Nghiên cứu ảnh hưởng của silicafume và tro bay đến cường độ chịu nén của bê tông

Các công trình nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu thay thế xi măng đến cường độ chịu nén của bê tông .... Nhờ độ mịn cao, độ hoạt tính lớn cộng với lượng silic tinh ròng SiO2 có rất nhiề

TRƯỜNG ĐẠI HỌ

PHAN CAO NGÂN

NGHIÊN CỨU ẢN ƯỞNG CỦA SILICAFUME

VÀ TRO BAY ĐẾN ƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN

Ủ T NG

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

Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN T ẠC SĨ Ỹ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN ÍN

Đà Nẵng - Năm 2019

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân

dụng & Công nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của Silicafume và Tro bay đến cường độ chịu nén của bê tông” là luận văn do tôi thực hiện

Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực Tất cả các trích dẫn đã được ghi rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Phan Cao Ngân

TRANG BÌA

LỜI CAM OA

MỤC LỤC

TRANG TÓM TẮT LUẬ VĂ

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu của đề tài 2

3 ối tượng và phạm vi nghiên cứu: 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

ƯƠ 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ PH M VI ỨNG DỤNG CỦA S L AFUME V TRO BAY TRO LĨ VỰC XÂY DỰNG 4

1.1 Bê tông 4

1.1.1 Khái niệm, thành phần, cấu trúc và phân loại 4

1.1.2 Một số đặc tính cơ lý của bê tông 6

1.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông 8

1.2 Tổng quan về tro bay 11

1.2.1 Khái niệm về tro bay 11

1.2.2 Phân loại tro bay 12

1.2.3 ặc trưng và thành phần hóa học của tro bay 14

1.2.4 Vai trò của tro bay đối với sự phát triển bền vững 17

1.2.5 Phản ứng pozzolan của tro bay trong bê tông 17

1.2.6 Những ưu điểm của tro bay đối với bê tông 18

1.2.7 Các nghiên cứu và ứng dụng tro bay tại Việt Nam 19

1.2.8 Ứng dụng tro bay trong một số lĩnh vực và công trình trên thế giới 20

1.3 Tổng quan và ứng dụng của Silicafume trong xây dựng 22

1.3.1 Thành phần và đặc tính của Silicafume 22

1.3.2 Ứng dụng của Silicafume trong lĩnh vực bê tông và xây dựng 24

1.4 Các công trình nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu thay thế xi măng đến cường độ chịu nén của bê tông 25

1.5 Các công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của điều kiện dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông 26

1.6 Kết luận chương 26

2.1 Các tiêu chuẩn sử dụng trong thí nghiệm 27

2.2 Vật liệu sử dụng trong thí nghiệm 27

2.2.1 Cốt liệu nhỏ (cát) 27

2.2.2 Cốt liệu lớn (đá) 28

2.2.3 Xi măng 30

2.2.4 Tro bay 31

2.2.5 Silicafume 34

2.2.6 ước 35

2.3 Thiết bị sử dụng cho các thí nghiệm 37

2.3.1 Ván khuôn 100x100x100 (mm) 37

2.3.2 Máy trộn bê tông 38

2.3.3 Thiết bị đầm bê tông 38

2.3.4 Phòng dưỡng hộ bê tông 38

2.3.5 Thiết bị đo độ sụt: 39

2.3.6 Máy nén bê tông: 39

2.3.7 ân định lượng 40

2.4 Kết luận chương: 41

ƯƠ 3: T Í ỆM XÁ ỊNH Ả ƯỞNG CỦA SILICAFUME VÀ TRO BAY Ế ƯỜ Ộ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG 42

3.1 Giới thiệu chung 42

3.2 Vật liệu sử dụng trong phòng thí nghiệm 43

3.2.1 Cát 43

3.2.2 á 1x2 43

3.2.3 Xi măng 44

3.2.4 Tro bay 44

3.2.5 Silicafume 44

3.2.6 ước 44

3.3 Thành phần cấp phối các hỗn hợp bê tông 44

3.4 úc mẫu và dưỡng hộ 45

3.4.1 úc mẫu 45

3.4.2 Dưỡng hộ mẫu 46

3.5 Thí nghiệm xác định độ sụt 46

3.6 Thí nghiệm xác định khối lượng riêng bê tông 47

3.7 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén bê tông 48

3.8 Kết quả và thảo luận 49

3.8.2 Ảnh hưởng của Silicafume và tro bay đến khối lượng riêng của bê tông 50

3.8.3 Sự ảnh hưởng của Silicafume và Tro bay đến cường độ chịu nén của bê tông 51

3.8.4 Sự ảnh hưởng của môi trường dưỡng hộ đến sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông có thành phần Silicafume và Tro bay 55

3.9 Kết luận chương 57

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 QUYẾT Ị AO Ề TÀI LUẬ VĂ T SĨ (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘ ỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC

PHẢN BIỆN

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU ẢN ƯỞNG CỦA SILICAFUME VÀ TRO BAY ĐẾN

ƯỜNG ĐỘ CHỊU N N Ủ T NG

Học viên: Phan Cao Ngân - Chuyên ngành: Kỹ thuật XDDD & CN

Mã số: 60.58.02.08 - Khóa: K34 Trường ại Học Bách Khoa -

Tóm tắt:

ường độ chịu nén là một trong những đặc tính cơ học quan trọng của bê tông, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như thành phần cốt liệu, tuổi, tốc độ gia tải, và cả môi trường dưỡng hộ

Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng của Silicafume và tro bay đến cường độ chịu nén của

bê tông khi được dưỡng hộ trong cả hai môi trường nước và không khí Thành phần cấp phối

là chất kết dính (Xi măng + Tro bay + Silicafume): cát: đá: nước = 1:2:3:0,55, trong đó 20%

xi măng được thay thế bởi silicafume và tro bay theo các tỉ lệ khác nhau ường độ chịu nén được xác định trên mẫu thử 100x100x100mm và xác định đến 90 ngày Các mẫu thử sau khi đúc xong được dưỡng hộ trong nước và trong không khí

Kết quả thí nghiệm chỉ ra rằng nằm trong giới hạn nghiên cứu của đề tài, tro bay góp phần làm tăng độ sụt trong khi Silicafume làm giảm độ sụt của bê tông ướt Trong cả hai môi trường dưỡng hộ, 20% Silicafume và tro bay thay thế xi măng làm giảm cường độ chịu nén so với mẫu đối chứng không có tro bay và silicafume, tuy nhiên cường độ giảm không đáng kể Trong khi đó 5% Silicafume thay thế xi măng làm tăng cường độ chịu nén của bê tông so với mẫu đối chứng không silicafume và tro bay Nằm trong giới hạn của đề tài, tác giả đề xuất sử dụng 5% Silicafume trong bê tông

Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng cường độ chịu nén của mẫu được dưỡng hộ trong môi trường nước lớn hơn cường độ chịu nén của mẫu được dưỡng hộ trong môi trường không khí ường độ chịu nén của mẫu bê tông dưỡng hộ trong môi trường trong nước tiếp tục phát triển sau 28 ngày trong khi cường độ chịu nén của các mẫu bê tông dưỡng hộ trong không khí dường như không tăng Xu hướng này được quan sát cho cả bê tông có và không có tro bay và silicafume thay thế xi măng Những nghiên cứu sâu hơn về các tỉ lệ Silicafume và tro bay khác nhau cần được thực hiện

Từ khóa: bê tông, cường độ chịu nén, Silicafume, tro bay, xi măng, độ sụt động, môi trường

nước, môi trường không khí

INVESTIGATION OF THE EFFECT OF SILICAFUME AND FLY ASH ON

THE COMPRESSIVE STRENGTH OF CONCRETE

Abstract:

Compressive strength is one of the most important mechanical properties of concrete

It depends on varied factors including mix proportion, age, loading rate, and curing environment

The thesis studied the effect of silicafume anf fly ash on the compressive strength of concrete cured in both water and laboratory air The mix proprtions are cementitious materials (cement + fly ash+ silicafume) : sand: coarse aggregates: water of 1:2:3: 0.55, in which 20%

of cement was replaced by silicafume and fly ash at different proportions The compressive strengths were determined on the cubes dimensions of 100x100x100mm and upto 90 days The samples were cured in both water and laboratory air

The results show that within the investigation, fly ash improved the workability of fresh concrete wheares silicafume reduced the slump Both the cured environments, 20% silicafume and fly ash in total reduced the compressive strength, but in acceptable values 5% silicafume used to replace cement improved the compressive strength in compared with the control samples without silicafume and fly ash

The test results also show that compressive strengths of concrete cured in water are higher than that of samples cured in laboratory air The compressive strength of samples cured

in water continued developing after 28 days while the compressive strengths of samples cured

in laboratory air were remained the same This trend is applied for all mix proprtions including the control samples and samples with silicafume and fly ash

Key words: concrete, compressive strength, Silicafume, fly ash, cement, workability, water

curing; laboratory air curing

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Hệ số chất lượng vật liệu A và A1 11

Bảng 1.2 Chỉ tiêu chất lượng tro bay dùng cho bê tông và vữa xây 13

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của tro bay theo vùng miền 15

Bảng 1.4 Yêu cầu kỹ thuật đối với silica fume dạng bột rời 23

Bảng 2.1 Thành phần hạt của cát 27

Bảng 2.2 àm lượng ion Cl- trong cát 28

Bảng 2.3 Thành phần hạt của cốt liệu lớn 28

Bảng 2.4 Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập 29

Bảng 2.5 Yêu cầu về độ nén dập đối với sỏi và sỏi dăm 29

Bảng 2.6 Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng hỗn hợp 30

Bảng 2.7 So sánh chỉ tiêu chất lượng của Xi măng ghi Sơn P B40 với TCVN

6260: 2009 31

Bảng 2.8 Chỉ tiêu chất lượng tro bay dùng cho bê tông và vữa xây 32

Bảng 2.9 Chỉ tiêu chất lượng tro bay Nhiệt điện Vĩnh Tân 4 đã được thí nghiệm, phân tích 33

Bảng 2.10 Yêu cầu kỹ thuật đối với Silica fume dạng bột rời 324

Bảng 2.11 Chỉ tiêu silica fume do Công ty TNHH Xuất nhập khẩu Tổng hợp Vi Khanh cung cấp đã được thí nghiệm, phân tích 325

Bảng 2.12 Hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua và cặn không tan trong nước trộn vữa 36

Bảng 2.13 àm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua và cặn không tan trong nước dùng để rửa cốt liệu và bảo dưỡng bê tông 37

Bảng 2.14 Các yêu cầu về thời gian đông kết của xi măng và cường độ chịu nén của vữa 37

Bảng 3.1 Thành phần cỡ hạt cát (Diên Lâm) 43

Bảng 3.2 Thành phần cỡ hạt đá 1x2 44

Bảng 3.3 Thành phần cấp phối hỗn hợp bê tông 44

Bảng 3.4 Kết quả đo độ sụt 49

Bảng 3.5 Kết quả thí nghiệm nén mẫu dưỡng hộ trong môi trường nước 52

Bảng 3.6 Kết quả thí nghiệm nén mẫu dưỡng hộ trong môi trường không khí 53

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Silicafume là vật liệu siêu mịn, chứa SiO2 vô định hình, thu được trong quá trình sản xuất silic và hợp kim silic bằng hồ quang Tỷ lệ SiO2 trong Silicafume phụ thuộc vào loại hợp kim sản suất Silicafume thu được khi sản xuất hợp kim 50% ferrosilicon chứa khoảng từ 74% đến 84% SiO2 , thu được khi sản xuất hợp kim 75% ferrosilicon chứa khoảng từ 84% đến 91% SiO2, còn được khi sản xuất silic chứa khoảng từ 87% đến 98% SiO2 [1]

Silicafume là phụ gia khoáng hoạt tính cao Trong bê tông, Silicafume có thể phân bố ở khoảng trống giữa các hạt xi măng và tham gia phản ứng với các sản phẩm thủy hóa xi măng hình thành các khoáng mới Nhờ đó có thể cải thiện được cấu trúc,

độ chống thấm, cường độ, độ bền lâu và khả năng bảo vệ cốt thép của bê tong trong các môi trường xâm thực [1]

Tro bay (tên tiếng Anh là fly ash), phần mịn nhất của tro xỉ than Gọi là tro bay

vì người ta dùng các luồng khí để phân loại tro: Khi thổi một luồng khi nhất định thì hạt to sẽ rơi xuống trước và hạt nhỏ sẽ bay xa hơn Tro bay là một loại puzzolan nhân tạo, là tro đốt của than cám nên bản thân nó đã rất mịn [2]

Nhờ độ mịn cao, độ hoạt tính lớn cộng với lượng silic tinh ròng (SiO2) có rất

nhiều trong tro bay, nên khi kết hợp với ximăng portland hay các loại chất kết dính khác sẽ tạo ra các sản phẩm bê tông với độ cứng vượt trội (mác cao) có khả năng chống thấm cao, tăng độ bền với thời gian, không nứt nẻ, giảm độ co gãy, có tính chống kiềm và tính bền sulfat, dễ thao tác, rút ngắn tiến độ thi công do không phải xử

lý nhiệt Ngoài ra, nó còn giảm nhẹ tỉ trọng của bê tông một cách đáng kể [3]

Hiện nay, bê tông là loại vật liệu phổ biến thường được sử dụng cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép Trong kết cấu xây dựng, bê tông chịu nhiều tác động khác nhau: chịu nén, uốn, kéo… trong đó chịu nén là ưu thế lớn nhất của bê tông Do đó, người ta thường lấy cường độ chịu nén là chỉ tiêu đặc trưng để đánh giá chất lượng bê tông [4]

Với đặc tính của Silicafume và tro bay đều có khả năng lấp đầy lỗ rỗng của các cốt liệu khi cùng làm việc trong bê tông, do đó có thể giảm lượng xi măng cần thiết

Vì vậy, nhằm mở rộng nghiên cứu vai trò của Silicafume và tro bay ảnh hưởng như

thế nào đến cường độ chịu nén của bê tông, tác giả làm đề tài nghiên cứu: “Nghiên

cứu ảnh hưởng của Silicafume và Tro bay đến cường độ chịu nén của bê tông”

2 Mục tiêu của đề tài

2.1 Mục tiêu tổng quát

Nghiên cứu ảnh hưởng của Silicafume và tro bay đến cường độ chịu nén của bê tông (tổng khối lượng Silicafume và tro bay thay thế xi măng là 20% trong đó tỉ lệ thay thế của từng thành phần là 5%, 10%, 15%, 20%) trong hai điều kiện dưỡng hộ là môi trường nước và không khí

- ề xuất thành phần cấp phối có cường độ chịu nén lớn nhất

- ề xuất, kiến nghị áp dụng trong thực tế

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- ánh giá các kết quả và công trình nghiên cứu trước về sự tác động riêng biệt của Silicafume và tro bay đến cường độ chịu nén của bê tông

- Các loại vật liệu: Silicafume mua tại Công ty TNHH Xuất nhập khẩu Tổng hợp

Vi Khanh (Vikhanh Import – Export Co.Ltd); cát tại bãi cát Diên Lâm (huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh òa); đá tại mỏ đá òn gang (huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh Hòa); xi măng ghi Sơn; tro bay hà máy hiệt điện Vĩnh Tân 4 tại xã Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận

- Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của Silicafume và tro bay đến cường độ chịu nén của bê tông đến 90 ngày

- Xem xét mức độ ảnh hưởng của Silicafume hay tro bay lớn hơn đối với sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông, từ đó tìm ra tỉ lệ tốt nhất giữa Silicafume và tro bay trong việc thay thế tổng tỉ lệ 20% xi măng

4 Phương pháp nghiên cứu

- ánh giá tổng quan về bê tông và các đặc tính của nó, cũng như ứng dụng của Silicafume, Tro bay trong lĩnh vực xây dựng

- Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông có hàm lượng Silicafume

và tro bay (20% tổng khối lượng bột) và thay thế xi măng bằng Silicafume và tro bay với tỉ lệ lần lượt là 5%, 10%, 15% và 20%; xác định cường độ chịu nén của bê tông thông qua các kết quả nén mẫu bê tông vào 1 ngày tuổi, 7 ngày tuổi, 28 ngày tuổi, 56 ngày tuổi và đến 90 ngày tuổi

- Phân tích và thảo luận các kết quả thí nghiệm

- ánh giá sự ảnh hưởng của Silicafume và tro bay đến cường độ chịu nén của bê tông

5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Trên cơ sở các nghiên cứu và thí nghiệm tại phòng thí nghiệm đề xuất tính thực tiễn của đề tài như: đề xuất Silicafumevà tro bay thay thế một phần xi măng nếu nó góp phần làm tăng cường độ bê tông trong các điều kiện dưỡng hộ khác nhau

ƯƠNG 1: TỔNG QU N VỀ T NG VÀ P ẠM VI ỨNG DỤNG Ủ SILICAFUME VÀ TRO BAY TR NG LĨN VỰ XÂY DỰNG

1.1 Bê tông

1.1.1 Khái niệm, thành phần, cấu trúc và phân loại

Bê tông là một loại đá nhân tạo được chế tạo từ các vật liệu rời (cát, đá, sỏi) và chất kết dính Vật liệu rời còn gọi là cốt liệu, gồm các cỡ hạt khác nhau, loại bé là cát

có kích thước 1-5 mm, loại lớn là sỏi hoặc đá dăm có kích thước 5-40mm hoặc lớn hơn hất kết dính thường là xi măng trộn với nước hoặc các chất dẻo khác [5] Ngoài các thành phần chính như trên, người ta còn có thể thêm các phụ gia để cải thiện một

số tính chất của bê tông trong lúc thi công cũng như trong quá trình sử dụng Phụ gia

có nhiều loại khác nhau, có loại để nâng cao độ dẻo của hỗn hợp bê tông, có loại dùng

để tăng nhanh hoặc kéo dài thời gian đông kết của xi măng, có loại để nâng cao cường

độ bê tông trong thời gian đầu, có loại để tăng khả năng chống thấm v.v…[5]

Trong bê tông, cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực Hồ chất kết dính bao bọc xung quanh hạt cốt liệu, chúng là chất bôi trơn, đồng thời lấp đầy khoảng trống và liên kết giữa các hạt cốt liệu Sau khi cứng rắn, hồ chất kết dính gắn kết các hạt cốt liệu thành một khối tương đối đồng nhất và được gọi là bê tông [6]

Bê tông là loại vật liệu giòn, cường độ chịu nén lớn, cường độ chịu kéo thấp ể khắc phục nhược điểm này, người ta thường đặt cốt thép vào để tăng cường khả năng chịu kéo của bê tông trong các kết cấu chịu uốn, chịu kéo Loại bê tông này gọi là bê tông cốt thép Vì giữa bê tông và cốt thép có lực bám dính tốt, có hệ số dãn nở nhiệt xấp xỉ nhau, nên chúng có thể làm việc đồng thời Nếu cốt thép được bảo vệ chống gỉ tốt thì sẽ cùng với bê tông tạo nên loại vật liệu có tuổi thọ cao Cốt thép đặt trong bê tông có thể ở trạng thái thường, hoặc ở trạng thái có ứng suất (dự ứng lực) [6]

Chất kết dính có thể là xi măng các loại, thạch cao, vôi và cũng có thể là chất kết dính hữu cơ (polime) Trong bê tông xi măng cốt liệu thường chiếm 80 - 85%, còn xi măng chiếm 10 - 20% khối lượng [6]

Thành phần và cách chế tạo bê tông là nhân tố quyết định cường độ của nó Phụ thuộc vào: chất lượng và số lượng xi măng; độ cứng, độ sạch và cấp phối của cốt liệu,

tỉ lệ nước/ximăng, chất lượng của việc nhào trộn bê tông, độ đầm chắc của bê tông và điều kiện bảo dưỡng [7]

Bê tông và bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng vì chúng có những ưu điểm sau: ường 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 [6]

Bê tông được phân thành các dạng sau [6]:

- Theo dạng chất kết dính: Bê tông xi măng, bê tông silicat (chất kết dính là vôi),

bê tông thạch cao, bê tông chất kết dính hỗn hợp, bêtông polime, bê tông dùng chất kết dính đặc biệt

- Theo dạng cốt liệu: Bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt liệu đặc biệt (chống phóng xạ, chịu nhiệt, chịu axit)

- Theo khối lượng thể tích:

+ Bê tông đặc biệt nặng (ρv > 2500kg/m3), chế tạo từ cốt liệu đặc biệt, dùng cho những kết cấu đặc biệt

+ Bê tông nặng ( ρv = 2200 - 2500 kg/m3), chế tạo từ cát, đá, sỏi thông thường dùng cho kết cấu chịu lực

+ Bê tông tương đối nặng (ρv = 1800 - 2200 kg/m3), dùng chủ yếu cho kết cấu chịu lực

+ Bê tông nhẹ ( ρv = 500 - 1800 kg/m3), trong đó gồm có bê tông nhẹ cốt liệu rỗng (nhân tạo hay thiên nhiên), bê tông tổ ong (bê tông khí và bê tông bọt), chế tạo từ hỗn hợp chất kết dính, nước, cấu từ silic nghiền mịn và chất tạo rỗng, và bê tông hốc lớn (không có cốt liệu nhỏ)

+ Bêtông đặc biệt nhẹ cũng là loại bê tông tổ ong và bê tông cốt liệu rỗng nhưng có ρv < 500 kg/m3

+ Do khối lượng thể tích của bê tông biến đổi trong phạm vi rộng nên độ rỗng của chúng cũng thay đổi đáng kể, như bê tông tổ ong dùng để cách nhiệt có r = 70 - 85%, bê tông thủy công r = 8 - 10%

+ Bê tông dùng cho mặt đường, sân bay, lát vỉa hè

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

+ Bê tông có công dụng đặc biệt như bê tông chịu nhiệt, chịu axit, bê tông chống phóng xạ

1.1.2 Một số đặc tính cơ lý của bê tông

1.1.2.1 Khối lượng riêng của bê tông

Khối lượng riêng (tiếng Anh: Density), còn được gọi là mật độ khối lượng, là một đặc tính về mật độ khối lượng trên một đơn vị thể tích của vật chất đó, là đại lượng đo bằng thương số giữa khối lượng (m) của một vật làm bằng chất ấy (nguyên chất) và thể tích (V) của vật Trong hệ đo lường quốc tế, khối lượng riêng có đơn vị

là kilôgam trên mét khối (kg/m³) Một số đơn vị khác hay gặp là gam trên xentimét khối (g/cm³)[8]

Khối lượng riêng bê tông phân thành: bê tông nặng thông thường có khối lượng riêng γ = 2200 ÷ 2500 k /m3; bê tông nặng cốt liệu bé γ = 1800 ÷ 2200 k /m3; bê tông nhẹ γ < 1800 k /m3; bê tông đặc biệt nặng γ > 2500 k /m3 [5]

1.1.2.2 Cường độ chịu nén của bê tông

ường độ là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu ường

độ của bê tông phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của nó ể xác định cường độ của bê tông người ta dùng thí nghiệm mẫu Với bê tông cần xác định cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo [5]

ường độ chịu nén của bê tông là ứng suất nén phá hủy của bê tông, tính bằng lực trên 1 đơn vị diện tích, như là k /cm2 hay /mm2 [9] ường đô chịu nén của bê tông được xác định từ các giá trị cường độ nén của các viên trong tổ mẫu bê tông Viên chuẩn để xác định cường độ nén của bê tông là viên mẫu lập phương kích thước 150x150x150mm Các viên mẫu lập phương kích thước khác viên chuẩn và các mẫu viên trụ sau khi thử nén phải được tính đổi kết quả thử về cường độ viên chuẩn [10]

Bê tông thông thường có R = 5 ÷ 30 MPa Bê tông có R > 40MPa là loại cường

độ cao Hiện nay, người ta đã chế tạo được các loại bê tông đặc biệt có R ≥ 80Mpa [5] Khi bị nén, ngoài biến dạng co ngắn theo phương tác dụng của lực, bê tông còn

bị nở ngang Thông thường chính sự nở ngang quá mức làm cho bê tông bị nứt và bị phá vỡ Nếu hạn chế được mức độ nở ngang của bê tông có thể làm tăng khả năng chịu nén của nó Trong thí nghiệm nếu không bôi trơn mặt tiếp xúc giữa mẫu thử và bàn máy nén thì tại đó sẽ xuất hiện lực ma sát có tác dụng cản trở sự nở ngang, kết quả mẫu bị phá hoại theo hình tháp đối đỉnh như trên hình 1.1b Nếu bôi trơn mặt tiếp xúc

để bê tông tự do nở ngang thì khi biến dạng ngang quá mức trong mẫu sẽ xuất hiện các vết nứt dọc và sự phá hoại xảy ra như trên hình 1.1c ường độ của mẫu được bôi trơn thấp hơn cường độ của mẫu khối vuông có ma sát [5]

a) b) c)

1 – mẫu; 3 – ma sát; 5 – hình tháp phá hoại

2 – bàn máy nén; 4 – bê tông bị ép vụn; 6 – vết nứt dọc trong mẫu

Hình 1.1 Sự phá hoại mẫu thử khối vuông

1.1.2.3 Cường độ chịu uốn của bê tông

ường độ chịu uốn là một thông số đo cường độ chịu kéo của bê tông ó được

đo trên cơ sở uốn dầm bê tông

Thông thường cường độ chịu uốn bằng khoảng 10-20% cường độ chịu nén của

bê tông, tùy thuộc vào kích thước, hình dạng của các loại cốt liệu Tuy nhiên việc xác định mối quan hệ giữa cường độ chịu uốn và cường độ chịu nén của bê tông một cách chính xác nhất là thông qua việc thực hiện thí nghiệm mẫu

1.1.2.4 Co ngót của bê tông

Co ngót là hiện tượng bê tông giảm thể tích khi khô cứng trong không khí Hiện tượng co ngót xảy ra liên quan đến sự biến đổi lý hóa của quá trình thủy hóa xi măng, đến sự tổn hao lượng nước do bay hơi o ngót là hiện tượng bất lợi, khi co ngót bị cản trở hoặc co ngót không đều, có thể làm xuất hiện các vết nứt, các vết nứt này xuất hiện trên bề mặt của cấu kiện có dạng chân chim, vì thế cần hạn chế độ co ngót của bê tông [7]

Các nhân tố ảnh hưởng đến co ngót [7] :

- Cấu kiện có bề mặt càng lớn thì co ngót càng nhiều

- Môi trường khô co ngót lớn hơn môi trường ẩm

- ộ co ngót tăng lên khi dùng nhiều xi măng, dùng xi măng có hoạt tính cao, khi tăng tỉ lệ nước/xi măng, dùng cốt liệu có độ rỗng, cát min, có phụ gia…

ể hạn chế co ngót: phải chọn thành phần bê tông thích hợp, đầm chặt bê tông, giảm tỉ lệ nước/xi măng, giữ bê tông thường xuyên ẩm trong thời gian ban đầu hoặc làm các khe co giãn, đặt cốt thép cấu tạo tại các nơi cần thiết v.v…

Trị số co ngót phụ thuộc vào lượng, loại xi măng, lượng nước, tỷ lệ cát trong hỗn hợp cốt liệu và chế độ bảo dưỡng ộ co ngót trong đá xi măng lớn hơn trong hỗn hợp

và bê tông (xem Hình 1.2)

1- ộ co ngót của đá xi măng

2- ộ co ngót của vữa

3- ộ co ngót của bê tông

Hình 1.2 Độ co ngót

1.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông

1.1.3.1 Môi trường, điều kiện dưỡng hộ mẫu

Bản chất của quá trình bảo dưỡng bê tông là kiểm soát sự bay hơi nước của bê tông một cách khoa học, cùng với việc tạo ra một môi trường nhiệt độ - độ ẩm thuận lợi cho việc hình thành cấu trúc và phát triển cường độ của bê tông

ác mẫu đúc để kiểm tra chất lượng bê tông dùng cho các kết cấu sản phẩm phải được bảo dưỡng và được đóng rắn kể từ khi đúc xong tới ngày thử mẫu giống như điều kiện bảo dưỡng và đông rắn của kết cấu sản phẩm đó

Tùy theo điều kiện thời tiết cụ thể mà áp dụng phương pháp bảo dưỡng bê tông khác nhau Quá trình bảo dưỡng được phân chia tương đối ra hai giai đoạn: giai đoạn bảo dưỡng ban đầu và giai đoạn bảo dưỡng cơ bản tiếp theo Về cơ bản, có thể chia thành hai phương pháp bảo dưỡng bê tông:

- Phương pháp bảo dưỡng ẩm: là phương pháp sử dụng nước hoặc thông qua vật liệu giữ nước để làm ẩm bề mặt bay hơi của bê tông

- Phương pháp bảo dưỡng khô: là phương pháp không sử dụng nước trong quá trình bảo dưỡng

Một trong những tính chất của bê tông đạt được sau sự thay đổi hóa – lý trong quá trình hình thành cấu trúc là cường độ chịu nén Vì vậy nếu không đánh giá được giá trị cường độ thì không thể đánh giá sự hiệu quả của các phương pháp bảo dưỡng khác nhau

hằm mục đích lựa chọn phương pháp bảo dưỡng bê tông hiệu quả trong điều kiện khí hậu nóng ẩm cần tiến hành thí nghiệm nhằm đánh giá mức độ ảnh hưởng của phương pháp bảo dưỡng đến quá trình mất nước và cường độ của bê tông

bê tông lấy theo định mức ường độ bê tông phụ thuộc nhiều vào tỉ lệ nước/xi măng,

tỉ lệ này phụ thuộc vào phương pháp thi công Tỉ lệ nước/xi măng được đánh giá qua

độ sụt của bê tông: bê tông có độ sụt càng lớn thì bê tông càng dẻo, tùy theo phương pháp thi công mà chọn độ sụt thích hợp [7] Các loại phụ gia khác nhau được nghiên cứu đưa vào thành phần của bê tông nhằm cải thiện cường độ của bê tông

1.1.3.3 Cường độ của bê tông theo thời gian [7]

Tuổi của bê tông là thời gian từ lúc chế tạo bê tông đến thời điểm đang xét Tuổi của bê tong được tính theo ngày Theo công thức thực nghiệm của B.G XKrantaep:

R=0,7R28lgt

- Khi t còn nhỏ cường độ bê tông tăng rất nhanh, nhưng sau đó tăng chậm dần và tiệm cận tại một giá trị nhất định

- Khi t>28 thì cường độ có tăng nhưng tăng không đáng kể

Vì thế có thể xem R28 là cường độ của bê tông (xem như bê tông đạt cường độ 100% lúc t=28 ngày)

1.1.3.4 Ảnh hưởng của tốc độ gia tải và thời gian tác dụng của tải trọng

Khi thí nghiệm các mẫu thử, tốc độ gia tải có ảnh hưởng đến giá trị cường độ thu được Tốc độ gia tải qui định là 0,2MPa/giây và cường độ đạt được là R Khi gia tải rất nhanh cường độ bê tông có thể đạt (1,15-1,2)R, còn khi gia tải rất chậm cường độ chỉ đạt (0,85-0,9)R [7]

1.1.3.5 Ảnh hưởng của tỉ lệ nước/xi măng đến cường độ của bê tông

Tỉ lệ nước/xi măng là yếu tố ảnh hưởng lớn đến cường độ và tính chất biến dạng của bê tông Khi tỉ lệ này tăng lên thì cường độ và độ đặc chắc của bê tông đều bị giảm

và biến dạng co ngót tăng [5]

Sự phụ thuộc của cường độ bê tông vào tỷ lệ nước/xi măng thực chất là phụ thuộc vào thể tích rỗng tạo ra do lượng nước dư thừa [11]

Hình 1.4 biểu thị mối quan hệ giữa cường độ bê tông và lượng nước nhào trộn

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

r = .100(%) Trong đó:

- , X: Lượng nước và lượng xi măng trong 1m3 bê tông (kg)

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

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

Hình 1.4 Sự phụ thuộc của cường độ bê tông vào lượng nước nhào trộn

Mối quan hệ giữa cường độ bê tông với mác xi măng, tỷ lệ X/ được biểu thị qua công thức Bolomey-Skramtaev sau:

ối với bê tông có X/ = 1,4 2,5 thì: Rb = A Rx ( – 0,5)

ối với bê tông có X/ > 2,5 thì: Rb = A1 Rx ( + 0,5)

Trong đó:

- Rb: ường độ nén của bê tông ở tuổi 28 ngày(k /cm2)

- Rx: Mác của xi măng (cường độ) (k /cm2)

- A, A1 là hệ số được xác định theo chất lượng vật liệu và phương pháp xác định mác xi măng (bảng 1-1)

A A1 A A1Tốt

- Xi măng hoạt tính cao không trộn phụ

- Xi măng hoạt tính trung bình, xi

măng poóc lăng hỗn hợp chứ

- Xi măng hoạt tính thấp, xi măngpoóc

lăng hỗn hợp chứa trên 15% phụ gia thuỷ

- Cốt liệu: á có 1 chỉ tiêu chưa phù hợp

TCVN 1771:1987 Cát nhỏ Mdl<2

0.45 0.29 0.5 0.32

1.2 Tổng quan về tro bay

1.2.1 Khái niệm về tro bay

Tro bay là bụi khí thải dưới dạng hạt mịn thu được từ quá trình đốt cháy nhiên liệu than đá trong các nhà máy nhiệt điện chạy than, là phế thải thoát ra từ buồng đốt qua ống khói nhà máy Tro bay được tận thu từ ống khói qua hệ thống nồi hơi tinh luyện loại bỏ bớt các thành phần than (cacbon) chưa cháy hết Thành phần của tro bay thường chứa các silic oxit, nhôm oxit, canxi oxit, sắt oxit, magie oxit và lưu huỳnh

oxit, ngoài ra có thể chứa một lượng than chưa cháy ũng giống như các phụ gia khoáng hoạt tính cho bê tông khác như muội silic, tro bay là một loại pozzolan nhân tạo với thành phần chính tạo hiệu ứng pozzolan là các silic oxit, nhôm oxit chứa trong tro bay àm lượng than chưa cháy hết trong tro bay phải <6%, nếu lượng chất cháy chưa hết trong tro bay >6% phải có biện pháp tinh lọc để loại bỏ than chưa cháy hết khỏi tro bay àm lượng các chất nhôm oxit, silic oxit và sắt oxit trong tro bay phải

>70% [12]

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý tuyển nổi tro bay

Hình 1.6 Tro bay

1.2.2 Phân loại tro bay

Theo thành phần hóa học, tro bay được phân thành 2 loại [13]:

- Tro axit: tro có hàm lượng canxi oxit đến 10%, ký hiệu: F

- Tro bazơ: tro có hàm lượng canxi oxit lớn hơn 10%, ký hiệu: C

Theo mục đích sử dụng, tro bay được phân thành 2 loại [13]:

- Tro bay dùng cho bê tông và vữa xây, bao gồm 4 nhóm lĩnh vực sử dụng, ký hiệu:

+ Dùng cho chế tạo sản phẩm và cấu kiện bê tông cốt thép từ bê tông nặng và bê tông nhẹ, ký hiệu: a;

+ Dùng cho chế tạo sản phẩm và cấu kiện bê tông không cốt thép từ bê tông nặng, bê tông nhẹ và vữa xây, ký hiệu: b;

+ Dùng cho chế tạo sản phẩm và cấu kiện bê tông tổ ong, ký hiệu: c;

+ Dùng cho chế tạo sản phẩm và cấu kiện bê tông, bê tông cốt thép làm việc trong điều kiện đặc biệt, ký hiệu: d

- Tro bay dùng cho xi măng, ký hiệu: Xm

Ví dụ: FXm - tro axit dùng cho chế tạo xi măng

CXm - tro bazơ dùng cho chế tạo xi măng

Tro bay loại F là sản phẩm từ bụi thải của quá trình đốt than đá (than cốc) Tro bay loại F là tro bay trong thành phần của nó có thêm ôxít sắt, silica thủy tinh (ôxít Silic), ôxít nhôm và natri silicat (thủy tinh nước) Tro bay loại F là loại tro bay thích hợp hơn loại C cho chế tạo bê tông cường độ cao [14]

Tro bay loại C là sản phẩm từ bụi thải của quá trình đốt than bùn non [14]

Bảng 1.2 Chỉ tiêu chất lượng tro bay dùng cho bê tông và vữa xây

1 Tổng hàm lượng ôxit SiO2 + Al2O3 +

Fe2O3, % khối lượng, không nhỏ hơn

F

C

70

45

2 àm lượng lưu huỳnh, hợp chất lưu

huỳnh tính quy đổi ra SO3, % khối

lượng, không lớn hơn

3 àm lượng canxi ôxit tự do CaOtd, %

khối lượng, không lớn hơn

4 Hàm lượng mất khi nung MKN, %

khối lượng, không lớn hơn

5 àm lượng kiềm có hại (kiềm hòa

tan), % khối lượng, không lớn hơn

10 Hoạt độ phóng xạ tự nhiên Aeff,

(Bq/kg) của tro bay dùng:

- ối với công trình nhà ở và công cộng,

- ối với công trình công nghiệp, đường

đô thị và khu dân cư, không lớn hơn 740

* Khi đốt than Antraxit, có thể sử dụng tro bay với hàm lượng mất khi nung tương ứng: - lĩnh vực c tới 12%; lĩnh vực d tới 10%, theo thỏa thuận hoặc theo kết quả thử nghiệm được chấp nhận

1.2.3 Đặc trưng và thành phần hóa học của tro bay

1.2.3.1 Thành phần hóa học trong tro bay

Tro của các nhà máy nhiệt điện gồm chủ yếu các sản phẩm tạo thành từ quá trình phân hủy và biến đổi của các chất khoáng có trong than đá Thông thường, tro ở đáy lò

chiếm khoảng 25% và tro bay chiếm khoảng 75% tổng lượng tro thải ra Hầu hết các loại tro bay đều là các hợp chất silicat bao gồm các oxit kim loại như SiO2, Al2O3,

Fe2O3, TiO2, MgO, aO,… với hàm lượng than chưa cháy chỉ chiếm một phần nhỏ so với tổng hàm lượng tro, ngoài ra còn có một số kim loại nặng như d, Ba, Pb, u, Zn, Thành phần hóa học của tro bay phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu than đá sử dụng để đốt và điều kiện đốt cháy trong các nhà máy nhiệt điện [15]

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của tro bay theo vùng miền [15]

Thành

phần

Khoảng (% khối lượng) Châu Âu Mỹ Trung Quốc Ấn ộ Australia SiO2 28,5-59,7 37,8-58,5 35,6-57,2 50,2-59,7 48,8-66,0

Al2O3 12,5-35,6 19,1-28,6 18,8-55,0 14,0-32,4 17,0-27,8

Fe2O3 2,6-21,2 6,8-25,5 2,3-19,3 2,7-14,4 1,1-13,9 CaO 0,5-28,9 1,4-22,4 1,1-7,0 0,6-2,6 2,9-5,3 MgO 0,6-3,8 0,7-4,8 0,7-4,8 0,1-2,1 0,3-2,0

Na2O 0,1-1,9 0,3-1,8 0,6-1,3 0,5-1,2 0,2-1,3

K2O 0,4-4,0 0,9-2,6 0,8-0,9 0,8-4,7 1,1-2,9

P2O5 0,1-1,7 0,1-0,3 1,1-1,5 0,1-0,6 0,2-3,9 TiO2 0,5-2,6 1,1-1,6 0,2-0,7 1,0-2,7 1,3-3,7 MnO 0,03-0,2 - - 0,5-1,4 -

SO3 0,1–12,7 0,1–2,1 1,0–2,9 - 0,1–0,6 MKN 0,8–32,8 0,2–11,0 - 0,5-5,0 -

1.2.3.2 Các nguyên tố vi lượng trong tro bay

Quá trình đốt cháy than đá là một trong những nguyên nhân chính làm ô nhiễm không khí và phát tán các kim loại các nguyên tố vi lượng độc hại Hiểu được sự thay đổi của các nguyên tố vi lượng trong quá trình đốt than đá cũng như hàm lượng của nó

có trong tro bay tạo thành là điều rất quan trọng trong vấn đề đánh giá tác động môi trường của các nhà máy nhiệt điện cũng như các ứng dụng tro bay àm lượng các nguyên tố vi lượng trong tro bay phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng của chúng có trong

nguyên liệu ban đầu

Dựa trên kết quả nghiên cứu các mẫu tro bay thu được từ 7 nhà máy nhiệt điện khác nhau ở Canada, các nhà nghiên cứu nước này đã cho biết hàm lượng của các kim loại nặng như As, d, g, Mo, i hay Pb trong tro bay có liên quan với hàm lượng lưu huỳnh có trong nguyên liệu than đá ban đầu Thông thường, các loại than đá có hàm lượng lưu huỳnh cao sẽ có hàm lượng các nguyên tố này cao Tro bay ở anada được thu hồi bằng phương pháp kết lắng tĩnh điện hoặc phương pháp lọc túi Kết quả cho thấy hàm lượng các nguyên tố trên trong các loại tro bay thu được từ phương pháp lọc túi cao hơn so với các mẫu tro bay thu được bằng phương pháp kết lắng tĩnh điện trong

cùng một nhà máy [16]

Hầu hết các hạt tro bay đều có dạng hình cầu với các kích thước hạt khác nhau, các hạt có kích thước lớn thường ở dạng bọc và có hình dạng rất khác nhau Các hạt tro bay được chia ra làm hai dạng: dạng đặc và dạng rỗng Thông thường, các hạt tro bay hình cầu, rắn được gọi là các hạt đặc và các hạt tro bay hình cầu mà bên trong rỗng có tỷ trọng thấp hơn 1,0 g/cm3 được gọi là các hạt rỗng Một trong các dạng thường thấy ở tro bay thường được tạo nên bởi các hợp chất có dạng tinh thể như thạch anh, mulit và hematit, các hợp chất có dạng thủy tinh như thủy tinh oxit silic và các oxit khác [17]

Hình 1.7 Cấu trúc mặt cắt ngang của các hạt tro bay ở độ phóng đại 750 lần

Các hạt tro bay đặc có khối lượng riêng trong khoảng 2,0 - 2,5 g/cm3 có thể cải thiện các tính chất khác nhau của vật liệu nền như độ cứng và độ bền xé Các hạt tro bay rỗng có thể được sử dụng trong tổng hợp vật liệu compozit siêu nhẹ do khối lượng riêng rất nhỏ của chúng, chỉ khoảng 0,4-0,7 g/cm3, trong khi các chất nền kim loại khác

có khối lượng riêng trong khoảng từ 1,6-11,0 g/cm3 Cả hai loại hạt này thường thấy có lớp vỏ không hoàn chỉnh (bị rỗ)

1.2.4 Vai trò của tro bay đối với sự phát triển bền vững

hững lợi ích của việc sử dụng tro bay trong bê tông và vữa xi măng hướng tới phát triển bền vững bao gồm [18]:

+ iảm lượng khí thải O2 ra môi trường

+ iảm nguồn vật liệu xi măng poc lăng

+ Tái sử dụng các sản phẩm thải công nghiệp

+ âng cao độ bền của bê tông

1.2.5 Phản ứng pozzolan của tro bay trong bê tông

Xi măng pooc lăng là sản phẩm bao gồm 4 loại khoáng chất Tricalcium Silicate 3S (3CaO.SiO2), Dicalcium Silicate C2S (2CaO.SiO2), Tricalcium Aluminate C3A (3CaO.Al2O3) và Tetracalcium alumina-ferrite C4AF (4CaO.Al2O3.Fe2O3) hững thành phần khoáng này phản ứng với nước để sản xuất ra hợp chất tạo cường độ cho bê tông (CSH- hydrated calcium silicate) và vôi tự do ( aO ) Tuy nhiên khi tro bay được thêm vào hỗn hợp bê tông, nó tiếp tục phản ứng với vôi tự do ( aO ) để tiếp tục hình thành

S giống như phản ứng của xi măng pooc lăng với nước tạo ra và từ đó gia tăng cường

độ của bê tông giống như ình 1.8 Vì thế có thể xem phản ứng pozzolan của tro bay thực chất là phản ứng với vôi tự do ( aO ) để hình thành nên S

Hình 1.8 Phản ứng Pozzolan của tro bay trong bê tông

hư chúng ta đã biết việc sử dụng tro bay thay thế xi măng đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều năm qua àm lượng tro bay thay thế xi măng thông thường chỉ giới hạn trong phạm vi từ 15-20% tổng khối lượng xi măng Là chất thải do quá trình sản

Xi măng pooc lăng + ước: Vôi tự do (CaOH): không tạo cường độ bê tông

Calciuin Silicate hydrate (CSH): tạo cường độ bê tông

Xi măng pooc lăng + ước + Tro bay: Calciuin Silicate hydrate (CSH): tạo cường độ bê tông

Vôi tự do (CaOH) + tro bay

xuất công nghiệp tạo ra, việc ứng dụng được tro bay thay thế xi măng đã góp phần vào quá trình xây dựng bền vững, bảo vệ môi trường Vì thế việc nghiên cứu sử dụng hàm lượng lớn tro bay trong bê tông cũng đã được nghiên cứu trong những năm qua, và vấn

đề đặt ra là liệu rằng có khả năng sử dụng tro bay thay thế xi măng với hàm lượng lớn hơn 20% Tuy nhiên việc sử dụng hàm lượng lớn tro bay thay thế xi măng có thể gây nhiều vấn đề tranh cãi như hàm lượng alkali, sulphate có thể làm giảm quá trình tạo ra các tinh thể bê tông và làm chậm phản ứng pozzolanic

1.2.6 Những ưu điểm của tro bay đối với bê tông

Tăng mác vữa xi măng: Tro bay khi trộn với xi măng pooc lăng và cát sạch sẽ

tạo vữa xi măng có mác 10 hay 15 Mpa ( /mm2) ơn nữa, thêm một ưu điểm của Tro bay là nếu được sấy khô trong 12 giờ trở lại (gọi là lưu hóa) thì vữa xi măng có trộn

tro bay sẽ đạt mác 20 hoặc cao hơn [19]

Giảm khả năng xâm thực của nước, chống chua mặn: ước mặn có Clo sẽ ăn

mòn cốt thép làm hỏng công trình qua các khe nứt hay lỗ châm kim Phương pháp khắc phục là trộn vữa tro bay với xi măng để trám các khe nứt, hạn chế lỗ châm kim

ây là một giải pháp vừa hiệu quả, vừa kinh tế nhất cho các công trình ở vùng biển,

Tính chịu lực cao của bê tông tự nén với tro bay, phát triển và ứng dụng: Xi

măng pooc lăng được trộn với cát và nước tạo ra được một bê tông không nung ở cấp trung bình và tự nén trong thời gian khoảng 03 ngày, đó là điều đang được thực hiện trong ngành công nghiệp xây dựng Tuy nhiên, nếu trộn thêm tro bay vào vữa hồ thì bê tông sẽ có tính chịu lực cao iều này xảy ra vì các hạt silic nano đã len vào khe hổng của bê tông và cùng lúc tạo ra một SiO3 nhờ độ PH kiềm của xi măng ó là một kết quả vừa được công bố của của một công nghệ mới và tiên tiến của thế kỷ 21 Tro bay là một silic ưu việt, cần được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng[19]

Chống được sự xâm nhập của ACID SULFURIC của bê tông hiện đại: Khi

khói của các nhà máy bay lên thì có lẫn cặn SO2 Cặn này trộn lẫn với hơi nước của mây tạo thành H2SO4 (Acid Sulfuric), khi mưa sẽ có một lượng nước mưa có vị chua, gọi là mưa acid Mưa này làm cho bê tông pooc lăng bị rỗ mặt và sau đó bị rạn nứt theo thời gian Nếu là bê tông cốt thép thì lượng thép nằm bên trong sẽ bị hen gỉ ể chống lại hiện

tượng này, dùng Tro bay trộn vào bê tông pooc lăng, các hạt nhỏ li ti sẽ lấp đầy các khe nứt và chống được sự xâm nhập của H2SO4 có thể phá hỏng cốt thép[19]

Tạo tính bền Sulfat cho bê tông của xi măng Pooc lăng: Xi măng pooc lăng

trộn với cát và nước ngọt tạo ra một bê tông có độ bền đến 50 năm, nhưng khi trộn với nước mặn, độ bền lại không quá 5 năm Vì khi nung xi măng pooc lăng bằng đá vôi và đất sét, bao giờ cũng có một lượng aO tự do chiếm khoảng 6% trong xi măng ất vôi này gặp nước lợ hay nước mặn có gốc sulfat, gốc này kết hợp với vôi để tạo ra một muối thạch cao có cơ tính đặc biệt là hút nước và trương nở Sự trương nở đó làm khối

bê tông pooc lăng rạn nứt theo thời gian, và cuối cùng, phá tan cơ cấu bê tông

Muốn cho cơ cấu bê tông pooc lăng chống lại sự rạn nứt ấy, gọi là chống sulfat hay bền sulfat, cần pha tro bay nghèo vôi vào với một tỉ lệ rất thấp hờ đó, có thể dùng nước mặn để trộn với xi măng Pooc lăng đề làm vữa hồ và khi bêtông đông cứng, có thể ngâm trong nước mặn vẫn được[19]

Tác dụng của Tro bay đến vấn đề hạ nhiệt cho bê tông: Khi thi công các công

trình bê tông khối lớn một vấn đề cấp thiết luôn được đặt ra là làm thế nào để giảm được nhiệt độ trong lòng bê tông hiệt độ trong lòng bê tông có thể lớn hơn 400C gây nguy cơ nứt do ứng suất nhiệt ên rất cần giảm xi măng và bổ sung một lượng chất độn mịn là tro bay để đảm bảo tính công tác, tính chống thấm và cường độ R hư vậy việc sử dụng tro bay làm chất độn cho R đạt được 3 mục đích: giảm được lượng nhiệt sinh ra trong lòng bê tông; giảm giá thành bê tông một cách đáng kể; đảm

bảo tính dễ thi công và cường độ bê tông [19]

Qua kinh nghiệm của một số nước trên thế giới thì hàm lượng dùng tro bay thay thế xi măng trong bê tông đầm lăn có phạm vi từ 30 – 60%

1.2.7 Các nghiên cứu và ứng dụng tro bay tại Việt Nam

Sử dụng trong ngành sản xuất xi măng [20] :

Tro bay SCL với các thành phần chính gồm các loại SiO2, Al2O3, Fe2O3 được cấu tạo lên bởi những tinh cầu tròn, siêu mịn, có độ lọt sàn từ 0.05 – 50 nanomet, có tỉ diện khoảng 300-600m2/kg Loại tro này được xem như là một “puzzolan” nhân tạo chất lượng cao

Với tính chất của mình Pozzolanic có khả năng khử Cao tự do có trong xi măng

ở môi trường nước giúp bảo vệ môi trường trong suốt quá trình sử dụng cùng với giá thành khá rẻ Do những đặc điểm trên mà hiện nay tro bay đang được xem là một dòng sản phẩm ưu việt trong công nghệ sản xuất xi măng

húng được sử dụng để làm nguyên liệu để thay thế được thạch cao tự nhiên trong quá trính sản xuất với tỉ lệ: 15 -30% tính theo khối lượng xi măng húng còn được dùng làm nguyên liệu để sản xuất ra xi măng bền sulfat sử dụng cho môi trường

chua mặt Ngoài ra chúng cũng được kết hợp với các chất phụ gia để sản xuất ra loại xi măng sợi không amiang

Hiện nay thì tro bay được sử dụng rộng rãi làm nguyên liệu để sản xuất xi măng tại các các nhà máy xi măng oàng Thạch và nhà máy xi măng Sông ianh với tỉ lệ lần lượt và 14% và 18%

Ứng dụng trong công việc xây dựng dân dụng và xây dựng công nghiệp [20]:

ược sử dụng để làm chất phụ gia khoáng dùng sản xuất bê tông đầm lăn (RCC)

ay được làm vật liệu dùng trong xây dựng công nghiệp như các công trình giao thông, các công trình cầu cảng, hay thủy lợi

ược sử dụng làm vật liệu trong xây dựng dân dụng như xây trát, chống thấm

Dùng làm nguyên liệu trong sản xuất vật liệu xây dựng [20]:

Với các thành phần chính gồm các loại SiO2, Al2O3, Fe2O3 chiếm tỉ trọng lên tới 84% tro bay rất hữu dụng để sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất vật liệu xây dựng ặc biệt là sản xuất các loại vật liệu xây dựng mới như: các loại gạch bê tông bọt, gạch bê tông khí, gạch xi măng cốt liệu

Tro bay SCL FLY ASH hiện nay là sản phẩm duy nhất tại nước ta đã được Viện Vật liệu Xây dựng - Bộ Xây dựng cấp giấy chứng nhận sản phẩm tro bay đạt chất lượng chuẩn ASTM C618 của Mỹ Theo các tiêu chuẩn xây dựng của Hoa Kỳ thì phụ gia khoáng tro bay phải có thành phần mất khí nung nhỏ hơn 6% thì mới có thể đảm bảo được tính an toàn trong khi sử dụng đến thi công loại bê tông RCC cho các công trình lớn

Cùng với thành phần mất khi nung nhỏ hơn 6%, nên đây là loại tro đảm bảo được độ an toàn và bền vững để có thể sử dụng để thi công các công trình đê điều lớn

1.2.8 Ứng dụng tro bay trong một số lĩnh vực và công trình trên thế giới

Tro bay dùng làm gạch: Gạch tro bay được tạo thành từ tro bay, cát và xi măng,

trong đó tro bay là chất độn chính và cát là chất độn thứ hai òn xi măng làm chất kết dính tất cả các nguyên liệu với nhau Ở ức, tro bay được ứng dụng để sản xuất gạch xây nhà Các khối gạch này được tạo ra từ hỗn hợp của tro xỉ, tro bay, đá vôi và nước được ép thành khuôn [21]

Hình 1.9 Tro bay sản xuất gạch không nung Tro bay làm đường xá: Tro bay có thể được sử dụng để xây dựng

đường và đê kè Việc sử dụng này có nhiều lợi thế hơn so với các phương pháp thông thường như tiết kiệm đất trồng trọt, tránh tạo ra các vùng trũng, giảm chi phí, làm giảm nhu cầu đất để xử lý / lắng đọng tro bay [21]

Tro bay trong bê tông: Tro bay cải thiện độ bền và kết cấu của bê tông

dẫn đến tăng tuổi thọ của đường Thông thường, tro bay có thể thay thế từ 15 đến 30% xi măng portland iện nay, tro bay được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng với các mục đích khác nhau như làm phụ gia cho bê tông xi măng, làm độn cho bê tông asphalt Một số công trình xây dựng nổi tiếng trên thế giới đã sử dụng tro bay trong bê tông như đập Puylaurent ở Pháp, cây cầu Great Belt East nối openhagen ( an Mạch) với những vùng đất của trung tâm châu Âu, [21]

Hình 1.10: Tro bay dùng trong bê tông công trình Giảng đường Trường đại học

California-Berkeley

Tro bay dùng làm vật liệu điền lấp: Tro bay có thể dùng để phục hồi và cải tạo

các vùng đất yếu bởi các hoạt động khác Tro bay được sử dụng cho phát triển các công trình công cộng như công viên, bãi đậu xe, sân chơi, Tro bay có độ bền đầm nén tương đương hoặc lớn hơn đất nên thường được sử dụng trong các lĩnh vực bồi đắp [21]

Tro bay dùng công nghiệp gia công chất dẻo: Tro bay là vật liệu phế thải của

quá trình sản xuất điện năng từ các nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu than đá Với thành phần chủ yếu là các oxit kim loại như oxit silic, oxit nhôm, kích thước hạt mịn

và giá thành rẻ, ngoài những ứng dụng hết sức hiệu quả trong các ngành xây dựng, tro bay còn có một tiềm năng lớn trong lĩnh vực làm chất độn cho polyme Trong số các nhựa nhiệt dẻo thì PE và PP được sử dụng phổ biến nhất D.C.D Nath và cộng sự đã chế tạo vật liệu compozit trên cơ sở PP gia cường bởi một hàm lượng lớn tro bay (60%) có kích thước hạt 5-60 μm bằng phương pháp đúc phun ở 210o

C Theo các tác giả, trong điều kiện khí quyển, nhóm OH hoặc ion trên bề mặt kim loại hoặc oxit kim loại như tro bay có vai trò quan trọng trong hình thành các liên kết vật lý giữa bề mặt tro bay với nền polyme [21]

1.3 Tổng quan và ứng dụng của Silicafume trong xây dựng

1.3.1 Thành phần và đặc tính của Silicafume

Silica fume là vật liệu siêu mịn, chứa SiO2 vô định hình, thu được trong quá trình sản xuất silic và hợp kim silic bằng hồ quang Tỷ lệ SiO2 trong silica fume phụ thuộc vào loại hợp kim sản xuất Silica fume thu được khi sản xuất hợp kim 50% ferrosilicon chứa khoảng từ 74% đến 84% SiO2, thu được khi sản xuất hợp kim 75% ferrosilicon chứa khoảng từ 84% đến 91% SiO2, còn thu được khi sản xuất silic chứa khoảng từ 87% đến 98% SiO2 [22]

Silicafume là phụ gia khoáng hoạt tính cao Trong bê tông, silicafume có thể phân bố ở khoảng trống giữa các hạt xi măng và tham gia phản ứng với các sản phẩm thủy hóa xi măng hình thành các khoáng mới Nhờ đó có thể cải thiện được cấu trúc,

độ chống thấm, cường độ, độ bền lâu và khả năng bảo vệ cốt thép của bê tông trong các môi trường xâm thực [22]

Silicafume được cung cấp dưới các dạng [22]:

- Dạng bột rời: Silicafume dạng bột rời được thu trực tiếp từ sản xuất silic và hợp kim silic bằng hồ quang mà không qua chế biến Silicafume dạng bột rời có độ mịn cao và khối lượng thể tích xốp thấp (từ 130 kg/m3 đến 430 kg/m3) Khi sử dụng silicafume dạng bột rời cần chú ý tránh hiện tượng tắc ống vận chuyển bằng khí nén, kết khối trong silô chứa hay hạn chế việc phát tán bụi, [22]

- Dạng bột nén: Silicafume dạng bột rời có thể được xử lý qua quá trình kết khối thành các tổ hợp gồm các hạt silica fume liên kết yếu với nhau Khi đó, hỗn hợp có khối lượng thể tích xốp lớn hơn (từ 480 kg/m3 đến 640 kg/m3), dễ vận chuyển và xử

lý Các tổ hợp hạt silicafume sẽ bị phá vỡ và phân tán đều trong quá trình trộn bê tông Silicafume dạng bột nén có thể được bổ sung hoặc không bổ sung phụ gia hóa học dạng bột (giảm nước, giảm nước mức cao, kéo dài thời gian đông kết, ) [22]

- Dạng hồ: Hồ nước silicafume có khối lượng thể tích khoảng từ 1320 kg/m3 đến

1440 kg/m3 chứa khoảng từ 42% đến 60% silicafume khô theo khối lượng Hồ nước 50% silicafume chứa khoảng 700 kg/m3 silicafume khô theo khối lượng Hồ nước silicafume có thể có thêm hoặc không thêm các loại phụ gia hóa học khác [22]

Hình 1.10 Silicafume Bảng 1.4 Yêu cầu kỹ thuật đối với silicafume dạng bột rời

TT Chỉ tiêu

Mức yêu cầu theo tiêu chuẩn

TCVN 8827:2011 ASTM C1240-12

1 àm lượng SiO2, %, không nhỏ hơn 85 85

2 ộ ẩm, %, không lớn hơn 3,0 3,0

3 àm lượng mất khi nung, % không lớn hơn 6,0 6,0

4

Lượng sót sàng 45μm, % khối lượng, không

- lớn nhất 10,0 10,0

- sai khác so với giá trị trung bình 5,0 5,0

5 Chỉ số hoạt tính đối với xi măng so với mẫu

đối chứng ở 7 ngày tuổi, %, không nhỏ hơn 85 *) 105 **)

6 Bề mặt riêng, m2/g, không nhỏ hơn 12 15

Ghi chú: *) Khi xác định chỉ số hoạt tính, lựa chọn lượng nước để đạt độ xòe 110±5%

**) Khi xác định chỉ số hoạt tính, sử dụng 242 ml nước và phụ gia siêu dẻo (nếu cần)

để đạt được độ xòe từ 100% đến 115%

1.3.2 Ứng dụng của Silicafume trong lĩnh vực bê tông và xây dựng

Bê tông cường độ cao: Với các tiêu chuẩn hiện có về silicafume và các dự án

tham khảo trên toàn thế giới, bê tông cường độ cao được cải tiến với silicafume tạo ra cho các kiến trúc sư và kỹ sư có khả năng thiết kế mềm dẻo hơn Theo truyền thống trong các nhà cao tầng sử dụng các cột nhỏ hơn có lợi hơn (tăng không gian sử dụng), bê tông cường độ cao chứa silicafume thường dùng trong các dầm dự ứng lực tiền chế, cho phép tăng khẩu độ trong thiết kế dầm cầu Bê tông silicafume có cường

độ nén lên tới 100 MPa, mô đun đàn hồi cao hơn 40.000 MPa, cường độ uốn đạt 14 MPa ở tuổi 28 ngày đối với tấm lát sân bay và cường độ cao ở tuổi sớm đối với các dự

án thi công nhanh và sử dụng cho bê tông đúc sẵn [23]

Bê tông tính năng cao và bền vững cao: Bê tông tính năng cao( P ) chứa

silicafume là vật liệu có ưu điểm lớn cần thiết đối với việc cải tạo cơ sở hạ tầng Bên cạnh cường độ và độ bền vững tăng đáng kể, P được chế tạo với silicafume có độ chống thấm cao, tăng khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn Sự ăn mòn cốt thép trong bê tông xảy ra khi clorua xâm nhập vào bê tông, phá hoại lớp bảo vệ yếu bao quanh cốt thép, gây ra gỉ và rỗ Quá trình cacbonat hóa là nguyên nhân khác gây ăn mòn cốt thép, khi bê tông cacbonat hóa tới mức tiếp giáp với thanh thép, thì môi trường trung hoà (trung tính) sẽ thay thế dần môi trường kiềm bảo vệ cốt thép khỏi bị

ăn mòn Dưới điều kiện đó, cốt thép không còn thụ động nữa và nhanh chóng bị ăn mòn Mức độ ăn mòn do cacbonat hóa vỏ bọc bê tông xảy ra chậm hơn so với ăn mòn

do clorua gây ra Việc cho thêm silicafume vào bê tông công trình biển giảm độ thấm của bê tông sẽ có hiệu quả cao đối với chống xâm nhập của các ion clo Sự kích thích

ăn mòn cốt thép và sự phá hoại bê tông được khống chế rõ dệt, làm giảm các chi phí bảo trì công trình Silicafume được dùng phù hợp với bất kỳ công trình nào ở các khu vực có clorua và nước ngầm, ở dưới đất hoặc trong không khí [23]

Sử dụng làm vữa kết dính sửa chữa: Silicafume thường được dùng làm thành

phần các sản phẩm kết dính sửa chữa Vữa trát hay phun hay vữa phun khô biến tính bằng silicafume có thể được cấp phối cho nhiều ứng dụng khác nhau ó là sử dụng cho sửa chữa các kết cấu bê tông hư hỏng trong môi trường biển, nơi cần tăng độ chống thấm và độ kháng xâm nhập của ion clo [23]

Sử dụng làm vật liệu chịu lửa: Sử dụng silicafume trong vật liệu chịu lửa tạo ra

độ sắp xếp các hạt tốt hơn và đòi hỏi ít nước hơn, mà không làm giảm độ lưu động Nó cũng tăng khả năng tổng hợp và tạo thành mullite ở nhiệt độ thấp trong đệm chịu lửa.Vật liệu chịu lửa chứa silicafume có cường độ cao hơn so với không chứa silicafume, đặc biệt dưới nhiệt độ cao và với độ đặc cao hơn chúng duy trì được độ rỗng nhỏ hơn và ổn định thể tích hơn [23]

Silicafume được sử dụng cho bê tông trong môi trường biển nhằm nâng cao khả năng chịu xâm thực sulfat vừa và khả năng bảo vệ chống ăn mòn cốt thép trong bê tông dựa trên tác dụng cải thiện cấu trúc, hạn chế khả năng thâm nhập của sulfat và chloride vào bê tông của silicafume

1.4 ác công trình nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu thay thế xi măng đến cường độ chịu nén của bê tông

Việc sử dụng các sản phẩm khác thay thế một phần xi măng trong bê tông đã được nghiên cứu trong những năm qua Liên quan đến các đặc tính kỹ thuật của bê tông chất lượng cao được sử dụng cho các kết cấu, công trình xây dựng, vấn đề phát triển cường độ sớm và cường độ muộn trong bê tông luôn được các nhà nghiên cứu và người sử dụng đặc biệt quan tâm

Tác giả Vũ ải am đã nhiên cứu sử dụng tro tuyển Phả Lại hàm lượng cao trong bê tông khối lớn thông thường dùng cho đập trọng lực nhằm tăng cường độ bê tông, giảm nhiệt thủy hóa [24] Tác giả Chu Mạnh Quân, Trịnh Quang Minh, Vũ Quốc Vương đã sử dụng Metacaolanh Việt Nam thay thế một phần xi măng để sản xuất bê tông cho các công trình xây dựng và thủy lợi để cải thiện cường độ chịu nén, kéo và độ chống thấm của bê tông [25] Tác giả Nguyễn Công Thắng, Nguyễn Văn Tuấn, Phạm Hữu Hanh, Nguyễn Trọng Lâm nghiên cứu chế tạo bê tông chất lượng cao sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng silicafume và tro bay sẵn có tại Việt Nam [26]

1.5 ác công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của điều kiện dưỡng hộ đến cường

độ chịu nén của bê tông

Các nghiên cứu mới nhất của Arthur arrisson, Vương quốc Anh, về phát triển cường độ sớm và cường độ muộn trong quá trình hydrat hóa xi măng trong bê tông,

mà thường bị ảnh hưởng bởi nhiều biến số thực tế Trong quy trình hai bước gồm bước đông kết và hóa rắn, ông đã tiến hành quan sát các thành phần tham gia bởi các sulphat

và C3A, đồng thời chỉ ra những hiểu biết về tầm quan trọng của các yếu tố khác như hàm lượng C3S và nhu cầu nước của xi măng vì yếu tố quan trọng nhất trong cường

độ bê tông khi toàn bộ các xi măng có sẵn được xem xét chính là lượng nước được yêu cầu đề bạt được tính công tác mong muốn [27]

Tác giả Phan Nhật Long, Trường ại học sư phạm kỹ thuật – ại học à ẵng

đã có bài báo trình bày kết quả nghiên cứu sự phát triển cường độ của bê tông cốt liệu thủy tinh được dưỡng hộ trong môi trường nước biển và môi trường nước ngọt Dựa vào các kết quả nghiên cứu, tác giả nhận thấy rằng: môi trường bảo dưỡng là nhân tố ảnh hưởng lớn đến sự phát triển cường độ của bê tông [28]

1.6 ết luận chương

- Bê tông sử dụng xi măng pooc lăng đã được nghiên cứu và sử dụng gần 200 năm ến nay việc nghiên cứu chuyên sâu về bê tông và các giải pháp sử dụng bê tông hiệu quả đã và đang được tiến hành, có nhiều ứng dụng tiến bộ mang lại hiệu quả trong thực tế

- ã có nhiều nghiên cứu và triển khai thực tế việc sử dụng Silicafume, và tro bay thay thế riêng biệt một phần xi măng với một tỷ lệ phù hợp

- Qua nghiên cứu các đặc tính của Silicafume và tro bay đã nêu trên, ta có thể kết hợp giữa Silicafume và tro bay trong việc chế tạo bê tông xi măng pooc lăng để cải thiện một số tính năng của bê tông cũng như khả năng phát triển cường độ của bê tông

ở các môi trường dưỡng hộ khác nhau

ƯƠNG 2: TI U UẨN, VẬT LIỆU VÀ T IẾT Ị T Í NG IỆM 2.1 Các tiêu chuẩn sử dụng trong thí nghiệm

- ường độ chịu nén của bê tông được xác định theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3118: 1993 Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ chịu nén Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định cường độ chịu nén của bê tông nặng

- Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3015: 1993 Tiêu chuẩn này quy định phương pháp lấy mẫu hỗn hợp bê tông nặng, phương pháp chế tạo, bảo dưỡng các mẫu thử bê tông nặng dùng để kiểm tra các tính chất của chúng trong quá trình thi công, sản xuất và nghiệm thu các kết cấu sản phẩm

- Yêu cầu của cốt liệu bê tông theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7570: 2006 Cốt liệu cho bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu kỹ thuật đối với cốt liệu nhỏ (cát tự nhiên) và cốt liệu lớn, có cấu trúc đặc chắc dùng chế tạo bê tông và vữa xi măng thông thường

- Yêu cầu của xi măng xác định theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2682 : 2009

Xi măng pooc lăng – Yêu cầu kỹ thuật

- Yêu cầu nước dùng cho bê tông theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4506 : 2012 ước cho bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu kỹ thuật đối với nước dùng để trộn bê tông, trộn vữa, rửa cốt liệu và bảo dưỡng bê tông

- Tiêu chuẩn BS EN 12390-7:2009: Thí nghiệm bê tông- Phần 7: Khối lượng riêng của bê tông

2.2 Vật liệu sử dụng trong thí nghiệm

- àm lượng clorua trong cát, tính theo ion Cl- tan trong axit, quy định tại TCVN 7570-2006 [24] át có hàm lượng ion Cl- lớn hơn các giá trị quy định ở Bảng 2.2 có thể được sử dụng nếu tổng hàm lượng ion Cl- trong 1m3 bê tông từ tất cả các nguồn vật liệu chế tạo, không vượt quá 0,6 kg

Bảng 2.2 Hàm lượng ion Cl - trong cát

Loại bê tông àm lượng ion lkhông lớn hơn -, % khối lượng,

Bê tông dùng trong các kết cấu bê tông cốt

thép ứng suất trước 0,01

Bê tông dùng trong các kết cấu bê tông cốt

thép và bê tông cốt thép và vữa thông thường 0,05

goài ra, cát được sử dụng khi khả năng phản ứng kiềm silic của cát kiểm tra theo phương pháp hoá học (TCVN 7572-14:2006)[30] phải nằm trong vùng cốt liệu

vô hại Khi khả năng phản ứng kiềm - silic của cốt liệu kiểm tra nằm trong vùng có khả năng gây hại thì cần thí nghiệm kiểm tra bổ sung theo phương pháp thanh vữa (TCVN 7572-14:2006)để đảm bảo chắc chắn vô hại át được coi là không có khả năng xảy ra phản ứng kiềm - silic nếu biến dạng ( ) ở tuổi 6 tháng xác định theo phương pháp thanh vữa nhỏ hơn 0,1%

Loại cát sử dụng trong thí nghiệm là cát tại bãi cát Diên Lâm (huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh Hòa)

2.2.2 Cốt liệu lớn (đá)

- Cốt liệu lớn có thể được cung cấp dưới dạng hỗn hợp nhiều cỡ hạt hoặc các cỡ hạt riêng biệt Thành phần hạt của cốt liệu lớn, biểu thị bằng lượng sót tích luỹ trên các sàng, được quy định trong Bảng 2.3, TCVN 7570-2006 [29]

100 - - - 0 - 0 0

70 - - 0 0-10 0 0-10 0-10 Kích thước lỗ

sàng (mm)

Lượng sót tích lũy trên sàng, % khối lượng, ứng với kích thước hạt liệu nhỏ nhất và lớn nhất, mm 5-10 5-20 5-40 5-70 10-40 10-70 20-70

40 - 0 0-10 40-70 0-10 40-70 40-70

20 0 0-10 40-70 … 40-70 … 90-100

10 0-10 40-70 … … 90-100 90-100 -

5 90-100 90-100 90-100 90-100 - - -

- Mác đá dăm xác định theo giá trị độ nén dập trong xi lanh được quy định trong Bảng 2.4, Tiêu chuẩn ngành 14TCN 70:2002 [31]

Bảng 2.4 Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập

120 ến 11 Lớn hơn 12 đến 16 Lớn hơn 9 đến 11

100 Lớn hơn 11 đến 13 Lớn hơn 16 đến 20 Lớn hơn 11 đến 13

80 Lớn hơn 13 đến 15 Lớn hơn 20 đến 25 Lớn hơn 13 đến 15

- Sỏi và sỏi dăm dùng làm cốt liệu cho bê tông các cấp phải có độ nén dập trong

xi lanh phù hợp với yêu cầu trong Bảng 2.5, TCVN 7572-12:2006 [32] ộ hao mòn khi va đập của cốt liệu lớn thí nghiệm trong máy Los Angeles, không lớn hơn 50 % khối lượng àm lượng hạt thoi dẹt trong cốt liệu lớn không vượt quá 15 % đối với bê tông cấp cao hơn B30 và không vượt quá 35% đối với cấp B30 và thấp hơn Tạp chất hữu cơ trong sỏi xác định theo phương pháp so màu, không thẫm hơn màu chuẩn

Bảng 2.5 Yêu cầu về độ nén dập đối với sỏi và sỏi dăm

ấp bê tông

ộ nén dập ở trạng thái bão hoà nước,

% khối lượng, không lớn hơn Sỏi Sỏi dăm

Thí nghiệm sử dụng đá (1x2cm) tại mỏ đá òn gang, Diên Khánh, Khánh Hòa

1 ường độ nén, mặt phẳng, không nhỏ hơn:

2 Thời gian đông kết, min

- bắt đầu, không nhỏ hơn

Le Chatelier, mm, không lớn hơn 10

5 àm lượng anhydric sunphuric (SO3), %, không lớn

hơn

3,5

6 ộ nở autoclave, %, không lớn hơn 0,8

Trong chương trình thí nghiệm này, tác giả sử dụng Xi măng ghi Sơn PCB40 Các chỉ tiêu kỹ thuật được lấy từ nhà sản xuất như Bảng 2.7

Bảng 2.7 So sánh chỉ tiêu chất lượng của Xi măng Nghi Sơn với TCVN

6260: 2009 STT hỉ tiêu thí nghiệm Tiêu chuẩn thí nghiệm Đơn vị

2.2.4.1 Phân loại và ký hiệu tro bay

- Theo thành phần hóa học, tro bay được phân thành 2 loại

+ Tro axit: tro có hàm lượng canxi oxit đến 10 %, ký hiệu: F

+ Tro bazơ: tro có hàm lượng canxi oxit lớn hơn 10 %, ký hiệu: C

- Theo mục đích sử dụng, tro bay được phân thành 2 loại:

+ Tro bay dùng cho bê tông và vữa xây, bao gồm 4 nhóm lĩnh vực sử dụng, ký hiệu:

Dùng cho chế tạo sản phẩm và cấu kiện bê tông cốt thép từ bê tông nặng và bê tông nhẹ, ký hiệu: a;

Dùng cho chế tạo sản phẩm và cấu kiện bê tông không cốt thép từ bê tông nặng,

bê tông nhẹ và vữa xây, ký hiệu: b;

Dùng cho chế tạo sản phẩm và cấu kiện bê tông tổ ong, ký hiệu: c;

Dùng cho chế tạo sản phẩm và cấu kiện bê tông, bê tông cốt thép làm việc trong điều kiện đặc biệt, ký hiệu: d