Nghiên cứu sử dụng PUZOLAN núi đầu voi tỉnh quảng ngãi để chế tạo bê tông cho một số công trình ven biển

Một số giải pháp được đưa ra là sử dụng phụ gia đặc biệt puzolan, tro bay, xỉ lò cao,…, sử dụng xi măng bền sunfat,… Để phù hợp với điều kiện tỉnh Quảng Ngãi với ưu thế có mỏ puzzolan th

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -

HỌC VIÊN: TRẦN BẢO NGỌC

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PUZOLAN NÚI ĐẦU VOI TỈNH QUẢNG NGÃI

ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG CHO MỘT SỐ CÔNG TRÌNH VEN BIỂN

Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số : 60.58.02.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS HUỲNH PHƯƠNG NAM

Đà Nẵng – Năm 2018

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Học viên xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Huỳnh Phương Nam đã tận tình

chỉ dạy và hướng dẫn trong quá trình hoàn thiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng đã tạo điều kiện cho học viên được tham gia lớp học và thực hiện luận văn tốt nghiệp Cảm ơn Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Cảm ơn thầy Vũ Hoàng Trí phụ trách phòng thí nghiệm, cùng các em sinh viên

đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện thí nghiệm, thu thập số liệu cho luận văn

Do năng lực bản thân còn hạn chế, luận văn sẽ không tránh khỏi còn nhiều thiếu sót Học viên rất mong được sự đóng góp từ phía thầy cô để luận văn được hoàn thiện hơn

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài: 1

2 Đối tượng nghiên cứu: 1

2.1 Nhân tố ảnh hưởng đến bê tông trong công trình ven biển: 1

2.2 Puzolan thiên nhiên: 2

3 Phạm vi nghiên cứu: 2

4 Mục tiêu nghiên cứu: 2

5 Phương pháp nghiên cứu: 2

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: 2

7 Kết cấu của luận văn: 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG SỬ DỤNG PHỤ GIA PUZOLAN CHO MỘT SỐ CÔNG TRÌNH VEN BIỂN 4

1.1 Tổng quan về bê tông sử dụng phụ gia puzolan thiên nhiên: 4

1.1.1 Giới thiệu phụ gia puzolan thiên nhiên: 4

1.1.2 Ưu và nhược điểm của bê tông sử dụng phụ gia puzolan: 5

1.1.3 Tình hình sử dụng phụ gia puzolan chế tạo bê tông trên thế giới và ở Việt Nam: 6

1.1.3.1 Tình hình sử dụng phụ gia puzolan chế tạo bê tông trên thế giới : 6

1.1.3.2 Tình hình sử dụng phụ gia puzolan chế tạo bê tông ở Việt Nam: 6

1.1.4 Các vấn đề liên quan đến puzolan núi Đầu Voi Tỉnh Quảng Ngãi 8

1.2 Tổng quan về bê tông sử dụng cho công trình ven biển: 9

1.2.1 Đặc điểm của bê tông sử dụng cho công trình ven biển: 9

1.2.2 Tổng quan về bê tông sử dụng cho công trình ven biển: 10

1.2.3 Việc sử dụng bê tông có phụ gia puzolan cho công trình ven biển: 11

1.3 Định hướng phát triển cho công trình ven biển Tỉnh Quảng Ngãi: 12

1.4 Kết luận: 12

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU ĐẦU VÀO, CƠ SỞ THIẾT KẾ CẤP PHỐI VÀ CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG PHỤ GIA PUZOLAN 13 2.1 Tính chất cơ lý của vật liệu đầu vào: 13

2.1.1 Xi măng: 13

2.1.3 Đá (sỏi): 17

2.1.4 Nước (TCVN 4506:2012)[11]: 20

2.2 Thành phần khoáng vật của puzolan núi Đầu Voi Tỉnh Quảng Ngãi: 21

2.3 Các thí nghiệm chủ yếu đánh giá chất lượng của bê tông cho một số công trình chịu ảnh hưởng xâm thực nước biển: 21

2.3.1 Thí nghiệm đo độ sụt của hỗn hợp bê tông (TCVN 3106 : 1993)[12] 21

2.3.2 TN xác định cường độ chịu nén của bê tông (TCVN 3118 : 2012)[15] 23

2.3.3 TN xác định CĐ chịu kéo khi uốn của bê tông (TCVN 3119:1993)[16]: 25

2.3.4 TN khối lượng thể tích của bê tông (TCVN 3115:1993) [17]: 26

2.3.5 TN đánh giá độ đặc chắc của bê tông bằng vận tốc xung siêu âm (TCVN 9357:2012 [18]: 27

2.4 Yêu cầu kỹ thuật của bê tông cho một số công trình biển: 28

2.5 Kết luận: 28

CHƯƠNG 3: DÙNG PHỤ GIA PUZOLAN NÚI ĐẦU VOI CHẾ TẠO BÊ TÔNG CHO MỘT SỐ CÔNG TRÌNH VEN BIỂN 29

3.1 Thiết kế cấp phối bê tông: 29

3.1.1 Bê tông không dùng phụ gia puzolan núi Đầu Voi: 29

3.1.2 Bê tông sử dụng phụ gia puzolan núi Đầu Voi: 29

3.1.3 Môi trường bảo dưỡng: 30

3.1.4 Bảo dưỡng mẫu: 30

3.1.5 Trộn hỗn hợp bê tông: 31

3.1.6 Đúc mẫu: 31

3.2 Kết quả đánh giá các tính chất cơ lý chủ yếu của bê tông sử dụng phụ gia puzolan và bàn luận: 32

3.2.1 Độ sụt của hỗn hợp bê tông: 32

3.2.2 Cường độ chịu nén của bê tông theo thời gian: 33

3.2.3 Cường độ kéo khi uốn của bê tông theo thời gian: 40

3.2.4 Khối lượng thể tích của bê tông: 43

3.2.5 Đánh giá độ đặc chắc của bê tông bằng vận tốc xung siêu âm : 46

biển: 49

3.3 Đánh giá hiệu quả kinh tế: 49

3.4 Kết luận: 50

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51

Kết luận: 51

Kiến nghị: 51

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHỤ GIA PUZOLAN NÚI ĐẦU VOI

TỈNH QUẢNG NGÃI ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG CHO MỘT SỐ CÔNG TRÌNH

VEN BIỂN

Học viên: Trần Bảo Ngọc Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số: 60.58.02.05 Khóa: K32 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Tóm tắt: Hiện nay các công trình ven biển ở nước ta nói chung, tỉnh Quảng Ngãi

nói riêng được xây dựng và phát triển nhưng vấn đề ăn mòn bê tông chưa được quan tâm nhiều dẫn đến giảm độ bền tuổi thọ làm việc của công trình, phải tốn kém chi phí trong việc sửa chữa Đề xuất giải pháp sử dụng phụ gia puzolan núi Đầu Voi tỉnh Quảng Ngãi để chế tạo bê tông cho một số công trình ven biển Bằng phương pháp thực nghiệm, tác giả thu được các kết quả cho thấy bê tông sử dụng phụ gia puzolan với tỷ lệ thay thế xi măng P10 – P20 vẫn đảm bảo về mặt cường độ, tăng độ bền trong nước, mang lại hiệu quả về mặt kinh tế

Từ khóa: Puzolan núi Đầu Voi; puzolan Quảng Ngãi; phụ gia puzolan; xâm thực nước biển

APPLICATION OF PUZOLAN ADMIXTURE PUZOLAN ADMIXTURE MOUNT DAU VOI AT QUANGNGAI PROVINCE TO FABRICATION

Abstract:Currently the coastal works in our country in general, Quang Ngai

has not been paid much attention to reduce the durability of the works, it costs money

to repair Suggest solutions using puzolan admixture mount Dau Voi at Quang Ngai province to fabrication concrete for some coastal works By empirical method, the authors obtained the results showed concrete uses puzolan admixture with cement replacement ratio P10 – P20 ensures compressive strength, increases durability in water, economic efficiency

admixture, sea water corrosion

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của puzolan nguồn gốc núi lửa [1] 4

Bảng 2.1 Bảng kết quả thí nghiệm cơ lý của xi măng 14

Bảng 2.2 - Kết quả TN giới hạn bền uốn của xi măng 14

Bảng 2.3 - Kết quả TN giới hạn bền nén của xi măng 15

Bảng 2.4 - Giới hạn thành phần hạt 16

Bảng 2.5 - Bảng Chỉ tiêu cơ lý của cát 16

Bảng 2.6 - Bảng kết quả thành phần hạt của cát 17

Bảng 2.7 - Bảng Chỉ tiêu cơ lý của đá dăm 18

Bảng 2.8 - Kết quả thí nghiệm thành phần hạt cát lần 1 18

Bảng 2.9 - Bảng kết quả TN thành phần hạt của mẫu lần 2 19

Bảng 2.10 - Bảng thành phần hóa học của puzzolan núi Đầu Voi 21

Bảng 2.11 - Bảng thông số quy định của côn đo độ sụt 22

Bảng 3.1 – Thành phần cấp phối bê tông 29

Bảng 3.2 – Thành phần cấp phối P0 điều chỉnh để đạt độ sụt (5-6)cm 29

Bảng 3.3 – Thành phần cấp phối sử dụng puzolan thay thế xi măng 30

Bảng 3.4 – Thành phần các ion chính trong nước biển 30

Bảng 3.5 – Kết quả đo độ sụt của các cấp phối bê tông 32

Bảng 3.6 – Cường độ chịu nén của các cấp phối bê tông trong môi trường nước muối 33

Bảng 3.7 – Sự phát triển cường độ bê tông môi trường nước muối 34

Bảng 3.8 – Cường độ chịu nén của các CPBT trong môi trường nước thường 35

Bảng 3.9 – Sự phát triển cường độ bê tông môi trường nước thường 35

Bảng 3.10 – Sự suy giảm cường độ của các cấp phối bê tông môi trường nước muối 36 Bảng 3.11 – Sự suy giảm cường độ của các cấp phối bê tông môi trường nước thường 37

Bảng 3.12 – Bảng cường độ chịu nén của các cấp phối bê tông trong hai môi trường 37 Bảng 3.13 – Sự suy giảm cường độ của cấp phối bê tông trong môi trường nước muối so với môi trường nước thường 37

Bảng 3.14 - Cường độ chịu kéo khi uốn của CP bê tông trong môi trường nước muối40 Bảng 3.15 - Cường độ chịu kéo khi uốn của CPBT trong môi trường nước thường 41

Bảng 3.16- Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông trong hai môi trường 42

Bảng 3.17 - Khối lượng mẫu trong môi trường nước muối 43

Bảng 3.18 - Tỷ lệ suy giảm khối lượng của mẫu vữa trong môi trường nước muối 44

Bảng 3.19 – Bảng khối lượng mẫu TN theo thời gian trong môi trường nước thường 44 Bảng 3.20 - Tỷ lệ suy giảm khối lượng của mẫu vữa trong môi trường nước thường 45 Bảng 3.21 – Sự suy giảm khối lượng của mẫu vữa TN giữa hai môi trường 45

Bảng 3.23 - So sánh sự thay đổi vận tốc của bê tông trong môi trường nước muối 47

Bảng 3.25 – So sánh sự thay đổi vận tốc của bê tông trong môi trường nước thường 48 Bảng 3.26 – Bảng vận tốc mẫu thí nghiệm khi siêu âm ở ngày tuổi 56 48 Bảng 3.27 – Sự suy giảm vận tốc của cấp phối bê tông trong môi trường nước muối so với môi trường nước thường 48 Bảng 3.28 - Giá thị trường của xi măng và phụ gia puzolan 49 Bảng 3.29 - So sánh giá thành khi sử dụng phụ gia puzolan thay thế xi măng 49

Hình 1.1: Công trình đập lòng sông ở Bình Thuận 7

Hình 1.2: Công trình thủy điện Đăkđrinh (Quảng Ngãi) 9

Hình 1.3: công trình xây mới cầu tàu 20.000T cảng Nha Trang - Khánh Hòa 11

Hình 2.1 – Xi măng PC40 sử dụng cho đề tài 13

Hình 2.2 – Mỏ cát Kim Phú (xã Đại Lộc, Tỉnh Quảng Nam) và chi nhánh của mỏ cát Kim Phú (Đường Ninh tốn, Quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng) 16

Hình 2.3 - Biểu đồ thành phần hạt của cát 17

Hình 2.4 - Trạm cân tải trọng xe tải và công trường khai thác đá 18

Hình 2.5 - Đồ thị xác định thành phần hạt của đá dăm 19

Hình 2.6 - Đồ thị xác định thành phần hạt của sỏi hay đá dăm để chế tạo bê tông 19

Hình 2.7 - Phụ gia puzolan núi Đầu Voi 21

Hình 2.8 - Côn tiêu chuẩn (h =300mm, D=200mm, d= 100mm) 22

Hình 2.9 – Máy thử uốn 25

Hình 2.10 – Mẫu thí nghiệm hình lập phương và hình trụ 27

Hình 3.1 – Thí nghiệm đo độ sụt 5-6 cm 32

Hình 3.2 – Thí nghiệm nén mẫu bê tông 33

Hình 3.3 – Biểu đồ cường độ chịu nén của bê tông môi trường nước muối 34

Hình 3.4 – Sự phát triển cường độ của bê tông trong môi trường nước muối 34

Hình 3.5 – Biểu đồ cường độ chịu nén của bê tông môi trường nước thường 35

Hình 3.6 – Sự phát triển cường độ của bê tông trong môi trường nước thường 36

Hình 3.7 – Đúc mẫu, ngâm dưỡng hộ bê tông ở các ngày tuổi trong nước biển giả định và nước thường 39

Hình 3.8 – Gối uốn và thí nghiệm uốn mẫu bê tông 40

Hình 3.9 – Biểu đồ chịu kéo khi uốn của bê tông trong môi trường nước muối 41

Hình 3.10 – Biểu đồ chịu kéo khi uốn của bê tông trong môi trường nước thường 41

Hình 3.11 – Biểu đồ so sánh CĐ chịu kéo khi uốn của bê tông trong 2 môi trường 42

Hình 3.12 – Mẫu TN được cân sau khi sấy khô tới khối lượng không đổi 43

Hình 3.13 – Biểu đồ KL của mẫu vữa thí nghiệm trong môi trường nước muối 43

Hình 3.14 – Biểu đồ khối lượng của mẫu vữa TN trong môi trường nước thường 44

Hình 3.15 – TN siêu âm mẫu sau khi đã sấy khô đến khối lượng không đổi 46

Hình 3.16 – Biểu đồ vận tốc của cấp phối bê tông trong môi trường nước muối 46

Hình 3.17 – Biểu đồ vận tốc của cấp phối bê tông trong môi trường nước thường 47

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Quảng Ngãi là một tỉnh ven biển nằm ở vùng Duyên Hải Nam Trung Bộ, Việt Nam Đường bờ biển Quảng Ngãi có chiều dài 129 km với vùng lãnh hải rộng lớn 11.000 km2 và 6 cửa biển vốn giàu nguồn lực hải sản với nhiều bãi biển đẹp Đây là điều kiện thuận lợi cho việc phát triển du lịch biển Tỉnh nhà Để có thể nâng cao chất lượng du lịch việc nâng cấp, xây dựng cơ sở hạ tầng và giao thông là rất quan trọng Các công trình xây dựng hầu như sử dụng bê tông, bê tông ở vùng sát biển có tuổi thọ không cao và nhanh xuống cấp do sự tác động của môi trường biển, dẫn đến việc phải thường xuyên sữa chữa ảnh hưởng gây thiệt hại về kinh tế, ngoài ra cũng làm mất mỹ quan của công trình

Một số tác hại do môi trường biển gây ra: các công trình khi xây dựng ở ven biển

sẽ không tránh khỏi được sự ăn mòn bê tông do tác động của quá trình hóa lý (tấn công sunfat, ăn mòn clorua, phản ứng kiềm – cốt liệu, sự kết tinh muối, vi sinh vật…)

Ở vùng ven biển do điều kiện tự nhiên khi thủy triều dâng cao hoặc do mưa bão sẽ làm hơi nước chứa muối tác động lên gây phá hoại công trình Về mặt hóa học: trung bình nước biển có lượng muối hòa tan khoảng 3,5%, trong nước biển có các thành phần phổ biến là ion Na+, K+, Mg+, Ca+ và các ion âm Cl-, SO42-, NO32-, CO32- Các phản ứng hóa học làm thay đổi thành phần hóa học của cốt liệu dẫn đến giảm độ cứng, độ dai và

độ bền của đá

Vấn đề đặt ra là nâng cao chất lượng bê tông nhằm khắc phục sự phá hoại ở môi trường chịu xâm thực nước biển Một số giải pháp được đưa ra là sử dụng phụ gia đặc biệt (puzolan, tro bay, xỉ lò cao,…), sử dụng xi măng bền sunfat,… Để phù hợp với điều kiện tỉnh Quảng Ngãi với ưu thế có mỏ puzzolan thiên nhiên núi Đầu Voi được công ty IDICO sản xuất có thể sử dụng thay thế một phần xi măng để tạo ra bê tông có khả năng chống thấm và bền trong môi trường nước biển Đồng thời có nhiều nghiên cứu cho thấy việc sử dụng puzolan để thay thế xi măng trong sản xuất bê tông làm giảm ô nhiễm môi trường, giảm giá thành khi chế tạo bê tông

Các công trình ven biển đang được đầu tư và xây dựng góp phần hoàn thiện hệ thống giao thông và hệ thống hạ tầng kỹ thuật tạo điều kiện phát triển kinh tế, xã hội, phát triển du lịch tỉnh Quảng Ngãi Vì vậy việc sử dụng phụ gia puzolan để chế tạo bê tông với một tỷ lệ hợp lý sẽ đảm bảo được chất lượng công trình, giữ được dáng vẻ ban đầu của công trình trong thời gian dài tạo mỹ quan cho vùng biển du lịch Chính vì

lý do trên mà tôi chọn “Nghiên cứu sử dụng puzolan núi Đầu Voi Tỉnh Quảng Ngãi

để chế tạo bê tông cho một số công trình ven biển” làm đề tài nghiên cứu của luận

văn

2 Đối tượng nghiên cứu:

2.1 Nhân tố ảnh hưởng đến bê tông trong công trình ven biển:

Trong môi trường nước biển có chứa hàm lượng ion Cl-

cao nên bê tông sử dụng cho các công trình ven biển (đường giao thông, đê, kè,…) thường bị ăn mòn làm giảm độ bền và tuổi thọ của công trình

2.2 Puzolan thiên nhiên:

+ Puzolan là vật liệu thiên nhiên hoặc nhân tạo chứa SiO2 hoạt tính hoặc chứa

cả Al2O3 và bản thân nó có rất ít hoặc không có tính dính kết; nhưng khi được nghiền mịn và có hơi ẩm sẽ phản ứng hoá học với Ca(OH)2 ở nhiệt độ thường để tạo thành hợp chất có tính dính kết

+ Puzolan thiên nhiên cũng có thể được phân ra chia làm 2 nhóm: nhóm puzolan nguồn gốc núi lửa và nhóm puzolan nguồn gốc trầm tích

3 Phạm vi nghiên cứu:

 Tỷ lệ phụ gia puzolan núi Đầu Voi tỉnh Quảng Ngãi trong thiết kế cấp phối bê tông (M250, đá 1x2) cho một số công trình ven biển

 Đánh giá tác động của môi trường biển đến bê tông trong ngắn hạn

4 Mục tiêu nghiên cứu:

4.1 Mục tiêu tổng quát:

 Nghiên cứu thành phần hóa học của puzolan thiên nhiên ở núi Đầu Voi (Tỉnh Quảng Ngãi)

 Nghiên cứu các đặc trưng cơ lý chủ yếu của hỗn hợp bê tông và bê tông

sử dụng phụ gia puzolan thiên nhiên ở núi Đầu Voi (Quảng Ngãi), đặc biệt là các tính chất liên quan đến khả năng chống xâm thực

4.2 Mục tiêu cụ thể:

 Nghiên cứu khả năng chịu ảnh hưởng xâm thực nước biển của bê tông có

sử dụng phụ gia puzolan núi Đầu Voi (Quảng Ngãi)

 Đề xuất tỷ lệ sử dụng puzolan thích hợp để chế tạo bê tông cho một số công trình ven biển

5 Phương pháp nghiên cứu:

 Phương pháp thu thập tại liệu liên quan đến công trình thực tế và các sản phẩm khoa học đã được công nhận

 Nghiên cứu lý thuyết các phương pháp tính toán, kết hợp thực nghiệm trong phòng thí nghiệm

 Phương pháp phân tích, so sánh, đánh giá và một số phương pháp kết hợp khác để đưa ra kết luận về đối tượng nghiên cứu

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

 Ý nghĩa khoa học: Việc nghiên cứu của đề tài giúp thêm thông tin hữu ích về ảnh hưởng của phụ gia puzolan núi Đầu Voi (Quảng Ngãi) đến cường độ, chất lượng của bê tông và tuổi thọ của các công trình bê tông nơi bị ảnh hưởng xâm thực nước biển

 Ý nghĩa thực tiễn: Từ các kết quả thực nghiệm có thể đánh giá, so sánh giữa bê tông có sử dụng phụ gia puzolan với bê tông không sử dụng phụ puzolan ở môi trường nước biển Từ đó, đề xuất phương án sử dụng phụ gia puzolan với tỷ lệ hợp lý để chế tạo bê tông cho một số công trình ven biển đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và kinh tế

7 Kết cấu của luận văn:

- Chương 1: Tổng quan về bê tông sử dụng phụ gia puzolan cho một số công trình ven biển

- Chương 2: Vật liệu đầu vào, cơ sở thiết kế cấp phối và cơ sở đánh giá chất lượng của bê tông sử dụng phụ gia puzolan

- Chương 3: Dùng phụ gia puzolan chế tạo bê tông cho một số công trình ven biển

- Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG SỬ DỤNG PHỤ GIA PUZOLAN CHO MỘT SỐ

CÔNG TRÌNH VEN BIỂN

1.1 Tổng quan về bê tông sử dụng phụ gia puzolan thiên nhiên:

1.1.1 Giới thiệu phụ gia puzolan thiên nhiên:

- Phụ gia khoáng hoạt tính thường được sử dụng khá phổ biến trong bê tông khối

lớn, đặc biệt cho các đập bê tông nhằm giảm nhiệt thuỷ hoá Cường độ bê tông của công trình bê tông khối lớn thường không cao, nên hàm lượng xi măng trong bê tông thường ít Khi đó có thể dùng phụ gia khoáng (PGK) ở dạng nghiền mịn để đảm bảo

đủ hàm lượng vật liệu mịn nhét đầy các khe kẽ trong bê tông, đảm bảo độ đặc chắc và khả năng chống thấm của bê tông khối lớn

- Theo nguồn gốc, puzolan được phân chia ra hai loại:

+ Puzolan có nguồn nguồn gốc núi lửa:

 Đây là loại phụ gia hoạt tính đầu tiên được tìm thấy trên thế giới Khi núi lửa hoạt động, có một cột vật liệu gồm hỗn hợp các nham thanh, tro bụi được phun ra

và rơi xuống đất Một khối lượng lớn trào ra trên mặt đất, một phần hạt nhỏ bay xa, nguội nhanh được gọi là tro núi lửa Nham thạch được làm nguội trong nước tạo thành vật liệu xốp được gọi là đá bọt Ở vùng núi lửa thường tồn tại một khối lượng lớn vật liệu hỗn hợp, gồm chất kết dính tro núi lửa và các mảnh vụn đá bọt, đá kết tinh được gọi chung là vật liệu thủy tinh núi lửa Nếu xốp thì gọi là Tuf, nếu bị ép hoặc đặc chắc thì gọi là Tras Tất cả các dạng vật liệu đó được gọi chung là puzolan thiên nhiên có nguồn gốc núi lửa Đó là nguồn phụ gia khoáng hoạt tính quan trọng đối với sản xuất

xi măng và bê tông [1]

 Thành phần khoán của puzolan có nguồn gốc núi lửa phụ thuộc vào từng khu vực Hàm lượng, chủng loại các pha cũng dao động không giống nhau, nhưng thực tế thì chúng gồm pha thủy tinh và pha kết dinh (plagioclaz, pyroxen, olivin, thạch anh, hematit, magnetit…) trong đó pha thủy tinh có hoạt tính Ngoài ra, vì trải qua thời

kỳ phong hóa nên bao giờ puzolan gốc núi lửa cũng chứa một tỉ lệ nhất định khoáng

sét (caolinit, monmorillonit, xirixit…) và các khoáng mica [1]

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của puzolan nguồn gốc núi lửa [1]

Loại Puzơlan SiO2

(%)

Al2O3(%)

Fe2O3 (%)

CaO (%)

MgO (%)

Na2O (%)

K2O (%)

SO3 (%)

Tuf và Tras

Trask (Bungari) 71.63 10.03 4.01 1.93 1.22 2.35 3.05

Tras vùng Rien

(Đức) 52.12 18.29 5.81 4.94 1.20 1.48 5.06 11.1 Tras vùng Bazan

(Đức) 62.45 16.47 4.41 3.39 0.94 1.91 2.06 7.41 Tras vùng Slipa

Gudraga (Ấn

Độ)

Tuf vùng Peli 62.22 19.87 4.99 4.57 2.7 2.25 1.60 2.23

+ Puzolan thiên nhiên có nguồn gốc trầm tích bao gồm:

 Đất diatomit, diệp thạch, opan, trepen… cũng có hoạt tính giống như tro núi lửa, nên cũng được dùng làm phụ gia khoáng cho xi măng và bê tông Một số puzolan thiên nhiên có đặc điểm đáng chú ý như đất diatomit, làm tăng lượng nước trộn, vì hạt có nhiều cạnh góc và xốp Một vài loại puzolan có nguồn gốc phiến sét cần được nung lên từ 5500

C – 10000C để nâng cao độ hoạt tính Nếu không nung thì hoạt tính rất thấp, không mang lại hiệu quả mong muốn Puzolan được nghiền càng mịn càng tốt, nói chung các hạt có đường kính từ 10-7m[1]

1.1.2 Ưu và nhược điểm của bê tông sử dụng phụ gia puzolan:

- Ưu điểm:

+ Bê tông sử dụng phụ gia puzolan có nhiệt thủy hóa thấp, có tính bền nước cao (thích hợp trong môi trường nước, dưới đất nên phù hợp cho các công trình thủy lợi), bền sunfat hơn so với bê tông thường, ngoài ra trong trường hợp bê tông ít xi măng việc pha puzolan vào bê tông, puzolan được nghiền mịn sẽ cùng với xi măng nhét đầy khe kẽ giữa các hạt cát và đá trong bê tông tạo ra khối bê tông đặc chặt và tăng độ dẻo của hỗn hợp bê tông, cũng như tăng tính chống thấm cho bê tông

 Nhược điểm:

+ Xi măng pha puzolan rất nhạy cảm với nhiệt độ Ở nhiệt độ 10 – 12oC, đông kết cứng hoá diễn ra rất chậm, ở nhiệt độ bằng hoặc nhỏ hơn 5 oC quá trình đông cứng bị dừng lại Khi tăng nhiệt độ, thì xi măng pha puzolan lại đông cứng nhanh hơn

xi măng không pha puzolan Bê tông sử dụng phụ gia puzolan có thể kéo dài thời gian đông kết, làm chậm sự phát triển cường độ bê tông ở tuổi ban đầu (3 đến 7 ngày) nhưng cường độ 28 ngày vẫn đạt như bê tông bình thường không có puzolan hoặc cao hơn

1.1.3 Tình hình sử dụng phụ gia puzolan chế tạo bê tông trên thế giới và ở Việt Nam:

1.1.3.1 Tình hình sử dụng phụ gia puzolan chế tạo bê tông trên thế giới :

+ Bằng chứng về việc sử dụng có chủ ý các vật liệu núi lửa như tro núi lửa hoặc tuffs của người Hy Lạp cổ đại có từ ít nhất 500-400 TCN, như được khám phá tại thành phố cổ Kameiros, Rhodes Trong những thế kỷ kế tiếp, thực tiễn đã lan rộng ra đất liền và cuối cùng đã được người La Mã tiếp nhận và phát triển Ưu tiên cho các nguồn nhiên liệu puzolan tự nhiên như đường ống Đức, nhưng chất thải gốm vụn thường được sử dụng khi các mỏ tự nhiên không sẵn có Thời gian tồn tại và bảo quản đặc biệt của một số tòa nhà La Mã nổi tiếng nhất như Pantheon hoặc Pont du Gard được xây dựng bằng vữa có puzolan và vữa bê tông chứng minh cho sự xuất sắc của các kỹ sư người La mã và tính chất bền của chất kết dính được sử dụng. [2]

+ Phần lớn các kỹ năng và kiến thức thực tiễn về việc sử dụng puzolan đã bị mất khi đế chế La Mã sụp đổ Việc khám phá lại các thực tiễn kiến trúc La mã như Vitruvius đã mô tả trong kiến trúc De architectura, cũng đã dẫn đến việc đưa trở lại các chất kết dính vôi-puzolan Đặc biệt sức mạnh, độ bền và khả năng thủy lực của việc làm cứng dưới nước làm cho chúng trở thành những vật liệu xây dựng phổ biến trong thế kỷ 16-18 Việc phát minh ra các loại vữa xi măng thủy lực khác và cuối cùng

là xi măng poóclăng trong thế kỷ 18 và 19 đã dẫn đến sự suy giảm dần dần việc sử dụng chất kết dính pôlvin-lime, phát triển nhanh hơn [2]

+ Trong suốt thế kỷ 20, việc sử dụng các chất puzolan làm chất bổ sung (thuật ngữ kỹ thuật là "vật liệu xi măng bổ sung", thường được viết tắt là "SCM") đối với hỗn hợp bê tông xi măng Portland đã trở thành thông lệ Sự kết hợp của cái gọi là

xi măng hỗn hợp, thực hiện các vấn đề về môi trường, kinh tế và kỹ thuật, tức là xi măng có chứa một lượng đáng kể các vật liệu xi măng bổ sung (chủ yếu là khoảng 20

wt, nhưng hơn 80 wt.% Ở Portland xi măng xỉ hạt mịn) là loại xi măng được sản xuất

và sử dụng rộng rãi nhất vào đầu thế kỷ 21 [2]

1.1.3.2 Tình hình sử dụng phụ gia puzolan chế tạo bê tông ở Việt Nam:

+ Phụ gia hoạt tính puzolan thiên nhiên theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3735-82 ở dạng nguyên khai hoặc đã gia nhiệt để tăng hoạt tính, nó được pha trộn vào

xi măng để được xi măng Pooclăng Puzolan theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4033-95 Puzơlan thiên nhiên bao gồm đất Diatonit, đá phún suất, tuyp và tro núi lửa, đá bột, đá bagian… Puzolan chứa nhiều ôxít Silíc vô định hình có hoạt tính, tức là có tác dụng ở nhiệt độ thường với CaOH2 sinh ra khi xi măng thủy hóa để tạo thành CaO.SiO2.nH2O bền vững cả trong điều kiện ẩm ướt và trong nước Ở Việt Nam, phụ gia khoáng từ trước đến nay được nghiên cứu sử dụng chủ yếu cho sản xuất xi măng

Từ năm 1960, mỏ Puzolan ở Sơn Tây, đây là loại phún suất sau khi nung trở thành puzzolan có độ hoạt tính cao, nhưng nhược điểm là màu đỏ gạch Ở miền Trung và Miền Nam nước ta có sẵn đá bazan, nhiều mỏ đá được sử dụng như Nông Cống Thanh Hóa, Phủ Quỳ Nghệ An, Núi Voi Quảng Ngãi, Bến Tân Đồng Nai, Mui Rùa, Núi Đất

Bà Rịa Phụ gia được nghiền cùng với Clanhke xi măng tỷ lệ 10 – 15% Ở phía Nam

nhiều nơi có puzolan, nhưng chưa được đánh giá và tổ chức khai thác có tính công nghiệp để sử dụng, duy chỉ có 2 nguồn cung cấp puzolan đang được khai thác để sử dụng cho sản xuất xi măng hỗn hợp PCB là: Puzolan thiên nhiên lấy tại Núi Đất, Núi

Thơm Bà Rịa [3]

+ Hiện nay, ở nước ta cũng đã có nhiều nghiên cứu về sử dụng phụ gia puzolan tự nhiên trong sản xuất bê tông, chủ yếu sử dụng cho bê tông đầm lăn và bê tông khối lớn Một số nghiên cứu đó là:

 Luận án Tiến sĩ kỹ thuật của Đỗ Hồng Hải, đề tài “Nghiên cứu ứng

dụng phụ gia puzơlan vào công nghệ thi công đập bê tông trọng lực ở Việt Nam”[4]

Trong bê tông khối lớn nhiệt không phân tán được nhanh, nên nhiệt độ trong bê tông

có thể tăng lên rất nhiều, chênh lệch nhiệt độ lớn từ đó phát sinh ứng suất kéo lớn, gây vết nứt bê tông do nhiệt, giải quyết vấn đề này đề tài đã dùng puzolan Long Phước (Vũng Tàu) làm phụ gia khoáng hoạt tính cho bê tông để giảm nhiệt và không phát sinh vết nứt do nhiệt Đồng thời luận án cũng đã so sánh việc dùng puzzolan Long Phước với tro bay Phả Lại và khẳng định được khả năng dùng puzzolan thiên nhiên thay thế tro bay trong bê tông khối lớn

Hình 1.1: Công trình đập lòng sông ở Bình Thuận

 Nghiên cứu “Ảnh hưởng của phụ gia khoáng tro bay nhiệt điện và

puzơlan thiên nhiên đến một số tính chất cơ lý của bê tông đầm lăn (RRC)” [5] trên cơ

sở các thí nghiệm so sánh giữa puzolan Gia Quy (Vũng Tàu) và tro bay Phả Lại dùng trong bê tông đầm lăn, Nguyễn Quang Phú và các cộng sự đã đưa ra các kết luận:

 Tro bay và puzolan thiên nhiên đều có tác dụng làm tăng tính công tác của hỗn hợp bê tông Tuy nhiên, tro bay với nhiều ưu điểm hơn cả về hình thái cấu trúc hạt và cả về thành phần hoạt tính so với puzolan thiên nhiên nên độ công tác của hỗn hợp có chứa tro bay tốt hơn độ công tác của hỗn hợp bê tông chứa puzơlan thiên nhiên

 Tro bay và puzolan thiên nhiên đều có khả năng làm tăng cường

độ chịu kéo và chịu nén của bê tông BTĐL sử dụng tro bay thường đạt cường độ cao

hơn so với BTĐL sử dụng puzolan thiên nhiên Ở những ngày tuổi sớm, BTĐL sử dụng puzolan tự nhiên phát triển cường độ chậm hơn, còn với BTĐL sử dụng tro bay thì cường độ bê tông sớm phát triển cao và nhanh hơn

 Khả năng chống thấm của bê tông cũng được cải thiện khi sử dụng phụ gia trong thành phần hỗn hợp bê tông Với hỗn hợp bê tông sử dụng phụ gia khoáng là tro bay thì bê tông ở ngày tuổi thiết kế đạt mác chống thấm cao hơn hẳn so với bê tông sử dụng phụ gia khoáng là puzolan thiên nhiên Ngoài ra, độ chống thấm của bê tông sử dụng tro bay còn có thể đạt được cao hơn ở những ngày tuổi sau đó, nhưng với bê tông sử dụng puzolan thiên nhiên thì khả năng chống thấm hầu như không thay đổi

 “Nghiên cứu đề xuất sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính cho bê tông

đầm lăn đập Tân Mỹ tỉnh Ninh Thuận trên khía cạnh kinh tế và kỹ thuật” [6], do Đinh

Xuân Anh và Nguyễn Như Anh thực hiện Đề tài đã thực hiện một tổ hợp các thí nghiệm trên hai loại xi măng khác nhau (PC40 Kim Đỉnh và PC40 Hà Tiên 1), bốn loại puzolan thiên nhiên (Núi Thơm, Gia Quy, Lương Sơn, Núi Voi) và hai loại tro bay (Formosa – Tây Đô và Phả Lại) Kết quả của nhóm tác giả này về ảnh hưởng của tro bay và puzolan thiên nhiên đến các đặc tính của bê tông (tính công tác, cường độ, khả năng chống thấm) về cơ bản phù hợp với kết quả của Nguyễn Quang Phú và các cộng sự…

1.1.4 Các vấn đề liên quan đến puzolan núi Đầu Voi Tỉnh Quảng Ngãi:

- Puzolan Núi Đầu Voi được khai thác từ nguồn nguyên liệu tự nhiên tại Núi Đầu Voi tịnh Khê, thành phố Quảng Ngãi, tỉnh Quảng Ngãi Sản phẩm thương mại Puzolan Núi Đầu Voi – IDICO, được sản xuất bởi Công ty THHH MTV Xây dựng IDICO tại Quảng Ngãi Puzolan Núi Đầu Voi - IDICO được sản xuất bằng cách khai thác đá tự nhiên tại mỏ đá núi Đầu Voi - Quảng Ngãi sau đó nghiền mịn rồi đóng bao Puzolan núi Đầu Voi được tiến hành phân tích thành phần hóa học tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 2 (QUATEST 2)

- Kết quả của nhiều nghiên cứu cho thấy việc sử dụng puzolan thiên nhiên

sẽ đem lại hiệu quả tích cực về cường độ và độ bền cho bê tông nếu sử dụng một lượng puzolan thiên nhiên hợp lý và kết hợp với các phụ gia hóa học Mặt khác, nó mang lại hiệu quả về giá thành và được xem là vật liệu thân thiện với môi trường Mỏ puzolan núi Đầu Voi có trữ lượng rất dồi dào (hơn 200 triệu tấn puzzolan) và đã được

sử dụng cho nhiều công trình như: Công trình thuỷ điện Đăk Mi 4 (Quảng Nam), công

trình thủy điện Đăkđrinh (Quảng Ngãi) … [7]

Hình 1.2: Công trình thủy điện Đăkđrinh (Quảng Ngãi)

- Bằng các thí nghiệm về xác định thành phần hóa học của puzơlan Quảng Ngãi, xác định các tham số vật lý của cốt liệu, tính chất của hỗn hợp bê tông và các tính chất cơ lý của bê tông, bài báo “Nghiên cứu dùng phụ gia khoáng puzơlan Quảng

Ngãi để thay thế cho một phần xi măng trong bê tông” [7] của tác giả TS Nguyễn Văn

Hướng*, ThS Nguyễn Thị Lộc, Th.S Nguyễn Văn Tươi đã đưa ra kết luận:

+ Nguồn nguyên liệu puzolan từ đá phun trào ở khu vực Quảng Ngãi có chất lượng và đáp ứng yêu cầu sử dụng làm phụ gia khoáng hoạt tính trong sản xuất xi măng, bê tông và nguyên liệu để sản xuất gạch không nung;

+ Việc thay thế puzolan Quảng Ngãi cho một phần xi măng sẽ làm giảm

độ sụt ban đầu của hỗn hợp bê tông;

+ Giá thành thương mại của Puzolan IDICO chỉ bằng một nửa giá thành của xi măng, do đó với tỷ lệ thay thế của xi măng bằng puzơlan Quảng Ngãi lên đến 20% cũng có thể mang lại hiệu quả kinh tế cho sản xuất bê tông;

1.2 Tổng quan về bê tông sử dụng cho công trình ven biển:

1.2.1 Đặc điểm của bê tông sử dụng cho công trình ven biển:

- Bê tông sử dụng cho công trình ven biển thường xảy ra hiện tượng ăn mòn do

một số tác động của môi trường biển như:

+ Ở nơi có thủy triều, mực nước thường xuyên thay đổi làm cho bề mặt bê tông bị ướt rồi khô lặp lại thường xuyên (tức là làm bê tông luôn ở trạng thái trương nở

- co ngót) kết hợp thời tiết nắng nóng làm bê tông bị nứt

+ Do sóng biển tác động lâu ngày bề mặt bê tông sẽ bị dòng nước mài mòn, rửa trôi cốt liệu làm bê tông bị hư hỏng

+ Các vi sinh vật sẽ theo dòng nước bám vào các công trình, các dạng axit, muối trong nước biển gây phản ứng hóa học với các sản phẩm thủy hóa trong xi măng tạo ra các chất tan mạnh gây ảnh hưởng đến bê tông

- Do chịu sự tác động lớn của môi trường biển nên bê tông sử dụng cho công trình ven biển là bê tông có tính chống thấm cao như:

+ Bê tông kết hợp phụ gia có tính chống thấm (puzolan, tro bay, xỉ lò cao, ) + Bê tông được xử lý bề mặt bằng các chất tạo màng, chất trám để ngăn nước biển thấm vào

+ Bê tông được chế tạo bằng xi măng bền sunfat

1.2.2 Tổng quan về bê tông sử dụng cho công trình ven biển:

- Các công trình ven biển ở nước ta chịu ảnh hưởng của quá trình xâm thực nước

biển được xây dựng đa phần đều áp dụng theo các quy phạm thông thường, ít chú ý đến vấn đề chống ăn mòn nên bê tông sử dụng cho công trình chịu ảnh hưởng xâm thực thường có dấu hiệu bị hư hại, xuống cấp Từ năm 2014, Bộ xây dựng đã ban hành tiêu chuẩn TCXDVN 327:2004, hướng dẫn chi tiết các giải pháp thiết kế, thi công, lựa chọn vật liệu nhằm đảm bảo khả năng chống ăn mòn lâu dài cho kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) vùng biển

- Ăn mòn bê tông do sự xâm thực nước biển làm ảnh hưởng đế tuổi thọ của các công trình Hiện nay bên cạnh những công trình có tuổi thọ trên 30 - 40 năm có nhiều công trình đã bị ăn mòn và hư hỏng nặng sau 20 - 25 năm sử dụng, đặc biệt hơn nhiều kết cấu bị phá hủy nặng nề chỉ sau 10 – 15 năm sử dụng

- Hậu quả của xâm thực nước biển là chi phí sửa chữa, khắc phục sự ăn mòn bê tông có thể chiếm 30% - 70% chi phí xây dựng công trình

- Để phù hợp với điều kiện kinh tế ở Việt Nam nhưng vẫn đảm bảo về mặt kỹ thuật, thì đã có nhiều nghiên cứu đi sâu vào các biện pháp bảo vệ bê tông của tiêu chuẩn TCXDVN 327:2004 nhằm nâng cao khả năng bảo vệ bê tông :

+ Năm 2007, Luận án tiến sĩ của Nguyễn Nam Thắng “Nghiên cứu ứng dụng canxi nitrit làm phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép cho bê tông trong điều kiện Việt

Nam” [8] đã đưa ra những kết quả: canxi nitrit (CN) về cơ bản không có ảnh hưởng

xấu tới tính chất cơ lý của hỗn hợp bê tông và bê tông, xác định được CN có tác dụng

ức chế hoàn toàn quá trình gỉ cốt thép hoặc lùi thời điểm gỉ so với trường hợp không

có nó, hàm lượng NO2 - trong bê tông bị suy giảm theo thời gian Mức suy giảm này

tỷ lệ nghịch với mác bê tông (độ đặc chắc) và chiều dày lớp bảo vệ, xác định CN có thể ức chế ăn mòn cốt thép ngay tại khe nứt bê tông và với các chiều rộng khe nứt cụ thể trong nghiên cứu này xác định được tỷ số chiều rộng khe nứt/ chiều dày lớp bảo vệ

có CN để cốt thép không bị gỉ lớn gấp 1,6 lần tỷ số này trong bê tông không có canxi nitrít, xác định CN hạn chế khả năng ăn mòn cốt thép ở vị trí tiếp giáp giữa bê tông mới và cũ khi sửa chữa bê tông cốt thép bị ăn mòn Ứng dụng thực tế: công trình xây mới cầu tàu 20.000T cảng Nha Trang - Khánh Hòa được 800,8 m3 bê tông chống ăn mòn M40 cho toàn bộ kết cấu dầm dọc, dầm ngang và bản sàn cầu tầu nằm trong vùng khí quyển trên mặt nước; công trình nâng cấp cảng Cửa Cấm - Hải Phòng 845 m3 bê tông chống ăn mòn M30 cho toàn bộ phần dầm ngang, dầm dọc và bản sàn cầu tàu nằm trong vùng khí quyển trên mặt nước

Hình 1.3: công trình xây mới cầu tàu 20.000T cảng Nha Trang - Khánh Hòa

1.2.3 Việc sử dụng bê tông có phụ gia puzolan cho công trình ven biển:

- Việc sử dụng dụng bê tông có phụ gia puzolan sẽ cho tính bền nước cao hơn

vì: Thành phần Ca(OH)2 dễ hoà tan qua phản ứng puzolan được biến thành hydrocanxi silicat khó hoà tan Trong xi măng sinh ra chất gen nở phồng khi có mặt dung dịch nước của canxi hydroxit, nên tăng độ chống thấm của đá xi măng Đá xi măng bền trong nước, sẽ tạo cho bê tông có tính ổn định tốt hơn trong nước Mặt khác, thể tích của hồ xi măng có puzolan lớn hơn thể tích của hồ xi măng không có puzolan thay thế

vì khối lượng riêng của puzolan nhỏ hơn xi măng Như vậy bê tông pha puzolan giàu

hồ hơn, nên cấu trúc bê tông có thể đặc chặt hơn, và cũng có khả năng chống thấm nước tốt hơn Chính vì vậy mà bê tông pha puzolan thích hợp hơn trong môi trường nước, dưới đất hơn bê tông chỉ dùng xi măng poóclăng Còn ở trên khô thì bê tông pha

puzolan đòi hỏi sự bảo dưỡng ẩm tốt trong thời kỳ đầu [1]

- Bê tông pha puzolan bền sunfat hơn bê tông không pha puzolan, vì các nguyên nhân sau đây : Thành phần Ca(OH)2 dễ hoà tan đã phản ứng với SiO2ht và tạo thành hydro canxi silicat bền trong nước; Tính chống thấm của bê tông được nâng cao; Không còn các khoáng có hàm lượng kiềm cao ( 3 canxi và 4 canxi hydro aluminat )

để phản ứng với sunfat và tạo thành ettringit nở thể tích gấp 3 lần phá hoại đá xi măng

và bê tông Tuy nhiên chỉ có puzolan nguồn gốc núi lửa chứa nhiều SiO2 mới bền sunfat nên cần tận dụng loại puzolan này đối với công trình thủy, còn puzolan khác chứa nhiều Al2O3, thì không những không chống được sunfat, mà còn bất lợi hơn do

sự có mặt của Al2O3 Nói chung, muốn chống được sunfat tốt thì ngoài puzolan, còn phải cải biến thành phần khoáng của xi măng (clanhke), sao cho thành phần 3CaO.Al2O3 không quá 8% Khi pha puzolanvào bê tông, có thể cho phép dùng xi măng có độ kiềm cao, vì puzolan là chất ức chế có hiệu quả phản ứng kiềm – silic Như vậy việc pha puzolan có thể tránh được nguy cơ phá hoại của phản ứng kiềm –

cốt liệu [1]

- Tuy nhiên việc chế tạo bê tông sử dụng phụ gia puzolan thiên nhiên có thể kéo dài thời gian đông kết, làm chậm sự phát triển cường độ của bê tông ở tuổi ban đầu (3 đến 7 ngày), nhưng cường độ 28 ngày vẫn đạt như bê tông bình thường không có puzolan, có thể cao hơn

1.3 Định hướng phát triển cho công trình ven biển Tỉnh Quảng Ngãi:

- Tỉnh Quảng Ngãi định hướng phát triển hạ tầng kỹ thuật, phấn đấu xây dựng

Quảng Ngãi xanh, sạch, đẹp, văn minh Hệ thống hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng đô thị được cải tạo và xây dựng đồng bộ, hiện đại, cơ bản đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã

hội Phát triển hệ thống vận tải hành khách công cộng phục vụ cho lượng khách du lịch

ngày càng tăng mỗi năm Tuy nhiên, do điều kiện vùng biển với sự ảnh hưởng của xâm thực nước biển các công trình xây dựng sẽ dễ bị hư hại, ăn mòn không đáp ứng được tuổi thọ làm việc, phải tốn kém chi phí trong việc sữa chữa Vì vậy, với nghiên cứu của đề tài sẽ giúp bê tông giảm được sự ăn mòn trong nước biển, giúp công trình bền bỉ trong môi trường biển, đồng thời nếu sử dụng puzolan để thay thế xi măng với

tỷ lệ hợp lý sẽ mang lại hiệu quả rất lớn về mặt kinh tế

1.4 Kết luận:

- Các công trình ven biển ở nước ta nói chung, tỉnh Quảng Ngãi nói riêng được

xây dựng, nhưng vấn đề ăn mòn bê tông chưa được quan tâm nhiều, dẫn đến nhiều công trình có dấu hiệu bị hư hại và xuống cấp nghiêm trọng

- Việc nghiên cứu sử dụng phụ gia puzolan chế tạo bê tông cho các công trình chịu ảnh hưởng xâm thực nước biển ở nước ta là cần thiết Ngoài việc giúp bê tông chịu được sự ảnh hưởng của môi trường biển cải thiện tuổi thọ và chất lượng công trình, giảm ô nhiểm môi trường thì tương lai có thể nghiên cứu sử dụng nguồn puzolan thiên nhiên dồi dào ở nước ta để thay thế các phụ gia hoạt tính đắt tiền khác như: tro bay, xỉ lò cao nhằm hạ thấp giá thành xây dựng, phù hợp với điều kiện kinh tế nước

ta

- Hiện nay trên thế giới đã sản xuất tới 40 chủng loại xi măng khác nhau như: xi măng Pooclăng, xi măng Pooclăng hỗn hợp, xi măng Pooclăng puzolan, xi măng Pooclăng xỉ, xi măng Pooclăng bền sunfat, xi măng Pooclăng ít tỏa nhiệt, xi măng Pooclăng đóng rắn nhanh, xi măng Pooclăng giản nở, xi măng trắng, xi măng màu, xi măng giếng khoan, xi măng chống phóng xạ, xi măng chịu axit Tùy theo yêu cầu của từng công trình để lựa chọn loại xi măng phù hợp

- Thông tin về xi măng làm thí nghiệm:

+ Loại xi măng: Xi Măng Sông Gianh PC40

+ Nhà sản xuất: Nhà máy xi măng Cosevco Sông Gianh Quảng Bình

Hình 2.1 – Xi măng PC40 sử dụng cho đề tài

- Thí nghiệm cơ lý của xi măng, như bảng 2.1:

Bảng 2.1 Bảng kết quả thí nghiệm cơ lý của xi măng STT Chỉ tiêu TN Số liệu đầu vào Lần 1 Lần 2 Trung bình

1 Khối lượng riêng

- Thí nghiệm bền uốn (bảng 2.2) và bền nén của xi măng (bảng 2.3):

Bảng 2.2 - Kết quả TN giới hạn bền uốn của xi măng

(kN)

Giới hạn bền uốn (Mpa)

Bảng 2.3 - Kết quả TN giới hạn bền nén của xi măng

(kN)

Giới hạn bền nén (Mpa)

- Kết luận: Dựa theo các yêu cầu kỹ thuật được quy định trong tiêu chuẩn

TCVN 2682: 2009 [9] xi măng pooc lăng - yêu cầu kỹ thuật thì xi măng sử dụng làm

đề tài xi măng Sông Gianh PC40 đảm bảo để chế tạo bê tông xi măng

2.1.2 Cát:

- Cát là cốt liệu nhỏ cùng với xi măng, nước tạo ra vữa xi măng để lấp đầy lỗ

rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn (đá, sỏi) và bao bọc xung quanh các hạt cốt liệu lớn tạo

ra khối bê tông đặc chắc Cát cũng là thành phần cùng với cốt liệu lớn tạo ra bộ khung chịu lực cho bê tông

- Chất lượng của cát phụ thuộc vào thành phần khoáng, thành phần hạt và hàm lượng tạp chất

- Cát phải có thành phần khoáng học và thạch học xác định, không được chứa các phần tử gây hại hoặc có phản ứng với sản phẩm của quá trình thủy hóa và đông cứng của xi măng, không được có các tạp chất ăn mòn cốt thép

- Đối với cát dùng cho bê tông, lượng hạt lọt qua sàng 0,15mm không được quá 10% khối lượng cát và hàm lượng hạt 5 ÷ 10mm không được quá 5% khối lượng cát Cát dùng cho bê tông nặng phải có đường biểu diễn thành phần hạt nằm trong giới hạn ghi ở bảng sau đây, như bảng 2.4:

Bảng 2.4 - Giới hạn thành phần hạt KÍCH THƯỚC LỖ SÀNG

Hình 2.2 – Mỏ cát Kim Phú (xã Đại Lộc, Tỉnh Quảng Nam) và chi nhánh của mỏ cát

Kim Phú (Đường Ninh tốn, Quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng)

- Thí Nghiệm cơ lý của cát, như bảng 2.5, 2.6:

Bảng 2.5 - Bảng Chỉ tiêu cơ lý của cát STT Các chỉ tiêu thí nghiệm Đơn

vị

Kết quả Tiêu chuẩn thử

1 Khối lượng riêng g/cm3 2,639 TCVN 7572-4 : 06

Bảng 2.6 - Bảng kết quả thành phần hạt của cát

riêng biệt (%)

Lượng sót tích lũy (%)

Môđun độ lớn

Mdl

Lượng ngậm sỏi trong cát

7570:2006 [10] Với modul độ lớn của cát là 3,1 thuộc loại cát hạt to, phù hợp để chế

tạo bê tông

2.1.3 Đá (sỏi):

- Đá, sỏi là cốt liệu lớn có cỡ hạt từ 5 - 70mm, chúng tạo ra bộ khung chịu lực

cho bê tông Sỏi có đặc điểm là do hạt tròn nhẵn, độ rỗng và diện tích mặt ngoài nhỏ nên cần ít nước, tốn ít xi măng mà vẫn dễ đầm, dễ đổ, nhưng lực dính kết với vữa xi măng nhỏ nên cường độ của bê tông thấp hơn bê tông dùng đá dăm Ngoài đá dăm và

sỏi khi chế tạo bê tông còn có thể dùng sỏi dăm (dăm đập từ sỏi)

- Nơi lấy đá dăm để thực hiện đề tài: mỏ đá Phú Mỹ Hòa, thuộc công ty TNHH

Phú Mỹ Hòa, thành phố Đà Nẵng

Hình 2.4 - Trạm cân tải trọng xe tải và công trường khai thác đá

- Thí Nghiệm cơ lý của đá dăm, như bảng 2.7 :

Bảng 2.7 - Bảng Chỉ tiêu cơ lý của đá dăm STT Các chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Kết quả Tiêu chuẩn thử

Khối lượng sót sàng (g)

Lượng sót riêng biệt (%)

+ Biểu đồ thí nghiệm thành phần hạt cát lần 1, hình 2.5

Hình 2.5 - Đồ thị xác định thành phần hạt của đá dăm

 Nhận xét: Theo TCVN 7570-2006 [10] thành phần hạt của đá dăm thí

nghiệm nằm có lượng sót tích lũy nằm ngoài phạm vi cho phép của tiêu chuẩn nên mẫu đá không đạt Tiếp tục thí nghiệm lần 2

Khối lượng sót sàng (g)

Lượng sót riêng biệt (%)

Lượng sót tích lũy (%)

+ Nhận xét: Theo TCVN 7570-2006 [10] thành phần hạt của đá dăm thí

nghiệm có lượng sót tích lũy nằm trong phạm vi cho phép của tiêu chuẩn nên mẫu TN đạt

2.1.4 Nước (TCVN 4506:2012)[11]:

- Phạm vi áp dụng: 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

- Yêu cầu kỹ thuật:

Nước trộn bê tông, trộn vữa, rửa cốt liệu và bảo dưỡng bê tông cần có chất lượng thỏa mãn các yêu cầu sau:

+ Không chứa váng dầu hoặc váng mỡ

+ Lượng tạp chất hữu cơ không lớn hơn 15 mg/l

+ Độ pH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12,5

+ Không có màu khi dùng cho bê tông và vữa trang trí

+ Theo mục đích sử dụng, hàm lượng muối hòa tan, lượng ion sunfat, lượng ion clo và cặn không tan không được lớn hơn các giá trị quy định trong Bảng 1 (đối với nước trộn bê tông và vữa) và Bảng 2 (đối với nước dùng để rửa cốt liệu và bảo dưỡng bê tông)

+ Các yêu cầu kỹ thuật khác đối với nước trộn bê tông và vữa

- Phương pháp thử

+ Mẫu nước thử được lấy kiểm tra theo TCVN 6663-1:2011 (ISO 1:2006)

+ Khối lượng mẫu thử được lấy không ít hơn năm lít

+ Mẫu thử không được có bất kỳ xử lý đặc biệt nào trước khi kiểm tra

+ Việc bảo quản mẫu thử được thực hiện theo TCVN 6663-3:2008 (ISO

5667-3:2003)

- Tần suất kiểm tra

+ Việc kiểm tra được tiến hành ít nhất 2 lần 1 năm đối với các nguồn cung cấp nước trộn thường xuyên cho bê tông, hoặc được kiểm tra đột xuất trước khi có nghi ngờ

2.2 Thành phần khoáng vật của puzolan núi Đầu Voi Tỉnh Quảng Ngãi:

- Sản phẩm phụ gia puzzolan núi Đầu Voi thành phẩm, như hình 2.7:

Hình 2.7 - Phụ gia puzolan núi Đầu Voi

- PuzolanNúi Đầu Voi – IDICO được tiến hành phân tích thành phần hóa học

tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 2 (QUATEST 2) Kết quả về thành phần hóa học của Puzolan núi Đầu Voi – IDICO được thể hiện ở bảng 2.10:

Bảng 2.10 - Bảng thành phần hóa học của puzzolan núi Đầu Voi

2.3.1 Thí nghiệm đo độ sụt của hỗn hợp bê tông (TCVN 3106 : 1993)[12]

- Thiết bị thử: Côn thử độ sụt với các thông số quy định trong bảng 2.11 và hình

2.20 Thanh thép tròn trơn đường kính 16mm, dài 60mm hai đầu tròn Phễu đổ hỗn hợp; thước lá kim loại dài 30cm, chính xác đến 0,5 cm

+ Côn thử độ sụt là một khuôn hình nón cụt, được uốn, hàn hoặc tán từ thép

tôn dày tối thiểu 1,5 mm Mặt trong của côn phải nhẵn, không có các vết nhô của đường hàn hoặc đinh tán, như hình 2.8:

Hình 2.8 - Côn tiêu chuẩn (h =300mm, D=200mm, d= 100mm)

1 - Tay cầm

2 - Thành khuôn

3 - Gối đặt chân

4 - Đường hàn hoặc tán

Bảng 2.11 - Bảng thông số quy định của côn đo độ sụt

N1

N2

100±2 150±2

200±2 300±2

300±2 450±2

- Lấy mẫu:

+ Lấy mẫu hỗn hợp bê tông để thử TCVN 3105 – 1993 [13]

+ Thể tích hỗn hợp cần lấy: Khoảng 8 lít khi hỗn hợp bê tông có cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu 40mm; khoảng 24 lít khi hỗn hợp bê tông có cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu là bằng 70mm hoặc 100mm

- Tiến hành thử:

+ Dùng côn N1 để thử hỗn hợp bê tông có cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu tới 40mm, côn N2 để thử hỗn hợp bê tông có cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu bằng 70 hoặc 100mm

+Tẩy sạch bê tông cũ, dùng giẻ ướt lau mặt trong của côn và các dụng cụ khác mà trong quá trình thử tiếp xúc với hỗn hợp bê tông

+ Đặt côn lên nền ẩm, cứng, phẳng, không thấm nước Đứng lên gối đặt chân để giữ cho côn cố định trong cả quá trình đổ và đầm hỗn hợp bê tông trong côn

+ Đổ hỗn hợp bê tông qua phễu vào côn làm 3 lớp, mỗi lớp chiếm khoảng một phần ba chiều cao của côn Sau khi đổ từng lớp dùng thanh thép tròn chọc đều trên toàn mặt hỗn hợp bê tông từ xung quanh vào giữa Khi dùng côn N1 mỗi lớp chọc

25 lần khi dùng côn N2 mỗi lớp chọc 56 lần Lớp đầu chọc suốt chiều sâu các lớp sau

chọc xuyên sâu vào lớp trước 2 - 3cm Ở lớp thứ ba, vừa chọc vừa cho thêm để giữ mức hỗn hợp luôn đầy hơn miệng côn

+ Chọc xong lớp thứ ba, nhấc phễu ra, lấy bay gạt phẳng miệng côn và dọn sạch xung quanh đáy côn Dùng tay ghì chặt côn xuống nền rồi thả chân khỏi gối đặt chân Từ từ nhấc côn thẳng đứng trong khoảng thời gian 5 - 10 giây

+ Đặt côn sang bên cạnh khối hỗn hợp vừa tạo hình và đo chênh lệch chiều cao giữa miệng côn với điểm cao nhất của khối hỗn hợp chính xác tới 0,5cm

+ Thời gian thử tính từ lúc bắt đầu đổ hỗn hợp bê tông vào côn cho tới thời điểm nhấc côn khỏi khối hỗn hợp phải được tiến hành không ngắt quãng và khống chế không quá 150 giây

+ Nếu khối hỗn hợp bê tông sau khi nhấc côn bị đổ hoặc tạo thành hình

khối khó đo thì phải tiến hành lấy mẫu khác theo TCVN 3105:1993 [13] để thử lại

- Tính kết quả:

+ Khi dùng côn N1 số liệu đo được làm tròn tới 0,5 cm chính là độ sụt của hỗn hợp bê tông cần thử Khi dùng côn N2 số liệu đo được phải tính chuyển về kết quả thử theo côn N1 bằng cách nhân với hệ số 0,67

+ Hỗn hợp bê tông có độ sụt bằng không hoặc dưới 1 cm được coi như không có Khi có đặc trưng của hỗn hợp được xác định bằng cách thử độ cứng theo

TCVN 3107:1993[14]

2.3.2 TN xác định cường độ chịu nén của bê tông (TCVN 3118 : 2012)[15]

- Thiết bị thử:

+ Máy nén;

+ Thước lá kim loại;

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

- Chuẩn bị mẫu thử:

+ Chuẩn bị mẫu thử nén theo nhóm mẫu Mỗi nhóm mẫu gồm 3 viên Khi

sử dụng bê tông khoan cắt từ kết cấu, nếu không có đủ 3 viên thì được phép lấy 2 viên làm một nhóm mẫu thử

+ Việc lấy hỗn hợp bê tông, đúc bảo dưỡng, khoan cắt mẫu bê tông và chọn

kích thước viên mẫu thử nén phải được tiến hành theo TCVN 3105: 1993[13]

+ Viên chuẩn để xác định cường độ nén cửa bê tông là viên mẫu lập phương kích thước 150 x 150 x 150mm Các viên mẫu lập phương kích thước khác viên chuẩn và các viên mẫu trụ sau khi thử nén phải được tính đổi kết quả thử về cường độ viên chuẩn

+ Kết cấu sản phẩm yêu cầu thử mẫu để nghiệm thu thi công hoặc đưa vào

sử dụng ở tuổi trạng thái nào thì phải thử nén các viên mẫu 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 vượt quá 0,05mm trên 100mm tính từ điểm tì thước

Khe hở lớn nhất giữa chúng với thành thước kẻ góc vuông khi đặt thành kia áp sát các mặt kề bên của mẫu lập phương hoặc các đường sinh của mẫu trụ không vượt quá 1mm trên 100nm tính từ điểm tì thước trên mặt kiểm tra

Đối với các viên mẫu lập phương và các viên nửa dầm đã uốn không lấy mặt tạo bởi đáy khuôn đúc và mặt hở để đúc mẫu làm hai mặt chịu nén

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

- Tiến hành thử

+ Xác định diện tích chịu lực của mẫu

Đo chính xác tới 1mm các cặp cạnh song song của hai mặt chịu nén (đối với mẫu lập phương) các cặp đường kính vuông góc với nhau từng đôi một trên từng mặt chịu nén (đối với mẫu trụ), xác định diện tích hai mặt chịu nén trên và dưới theo các giá trị trung bình của các cặp cạnh hoặc các cặp đường kính đã đo Diện tích chịu lực nén của mẫu khi đó chính là trung bình số học diện tích của hai mặt

Diện tích chịu lực khi thử các nửa viên dầm đã uốn gãy được tính bằng trung bình số học diện tích các phần chung giữa các mặt chịu nén phía trên và phía dưới với các đệm thép truyền lực tương ứng

+ 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 Tiếp đó tăng tải liên tục với vận tốc không đổi và bằng 6 ± 1 daN/cm2 trong mỗi giây cho tới khi mẫu bị phá hoại Dùng tốc độ gia tải nhỏ đối với các mẫu bê tông có cường độ thấp, tốc độ gia tải lớn đối với các mẫu bê tông cường độ cao

Lực tối đa đạt được là giá trị tải trọng phá hoại mẫu

- 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 với cường độ nén của viên mẫu trung bình Nếu cả hai giá trị đo đều không lệch quá 15% so với cường

độ nén của viên mẫu trung bình thì cường độ nén của bê tông được 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 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

+ Trong trường hợp tổ mẫu bê tông chỉ có hai viên thì cường độ nén của bê tông được tính bằng trung bình số học kết quả thử của hai viên mẫu đó

2.3.3 TN xác định CĐ chịu kéo khi uốn của bê tông (TCVN 3119:1993)[16]:

- Thiết bị thử:

+ Máy thử uốn (hình 2.9)

+ Thước lá kim loại

+ Máy thử uốn gồm một dầm thép cứng nằm ngang, trên dầm có hai gối tựa con lăn đường kính 25 - 30mm Gối thứ nhất là gối di động (1) gối thứ hai là gối cố định (2) Khoảng cách gia hai gối tựa được thay đổi và điều chỉnh bằng cách trượt các gối trên dầm ngang và định vị vào dầm bằng ốc hãm Mẫu thử uốn được đặt trên các gối này

+ Lực uốn được truyền từ máy nén xuống mẫu nhờ một khớp cầu (3) một dầm thép phụ (4) và hai gối truyền tải có cấu tạo tương tự như các gối tựa (1) và (2)

Độ dài của các gồi truyền tải và các gối tựa phải lớn hơn chiều rộng của mẫu thử uốn Chiều dài của dầm thép phụ phải không được nhỏ hơn một nửa chiều dài của mẫu thử uốn

+ Độ võng của dầm thép phụ khi truyền tải phải không được lớn hơn 1/500 khẩu độ uốn của dầm

Hình 2.9 – Máy thử uốn

- Chuẩn bị mẫu thử:

+ Chuẩn bị mẫu thử uốn theo nhóm mẫu Mỗi nhóm mẫu gồm 3 dầm Khi

sử dụng các dầm bê tông cắt từ kết cấu nếu không có đủ 3 dầm thì được phép lấy 2 dầm làm một nhóm mẫu thử

+ Việc lấy mẫu hỗn hợp bê tông, đúc, bảo dưỡng khoan cắt bê tông và chọn

kích thước viên dầm để làm mẫu thử phải được tiến hành theo TCVN 3105: l993[13]

+ Viên chuẩn để xác định cường độ kéo khi uốn của bê tông là viên mẫu dầm kích thước 150 x 150 x 600mm Các viên mẫu kích thước khác kích thước viên chuẩn sau khi thử uốn phải được tính đổi kết quả thử về cường độ kéo khi uốn của viên chuẩn

+ Kết cấu sản phẩm yêu cầu nghiệm thu ở tuổi và trạng thái nào thì phải thử uốn các viên dầm ở đúng tuổi và trạng thái đó

- Tiến hành thử:

+ Đo các kích thước tiết diện chịu uốn của mẫu chính xác tới 1mm Kích thước mỗi chiều của tiết diện được tính bằng trung bình số học của hai đường trung bình trên hai mặt đối diện tạo ra chiều đó

+ Chọn thang lực uốn thích hợp để khi thử, tải trọng phá hoại nằm trong khoảng 20 - 80% tải trọng cực đại của máy

+ Đối với mẫu thử uốn, đặt mẫu lên máy uốn theo sơ đồ hình 2.21 sao cho hướng tác dụng của lực song song với mặt hở của viên dầm bê tông khi đổ Sai lệch Vị trí đặt lực các khoảng cách giữa hai gối tựa và hai gối truyền tải không được vượt quá 0,5mm Trục dọc của dầm thép ngang, dầm thép phụ phải cùng nằm trên một mặt phẳng

+ Giữa các gối truyền lực và mặt trên của mẫu cho phép đặt các tấm đệm bằng gỗ dán 3 lớp dày 4 ± lmm, rộng 15 ± 2mm, dài bằng chiều rộng mẫu thử để lực tác dụng được truyền đều lên mẫu thử

+ Uốn mẫu bằng cách tăng tải liên tục lên mẫu với tốc độ không đổi và bằng 0,6 ± 0,4daN/cm2 trong một giây cho tới khi gãy mẫu

+ Lực tối đa đạt được khi thử uốn là tải trọng uốn gãy mẫu

- Cường độ kéo khi uốn của bê tông được xác định bằng giá trị cường độ trung bình của 3 viên trong nhóm mẫu nếu giá trị lớn nhất và nhỏ nhất không lệch quá 15%

so với giá trị của viên trung bình Nếu một trong hai giá trị trên lệch quá 15% so với viên trung bình thì loại bỏ cả hai kết quả lớn nhất và nhỏ nhất Khi đó cường độ kéo khi uốn của bê tông được tính theo giá trị của viên trung bình còn lại

- Khi nhóm mẫu chỉ có 2 dầm, cường độ kéo khi uốn của bê tông được tính bằng trung bình số học kết quả thử của 2 viên dầm đó

- Cường độ kéo dọc trục của bê tông, Rk, được tính theo cường độ kéo khi uốn,

+ Cân kỹ thuật có độ chính xác tới 50g

+ Thước lá kim loại, cân thuỷ tĩnh có độ chính xác tới 50g

+ Bếp điện và thùng nấu Paraphin

+ Khối lượng thể tích của bê tông được xác định trên 3 viên mẫu có hình khối lập phương, trụ, lăng trụ hoặc có hình dạng bất kì Kích thước và thể tích tối thiểu

của một viên mẫu được lấy theo điều 3.4 của TCVN 3105: 1993 [13]

+ Sau khi lấy mẫu, các viên mẫu được đưa về trạng thái thử như sau:

+ Mẫu sấy khô tới khối lượng không đổi: sấy mẫu ở nhiệt độ 105 - 1100C

Cứ sau 24 giờ sấy lấy mẫu ra cân một lần Mẫu được coi là đã sấy khô tới khối lượng không đổi nếu ở 2 lần cân kế tiếp nhau khối lượng mẫu chênh lệch nhau không quá 0,2% so với mẫu khô

+ Mẫu khô tự nhiên trong không khí: để mẫu trong không khí ở nhiệt độ phòng ít nhất 7 ngày đêm

+ Mẫu bảo dưỡng trong điều kiện tiêu chuẩn: mẫu đã để sau 20 ngày đêm bảo dưỡng ở nhiệt độ 27 ± 20C, độ ẩm 95 – 100%

+ Mẫu bão hoà nước: đặt mẫu vào thùng ngâm, đổ nước ngập 1/3 chiều cao mẫu trong l giờ Đổ tiếp nước tới 2/3 chiều cao mẫu ngâm thêm 1 giờ nữa Sau cùng

đồ nước ngập trên mẫu khoảng 5cm Cứ sau 24 giờ ngâm nước vớt mẫu ra một lần, dùng vải ẩm lau ráo mặt ngoài rồi cân Mẫu được coi là bão hoà nước nếu sau 2 lần cân kế tiếp nhau khối lượng mẫu chênh lệch nhau không quá 0,2%

- Tiến hành thử:

Hình 2.10 – Mẫu thí nghiệm hình lập phương và hình trụ + Xác định khối lượng mẫu: Cân từng viên mẫu chính xác tới 0,2% Khối lượng thể tích bê tông yêu cầu thử ở trạng thái nào thì phải cân các viên mẫu đã chuẩn

- Phạm vi áp dụng: Tiêu chuẩn này hướng dẫn phương pháp xác định vận tốc

xung siêu âm để đánh giá các tính chất của bê tông, bê tông cốt thép và bê tông cốt thép ứng suất trước Tiêu chuẩn này được áp dụng trong các trường hợp sau:

+ Xác định độ đồng nhất của bê tông trong một cấu kiện hoặc giữa nhiều cấu kiện;

+ Xác định sự hiện diện và dự đoán sự phát triển của vết nứt, xác định các

lỗ rỗng và các khuyết tật khác;

+ Xác định sự thay đổi đặc tính của bê tông theo thời gian ;

+ Kiểm tra chất lượng bê tông dựa trên mối quan hệ giữa vận tốc xung siêu

âm và cường độ ;

+ Xác định môđun đàn hỗi tĩnh và hệ số Poisson động của bê tông

Để đảm bảo độ tin cậy của phương pháp, cần thiết lập trước mối quan hệ giữa vận tốc xung siêu âm với đặc tính của loại bê tông cần đánh giá dựa trên các mẫu đúc sẵn hoặc trong quá trình thi công

Tiêu chuẩn này áp dụng cho bê tông có cường độ không lớn hơn 60 MPa Tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho bê tông có cường độ lớn hơn 60 MPa Khi đó cần cân nhắc một số yếu tố có ảnh hưởng tới mối quan hệ giữa vận tốc xung và cường độ như loại và hàm lượng xi măng, các phụ gia, loại và cỡ cốt liệu, các điều kiện dưỡng hộ, tuổi của bê tông và thận trọng khi xử lý kết quả

2.4 Yêu cầu kỹ thuật của bê tông cho một số công trình biển:

- Yêu cầu kỹ thuật của bê tông trong môi trường ven biển là đảm bảo chống ăn

mòn do sự xâm thực của môi trường biển, theo TCXDVN 327-2004 [19]:

+ Yêu cầu tối thiểu về mác bê tông, độ chống thấm của bê tông, chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép, bề rộng khe nứt giới hạn và cấu tạo kiến trúc bề mặt của

kết cấu công trình được quy định ở bảng 1 (mục 4, [19])

+ Các kết cấu thi công bằng phương pháp đổ bê tông dưới nước (cọc nhồi, đài móng) phải tăng 20mm chiều dày bảo vệ so với yêu cầu tối thiểu ghi ở bảng 1 (mục 4, [18]) Mối nối hàn các cọc đóng cần được bảo vệ bằng 3 lớp bitum nóng mác III hoặc IV

+ Đối với các kết cấu khó cấu tạo được chiều dày bảo vệ cốt thép theo yêu cầu ở bảng 1 thì có thể dùng chiều dày nhỏ hơn kết hợp áp dụng một trong các biện pháp bảo vệ hỗ trợ như sau:

 Bảo vệ thêm mặt ngoài kết cấu bằng một lớp bê tông phun kho hoặc một lớp vữa trát chống thấm (hoặc kết hợp cả 2 lớp) có mác tương đương mác bê tông kết cấu và chiều dày bằng tổng chiều dày bảo vệ còn thiếu

 Bảo vệ thêm cốt thép bằng lớp sơn phủ chống ăn mòn, sử dụng chất

ức chế ăn mòn kết hợp sơn chống thấm mặt ngoài kết cấu, hoặc phương pháp catốt Các phương pháp bảo vệ này được áp dụng theo chỉ dẫn riêng

2.5 Kết luận:

- Các tính chất của phụ gia puzolan sẽ làm tăng độ bền của bê tông, cải thiện khả năng tấn công sunfat, giảm nhiệt hóa trong bê tông, thích hợp ở môi trường xâm thực nước biển

- Từ kết quả tính chất của các cốt liệu sử dụng trong nghiên cứu đều đạt yêu cầu

để chế tạo bê tông, về mặt thành phần hạt của đá 10-20mm, có thành phần hạt không thỏa mãn phạm vi cho phép trong tiêu chuẩn TCVN 7570:2006, sau khi tiến hành phối trộn 2 loại đá dăm 5-10 mm và 10-20 mm với tỷ lệ 10% đá 5-10 mm và 90% đá 10-20

mm đã đạt yêu cầu Hình 2.6 Tiến hành thiết kế cấp phối và đánh giá chất lượng bê tông với các thí nghiệm như: cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi uốn, cân khối lượng mẫu, đánh giá độ đặc chắc của bê tông bằng vận tốc xung siêu âm

CHƯƠNG 3:

DÙNG PHỤ GIA PUZOLAN NÚI ĐẦU VOI CHẾ TẠO BÊ TÔNG

CHO MỘT SỐ CÔNG TRÌNH VEN BIỂN

3.1 Thiết kế cấp phối bê tông:

- Xi măng: PC40

- Đá dăm: chất lượng trung bình có Dmax = 20 mm

- Cát vàng tại mỏ cát Kim Phú (xã Đại Lộc, Tỉnh Quảng Nam)

- Phụ gia Puzolan núi Đầu Voi Tỉnh Quảng Ngãi

- Cấp phối đối chứng, chất kết dính chỉ sử dụng xi măng Cấp phối đối chứng được thiết kế trên cơ sở đạt cường độ ở 28 ngày khoảng 25MPa và độ sụt 5-6cm

- Căn cứ vào bài báo khoa học “Nghiên cứu dùng phụ gia khoáng puzơlan Quảng

Ngãi để thay thế cho một phần xi măng trong bê tông”[7], tác giả đưa ra 3 tỷ lệ thay

thế khác nhau (10%, 20%, 30%) và mẫu đối chứng không sử dụng phụ gia puzolan Lượng nước dùng cho các cấp phối sử dụng puzolan được điều chỉnh sao cho đạt độ sụt 5-6 cm

- Thành phần cấp phối bê tông ban đầu được trình bày ở bảng 3.1:

Bảng 3.1 – Thành phần cấp phối bê tông

3.1.1 Bê tông không dùng phụ gia puzolan núi Đầu Voi:

- Thành phần cấp phối đối chứng, không sử dụng phụ gia puzolan để thay thế xi

măng - P0

- Trong quá trình thực nghiệm đổ mẫu để khống chế độ sụt đạt (5-6)cm cho 1m3

bê tông thì lượng nước được cộng thêm 37 lít: N = 185+37 = 222 (lít), bảng 3.2

3.1.2 Bê tông sử dụng phụ gia puzolan núi Đầu Voi:

- Thành phần cấp phối bê tông sử dụng phụ gia puzolan núi Đầu Voi để thay thế

xi măng với các tỷ lệ:

+ Thay thế 10% xi măng - P10

+ Thay thế 20% xi măng - P20

+ Thay thế 30% xi măng - P30

Bảng 3.3 – Thành phần cấp phối sử dụng puzolan thay thế xi măng

P20 259 64,75 884,86 941,432 104,604 222

P30 226,625 97,125 884,86 941,432 104,604 222

3.1.3 Môi trường bảo dưỡng:

- Đề tài “nghiên sử dụng puzolan núi Đầu Voi Tỉnh Quảng Ngãi để chế tạo bê tông cho một số công trình ven biển” mẫu thí nghiệm được bảo dưỡng trong môi

trường nước biển và môi trường đối chứng nước thường

- Bảo dưỡng trong môi trường nước thường dùng nước thủy cục theo TCVN

Tham khảo bài báo “Sử dụng phụ gia puzơlan tự nhiên để cải thiện độ chống thấm ion clo và tuổi thọ kết cấu bê tông ở môi trường biển”, ThS Nguyễn Văn Tươi, TS

Nguyễn Quang Phúc nghiên cứu thực nghiệm về độ chống thấm ion clo và xác định chiều dày lớp vỏ bê tông bảo vệ cốt thép, sử dụng nước biển lấy từ biển Xuân Thiều,

TP Đà Nẵng với thành phần ion như bảng 3.4:

Bảng 3.4 – Thành phần các ion chính trong nước biển

+ Các công trình bê tông ven biển bị ăn mòn một trong các nguyên nhân chính đó là sự xâm nhập của các ion Cl-,trong nước biển với tỷ lệ 19,2g/kg nước biển tương đương với việc ion Cl-

chiếm 1,92% thành phần nước biển Đề tài sử dụng nước muối với tỷ lệ 10% muối (NaCl) + 90% nước thường để thay thế nước biển bảo dưỡng các mẫu cấp phối bê tông, với 10% muối thì hàm lượng ion Cl- sẽ cao hơn so với môi trường nước biển tự nhiên, sự bất lợi của môi trường đối với bê tông cũng sẽ tăng lên

để nghiên cứu khả năng chịu đựng của bê tông sử dụng phụ gia puzolan trong môi trường xâm thực nước biển

3.1.4 Bảo dưỡng mẫu:

- Yêu cầu về khuôn mẫu, về mẫu đúc và bảo dưỡng mẫu phải đảm bảo đúng những quy định của TCVN 3105:1993 [13]

- Các mẫu P10, P20, P30 và mẫu đối chứng P0 được ngâm trong môi trường nước muối với tỷ lệ 10% muối (NaCl) và 90% nước thường để giả định cho môi trường nước biển