cứu: Một số các tỷ lệ N/X khi chế tạo mẫu

bê tông thủy tinh

4 Phương pháp nghiên cứu: Kết hợp lý thuyết với thực hiện trong phòng thí nghiệm để nghiên cứu đề tài

5 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, nội dung luận văn được trình bày gồm 3 chương:

Chương 1 Tổng quan về vật liệu bê tông

Chương 2 Bê tông

Chương 3 Thí nghiệm thực nghiệm Kết luận và kiến nghị

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU BÊ TÔNG 1.1 NƯỚC

1.1.1 Vai trò của nước

1.1.2 Yêu cầu đối với nước

1.3.1 Vai trò của đá dăm

1.3.2 Yêu cầu đối với đá dăm

a Cường độ của đá dăm

b Thành phần hạt của cốt liệu lớn

c Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu

1.4 THỦY TINH

1.4.1 Giới thiệu về vật liệu thủy tinh

1.4.2 Những ưu điểm chính của thủy tinh

a Tính trong suốt

b Tính tráng gương

c Nguồn nguyên liệu và tính tạo hình

d Thu hồi sử dụng phế thải

1.4.3 Thành phần hóa học và tính chất của thủy tinh

a Thành phần hóa học

b Các tính chất

1.4.4 Phân loại thủy tinh

a Thủy tinh hữu cơ

b Thủy tinh vô cơ

c Thủy tinh đơn nguyên tử

d Thủy tinh oxit

e Halogen thủy tinh

f Chancogenhit thủy tinh

Chương 2 - BÊ TÔNG 2.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI

2.1.1 Khái niệm

2.1.2 Phân loại

a Theo dạng chất kết dính

b Theo dạng cốt liệu

c Theo khối lượng thể tích

d Theo công dụng bê tông được

2.2 CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG

2.2.1 Sự hình thành cấu trúc của bê tông

2.2.2 Cấu trúc vĩ mô

2.2.3 Cấu trúc vi mô

a Cấu trúc khung cốt liệu (Vùng 1)

b Cấu trúc vùng chuyển tiếp giữa cốt liệu và đá xi măng (Vùng 2)

c Cấu trúc của đá xi măng (Vùng 3)

d Lỗ rỗng trong bê tông xi măng

2.3 CÁC TÍNH CHẤT CHỦ YẾU CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG

VÀ BÊ TÔNG

2.3.1 Tính dẻo của hỗn bê tông

a Xác định độ lưu động của hỗn hợp bê tông theo TCVN

3106 - 1993

b Xác định độ cứng theo theo TCVN 3107 - 1993

c Cơ sở để lựa chọn tính dẻo

d Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo của hỗn hợp bê tông

2.3.2 Tính chất cơ bản của bê tông

a Cường độ chịu lực

b Phương pháp xác định cường độ chịu nén R n theo TCVN

3118 - 1993

c Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ chịu lực của bê tông

2.4 TÍNH TOÁN THÀNH PHẦN BÊ TÔNG NẶNG

Có nhiều nguyên nhân ảnh hưởng đến cường độ chịu lực của

bê tông, trong đó tỷ lệ Xi măng/Nước có ảnh hưởng rất lớn Khi thay đổi tỷ lệ Xi măng/Nước thì cường độ chịu lực của bê tông sẽ tăng lên hoặc giảm xuống, khi tỷ lệ này đạt được giá trị hợp lý thì khi đó bê tông sẽ đạt cường độ lớn nhất

Chương 3 - THÍ NGHIỆM THỰC NGHIỆM

3.1 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA VẬT LIỆU

Cường độ nén từng viên mẫu bê tông (R) được tính bằng

daN/cm2 (kG/cm2) theo công thức:

P R F



(3.1) Trong đó:

P: Tải trọng phá hoại, daN;

F: Diện tích chịu lực nén của viên mẫu, cm2

3.2.2 Xác định môđun đàn hồi khi nén tĩnh

a Thiết bị thí nghiệm

Hình 3.4 Máy nén

a) Bộ khung định vị b) Cảm biến đo biến dạng

Hình 3.5 Thiết bị đo biến dạng

(3.2)Trong đó:

văn

3.3.1 Thiết kế cấp phối bê tông đá dăm và bê tông thủy tinh cấp độ bền B15

Thành phần vật liệu dùng cho 1m3 bê tông đá dăm:

Bảng 3.5 Cấp phối bê tông đá dăm

Cấp độ bền

3) Đ (m3

)

a Thiết kế cấp phối bê tông thủy tinh cấp độ bền B15

Sử dụng định mức cấp phối bê tông đá dăm cấp độ bền B15, nhưng thay thế toàn bộ khối lượng đá dăm bằng khối lượng thủy tinh Thành phần vật liệu dùng cho 1m3 bê tông thủy tinh:

Bảng 3.6 Cấp phối bê tông thủy tinh

bê tông thủy tinh

3.3.2 Thiết kế cấp phối bê tông thủy tinh cấp độ bền B15 khi thay đổi tỷ lệ N/X

Sử dụng định mức cấp phối bê tông thủy tinh như Bảng 3.6 nhưng thay đổi tỷ lệ N/X

Thành phần vật liệu dùng cho 1m3 bê tông thủy tinh:

Bảng 3.7 Cấp phối bê tông thủy tinh khi tỷ lệ N/X thay đổi

Cấp độ bền

bê tông thủy tinh

X (KG) N/X N (L) C (m

3) TT (m3) Tương đương B15 308 0,65 200,2 0,54 0,834 Tương đương B15 308 0,7 215,6 0,52 0,834 Tương đương B15 308 0,75 231,0 0,49 0,834

3.3.3 Định mức vật liệu đúc mẫu bê tông đá dăm và bê tông thủy tinh

a Bê tông đá dăm cấp độ bền B15 (mẫu đối chứng)

Bảng 3.8 Vật liệu đúc mẫu bê tông đá dăm

Tỷ lệ N/X

Xi măng (kG)

Nước (l)

Cát Đá dăm (kG) (kG) CP1 0,003 12 0,65 12,477 8,11 30,42 44,42

b Bê tông thủy tinh cấp độ bền B15

Bảng 3.9 Vật liệu đúc mẫu bê tông thủy tinh

Tỷ lệ N/X

Xi măng (kG)

Nước (l)

Cát Thủy tinh (kG) (kG) CP2 0,003 12 0,65 12,477 8,11 30,42 44,42

c Bê tông thủy tinh cấp độ bền B15 khi thay đổi tỷ lệ N/X

Bảng 3.10 Vật liệu đúc mẫu bê tông thủy tinh khi thay đổi tỷ lệ N/X

Tỷ lệ N/X

Xi măng (kG) Nước (l) Cát

Thủy tinh (kG) (kG) CP3 0,005 15 0,65 24,48 15,91 59,70 87,17 CP4 0,005 15 0,7 24,48 17,14 56,91 87,17 CP5 0,005 15 0,75 24,48 18,36 53,70 87,17

3.4 ĐÚC VÀ BẢO DƯỠNG MẪU THÍ NGHIỆM

b Đúc mẫu bê tông thủy tinh, cấp độ bền B15

c Đúc mẫu bê tông thủy tinh, cấp độ bền B15, tỷ lệ N/X thay đổi

d Bảng tổng hợp kết quả đo độ sụt bê tông đá dăm và bê tông thủy tinh

Bảng 3.11 Kết quả đo độ sụt bê tông đá dăm và bê tông thủy tinh

Ký

hiệu Tỷ lệ N/X Độ sụt (cm) Ghi chú

CP1 0,65 2,0 Mẫu đối chứng bê tông đá dăm

CP3 0,65 2,0 Mẫu thay đổi tỷ lệ N/X bê tông thủy

tinh

3.5 KẾT QUẢ THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM

3.5.1 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông

đá dăm, bê tông thủy tinh cấp độ bền B15

a Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén của bê tông đá dăm khi tỷ lệ N/X =0,65 (mẫu đối chứng)

Kết quả thí nghiệm

R (daN/

cm2)

P (daN) F

(cm2)

R tb (daN/

Kết quả thí nghiệm

R (daN/

cm2)

P (daN) F

(cm2)

Rtb (daN/

Bê tông đá dăm 167,6 220,5 270,9 284,9

Bê tông thủy tinh 122,5 169,2 189,2 190,2 Hình 3.23 Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén của bê tông đá dăm và

bê tông thủy tinh

3.5.2 Xác định môđun đàn hồi khi nén tĩnh của bê tông thủy tinh khi thay đổi tỷ lệ N/X

a Tải trọng phá hoại mẫu bê tông thủy tinh với tỷ lệ N/X

=0,65

STT Ký hiệu

mẫu

Kích thước mẫu trụ

b Tải trọng phá hoại mẫu bê tông thủy tinh với tỷ lệ N/X

=0,7

STT Ký hiệu

mẫu

Kích thước mẫu trụ

Kết quả thí nghiệm

Biến dạng

Ɛ 2

tại 40%

Ptb

Etb (MPa)

1 E3_1 17.215,8 150.574,7 60.229,9 36.500,0 128,0 11.233,6

Biến dạng

Ɛ 2

tại 40%

Etb (MPa)

Biến dạng Ɛ2tại 40%

Ptb

Etb (MPa)

tinh khi thay đổi tỷ lệ N/X

Bảng 3.23 Môđun đàn hồi khi nén tĩnh của bê tông thủy tinh khi

thay đổi tỷ lệ N/X

Đơn vị: MpaNgày

Môđun đàn hồi

N/X=0,65 11.234 14.597 19.374 21.153 N/X=0,7 7.657 13.164 16.372 19.463 N/X=0,75 5.743 10.874 14.992 16.580

Hình 3.24 Biểu đồ so sánh môđun đàn hồi của bê tông thủy tinh khi

thay đổi tỷ lệ N/X

3.6 NHẬN XÉT

3.6.1 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén

Qua biểu đồ phát triển cường độ chịu nén của bê tông đá dăm

và bê tông thủy tinh thì cường độ chịu nén của hai loại bê tông này đều phát triển tăng theo thời gian

Cường độ chịu nén của bê tông thủy tinh phát triển chậm hơn

bê tông đá dăm Ở thời điểm 7 ngày tuổi bê tông đá dăm đã đạt mác thiết kế M200, còn bê tông thủy tinh đến thời điểm 28 ngày tuổi đạt 95% mác thiết kế M200

3.6.2 Thí nghiệm xác định môđun đàn hồi khi nén tĩnh

Qua biểu đồ phát triển môđun đàn hồi của bê tông thủy tinh

khi thay đổi tỷ lệ N/X, thì môđun đàn hồi của các cấp phối bê tông

thủy tinh tương ứng với từng tỷ lệ N/X đều phát triển tăng theo thời

gian

Với bê tông thủy tinh (nghiên cứu) Khi tỷ lệ N/X= 0,65 thì môđun đàn hồi có giá trị lớn nhất

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 KẾT LUẬN

Sau khi nghiên cứu đề tài rút ra các kết luận như sau:

- Cường độ chịu nén của bê tông thủy tinh phát triển chậm hơn

bê tông đá dăm

- Giá trị mô đun đàn hồi của bê tông thủy tinh phụ thuộc nhiều vào tỷ lệ N/X trong cấp phối

- Môđun đàn hồi của bê tông thủy tinh có giá trị tăng dần theo thời gian, tương tự sự phát triển giá trị mô đun đàn hồi của bê tông

thông thường (môđun đàn hồi đạt 92% giá trị môđun đàn hồi của bê

tông thông thường cấp bền B15 (M200) ở 28 ngày tuổi)

2 KIẾN NGHỊ

Bê tông thủy tinh là loại vật liệu mới, cần được tiếp tục nghiên cứu để đánh giá toàn diện các đặc trưng cơ lý của loại bê tông này so với bê tông dá dăm thông thường

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[9] ASTM C469-02 Standard Test Method for Static Modulus of

Elasticity and Poissons Ratio of Concrete in Compression