Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của tỷ lệ nước xi măng đến sự phát triển mô đun đàn hồi của bê tông sử dụng nước biển và nước ngọt tại tỉnh khánh hòa

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ NƯỚC/XI MĂNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG NƯỚC BIỂN VÀ NƯỚC NGỌT TẠI TỈNH KHÁNH HOÀ Học viê

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CAO THANH VŨ

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG

CỦA TỶ LỆ NƯỚC/XI MĂNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN MÔ ĐUN

ĐÀN HỒI CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG NƯỚC BIỂN

VÀ NƯỚC NGỌT TẠI KHÁNH HOÀ

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng và Công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRƯƠNG HOÀI CHÍNH

Đà Nẵng - Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan Luận văn thạc sỹ ngành kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng

& Công nghiệp với đề tài: "Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của tỷ lệ nước/xi

măng đến sự phát triển mô đun đàn hồi của bê tông sử dụng nước biển và nước

ngọt tại tỉnh Khánh Hòa" là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện

Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai

công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Cao Thanh Vũ

MỤC LỤC

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

6 Cấu trúc luận văn 3

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ CÁC VẬT LIỆU CẤU THÀNH 4

1.1 Tổng quan về bê tông và các vật liệu cấu thành 4

1.1.1 Tổng quan về bê tông 4

1.1.2 Các vật liệu cấu thành 6

1.2 Nguyên lý hình thành bê tông thông qua phản ứng thủy hóa của xi măng 9

1.2.1 Giai đoạn hòa tan 11

1.2.2 Giai đoạn hóa keo 11

1.2.3 Giai đoạn kết tinh 11

1.3 Một số nghiên cứu trên thế giới về ảnh hưởng của nước biển đến chất lượng của bê tông 11

1.3.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng cốt liệu khai thác từ biển để chế tạo bê tông trên thế giới và trong nước 11

1.3.2 Ảnh hưởng của nước biển trong quá trình chế tạo 12

1.3.3 Ảnh hưởng của nước biển trong quá trình khai thác sử dụng 12

Kết luận chương 1 13

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH CƠ LÝCỦA NƯỚC NGỌT, NƯỚC BIỂN VÀ SỰ PHÁT TRIỂN MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA BÊ TÔNG 14

2.1 Đặc điểm môi trường biển miền Trung Việt Nam 14

2.1.1 Đặc điểm chung 14

2.1.2 Đặc điểm ở khu vực Nha Trang – Khánh Hòa 15

2.2 Phương pháp và các chỉ tiêu cần đánh giá khi sử dụng nước biển 16

2.2.1 Phương pháp đánh giá 16

2.2.2 Các chỉ tiêu cần đánh giá 16

2.3 Phương pháp xác định cường độ nén của bê tông bằng thực nghiệm (Theo TCVN 3118:1993) 16

2.3.1 Thiết bị thử 16

2.3.2 Chuẩn bị mẫu thử 17

2.3.3 Tiến hành thử 19

2.3.4 Tính kết quả 19

2.4 Những yếu tố ảnh hưởng đến cường độ nén của bê tông 20

2.4.1 Ảnh hưởng của hàm lượng muối chứa trong nước biển 20

2.4.2 Mác xi măng và tỷ lệ X/N 22

2.4.3 Hàm lượng và tính chất của cốt liệu 23

2.4.4 Cấu tạo của bê tông 24

2.4.5 Phụ gia tăng dẻo 24

2.4.6 Phụ gia đông kết nhanh 24

2.4.7 Cường độ bê tông tăng theo thời gian 25

2.4.8 Điều kiện môi trường bảo dưỡng 26

2.4.9 Điều kiện thí nghiệm 26

2.5 Mô đun đàn hồi của bê tông: 26

Kết luận chương 2 27

CHƯƠNG 3 THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI

CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG NƯỚC THƯỜNG, NƯỚC BIỂN KHU VỰC NHA TRANG – KHÁNH HOÀ 29

3.1 Mục đích của thí nghiệm 29

3.2 Vật liệu sử dụng để chế tạo mẫu 29

3.2.1 Xi măng (Chất kết dính) 29

3.2.2 Cốt liệu nhỏ (cát): 30

3.2.3 Cốt liệu lớn (đá): 31

3.3 Tính toán thành phần cấp phối cho bê tông cấp B20 32

3.3.1 Chọn độ sụt 33

3.3.2 Xác định lượng nước (N) cho 1m3 bê tông 34

3.3.3 Xác định tỉ số chất kết dính/nước (X/N) 35

3.3.4 Tính toán hàm lượng xi măng 37

3.3.5 Tính toán hàm lượng cốt liệu lớn 37

3.3.6 Tính toán hàm lượng cốt liệu nhỏ 39

3.3.7 Thành phần cấp phối bê tông: 40

3.4 Quy trình đúc mẫu (Theo TCVN 3105:1993) 40

3.4.1 Tính toán liều lượng vật liệu cho mẻ trộn 40

3.4.2 Trộn hỗn hợp bê tông và xác định độ sụt 42

3.4.3 Chọn khuôn đúc và tiến hành đúc mẫu 42

3.4.4 Quy trình bảo dưỡng mẫu (Theo TCVN 3105:1993) 42

3.4.5 Mẫu thí nghiệm: 43

3.4.6 Quy trình thí nghiệm: 43

3.5 Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi theo TCVN 5726:1993 44

3.5.1 Phương pháp xác định cường độ lăng trụ và mô đun đàn hồi khi nén tĩnh44 3.5.2 Kết quả thí nghiệm, tính toán xác định mô đun đàn hồi: 47

3.6 Biểu đồ thay đổi giá trị mô đun đàn hồi của bê tông theo thời gian: 50

3.6.1 Đối với nước biển: 50

3.6.2 Đối với nước ngọt: 52

3.6.3 Nhận xét: 54

3.6.4 So sánh kết quả thực nghiệm: 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ

NƯỚC/XI MĂNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA BÊ TÔNG

SỬ DỤNG NƯỚC BIỂN VÀ NƯỚC NGỌT TẠI TỈNH KHÁNH HOÀ

Học viên: Cao Thanh Vũ

Mã số: 60.58.02.08

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng và Công nghiệp

Khóa: K33 (2016 – 2018) Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt – Bê tông là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong xây dựng vì có độ bền cao và được ứng dụng trong nhiều loại công trình khác nhau như: Xây dựng, giao thông, thủy lợi Thông qua chất lượng bê tông có thể đánh giá chất lượng của toàn bộ công trình Như chúng ta đã biết thành phần cốt liệu cơ bản của bê tông đá dăm gồm: Nước, xi măng, cát, đá , 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 được chế tạo, trong đó có mô đun đàn hồi

Để thấy được sự ảnh hưởng của tỷ lệ Nước/Xi măng trong thành phần cấp phối đến giá trị mô đun đàn hồi của bê tông, đặc biệt khi sử dụng hai loại nước là nước biển

và nước ngọt tại thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hoà để sản xuất bê tông; Đề tài nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của tỷ lệ Nước/Xi măng đến sự phát triển mô đun đàn hồi của bê tông theo thời gian cần được tiến hành nghiên cứu thực nghiệm để làm rõ mối quan hệ này

Từ khóa - bê tông nước biển; tỷ lệ Nước/Xi măng; cường độ bê tông; mô đun đàn hồi; sự phát triển mô đun đàn hồi của bê tông

EXPERIMENTAL RESULTS ON THE IMPACTS OF WATER/CEMENT RATIO

TO DEVELOPMENT OF THE ELASTIC MODULUS OF CONCRETE

IN SEA WATER AND FRESH WATERIN KHANH HOA PROVINCE

Summary - Concrete is a widely used and popular material in construction because of its high durability and is used in many different types of constructions such

as construction, traffic, irrigation Through quality concrete can evaluate the quality of the whole building As we already know, the basic aggregate content of macadam

concrete is: Water, cement, sand, stone ., these materials are graded in a certain proportion, when one of these components changes, it will affect the mechanical properties of the manufactured concrete, including the elastic modulus

In order to see the influence of water/cement ratio in the composition on the modulus of elasticity of concrete, especially when using two types of water, sea water and fresh water in Nha Trang city, Khanh Hoa province to produce concrete; Experimental research on the effect of water/cement ratio on the elastic modulus of concrete over time should be conducted empirically to clarify this relationship

Keywords - sea water concrete; water/cement ratio; concrete strength; the elastic modulus; the development of the elastic modulus of concrete

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÝ HIỆU

Khối lượng thể tích xốp của đá (g/cm3)

Khối lượng thể tích của đá (g/cm3)

Khối lượng riêng của xi măng (g/cm3)

Khối lượng thể tích thực tếcủa hỗn hợp bê tông sau khi nén chặt (kg/m3)

A, A1: Hệ số chất lượng vật liệu theo TCVN

Cm: Khối lượng vật liệu cát cần cho một mẻ trộn (kg)

Dm: Khối lượng vật liệu đá cần cho một mẻ trộn (kg)

daN/cm2)F: Diện tích chịu lực nén của viên mẫu (cm2)

fc’: Cường độ chịu nén của bê tông ở 28 ngày tuổi trong điều kiện tiêu chuẩn

Nm: Khối lượng nước cần cho một mẻ trộn (lít)

PGm: Khối lượng phụ gia cần cho một mẻ trộn

RBT: Cường độ nén của bê tông (daN/cm2

)

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

3.9 Lượng nước trộn ban đầu cho 1m3 bê tông ứng với từng

3.12 Lượng xi măng cần cho 1m3 bê tông ứng với từng loại

3.20 Khối lượng vật liệu cho một mẻ trộn ứng với từng loại

Số hiệu Tên bảng Trang

3.23 Kết quả thí nghiệm cường độ mẫu lăng trụ - Tỷ lệ N/X=

DANH MỤC CÁC HÌNH

2.8 Sự phụ thuộc của cường độ bê tông vào lượng nước nhào

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Số

3.1 Giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian nước biển tỷ lệ N/X = 0,45 50 3.2 Giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian nước biển tỷ lệ N/X = 0,55 50 3.3 Giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian nước biển tỷ lệ N/X = 0,60 51

3.4 So sánh giá trị mô đun đàn hồi (Bê tông sử dụng nước biển) thay

3.5 Giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian nước ngọt tỷ lệ N/X = 0,45 52 3.6 Giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian nước ngọt tỷ lệ N/X = 0,55 52 3.7 Giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian nước ngọt tỷ lệ N/X = 0,60 53

3.8 So sánh giá trị Mô đun đàn hồi (Bê tông sử dụng nước ngọt) thay

3.9 So sánh giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian 2 trường hợp cấp

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Khánh Hòa là một tỉnh duyên hải Nam Trung Bộ Việt Nam, giáp với tỉnh Phú Yên về hướng Bắc, tỉnh Đắk Lắk về hướng Tây Bắc, tỉnh Lâm Đồng về hướng Tây Nam, tỉnh Ninh Thuận về hướng Nam và Biển Đông về hướng Đông; có mũi Hòn Ðôi trên bán đảo Hòn Gốm huyện Vạn Ninh, là điểm cực Ðông trên đất liền của nước ta Diện tích tự nhiên (cả trên đất liền và hơn 200 đảo và quần đảo) là 5.197 km2 Bờ biển dài 385 km Dân số Khánh Hòa 1,213 triệu người (theo số liệu thống kê đến ngày 31-12-2016)

Khánh Hòa hiện nay bao gồm 02 thành phố trực thuộc tỉnh (Nha Trang và Cam Ranh), 01 thị xã (Ninh Hòa) và 06 huyện (Vạn Ninh, Diên Khánh, Khánh Vĩnh, Khánh Sơn, Cam Lâm và huyện đảo Trường Sa)

Vị trí địa lý của tỉnh Khánh Hòa còn có ý nghĩa chiến lược về mặt quốc phòng,

vì nằm gần đường hàng hải quốc tế, có huyện đảo Trường Sa, cảng Cam Ranh và là cửa ngõ thông ra Biển Ðông

Trước tình hình trên, việc đáp ứng về nhu cầu sử dụng vật liệu xây dựng cho các công trình xây dựng cơ bản trên địa bàn là vô cùng quan trọng Nó là một trong các yếu tố quyết định đến chất lượng, giá thành và thời gian thi công công trình

Bê tông là một trong những loại vật liệu đang được sử dụng rất rộng rãi trong xây dựng dân dụng, xây dựng cầu, đường Tỷ lệ sử dụng bê tông trong xây dựng nhà chiếm khoảng 40%, xây dựng cầu đường khoảng 15% tổng khối lượng bê tông Thông qua chất lượng bê tông có thể đánh giá chất lượng của toàn bộ công trình Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, ngày càng có nhiều nghiên cứu chế tạo ra các loại

bê tông khác nhau, phù hợp với đặc tính của từng kết cấu công trình, môi trường làm việc trong đó có việc nghiên cứu, ứng dụng vật liệu bê tông từ nguồn nước biển Từ

đó mở ra hướng xây dựng mới cho các công trình xây dựng kè chắn sóng, đường đi, nhà tránh bão ở huyện đảo Trường Sa và các đảo khác, như vậy sẽ tiết kiệm rất nhiều kinh phí, thời gian, vì không phải chuyên chở nước ngọt từ đất liền ra đảo để sản xuất

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

a) Mục tiêu tổng quát:

Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến mô đun đàn hồi của bê tông sử dụng nước biển và nước ngọt (nước máy)

b) Mục tiêu cụ thể:

- Nghiên cứu sử dụng xi măng pooc lăng hỗn hợp PCB40 (thông dụng ở Khánh Hòa), cát sông, nước biển, nước ngọt (nước máy), đá 1x2cm ở khu vực Nha Trang (tỉnh Khánh Hòa) để sản xuất bê tông có cấp độ bền B20 với thời gian khảo sát đến 90 ngày từ ngày đúc bê tông

- So sánh, nhận xét kết quả

3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu xác định giá trị mô đun đàn hồi của bê

tông khi thay đổi các tỷ lệ N/X và thay đổi loại nước trong thành phần cấp phối

- Phạm vi nghiên cứu: Một số các tỷ lệ N/X khi chế tạo mẫu bê tông B20

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Sử dụng phương pháp tính toán lý thuyết kết hợp thí nghiệm thực nghiệm để xác định mô đun đàn hồi (E) của hỗn hợp bê tông B20 với các tỷ lệ N/X với NB (nước biển), NN (nước ngọt) khác nhau

5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Trong nước biển chứa chủ yếu các ion Cl

-, Na+, SO42-, K+, Mg2+, Ion Cl- chủ yếu tham gia vào quá trình điện hóa làm ăn mòn cốt thép khi môi trường trong bê tông

có pH<11 Ion Cl- liên kết hóa học trong bê tông chủ yếu ở dạng Canxi clorua aluminat (3CaO.Al2O3.CaCl2.10H2O - muối Friedelt) và canxiclo ferit (3CaO.Fe2O3.CaCl2.10H2O) hấp thụ trên thành lỗ rỗng của bê tông, gây ra hiện tượng

ăn mòn bê tông và cốt thép bên trong bê tông Ion SO4

trong nước biển làm suy thoái vật liệu bê tông do gây ra quá trình muối hóa bên trong vữa bê tông Quá trình muối hóa hình thành tinh thể muối xảy ra trong các lỗ rỗng bên trong bê tông do muối MgSO4 và K2SO4 phản ứng với Ca(OH)2 hình thành nên thạch cao Ion SO42-, Cl- sẽ phản ứng với thành phần khoáng sinh ra trong quá trình thủy hóa của xi măng tạo thành khoáng ettringite, friedelt, đây là một loại khoáng không ổn định (có thành phần chính là CaSO4.2H2O và CaCl2.10H2O), có thể tích lớn hơn thể tích hợp chất ban đầu nhiều lần, sẽ sinh ra nội lực phá vỡ cấu trúc bê tông của vật liệu bê tông đã đông cứng

Ý nghĩa khoa học của đề tài là nghiên cứu, so sánh sự phát triển mô đun đàn hồi của bê tông khi thay đổi các tỷ lệ N/X và thay đổi loại nước trong thành phần cấp phối

Nghiên cứu thực nghiệm là cơ sở để so sánh các đặc tính của vật liệu trong môi trường làm việc thực tế Từ đó rút ra kết luận kiến nghị làm cơ sở khoa học để lựa chọn và áp dụng bê tông sử dụng nước biển trong các công trình xây dựng

6 CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Luận văn gồm những nội dung chính như sau:

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ CÁC VẬT LIỆU CẤU THÀNH

1.1 Tổng quan về bê tông và các vật liệu cấu thành

1.1.1 Tổng quan về bê tông

Bê tông là loại vật liệu đá nhân tạo được hình thành bằng cách tạo hình và làm rắn chắc hỗn hợp được lựa chọn hợp lý của xi măng, nước, cốt liệu (cát, sỏi hay đá dăm), chất độn và phụ gia Cốt liệu đóng vai trò là khung chịu lực, chiếm từ 80 đến 85% thể tích Vữa xi măng, nước bao bọc xung quanh cốt liệu đóng vai trò là chất kết dính chiếm 10 đến 20% khối lượng Sau khi đông cứng, hồ chất kết dính gắn kết các hạt cốt liệu thành một khối tương đối đồng nhất và được gọi là bê tông Hỗn hợp nguyên liệu mới nhào trộn gọi là hỗn hợp bê tông hay bê tông tươi Còn hỗn hợp bê tông sau khi đông cứng rắn, chuyển sang trạng thái đá được gọi là bê tông Yêu cầu cơ bản của bê tông là phải đạt được cường độ (đặc biệt là cường độ chịu nén) ở tuổi quy định hoặc đạt các yêu cầu khác nhau; độ chống thấm, ổn định với môi trường và độ tin cậy khi khai thác, giá thành không quá đắt

Có nhiều cách để phân ra các dạng bê tông khác nhau nhau; phân loại theo cường độ, theo chất kết dính, theo cốt liệu, theo khối lượng thể tích Bê tông truyền thống có cường độ từ 15 đến 20 (MPa) Bê tông thường có cường độ nén từ 20 đến 50 (MPa), bê tông chất lượng cao và rất cao có cường độ nén từ 50 đến 200 (MPa) Bê tông và bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng vì chúng có những ưu điểm nổi bật như: Cường độ chịu lực cao, có thể chế tạo được những loại bê tông có cường độ, hình dạng và tính chất khác nhau; giá thành rẻ, khá bền vững và ổn định đối với mưa nắng, nhiệt độ, độ ẩm

Bê tông sử dụng cho đề tài Luận văn được thiết kế cho 2 loại cấp phối bê tông

sử dụng nước thường (cấp phối 1 – CP1), nước biển (cấp phối 2 – CP2) được thiết kế cùng cấp độ bền (B20), thành phần cấp phối và quy trình đúc mẫu, bảo dưỡng giống nhau và được thí nghiệm kiểm tra giá trị mô đun đàn hồi ở các ngày tuổi 3, 7, 14, 28,

60, 90

1.1.1.1 Phân loại bê tông

Theo dạng chất kết dính: Bê tông xi măng, bê tông silicat, bê tông thạch cao, bê tông polime

Theo dạng cốt liệu: Bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt liệu đặc biệt

Theo khối lượng thể tích:

- Bê tông đặc biệt nặng ( > 2500 kg/m3);

- Bê tông nặng ( = 2200 ÷ 2500 kg/m3);

- Bê tông tương đối nặng ( = 1800 ÷ 2200 kg/m3);

- Bê tông nhẹ ( = 500 ÷ 1800 kg/m3)

Theo công dụng:

- Bê tông thường: dùng cho các kết cấu bê tông cốt thép;

- Bê tông thủy công: xây đập, âu thuyền, kênh, công trình dẫn nước;

- Bê tông mặt đường, sân bay, vỉa hè

- Bê tông dùng cho kết cấu bao che (thường là bê tông nhẹ)

- Bê tông có công dụng đặc biệt (chịu nhiệt, chịu axit, chống phóng xạ )

Trong phạm vi Luận văn, chủ yếu nghiên cứu bê tông nặng dùng chất kết dính

là xi măng (PCB 40)

1.1.1.2 Cấu trúc bê tông

Sau khi tạo hình, các thành phần của hỗn hợp bê tông được sắp xếp chặt chẽ, kết hợp với sự thủy hóa của xi măng hình thành nên cấu trúc bê tông Khoảng thời gian hình thành cấu trúc, cũng nhau cường độ đầu tiên của bê tông phụ thuộc vào thành phần của bê tông, dạng chất kết dính và phụ gia hóa học Cấu trúc vi mô của bê tông có thể được biểu diễn nhau trên hình 1 gồm 3 pha cơ bản là: pha hơi, pha nước và pha rắn

Hình 1.1 Cấu trúc của bê tông [17]

Pha rắn gồm đá xi măng, khung cốt liệu và các liên kết giữa đá xi măng và khung cốt liệu Đá xi măng được cấu thành bởi các hạt xi măng thủy hóa chứa khoảng

50 % gel C-S-H, 20 % vôi liên kết Ca(OH)2, 10 % aluminates và sunfo – aluminates của canxi hydrat hóa và 20% các thành phần khác CA2SH8, CA3) Liên kết đá xi măng – khung cốt liệu tồn tại xung quanh khung cốt liệu và phụ thuộc vào hình dạng cũng như thành phần hóa học các hạt cốt liệu Các kết quả thí nghiệm cho thấy, các hạt cốt

liệu đá canxi khá rỗng và có liên kết chống thấm tốt hơn trong khi các cốt liệu đá silic cho liên kết chống thấm kém hơn [1, 2]

Pha lỏng bao gồm các dạng nước khác nhau cùng tồn tại trong bê tông: Nước lỗ rỗng, nước hấp phụ và nước có liên kết hóa học Nước lỗ rỗng lấp đầy thể tích rỗng nếu bê tông hoàn toàn bão hòa Khi bê tông không bão hòa, nước lỗ rỗng phân cách với pha hơi bởi các mặt cong mao dẫn (menisque) Nước hấp phụ có mặt trên thành của các lỗ rỗng, nhất là trên gel C-S-H và chịu tác động của các lực mặt qua trung gian các lực liên phân tử Van der Waals và các lực tĩnh điện; có đến 6 lớp phân tử nước có thể bị giữ lại trên bề mặt, tuy nhiên lực hấp dẫn giảm khi mà khoảng cách giữa lớp phân tử với bề mặt rắn tăng lên Việc mất nước hút bám là nguyên nhân chủ yếu của

sự co ngót của đá xi măng khi bị làm khô Nước có liên kết hóa học là nước cần thiết cho các phản ứng hydrat hóa của xi măng, loại nước này chỉ bị bay hơi khi nhiệt độ lên tới trên 4000c [1, 2]

Pha khí bao gồm khí và hơi nước cùng tồn tại trong các lỗ rỗng của bê tông Với bê tông bão hòa hoàn toàn, pha hơi bị chiếm chỗ bởi nước lỗ rỗng [1, 2]

1.1.2 Các vật liệu cấu thành

1.1.2.1 Xi măng

Xi măng là thành phần chất kết dính để liên kết các hạt cốt liệu với nhau tạo ra cường độ cho bê tông Chất lượng và hàm lượng xi măng là yếu tố quan trọng quyết định cường độ cho bê tông Hiện nay có rất nhiều loại xi măng để sản xuất bê tông nhau xi măng pooc lăng, xi măng pooc lăng bền sulfat, xi măng pooc lăng xỉ, xi măng pooc lăng puzolan Việc lựa chọn mác xi măng là rất quan trọng khi thiết kế thành phần cấp phối của bê tông để vừa đảm bảo các yêu cầu thiết kế và vừa đảm bảo tính kinh tế Yêu cầu kỹ thuật của xi măng được quy định theo TCVN 2682 : 2009 [3] Để

có loại bê tông có chất lượng tốt, nên sử dụng loại xi măng có mác tỷ lệ thuận với mác

bê tông cần đạt Lượng xi măng dùng phải lớn hơn lượng xi măng tối thiểu và nhỏ hơn lượng xi măng tối đa do tiêu chuẩn quy định để sản xuất được bê tông có độ dẻo và tính công tác quy định mà không vượt hàm lượng nước tối đa Lượng xi măng tối thiểu là 300 g/m3, lượng xi măng tối đa là 500 kg/m3

Thành phần chính của xi măng pooc lăng bao gồm:

Thiết kế cấp phối cho bê tông có fc’ = 25 (Mpa) dùng xi măng Hà Tiên – PCB 40 (đạt các chỉ tiêu kỹ thuật dùng cho bê tông được quy định theo TCVN 6260: 2009 [4])

Nếu cát có thành phần hạt hợp lý sẽ tiết kiệm được xi măng, cường độ bê tông

sẽ cao Thành phần hạt của cát được xác định thông qua thí nghiệm lượng hạt lọt qua các sàng tiêu chuẩn: theo TCVN 7570 : 2006 [5] là các sàng có kích thước lỗ: 5 mm; 2,5 mm; 1,25 mm; 0,63 mm; 0,315 mm; 0,14 mm Khi thiết kế cấp phối, cỡ hạt của cát phải thỏa mãn đường cong thực nghiệm nằm trong phạm vi cho phép ở biểu đồ cấp phối theo quy định TCVN 7570: 2006 [5]

Biểu đồ 1.1 Biểu đồ xác định phạm vi cho phép [5]

1.1.2.3 Cốt liệu lớn (Đá dăm, sỏi)

Cốt liệu lớn có thể sử dụng là sỏi hoặc đá dăm Sỏi là cốt liệu cần ít nước, tốn xi măng, dễ đầm, dễ đổ nhưng lực dính bám với vữa xi măng nhỏ nên cường độ bê tông sỏi thấp hơn bê tông đá dăm Do đó trong xây dựng các kết cấu công trình thường sử dụng cốt liệu lớn là đá dăm Cốt liệu lớn thường có kích thước: 5 ÷ 70 mm (TCVN

7570 – 2006 [5]), và từ 2,36 ÷ 63 mm (theo ASTM [19])

Chất lượng cốt liệu lớn được đặc trưng bằng các yếu tố: cường độ, thành phần hạt và độ lớn, lượng tạp chất Cường độ của đá dăm được xác định thông qua nén mẫu

đá gốc, còn sỏi được xác định thông qua thí nghiệm nén trong xi lanh bằng thép và được gọi là nén giập trong trạng thái bão hòa nước Mác của đá dăm phải tương đương với mác của bê tông

Chất lượng của đá dăm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của bê tông Do đó yêu cầu hàm lượng hạt dẹt không được vượt quá 25% (theo TCVN7572-13:2006 [6]), lượng hạt yếu và phong hóa không vượt quá 10% theo khối lượng, còn lượng tạp chất bên trong chủ yếu là đất sét, bụi, bùn, tạp chất hữu cơ, muối, đá silic vô định hình và

đá diệp thạch silic thường phải rất nhỏ (< 2%), theo 7572-8:2006

Thành phần của đá dăm được xác định thông qua thí nghiệm sàng đá trên bộ sàng tiêu chuẩn có kích thước lỗ sàng là 70 mm, 40 mm, 20 mm, 10 mm và 5 mm (theo TCVN 7570–2006), từ đó xác định đường kính hạt lớn nhất tương ứng với cỡ sàng có lượng sót tích lũy nhỏ hơn và gần 5% nhất và hạt nhỏ nhất của cốt liệu tương ứng với cỡ sàng có lượng sót tích lũy gần 95%, từ thí nghiệm này xây dựng biểu đồ thành phần hạt, nếu nằm trong phạm vi cho phép của quy trình thì cấp phối đạt yêu cầu

Biểu đồ 1.2 Biểu đồ xác định phạm vi cho phép đá dăm [5]

Sau khi sàng phân tích và tính kết quả lượng sót tích lũy, vẽ đường biểu diễn cấp phối hạt Nếu đường biểu diễn cấp phối hạt nằm trong phạm vi cho phép thì đạt tiêu chuẩn về thành phần hạt

1.1.2.4 Nước

Nước là thành phần giúp cho xi măng phản ứng tạo ra các sản phẩm thủy hóa làm cho cường độ của bê tông tăng lên Nước còn tạo ra độ lưu động cần thiết để quá trình thi công được dễ dàng

Nước để chế tạo bê tông phải đảm bảo chất lượng tốt, không gây ảnh hưởng xấu đến thời gian đông kết và rắn chắc của xi măng và không gây ăn mòn cho cốt thép

Nước dùng được là loại nước dùng cho sinh hoạt như nước máy, nước giếng Các loại nước không được dùng là nước đầm, ao, hồ, nước cống rãnh, nước chứa dầu

mỡ, đường, nước có độ pH < 4, nước có chứa sulfat lớn hơn 0,27%

Nước biển có thể dùng để chế tạo bê tông cho những kết cấu làm việc trong nước biển, nếu tổng các loại muối không vượt quá 35g trong 1 lít nước biển

Phụ gia hoạt động bề mặt, mặc dù chỉ sử dụng một lượng nhỏ nhưng có khả năng cải thiện đáng kể tính dẻo của hỗn hợp bê tông và tăng cường nhiều tính chất khác của bê tông như tăng cường độ chịu lực, tăng khả năng chống thấm Trong đa số các trường hợp phụ gia dẻo và siêu dẻo là polime tổng hợp: Các dẫn xuất của nhựa melamin hoặc của axit naftalin sunforic và các loại khác

1.2 Nguyên lý hình thành bê tông thông qua phản ứng thủy hóa của xi măng

Phản ứng thủy hóa của xi măng Pooc lăng:

Khi nhào trộn xi măng với nước, ở giai đoạn đầu xảy ra quá trình tác dụng nhanh của khoáng alit với nước tạo ra hyđrosilicat canxi và hyđroxit canxi

2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 (1.1)

Vì đã có hyđroxit canxi tách ra từ khoáng alit nên khoáng belit thuỷ hoá chậm hơn alit và tách ra ít Ca(OH)2 hơn:

2(2CaO.SiO2) + 4H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2 (1.2)

Hyđrosilicat canxi hình thành khi thuỷ hoá hoàn toàn đơn khoáng silicat tricanxi ở trạng thái cân bằng với dung dịch bão hoà hyđroxit canxi Tỷ lệ CaO/SiO2

trong các hyđrosilicat trong hồ xi măng có thể thay đổi phụ thuộc vào thành phần vật liệu, điều kiện rắn chắc và các yếu tố khác Pha chứa alumô chủ yếu trong xi măng là aluminat tricanxi 3CaO.Al2O3, đây là pha hoạt động nhất Ngay sau khi trộn với nước, trên bề mặt các hạt xi măng đã có lớp sản phẩm xốp, không bền có tinh thể dạng tấm mỏng lục giác của 4CaO.Al2O3.9H2O và 2CaO.Al2O3.8H2O Cấu trúc dạng tơi xốp này làm giảm độ bền nước của xi măng Dạng ổn định của nó là hyđroaluminat 6 nước có tinh thể hình lập phương được tạo thành từ phản ứng trong phương trình (1.3):

3CaO.Al2O3 + 6H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O (1.3)

Để làm chậm quá trình đông kết khi nghiền clinke cần cho thêm một lượng đá thạch cao (3% ÷ 5% so với khối lượng xi măng) Sulfat canxi sẽ đóng vai trò là chất hoạt động hoá học của xi măng, tác dụng với aluminat tricanxi ngay từ đầu để tạo thành sulfoaluminat canxi ngậm nước (khoáng etringit) như phương trình (1.4):

3CaO.Al2O3 + 3 (CaSO4.2H2O) + 26H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O (1.4) Trong dung dịch bão hoà Ca(OH)2, ngay từ đầu etringit sẽ tách ra ở dạng keo phân tán mịn đọng lại trên bề mặt 3CaO.Al2O3 làm chậm sự thuỷ hoá của nó và kéo dài thời gian đông kết của xi măng Sự kết tinh của Ca(OH)2 từ dung dịch quá bão hoà

sẽ làm giảm nồng độ hyđroxit canxi trong dung dịch và etringit chuyển sang tinh thể dạng sợi, tạo ra cường độ ban đầu cho xi măng Etringit có thể tích lớn gấp 2 lần so với thể tích các chất tham gia phản ứng, có tác dụng chèn lấp lỗ rỗng của đá xi măng, làm cường độ và độ ổn định của đá xi măng tăng lên Cấu trúc của đá xi măng cũng sẽ tốt hơn do hạn chế được những chỗ yếu của hyđroaluminat canxi Sau đó etringit còn tác dụng với 3CaO.Al2O3 còn lại sau khi đã tác dụng với đá thạch cao để tạo ra muối kép của sulfat như phương trình (1.5):

2(3CaO.Al2O3)+3CaO.Al2O3.3Ca.SO4.32H2O+22H2O = (3CaO.Al2O3.CaSO4.18H2O) (1.5)

Feroaluminat tetracanxi tác dụng với nước tạo ra hyđroaluminat và hyđroferit canxi như phương trình (1.6):

4CaO.Al2O3.Fe2O3 + mH2O = 3CaO.Al2O3.6H2O + CaO.Fe2O3.nH2O (1.6)

Hyđroferit sẽ nằm lại trong thành phần của gen xi măng, còn hyđroaluminat sẽ tác dụng với đá thạch cao như phản ứng trên

Quá trình rắn chắc của xi măng:

Khi xi măng rắn chắc, các quá trình vật lý và hoá lý phức tạp đi kèm theo các phản ứng hoá học có một ý nghĩa rất lớn và tạo ra sự biến đổi tổng hợp, khiến cho xi măng khi nhào trộn với nước, lúc đầu chỉ là hồ dẻo và sau biến thành đá cứng có cường độ Tất cả các quá trình tác dụng tương hỗ của từng khoáng với nước để tạo ra những sản phẩm mới xảy ra đồng thời, xen kẽ và ảnh hưởng lẫn nhau Các sản phẩm mới cũng có thể tác dụng tương hỗ với nhau và với các khoáng khác của clinke để

hình thành những liên kết mới Do đó hồ xi măng là một hệ rất phức tạp cả về cấu trúc thành phần cũng như sự biến đổi Để giải thích quá trình rắn chắc người ta thường dùng thuyết của Baikov – Rebinder Theo thuyết này, quá trình rắn chắc của xi măng được chia làm 3 giai đoạn [1, 2]:

1.2.1 Giai đoạn hòa tan

Khi nhào trộn xi măng với nước các thành phần khoáng của clinke sẽ tác dụng với nước ngay trên bề mặt hạt xi măng Những sản phẩm mới tan được [Ca(OH)2; CaO.Al2O3.6H2O] sẽ tan ra Nhưng vì độ tan của nó không lớn và lượng nước có hạn nên dung dịch nhanh chóng trở nên quá bão hoà

1.2.2 Giai đoạn hóa keo

Trong dung dịch quá bão hoà, các sản phẩm Ca(OH)2; 3CaO.Al2O3.6H2O mới tạo thành sẽ không tan nữa mà tồn tại ở trạng thái keo Còn các sản phẩm etringit, CSH vốn không tan nên vẫn tồn tại ở thể keo phân tán Nước vẫn tiếp tục mất đi (bay hơi, phản ứng với xi măng), các sản phẩm mới tiếp tục tạo thành, tỷ lệ rắn/lỏng ngày một tăng, hỗn hợp mất dần tính dẻo, các sản phẩm ở thể keo liên kết với nhau thành thể ngưng keo

1.2.3 Giai đoạn kết tinh

Nước ở thể ngưng keo vẫn tiếp tục mất đi, các sản phẩm mới ngày càng nhiều Chúng kết tinh lại thành tinh thể rồi chuyển sang thể liên tinh làm cho cả hệ thống hoá cứng và cường độ tăng

1.3 Một số nghiên cứu trên thế giới về ảnh hưởng của nước biển đến chất lượng của bê tông

1.3.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng cốt liệu khai thác từ biển để chế tạo bê tông trên thế giới và trong nước

1.3.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Năm 1949, tại hội nghị quốc tế ở Lisbon, nhà khoa học Pháp A.M.Fermandes trong báo cáo chung có đề cập đến vấn đề sử dụng cát biển để chế tạo bê tông xi măng

Ở Mỹ năm 1956, hội quốc gia về cát đã ra thông báo về việc sử dụng cát biển để chế tạo bê tông Ở Liên xô, năm 1965 F.M.Ivanov và V.C.Glabkov đã công bố kết quả nghiên cứu dùng cát biển ở biển Đen để chế tạo bê tông thủy công

Trên trang Web “The reasons why we have sea-sand houses” ngày 5/11/2003 cũng đã đề cập đến ảnh hưởng của muối trong cát biển khi xây dựng nhà Khi dùng cát biển trộn với xi măng thay cho cát sông bình thường làm nhà thì lượng muối clorua trong cát biển làm ảnh hưởng ít nhiều đến chất lượng của nhà ở, nhưng ảnh hưởng này

là không đáng kể

Trên thế giới hiện nay, việc sử dụng hỗn hợp bê tông từ nước biển để bồi lấp tạo thành các đảo nhân tạo đang ngày càng phổ biến

1.3.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Nhiều cơ quan, nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu bê tông xi măng sử dụng cát biển, cát mịn và đã có kết quả nhất định như: “Vấn đề sử dụng cát, đá biển và nước biển trong bê tông” của Võ Thới Trung; “Công nghệ cải tạo đất, cát mặn, nước mặn tạo thành cốt liệu cho vữa và bê tông” của TS Nguyễn Hồng Bỉnh; “Bê tông làm từ cát biển và nước biển theo công nghệ của Công ty Thạch Anh”,

1.3.2 Ảnh hưởng của nước biển trong quá trình chế tạo

Nước biển thường có 3,5% muối theo trọng lượng Nồng độ ion Na+

và Cl- là cao nhất, điển hình là 11.000 và 20.000 mg/lít tương ứng Nó cũng chứa Mg2+ và SO42-điển hình là 1.400 và 2.700 mg/lít tương ứng Các pH của nước biển thay đổi từ 7,5 và 8,4 Giá trị trung bình là 8,2 Nước biển cũng chứa một số lượng khí CO2 [1]

Magnesium sulphate phản ứng với hydroxit canxi trong xi măng pooc lăng để hình thành sulfat canxi, đồng thời kết tủa hydroximagiê MgSO4 cũng sẽ phản ứng với canxi ngậm nước aluminat để hình thành canxi sulphaoluminat Những phản ứng trên chủ yếu do sự tấn công hóa học của nước biển khi sử dụng trong bê tông [1]

Sự có mặt của clorua trong nước biển có thể làm chậm sự giãn nở của bê tông trong dung dịch sulfat Bê tông sẽ phải mất nhiều thời gian hòa tan hơn trong nước biển và điều này sẽ khuyến khích quá trình chiết lọc không có lợi trong bê tông [1]

Sự tấn công của sulphate hạn biểu thị sự gia tăng khối lượng xi măng trong hồ bột hoặc vữa do các phản ứng hóa học giữa các sản phẩm của quá trình hydrat hóa giữa xi măng và dung dịch chứa sulfat [1]

Nói chung, bê tông diễn ra nhiều phản ứng đồng thời khi sử dụng nước biển để chế tạo Một số phản ứng không có lợi cho bê tông vẫn tiếp tục diễn ra trong thời gian dài trong quá trình sử dụng, điều này gây ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng và tuổi thọ của bê tông khi sử dụng nước biển

1.3.3 Ảnh hưởng của nước biển trong quá trình khai thác sử dụng

Sulphates rắn sẽ tấn công bê tông một cách nặng nề nhưng khi các hóa chất đã hòa tan, chúng sẽ thâm nhập vào bê tông xốp và phản ứng với các sản phẩm của xi măng đã hydrat hóa Trong tất cả cacsulphates, magnesium sulphate gây thiệt hại tối

đa cho bê tông Sự xuất hiện màu trắng đặc trưng là dấu hiệu của cuộc tấn công sulphate [1]

Trong bê tông cứng, canxi aluminate hydrate (CAH) có thể phản ứng với muối sulfat, các sản phẩm của phản ứng là canxi sulphaoluminat hình thành trong khuôn

khổ vữa xi măng đã hydrat hóa Vì vậy, sự gia tăng khối lượng của pha rắn có thể lên đến 227 phần trăm, sự tan rã dần dần của bê tông bắt đầu [1]

Magnesium sulphate có nhiều ảnh hưởng hơn các sulphates khác bởi vì nó không chỉ phản ứng với canxi và hydroxit canxi aluminat hydrat hóa như các sulphates khác, nhưng cũng phân hủy silicat canxi ngậm nước hoàn toàn và làm cho bê tông trở nên dễ vỡ [1]

Phản ứng kiềm – cốt liệu (AAR) là một phản ứng hóa học cơ bản giữa các ion hydroxyl trong các lỗ rỗng nước trong bê tông và một số loại đá khoáng chất mà đôi khi xảy ra như một phần của cốt liệu (đặc biệt là phản ứng kiềm – silíc ASR), phản ứng này được công nhận là một trong những nguyên nhân gây nứt bê tông [1]

Sự tấn công của clorua là một trong những khía cạnh quan trọng cần xét đến khi

xử lý độ bền của bê tông làm từ nước biển Clorua đặc biệt cần được quan tâm trong kết cấu bê tông cốt thép, bởi vì nó chủ yếu gây ăn mòn cốt thép [1, 2, 14, 15, 16, 17,

20, 21]

Kết luận chương 1

Để biết được ảnh hưởng của việc sử dụng nước biển khu vực thành phố Nha Trang – tỉnh Khánh Hòa tới sự phát triển mô đun đàn hồi của bê tông Tác giả đề xuất chế tạo hai loại cấp phối mẫu để thí nghiệm so sánh mô đun đàn hồi trong khoảng thời gian từ 3, 7, 14, 28, 60 đến 90 ngày, với các loại cấp phối như sau:

- Cấp phối 1 (CP1): B20 dùng Cát sông – Nước máy - Đá Dmax= 20mm – Xi măng Hà Tiên PCB40 - Sụt 6÷8cm

- Cấp phối 2 (CP2): B20 dùng Cát sông – Nước biển – Đá Dmax= 20mm – Xi măng Hà Tiên PCB40 – Sụt 6÷8cm

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH CƠ LÝ

CỦA NƯỚC NGỌT, NƯỚC BIỂN VÀ SỰ PHÁT TRIỂN MÔ ĐUN ĐÀN HỒI

CỦA BÊ TÔNG

2.1 Đặc điểm môi trường biển miền Trung Việt Nam

2.1.1 Đặc điểm chung

Việt Nam là một quốc gia biển lớn nằm ven bờ Tây Biển Đông Trong Biển Đông, liên quan tới Việt Nam có hai vịnh (gulf) lớn là vịnh Bắc Bộ ở phía Tây Bắc, rộng khoảng 130.000 km2 và Vịnh Thái Lan ở phía Tây Nam, diện tích khoảng 293.000 km2 Đây là biển duy nhất nối liền hai đại dương - Ấn Độ Dương và Thái Bình Dương

Biển Việt Nam là một bộ phận quan trọng của Biển Đông, bao gồm vùng nội thuỷ, lãnh hải, tiếp giáp lãnh hải, vùng đặc quyền kinh tế và thềm lục địa (theo quy định của Công ước Liên Hợp quốc về Luật Biển năm 1982)

Hình thế phần đất liền của Việt Nam hẹp chiều ngang (không có nơi nào cách biển trên 500 km) với đường bờ biển dài trên 3.260 km (không kể bờ các đảo) chạy theo hướng kinh tuyến, kéo từ Móng Cái (Quảng Ninh) ở phía Đông Bắc xuống tới Hà Tiên (Kiên Giang) ở phía Tây Nam Bờ biển Việt Nam khúc khuỷu, nhiều eo, vụng, vũng, vịnh ven bờ và cứ 20 km chiều dài đường bờ biển lại bắt gặp một cửa sông lớn với tổng số khoảng 114 cửa sông đổ ra biển, chủ yếu từ phía lục địa Việt Nam Đặc biệt, Việt Nam có hai đồng bằng châu thổ rộng lớn và phì nhiêu ven biển là đồng bằng châu thổ sông Hồng ở phía Bắc và đồng bằng châu thổ sông Cửu Long ở phía Nam Lượng nước và phù sa lớn nhất đổ vào Biển Đông hàng năm chính là từ các hệ thống sông của hai đồng bằng này Bên cạnh việc bổ sung nguồn dinh dưỡng cho biển Việt Nam và Biển Đông, các hệ thống sông này cũng đổ ra biển không ít chất gây ô nhiễm môi trường biển và vùng cửa sông ven biển nước ta

Đặc điểm nổi bật nhất của vùng biển Việt Nam nói chung và vùng biển miền Trung nói riêng là các cồn cát cao và dài chứa đựng rất nhiều tiềm năng về kinh tế, khoáng sản và du lịch Các dải cồn cát ven biển miền Trung có nguồn gốc và quá trình hình thành phức tạp và diễn ra trong khoảng thời gian dài, trên một không gian rộng Quá trình tiến hóa thành hệ cát ven biển miền Trung gắn liền với sự dao động của mực nước biển trong kỷ Đệ Tứ Cát ven biển miền Trung có nguồn gốc tại chỗ do sông và các dòng chảy lục địa đổ ra biển với một năng lượng lớn trong điều kiện mưa lũ liên tục Cơ chế thành tạo cồn cát theo kiểu hình thành đê cát ven biển cộng sinh với các trầm tích lấp đầy dần vùng biển bên trong mỗi chu kỳ biển tiến, thoái Tập hợp các tập cát sau 5 chu kỳ biển tiến, thoái tạo nên tầng cát hiện nay

Khoáng sản có trữ lượng lớn nhất phân bố trong dải cồn cát ven biển là sa khoáng Ti tan Dải cồn cát ven biển tỉnh Bình Thuận là nơi có trữ lượng sa khoáng Titan lớn nhất nước, dự báo lên tới 558 triệu tấn; trong đó, khu vực ven biển huyện Bắc Bình có trữ lượng sa khoáng Ti tan đạt 142 triệu tấn Các bãi cát, cồn cát ven biển trong vùng gắn liền với các hình thái địa hình đặc trưng khác tại vùng bờ biển là những cảnh quan thiên nhiên tuyệt đẹp, có sức hấp dẫn rất lớn để phát triển các khu du lịch, vui chơi giải trí và đặc biệt với trữ lượng cát rất lớn hiện có thì đây sẽ là nguồn vật liệu vô tận cho ngành xây dựng nếu biết tận dụng và khai thác hợp lý [internet]

Hình 2.1 Vùng biển miền Trung – Việt Nam

“Nguồn internet”

2.1.2 Đặc điểm ở khu vực Nha Trang – Khánh Hòa

Biển Nha Trang (Khánh Hòa) cũng nằm trong hệ thống các vùng biển của duyên hải Nam Trung bộ, có đầy đủ tất cả các yếu tố đặc thù của môi trường biển Việt Nam nói chung và duyên hải miền Trung nói riêng Cồn cát ở đây không cao và ngắn nhưng lại có những bãi cát rộng và trải dài, chạy dọc theo bờ biển chứa đựng một nguồn vật liệu cát rất lớn cho ngành Xây dựng mang lại hiệu quả kinh tế cao nếu biết tận dụng và khai thác một cách hợp lý [internet]

Hình 2.2 Biển Nha Trang – Khánh Hòa

“Nguồn internet”

2.2 Phương pháp và các chỉ tiêu cần đánh giá khi sử dụng nước biển

2.2.1 Phương pháp đánh giá

Phương pháp đánh giá nước biển được tiến hành theo các tiêu chuẩn sau:

- TCVN 4506:2012 “Nước trộn bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật” [7]

2.2.2 Các chỉ tiêu cần đánh giá

- Xác định váng dầu mỡ và màu nước bằng quan sát mắt thường;

- Xác định lượng tạp chất hữu cơ TCVN 2671:1978;

- Xác định pH theo TCVN 6492:1999;

- Xác định tổng hàm lượng muối hòa tan theo TCVN 4560:1988;

- Xác định lượng cặn không tan theo TCVN 4560:1988;

- Xác định hàm lượng ion sulfat theo 6200:1996;

- Xác định hàm lượng ion clo theo 6194:1996;

- Xác định hàm lượng natri và kali theo TCVN 6196:2000

2.3 Phương pháp xác định cường độ nén của bê tông bằng thực nghiệm (Theo TCVN 3118:1993)[10]

Để đánh giá cường độ chịu nén của các loại bê tông, tác giả đã sử dụng phương pháp thí nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN 3118:1993 “Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ chịu nén” [10]

2.3.1 Thiết bị thử

Hình 2.3 Máy nén mẫu Thiết bị thử bao gồm:

- Máy nén;

- Thước lá kim loại;

- Đệm truyền tải (sử dụng khí nén các nữa viên mẫu đầm sau khi uốn gãy)

2.3.2 Chuẩn bị mẫu thử

- Chuẩn bị mẫu thử nén theo nhóm mẫu, mỗi nhóm mẫu gồm 3 viên

- Viên chuẩn để xác định cường độ nén của bê tông là viên mẫu lập phương kích thước 15x15x15cm Các viên mẫu khác mẫu trên phải quy đổi khi tính toán

- Kết cấu sản phẩm yêu cầu mẫu thử ở trạng thái nào thì phải nén mẫu thử ở đúng tuổi và trạng thái đó

- Kiểm tra và chọn hai mặt chịu nén của các viên mẫu thử sao cho:

+ Khe hở lớn nhất giữa chúng với thước thẳng đặt áp sát xoay theo các phương không được vượt quá 0,05 mm trên 100 mm tính từ điểm tì thước

+ Khe hở lớn nhất giữa chúng với thành thước kẻ vuông góc khi đặt thành kia

áp sát các mặt kề bên của mẫu lập phương không được vượt quá 1mm trên 100 mm tính từ điểm tì thước trên mặt kiểm tra

- Trong trường hợp mẫu thử không đạt yêu cầu các mẫu thử phải được gia công lại bằng cách mài bớt hoặc làm phẳng mặt bằng một lớp hồ xi măng cứng đanh không dày quá 2 mm Cường độ của lớp xi măng này khi thử không được thấp hơn một nữa cường độ dự kiến của bê tông

- Tất cả các mẫu thử đều được đúc trước và bảo dưỡng đạt yêu cầu kỹ thuật của các tiêu chuẩn sau:

+ Đúc mẫu được lấy theo TCVN 3105 : 1993 “Hỗn hợp bê tông nặng và bê tông nặng – Lấy mẫu chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử” [8];

+ Thử độ sụt lấy theo TCVN 3106:1993 “Hỗn hợp bê tông nặng – Phương pháp thử độ sụt” [9]

a) Mẫu thử trước khi nén 60 ngày tuổi

b) Mẫu thử sau khi nén 60 ngày tuổi

Hình 2.4 Chuẩn bị mẫu thử nén

2.3.2.1 Đúc mẫu

Đúc mẫu bằng khuôn lập phương kích thước 15x15x15 cm: Đặt khuôn lên bàn rung và bắt chặt khuôn vào bàn rung bằng các bu lông hãm Cho hỗn hợp bê tông đã trộn sẵn theo các thiết kế cấp phối đã nêu ở mục “Kết luận chương 1” vào khuôn thành

2 lớp, dùng thanh thép tròn (d =16 mm) đầm 25 lần Sau khi đầm xong lớp thứ nhất, cho bàn rung làm việc với 2800÷3000 vòng/phút, biên độ 0,35÷0,5 mm đến khi hết bọt khí và hồ xi măng xuất hiện trên bề mặt bê tông thì dừng lại Dùng thanh thép cạo lớp

hồ trên mặt lớp bê tông đã đầm để tạo nhám và tiếp tục đổ lớp bê tông tiếp theo rồi tiếp tục đầm 25 lần và rung, lượng hỗn hợp bê tông lần thứ hai cho vào khuôn sao cho sau khi đầm và rung xong, mặt hỗn hợp bê tông còn cách miệng khuôn từ 1 đến 2 mm

đủ để phủ một lớp hồ xi măng làm phẳng đầu mẫu

Hình 2.5 Đúc mẫu trong phòng thí nghiệm

2.3.2.2 Bảo dưỡng mẫu

Việc bảo dưỡng các mẫu bê tông cho đến trước khi thí nghiệm được tiến hành theo quy định của TCVN 3105:1993 [8]

Hình 2.6 Bảo dưỡng mẫu

2.3.3 Tiến hành thử

Việc tiến hành thử mẫu thí nghiệm tuân theo các quy định của TCVN 3118:1993 “Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ chịu nén” [10], cụ thể như sau:

2.3.3.1.Xác định diện tích chịu lực mẫu

Đo chính xác tới 01 mm các cặp cạnh song song của hai mặt chịu nén, xác định diện tích hai mặt chịu nén trên, dưới theo các giá trị trung bình của các cặp cạnh Diện tích chịu nén của mẫu chính là trung bình diện tích số học của hai mặt

2.3.3.2 Xác định tải trọng phá hoại mẫu

Chọn thang lực thích hợp của máy để khi nén tải trọng phá hoại nằm trong khoảng 20÷80% tải trọng cực đại của thang lực nén đã chọn Không được nén mẫu ngoài thang lực trên

Đặt mẫu vào máy nén sao cho một mặt chịu nén đã chọn nằm đúng tâm thớt dưới của máy, vận hành máy cho mặt trên của mẫu nhẹ nhàng tiếp cận với thớt trên của máy Tăng tải liên tục cho đến khi mẫu bị phá hoại

Hình 2.7 Sơ đồ thí nghiệm mẫu lập phương theo TCVN 3118:1993 [10]

Lực tối đa đạt được là giá trị phá hoại mẫu

2.3.4 Tính kết quả

Cường độ nén từng viên mẫu bê tông (R) được tính bằng daN/cm2

(kg/cm2) theo công thức:

Trong đó:

P – là tải trọng phá hoại (daN);

F – là diện tích chịu lực nén của viên mẫu (cm2);

α– Hệ số tính đổi kết quả thử nén các viên mẫu bê tông kích thước khác viên chuẩn về cường độ của viên chuẩn 15x15x15 cm Lấy theo bảng sau:

Bảng 2.1 Bảng trị số α [6]

Cường độ chịu nén của bê tông được xác định từ các giá trị cường độ nén của các viên trong tổ mẫu bê tông như sau:

+ So sánh các giá trị cường độ nén lớn nhất và nhỏ nhất so với cường độ nén của viên mẫu trung bình Nếu sai lệch không vượt quá 15% thì cường độ nén bằng trung bình số học của ba mẫu thử, nếu vượt quá 15% thì lấy cường độ nén theo mẫu trung bình

+ Nếu chỉ nén hai viên thì kết quả bằng trung bình số học của hai viên

2.4 Những yếu tố ảnh hưởng đến cường độ nén của bê tông

2.4.1 Ảnh hưởng của hàm lượng muối chứa trong nước biển

Nước biển Việt Nam nói chung, biển Miền Trung nói riêng thường chứa trung bình một lượng muối hòa tan (clorua và sulfat) khoảng 3,5% theo khối lượng, độ pH khoảng từ 8,2 Bê tông chế tạo từ nước biển hoặc tồn tại trong nước biển bị phá hoại

do sự tác động của quá trình lý hóa (tấn công sulfat, ăn mòn clorua, phản ứng kiềm –cốt liệu, sự rửa trôi portlandite, sự kết tinh muối, đông và tan băng, xói mòn và mài mòn do sóng, vi sinh vật ), tùy thuộc vào tính chất của tác động, sự phá hoại có thể từ

hồ xi măng, cốt liệu, vật liệu gia cường hoặc phá hoại đồng thời [14] Trong các hình thức phá hoại của nước biển thì ăn mòn clorua và tấn công sulfat là những nhân tố chính đối với độ bền và tuổi thọ của công trình bê tông cốt thép Clorua tác động đến

độ bền bởi sự ăn mòn cốt thép và sulfat ảnh hưởng đến độ bền bởi sự phá hoại bê tông, trong phạm vi của đề tài Luận văn, tác giả chỉ đề cập đến ảnh hưởng của sulfat trong nước biển đến cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê tông

Sulfat tấn công bê tông thông thường là do sự hình thành của các ettingite (sulfoaluminate hydrate 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O) và thạch cao (gypsum CaSO4.2H2O) gây ra sự trương nở và có thể dẫn đến sự nứt và phá hoại kết cấu bê tông

[1,14,15] Do sự có mặt của các ion clorua nên các phản ứng hóa học giữa sulfat trong nước biển khác với dung dịch chỉ có sulfat, cụ thể là bê tông được chế tạo từ nước biển

ít gây ra sự trương nở, kết quả của sự tấn công hóa học của nước biển đối với bê tông

là tạo thành Mg(OH)2, CaCO3, SiO2.aq, 4MgO.SiO2.8H2O, aSO4.2H2O và ettingite dẫn đến sự mềm hóa của hồ xi măng và giảm cường độ của bê tông [14, 18, 20] Quá trình tấn công của nước biển đổi với cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê tông

có thể khái quát hóa như sau:

Nước biển chứa các thành phần hóa học tấn công làm tổn hại đến độ bền của bê tông Cụ thể, Mg2+, SO42-, Cl-, CO2 tấn công sản phẩm hydrate của xi măng [Ca(OH)2, CaO.Al2O3.CaSO4.18H2O, C-S-H] được diễn giải theo các phản ứng dưới đây:

- MgSO4 phản ứng với Ca(OH)2 hình thành các brucite Mg(OH)2 và thạch cao CaSO4.2H2O theo phương trình (2.1):

MgSO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaSO4.2H2O (2.1)

và phản ứng với monosulfoaluminate hydrate tạo thành ettringite theo phương trình (2.2):

MgSO4 + Ca(OH)2 + CaO.Al2O3.CaSO4.18H2O =

= Mg(OH)2 + 3CaO.Al2O3.3CaOSO4.32H2O (2.2)

- MgCl2 phản ứng với Ca(OH)2 hình thành brucite và calcium chloride CaCl2 theo phương trình (2.3):

MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCl2 (2.3)

- Carbon dioxide CO2 hòa tan trong nước biển tác dụng với Ca(OH)2 tạo thành aragonite CaCO3 theo phương trình (2.4), calcium bicarbonate theo phương trình (2.5)

và thạch cao theo phương trình (2.6):

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O (2.4)

CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO)2 (2.5)

CO2 + Ca(OH)2 + CaO.Al2O3.CaSO4.18H2O =

= 3CaO.Al2O3.CaCO3.xH2O + CaSO4.2H2O (2.6)

Thạch cao, calcium chloride và calcium bicarbonatetan tan trong nước biển, do

đó dễ dàng dẫn đến sự chiết tách từ bê tông dẫn đến tăng độ rỗng, thấm và giảm cường

độ [14] Mặc dù nồng độ sulfat trong nước biển đủ lớn để hình thành ettringite nhưng

do có sự hiện diện của ion Cl- nên bản chất trương nở của etringite giảm đáng kể [14, 18] MgSO4 và MgCl2 tác dụng với sản phẩm hyđrat của xi măng theo các phương trình (2.1), (2.2) và (2.3) cho đến khi Ca(OH)2 cạn kiệt, sau đó MgSO4 khử canxi

(decalcify) từ các gen C-S-H (chất tạo nên dính kết chủ yếu của hồ xi măng) chuyển thành magnesium silicate hydrate MgO.SiO2.H2O kém bền theo phương trình (2.7):

xCaO.SiO2.aq + 4Mg2+ + 4SiO42- + (4-x)Ca(OH)2.nH2O

Hình 2.8 Sự phụ thuộc của cường độ bê tông vào lượng nước nhào trộn [2]

a – Vùng hỗn hợp bê tông cứng không đầm chặt được;

b – Vùng hỗn hợp bê tông có cường độ và độ đặc cao;

c – Vùng hỗn hợp bê tông dẻo;

d – Vùng hỗn hợp bê tông chảy

Quan sát hình biểu diễn ta dễ dàng nhận thấy:

- Khi lượng nước cho 1m3 bê tông là bé (vùng a) thì khả năng đầm chặt của bê tông sẽ giảm dẫn đến cường độ giới hạn của bê tông khi nén là nhỏ;

- Khi lượng nước cho 1m3 bê tông là phù hợp (vùng b) thì bê tông có độ đặc và cường độ giới hạn của bê tông khi nén là cao;

- Khi lượng nước cho 1m3 bê tông tăng dần (vùng c & d) thì độ linh động của

bê tông tăng dần dẫn đến cường độ giới hạn khi nén của bê tông cũng giảm dần

Độ rỗng tạo ra do lượng nước thừa có thể xác định bằng công thức:

Trong đó:

+ N, X: lượng nước và lượng xi măng trong 1m3 bê tông, (kg);

+ω: lượng nước liên kết hóa học tính bằng % khối lượng xi măng Ở 28 ngày tuổi lượng nước liên kết hóa học khoảng 15 – 20%

Mối quan hệ giữa cường độ bê tông với mác xi măng, tỷ lệ X/N được biểu thị bằng các công thức của Bôlomy – Ckramkaep (Nga) như sau:

Đối với bê tông thường:

Đối với bê tông cường độ cao:

Trong đó:

+ Rx: mác của xi măng (daN/cm2);

+ RBT: mác của bê tông yêu cầu ở 28 ngày tuổi (daN/cm2);

+ A, A1: hệ số thực nghiệm xác định từ điều kiện nguyên vật liệu và phương pháp xác định mác xi măng;

+ X/N: là tỷ lệ xi măng trên nước

2.4.3 Hàm lượng và tính chất của cốt liệu

Trong bê tông tỷ lệ thể tích cốt liệu thường chiếm từ 50÷70% Tỷ lệ thành phần cốt liệu, loại cốt liệu, cấp phối hạt, độ lớn hạt cốt liệu và đặc trưng bề mặt của hạt cốt liệu có ảnh hưởng đến cường độ và cường độ chống nứt của bê tông

Cốt liệu lớn có cấp phối hạt hợp lý sẽ đảm bảo các hạt sắp xếp chặt chẽ, độ rỗng của bê tông nhỏ và như vậy cường độ bê tông sẽ cao

Kích thước lớn nhất của cốt liệu cũng ảnh hưởng khác nhau đến cường độ của

bê tông Nếu kích thước cốt liệu lớn thì diện tích bề mặt riêng nhỏ sẽ tiết kiệm xi măng, cường độ chịu nén có thể tăng

Cốt liệu có nguồn gốc là đá Granit cho cường độ bê tông cao hơn so với cốt liệu

Hạt cốt liệu càng lớn thì sự cản trở co ngót của xi măng càng lớn và sẽ gây ra nội ứng suất trong hồ xi măng và tạo ra các vi vết nứt trong bê tông trước khi khai thác Đây là yếu tố nguy hiểm đối với bê tông chất lượng cao Xu thế hiện nay là giảm dần đường kính lớn nhất của hạt cốt liệu lớn để tăng độ đồng nhất và khả năng chống nứt cho bê tông

Đặc trưng bề mặt cốt liệu ảnh hưởng đến lực liên kết giữa cốt liệu với đá xi măng Bê tông dùng sỏi tròn trơn thì vết nứt xảy ra ở ứng suất thấp hơn so với dùng đá dăm có dạng hạt nhám ráp, góc cạnh vì sự liên kết cơ học chịu ảnh hưởng của tính chất

bề mặt và hình dạng hạt cốt liệu lớn

2.4.4 Cấu tạo của bê tông

Cấu tạo của bê tông biểu thị bằng độ đặc của nó Độ đặc càng cao thì cường độ

bê tông càng lớn Cường độ bê tông phụ thuộc vào mức độ đầm chặt thông qua hệ số lèn K1 được xác định bằng công thức sau:

(2.5) Trong đó:

+ : là khối lượng thể tích thực tế của hỗn hợp bê tông sau khi lèn chặt, Kg/m3;

+ : là khối lượng thể tích tính toán của hỗn hợp bê tông, Kg/m3;

Thông thường hệ số lèn chặt K1= 0,9÷0,95, riêng với hỗn hợp bê tông cứng, thi công trong điều kiện phù hợp thì hệ số lèn chặt có thể đạt 0,95 ÷ 0,98

2.4.5 Phụ gia tăng dẻo

Phụ gia tăng dẻo có tác dụng tăng tính dẻo cho bê tông nên có thể giảm bớt lượng nước nhào trộn, do đó cường độ bê tông sẽ tăng lên đáng kể

2.4.6 Phụ gia đông kết nhanh

Phụ gia đông kết nhanh có tác dụng đẩy nhanh quá trình thủy hóa của xi măng nên làm tăng nhanh sự phát triển cường độ bê tông dưỡng hộ trong điều kiện tự nhiên cũng như ngay sau khi dưỡng hộ nhiệt

2.4.7 Cường độ bê tông tăng theo thời gian

- Trong quá trình rắn chắc cường độ bê tông không ngừng tăng lên Từ 7 đến 14 ngày đầu cường độ phát triển nhanh, sau 28 ngày chậm dần và có thể tăng đến vài năm gần như theo quy luật logarit:

- Cường độ lăng trụ D15x30 cm (RLT) của từng viên mẫu bê tông được tính bằng daN/cm2 (kg/cm2 ), theo công thức:

(2.7) Trong đó:

P: Lực nén làm mẫu bị phá hoại

F: Diện tích thiết diện chịu nén

Đơn vị tính của RLT thường dùng là daN/cm2 (kg/cm2) hoặc MPa (Meega Pascan)

Cường độ lăng trụ của bê tông được xác định từ các giá trị cường độ của các viên trong tổ mẫu theo điều 4.3 của TCVN 3118:1993 [10] Cường độ chịu nén của bê tông được xác định từ các giá trị cường độ chịu nén của các viên trong tổ mẫu bê tông như sau:

So sánh các giá trị cường độ nén lớn nhất và nhỏ nhất với cường độ nén của viên mẫu trung bình Nếu cả hai giá trị đó đều không chênh lệch nhau quá 15% so với cường độ nén của viên mẫu trung bình thì cường độ nén của bê tông tính bằng trung bình số học của ba kết quả thử trên ba viên mẫu Nếu một trong hai giá trị đó lệch quá 15% so với cường độ nén của viên mẫu trung bình thì loại bỏ cả hai kết quả lớn nhất

và nhỏ nhất Khi đó cường độ nén của bê tông là cường độ nén của một viên mẫu còn lại

2.4.8 Điều kiện môi trường bảo dưỡng

Trong môi trường nhiệt độ, độ ẩm cao sự tăng cường độ của bê tông có thể kéo dài trong nhiều năm, còn trong điều kiện khô hanh hoặc nhiệt độ thấp sự tăng cường

độ trong thời gian sau này là không đáng kể Khi dùng hơi nước nóng để bảo dưỡng bê tông làm cho cường độ bê tông tăng rất nhanh trong thời gian vài ngày đầu nhưng sẽ làm cho bê tông trở nên giòn hơn và cường độ cuối cùng thấp hơn so với bê tông được bảo dưỡng trong điều kiện tiêu chuẩn

2.4.9 Điều kiện thí nghiệm

Trong thí nghiệm, nếu không bôi trơn mặt tiếp xúc giữa các mẫu và bàn máy nén thì tại mặt đó sẽxuất hiện lực ma sát có tác dụng cản trở sự nở ngang và làm tăng cường độ của mẫu so với khi bôi trơn mặt tiếp xúc Ảnh hưởng của lực ma sát giảm dần từ mặt tiếp xúc đến giữa mẫu, vì vậy mẫu khối vuông có kích thước bé sẽ có cường độ cao hơn so với mẫu kích thước lớn và mẫu lăng trụ có cường độ chỉ bằng 0,8 lần cường độ mẫu khối vuông có cùng cạnh đáy

Tốc độ gia tải khi thí nghiệm cũng ảnh hưởng đến cường độ mẫu Khi gia tải rất chậm, cường độ bê tông chỉ đạt 0,85 lần giá trị so với trường hợp gia tải bình thường

2.5 Mô đun đàn hồi của bê tông

a Mô đun đàn hồi của bê tông, là đại lượng thể hiện độ cứng của bê tông, phụ thuộc vào cường độ bê tông Giá trị mô đun đàn hồi bê tông cũng thay đổi theo thời gian

b Mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông Eb được định nghĩa từ biểu thức Mô đun

là độ dốc của đường cong quan hệ ứng suất và biến dạng (Hình 2.9), tức là E d

Mô đun đàn hồi ban đầu là mô đun xuất hiện ngay khi chất tải Mô đun ban đầu của bê tông được định nghĩa từ biểu thức:

αo- Góc lập bởi tiếp tuyến tại góc của biểu đồ ζ - ε với trục ε

Các nhân tố ảnh hưởng đến mô đun đàn hồi của bê thông cũng chủ yếu bao gồm thành phần cấp phối, loại cốt liệu, chất kết dính (xi măng, ) và công nghệ chế tạo, điều kiện dưỡng hộ Ngoài ra cũng giống như cường độ chịu nén thì mô đun đàn hồi của bê tông cũng phụ thuộc vào tuổi bê tông

c Xác định mô đun đàn hồi (Eo) TCVN 5726:1993 [11]

- Đặt từng viên vào mẫu chính tâm thớt dưới của máy nén Đặt tải tạo ứng xuất ban đầu bằng khoảng 0,5 daN/cm2 lên mẫu Ghi lại giá trị đồng hồ đo ở cả 4 mặt đứng của viên mẫu

- Tăng tải lên mẫu với tốc độ 6 ± 4 daN/cm2 trong một giây cho tới khi đạt ứng suất thử bằng khoảng 1/3 giá trị cường độ lăng trụ xác định ở điều b Giữ tải ở ứng xuất này 60 giây và đọc giá trị đồng hồ đo ở cả 4 mặt trong khoảng 30 giây nữa

- Tính biến dạng tương đối ở từng mặt bằng hiệu sồ 2 lần đọc đồng hồ gắn trên mặt đó chia cho khoảng cách, rồi tính giá trị biến dạng trung bình của 4 mặt

+ Nếu biến dạng ở các mặt đều không lệch quá 20% so với biến dạng trung bình thì hạ tải về mức ứng suất ban đầu (δ0) với tốc độ tương đương như khi nâng tải

và sau đó tiến hành thêm 2 chu kỳ nâng và hạ tải tương tự như điều c2 ở lần nâng tải cuối cùng, sau khi nâng tải tới ứng suất thử (δ1) lưu tải 60 giây thì đọc 4 giá trị đồng hồ

ở 4 mặt trong thời gian khoảng 30 giây và coi đây là giá trị chính thức dùng trong tính toán

+ Nếu biến dạng ở một mặt bất kỳ lệch quá 20% so với biến dạng trung bình thì

hạ tải về mức 0, đặt lại viên mẫu lệch về phía đồng hồ chì biến dạng nhỏ rồi lặp lại quá trình thử như điều c2 cho tới khi đạt được mức chênh biến dạng giữa các mặt nằm dưới mức cho phép Sau đó tiến hành lấy số đo như mục trên

Kết thúc đo mô đun đàn hồi, nâng tải phá hoại mẫu Ghi vào biên bản thí nghiệm nếu cường độ lăng trụ thử trên các viên mẫu này lệch quá 20% so với cường

độ lăng trụ đã thí nghiệm RLT

Mô đun đàn hồi khi nén tĩnh (Eo) của từng viên mẫu được tính bằng daN/cm2theo công thức: