Nghiên cứu ảnh hưởng của sợi xơ dừa đến cường độ của bê tông

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN QUỐC VŨ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỢI XƠ DỪA ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã số: 85 80 201

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN QUỐC VŨ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỢI XƠ DỪA

ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG

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

Mã số: 85 80 201

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN CHÍNH

Đà Nẵng - Năm 2019

ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG

Học viên: Trần Quốc Vũ - Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng

và Công nghiệp

Mã số: 8580201 - Khóa: K35, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt: Luận văn tập trung nghiên cứu sự ảnh hưởng của xơ dừa tại địa phương đến sự

phát triển cường độ chịu nén và cường độ chịu uốn của bê tông Các mẫu thí nghiệm được chuẩn bị với tỉ lệ thành phần cấp phối là xi măng: cát: đá: nước là 1:2:3:0.5, ngoài ra xơ dừa được sử dụng với các tỉ lệ lần lượt là 0%, 0.25%, 0.5% và 1.0% Cường độ chịu nén và cường

độ chịu uốn lần lượt được xác định trên mẫu lập phương kích thước 150x150x150mm và mẫu dầm kích thước 150x150x500mm tại các thời điểm 1, 14, 28 ngày

Kết quả cho thấy rằng xơ dừa làm giảm cường độ chịu nén và tăng cường độ chịu uốn của bê tông Sự tăng cường độ chịu uốn đạt giá trị đến khoảng 72%, 54% và 34% tại các thời điểm lần lượt là 1, 14 và 28 ngày khi 0.5% xơ dừa được sử dụng

Từ khóa: g xơ d ờ g ộ hị é ờ g ộ hị

Topic: STUDY THE EFFECT OF COCONUT FİBER

ON THE STRENGTH OF CONCRETE

Abstract: Thesis studied the effect of local coconut fibre on the compressive and flexural

strength of concrete The mix proportions are binder: sand: coarse aggregates: water as 1:2:3:0.5, coconut fibre was added at the proportions of 0% (control), 0.25%, 0.5% and 1.0%

by weight of cement The compressive strength and flexural strength were determined on the cube diemensions of 150x150x150mm and beams dimensions of 150x150x500mm respectively at 1, 14, and 28 days

The results show that coconut fibe reduces the compressive strength and increases the flexural strength of concrete The maximum increases in flexural strength are about 72%, 54% and 34% at 1, 14 and 28 days age when 0.5% of coconut fibre (by weight of cement) is used

Key words: concrete, coconut fibre, compressive strength, flexural strength

TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH

MỤC LỤC

D NH MỤC CÁC BẢNG

D NH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Kết quả dự kiến 2

6 Bố cục đề tài 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QU N VỀ BÊ TÔNG, CƯỜNG ĐỘ CỦ BÊ TÔNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦ SỢI XƠ DỪ ĐẾN CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG 4

1.1 T NH CHẤT CƠ L CỦ BÊ TÔNG 4

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

1.1.2 Tính chất cơ học của Bê tông 5

1.2 TỔNG QU N VÀ PH M VI ỨNG DỤNG CỦ XƠ DỪ TRONG L NH V C XÂY D NG 7

1.2.1 Khái niệm chung về xơ dừa 7

1.2.2 Thành phần hóa học trong xơ dừa 7

1.2.3 Ảnh hưởng của xơ dừa đến một số đặc tính của bê tông 9

1.2.4 Một số ứng dụng xơ dừa ở Việt Nam 11

CHƯƠNG 2 TIÊU CHUẨN VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ TH NGHIỆM 14

2.1 VẬT LIỆU SỬ DỤNG 14

2.1.1 Cát (Cốt liệu nhỏ) 14

2.1.2 Đá dăm (Cốt liệu lớn) 15

2.1.3 Xi măng 18

2.1.4 Nước 19

2.1.5 Xơ dừa 22

2.2 THIẾT BỊ SỬ DỤNG CHO TH NGHIỆM 23

2.2.1.Ván khuôn 23

2.2.2 Đầm bê tông 24

2.2.3 Máy nén 25

XƠ DỪ 29

3.1 GIỚİ THIỆU CHUNG 29

3.2 VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG TH NGHIỆM 29

3.3 CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CỦ HỖN HỢP BÊ TÔNG 29

3.4 XÁC ĐỊNH ĐỘ SỤT CỦ CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI 30

3.5 ĐÚC MẪU VÀ DƯỠNG HỘ MẪU 32

3.6 TH NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦ BÊ TÔNG 33

3.6.1 Quy trình nén mẫu 33

3.6.2 Tính toán kết quả cường độ chịu nén của mẫu thử 34

3.7 TH NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CHỊU UỐN CỦ BÊ TÔNG 35

3.7.1 Qui trình thực hiện 35

3.7.2 Tính toán cường độ chịu uốn của bê tông 36

3.8 CÁC KẾT QUẢ TH NGHIỆM 37

3.8.1 Độ sụt của các hỗn hợp bê tông 37

3.8.2 Sự ảnh hưởng của tỷ lệ sợi xơ dừa đến sự phát triễn cường độ chịu nén của bê tông 38

3.8.3 Sự ảnh hưởng của tỷ lệ xơ dừa đến sự phát triễn cường độ chịu uốn của bê tông 43

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49

TÀI LIỆU TH M KHẢO 50 QUYẾT ĐỊNH GI O ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TH C S BẢN SAO

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

PHẢN BIỆN

Bảng 2.2 Hàm lượng ion Cl- trong cát 14

Bảng 2.3 Thành phần hạt của cốt liệu lớn 16

Bảng 2.4 Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập 16

Bảng 2.5 Yêu cầu về độ nén dập đối với sỏi và sỏi dăm 17

Bảng 2.6 Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng 18

Bảng 2.7 So sánh chỉ tiêu chất lượng của Xi măng Hà Tiên 2 PCB40 với TCVN 19

Bảng 2.8 Hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua và cặn không tan trong nước trộn v a 20

Bảng 2.9 Hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua và cặn không tan trong nước d ng để rửa cốt liệu và bảo dưỡng bê tông 21

Bảng 2.10 Các yêu cầu về thời gian đông kết của xi măng và cường độ chịu nén của v a 22

Bảng 3.1 Thành phần cấp phối của mẫu trộn bê tông 29

Bảng 3.2 Khối lượng thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông 30

Bảng 3.3 Bảng trị số α 35

Bảng 3.4 Bảng giá trị độ sụt của bê tông 37

Bảng 3.5 Sự ảnh hưởng của tỷ lệ sợi xơ dừa đến sự phát triễn cường độ chịu nén của bê tông 39

Bảng 3.6 So sánh tỷ lệ thay đổi cường độ chịu nén của bê tông 42

Bảng 3.7 So sánh cường độ chịu nén của bê tông với mẫu Mo 43

Bảng 3.8 Bảng Sự ảnh hưởng của tỷ lệ xơ dừa đến sự phát triễn cường độ chịu kéo (uốn) của bê tông 44

Bảng 3.9 Sự thay đổi cường độ chịu uốn của bê tông 47

Bảng 3.10 So sánh cường độ chịu nén của bê tông với mẫu Mo 48

Hình 1.2 Sự phá hoại mẫu thử khối vuông 6

Hình 1.3 Xợi sơ dừa 7

Hình 1.4 Cây dừa 9

Hình 1.5 Sợi xơ dừa đóng thành khối 9

Hình 1.6 Một ngôi nhà làm bằng bê tông xơ dừa 12

Hình 1.7 Tấm lợp Xi măng – cát – sợi xơ dừa 12

Hình 1.8 Thảm xơ dừa 13

Hình 1.9 Tấm vách ngăn Xi măng – cát – sợi xơ dừa 13

Hình 2.1 Mẫu cát thí nghiệm 15

Hình 2.2 Mẫu đá thí nghiệm 17

Hình 2.3 Xơ dừa d ng để thí nghiệm 22

Hình 2.4 Khuôn đúc mẫu thí nghiệm 23

Hình 2.5 Khuôn đúc mẫu và dụng cụ đo độ sụt bê tông, sợi xơ dừa 24

Hình 2.6 Dụng cụ đầm bê tông tông lấy mẫu 24

Hình 2.7 Hình ảnh thí nghiệm uốn 25

Hình 2.8 Máy thí nghiệm cường độ nén bê tông 25

Hình 2.9 Bể ngâm bảo dưỡng mẫu 26

Hình 2.10 Nhà kho đúc mẫu thí nghiệm 27

Hình 2.11 Mẫu sợi xơ dừa thí nghiệm, cân xơ dừa 28

Hình 3.1 Côn đo độ sụt 30

Hình 3.2 Thiết bị kiểm tra độ sụt bê tông 31

Hình 3.3 Hình ảnh kiểm tra độ sụt bê tông 32

Hình 3.4 Hình ảnh bê tông có trộn sợi xơ dừa 32

Hình 3.5 Hình thí nghiệm nén mẫu 34

Hình 3.6 Sơ đồ uốn mẫu 3 điểm 36

Hình 3.7 Hình TN uốn mẫu 36

Hình 3.8 Hình mặt cắt mẫu sau thí nghiệm xác định cường độ chịu uốn của bê tông 37 Hình 3.9 Biểu đồ cường độ chịu nén của bê tông 42

Hình 3.10 Biểu đồ cường độ chịu uốn của bê tông 47

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Sợi xơ dừa (tên tiếng Anh là Coir yarn), sợi xơ dừa - một phần của trái dừa –

có rất nhiều công dụng: là nguyên liệu sản xuất các loại nệm ngủ, vật liệu trang trí nội thất thân thiện với môi trường, làm lưới phủ xanh đồi trọc, bảo vệ các công trình công nghiệp dưới biển bới độ bền, lâu bị phân huỷ trong môi trường nước nặng, cách âm, cách nhiệt, v.v [1]

Thế giới có khoảng 11,86 triệu ha đất canh tác dừa Cây dừa phân bố khá rộng khắp ở khu vực nhiệt đới và cận xích đạo, trải dài từ Đông bán cầu sang Tây bán cầu Tuy nhiên, cây dừa tập trung nhiều nhất ở khu vực Châu Á – Thái Bình Dương Cây dừa được phân bố nhiều nhất ở v ng Đông Nam Á 60,89%; kế đó là

v ng Nam Á (19,74%); v ng Châu Đại Dương (4,6%) Sau đó là v ng Châu Mỹ

La Tinh, mà chủ yếu là Brazil (2,79%) Các đảo quốc ở vùng biển Caribbean đóng góp 0,97%; và Trung Quốc, mà chủ yếu là đảo Hải Nam, chiếm tỷ trọng 0,24% Các vùng còn lại đóng góp 10,75% diện tích.(1)

Bến Tre là một tỉnh nông nghiệp thuộc Đồng Bằng Sông Cửu Long, tọa lạc trên vùng châu thổ cửa sông Tiền Giang, hình thành và phát triển trên ba cù lao lớn là Cù Lao An Hóa, Cù lao Bảo và Cù lao Minh Bến Tre là địa phương có vùng dừa lớn nhất và tập trung nhất so với cả nước Chiếm 35% tổng diện tích dừa của cả nước Bến Tre đóng vai trò như là hạt nhân của ngành công nghiệp chế biến dừa Việt Nam hiện nay [2]

Hiện nay, bê tông vẫn là loại vật liệu phổ biến cho các công trình từ thấp tầng đến cao tầng trên toàn thế giới Tuy nhiên, nguyên liệu sản xuất hầu hết đến từ tự nhiên như cát, đất sét, đá vôi, đang dần cạn kiệt, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sống như khí thải CO2 từ sản xuất xi măng gây hiệu ứng nhà kính, mất đất nông nghiệp trong sản xuất gạch, khai thác cát ảnh hưởng dòng chảy gây sạt lở bờ sông đòi hỏi có nh ng nghiên cứu tối ưu nâng cao cường độ hỗn hợp bê tông nhằm mang lại hiệu quả tối đa, giảm hao tổn kinh tế và tài nguyên sử dụng [3]

Nhìn chung, hỗn hợp bê tông bao gồm các thành phần: Cốt liệu và chất kết dính Chất kết dính bao gồm: Xi măng + nước, phụ gia… Như vậy, với hầu hết

bê tông hiện đang sử dụng thì thành phần cơ bản là cốt liệu, xi măng và nước

Cốt liệu bao gồm: cát, đá, phụ phẩm , trong quá trình sử dụng vật liệu chúng ta

có thể sử dụng một số phụ phẩm hiện có của địa phương: trấu, sợi xơ dừa

Nhằm mở rộng nghiên cứu để tận dụng nguồn nguyên liệu dồi giàu ở địa phương, không ảnh hưởng môi trường đã thôi thúc tác giả làm đề tài nghiên cứu:

“Ảnh hưởng của sợi xơ dừa đến cường độ của bê tông”

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu ảnh hưởng của sợi xơ dừa đến cường độ của bê tông

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Các loại vật liệu địa phương: sợi xơ dừa tại Bến Tre

- Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của sợi xơ dừa đến cường độ của bê tông (cường độ chịu nén, cường độ chịu uốn)

4 Phương pháp nghiên cứu

- Thực hiện các thí nghiệm dựa trên tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 3105:1993: Hỗn hợp bê tông nặng và bê tông nặng - Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử; TCVN 3106:1993: Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp thử độ sụt; TCVN 3118:1993: Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén

- Các mẫu bê tông thí nghiệm có thành phần tỉ lệ sợi xơ dừa thêm vào là 0% (mẫu đối chứng), 0.25%, 0.5% và 1% (tổng khối lượng xi măng)

- Phân tích và thảo luận các kết quả thí nghiệm

- Đánh giá sự ảnh hưởng của sợi xơ dừa đến cường độ của bê tông

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4 Phương pháp nghiên cứu

Chương 1: Tổng quan về bê tông, cường độ của bê tông và ảnh hưởng của sợi

xơ dừa đến cường độ của bê tông

Chương 2: Tiêu chuẩn, vật liệu và thiết bị thí nghiệm

2.1 Vật liệu sử dụng

2.2 Thiết bị sử dụng cho thí nghiệm

Chương 3: Thí nghiệm xác định cường độ của bê tông khi có sợi xơ dừa

3.1 Giới thiệu chung

3.2 Vật liệu sử dụng trong thí nghiệm

3.3 Các thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG, CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG VÀ ẢNH

HƯỞNG CỦA SỢI XƠ DỪA ĐẾN CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG

1.1 TÍNH CHẤT CƠ L CỦA BÊ TÔNG

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

Bê tông là một loại vật liệu nhân tạo được chế tạo từ các vật liệu rời (cát, đá, sỏi) và chất kết dính (thường là xi măng), nước và có thể thêm phụ gia Vật liệu rời còn gọi là cốt liệu, cốt liệu có 2 loại bé và lớn Loại bé là cát có kích thước (1-5)mm, loại lớn là sỏi hoặc đá dăm có kích thước (5-40)mm Chất kết dính là xi măng trộn với nước hoặc các chất d o khác [4]

Phụ gia nhằm cải thiện một số tính chất của bê tông trong lúc thi công cũng như trong quá trình sử dụng Có nhiều loại phụ gia như phụ gia nâng cao độ d o của hỗn hợp bê tông, tăng nhanh hoặc kéo dài thời gian đông kết của bê tông, nâng

cao cường độ của bê tông trong thời gian đầu, chống thấm…[4]

Nguyên lý tạo nên bê tông là d ng các cốt liệu lớn làm thành bộ khung, cốt liệu nhỏ lấp đầy các khoảng trống và d ng xi măng làm chất kết dính liên kết chúng lại thành một thể đặc chắc có khả năng chịu lực và chống lại các biến dạng.[4]

Bê tông có cấu trúc không đồng nhất vì hình dạng kích thước cốt liệu khác nhau, sự phân bố của cốt liệu và chất kết dính không thật đồng đều, trong bê tông vẫn còn lại một số ít nước thừa và lỗ rỗng li ti (do nước thừa bốc hơi)

Quá trình khô cứng của bê tông là quá trình thủy hóa của xi măng, quá trình thay đổi lượng nước cân bằng, sự giảm keo nhớt, sự tăng mạng tinh thể của đá xi măng Các quá trình này làm cho bê tông trở thành vật liệu vừa có tính đàn hồi vừa

có tính d o [4]

* Bê tông được phân loại theo các cách sau đây:

Theo cấu trúc: bê tông đặc chắc, bê tông có lỗ rỗng (dùng ít cát), bê tông tổ ong, bê tông xốp

Theo dung lượng: bê tông nặng (γ = 2200 † 2500 kG/m3 ); bê tông nặng cốt liệu bé (γ = 1800 † 2200 kG/m3 ); bê tông nhẹ (γ < 1800 kG/m3 ); bê tông đặc biệt nặng (γ> 2500 kG/m3 )

Theo chất kết dính: bê tông xi măng, bê tông nhựa, bê tông chất d o, bê tông thạch cao, bê tông xỉ, bê tông sillicat

Theo phạm vi sử dụng: bê tông làm kết cấu chịu lực, bê tông chịu nóng, bê tông cách nhiệt, bê tông chống xâm thực v.v…

Theo thành phần hạt: bê tông thông thường, bê tông cốt liệu bé, bê tông chèn

đá hộc…[4]

1.1.2 Tính chất cơ học của Bê tông

Cường độ của bê tông là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu Cường độ của bê tông phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của nó Với

bê tông cần xác định cường độ chịu nén và cường độ chịu uốn

1.1.2.1 Cường độ chịu nén

Cường độ chịu nén của bê tông là khả năng chịu ứng suất nén của mẫu bê tông Mẫu có thể chế tạo bằng các cách khác nhau: lấy hỗn hợp bê tông đã được nhào trộn để đúc mẫu hoặc dùng thiết bị chuyên dùng khoan lấy mẫu từ kết cấu có sẵn Mẫu để đo cường độ có thể dạng khối vuông cạnh a = 10; 15; 20 cm; khối lăng trụ đáy vuông; khối trụ tròn, được thực hiện theo điều kiện chuẩn trong thời gian 28 ngày.[4]

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 Khi bị nén, ngoài biến dạng co ngắn theo phương tác dụng 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 gi a mẫu

thử và bàn 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 hình 1.1 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 Cường độ của mẫu được bôi trơn thấp hơn cường độ của mẫu khối vuông có ma sát [4]

Vì ma sát làm cản trở biến dạng ngang mà với mẫu khối khi tăng cạnh a thì

R giảm và cường độ của mẫu hình trụ thấp hơn cường độ của mẫu khối vuông

Vì vậy, khối vuông có kích thước bé có cường độ cao hơn so với mẫu có kích thước lớn, và mẫu lăng trụ (có chiều cao gấp 4 lần cạnh đáy) có cường độ chỉ bằng 0,8 lần cường độ mẫu khối vuông có cùng cạnh đáy Nếu thí nghiệm với mặt tiếp xúc được bôi trơn để bê tông được tự do nở ngang sẽ không có sự khác biệt

như vừa nêu [4]

1.1.2.2 Cường độ chịu uốn

Cường độ chịu uốn là một thông số đo cường độ của bê tông Nó 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 gi a 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 [4]

1.2 T NG QUAN VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA XƠ DỪA TRONG LĨNH VỰC XÂY DỰNG

1.2.1 Khái niệm chung về xơ dừa

Theo nguồn Bách khoa toàn thư mở Wikipedia: Xơ dừa là phần của vỏ trái dừa được xé ra Loại sản phẩm này sử dụng rộng rãi trong các ngành thủ công

mỹ nghệ hoặc d ng để phủ lên gốc của nh ng cây trồng, giá thể (để trồng rau) Ngoài ra người ta còn phát hiện ra rằng xơ dừa có thể được d ng để xử lý nước thải rất tốt

Hình 1.3 X i ơ d a

1.2.2 Thành phần hóa học trong xơ dừa

Theo TAPPI (1988) [5], xơ dừa là chất h u cơ và có thể tái sử dụng Độ pH của xơ dừa là 5,5 Chất lượng của xơ dừa không bị ảnh hưởng nếu độ pH thấp hơn

Xơ dừa có một số tính chất và thành phần hóa học sau:

* Xenlulozo trong xơ dừa:

Thành phần chủ yếu của xơ dừa là xenlulozo (khoảng 80%) và lignin (khoảng 18%)(Xenlulozo), [C6H7O2(OH)3]n Các phân tử xenlulozo là nh ng chuỗi không phân nhánh, hợp với nhau tạo nên cấu trúc v ng chắc, có cường độ co dãn cao Tập hợp nhiều phân tử thành nh ng vi sợi có thể sắp xếp thành mạch dọc, ngang hay thẳng trong màng tế bào sơ khai Các phân tử xenlulozo được cấu tạo từ vài nghìn đơn vị b - D - glucozơ nối với nhau bởi liên kết b - 1,4 - glucozit Sợi bông là xenlulozo thiên nhiên tinh khiết nhất (trên 90%); gỗ t ng, bách (cây lá kim)

có khoảng 50% xenlulozo, xơ dừa chiếm khoảng 80% xenlulozo [5]

Xenlulozo không tan trong các dung môi h u cơ, trong dung dịch kiềm nước

và trong axit vô cơ loãng Xenlulozo chỉ tan trong axit clohiđric và axit photphoric đặc, tan trong H2SO4 và trong một số dung dịch của bazơ h u cơ bậc bốn Xenlulozo dễ bị thuỷ phân bởi axit, và các sản phẩm thuỷ phân là xenlođextrin, xenlobiozơ và glucozơ [5]

Hình 1.4 Cây d a

Hình 1.5 S i xơ d ó g h h h i

1.2.3 Ảnh hưởng của xơ dừa đến một số đặc tính của bê tông

Bê tông là một loại vật liệu nhân tạo được chế tạo từ các vật liệu rời (cát, đá, sỏi) và chất kết dính (thường là xi măng), nước và có thể thêm phụ gia Trong quá

trình thủy hóa lượng nước bốc hơi tạo ra các lỗ rỗng gi a các cốt liệu làm ảnh hưởng rất lớn đến cường độ trong bê tông Chính vì vậy để hạn chế các lổ rỗng gi a các cốt liệu ta nên tăng cường độ kết dính [4]

Tăng mác v a xi măng: xơ dừa khi trộn với xi măng, cát và nước sẽ làm tăng cường độ chịu nén và cường độ chịu uốn của bê tông

Theo ông Nguyễn Huy Hiệu, trưởng nhóm nghiên cứu, bê tông OGAF (Tiếng nh là” Open Group rchitecture Framework” viết tắt là OGAF ) có thành phần chính là xơ dừa và sợi đay, cộng thêm chất tạo bọt và phụ gia là lignin, chất thải của ngành công nghiệp giấy Chính vì vậy, sản phẩm có giá thành r hơn 40%

so với gạch gốm, do tận dụng hiệu quả nguồn tài nguyên tái sinh và chất thải công nghiệp Trong khi đó, cường độ chịu lực của bêtông OGAF vẫn cao gấp 3 lần tường xây bằng gạch gốm

Các cấu kiện bêtông OGAF có khối lượng thể tích khoảng 1,0-1,3 tấn/m3, vừa nhẹ và dễ vận chuyển, giúp tiết kiệm chi phí vận chuyển Công nghệ OGAF cũng đơn giản Lao động địa phương có thể thực hiện được quy trình công nghệ nếu được hướng dẫn ngắn gọn Như vậy, OGAF cho phép sử dụng tối đa nguồn nhân lực và nguyên liệu địa phương để sản xuất vật liệu, xây dựng nhà ở cho nhân dân trong chính khu vực đó Sử dụng bê tông OGAF thay thế gạch gốm truyền thống còn giúp giảm đáng kể lượng tiêu hao nhiên liệu và lượng khí thải có hại cho môi trường, đồng thời thay đổi thói quen phá rừng lấy gỗ làm nhà của đồng bào vùng sâu, vùng xa [4]

Giảm khả năng xâm thực của nước, chống chua mặn: Nước 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 v a xơ dừa với xi măng để trám các khe nứt, hạn chế lỗ châm kim Đây là một giải pháp vừa hiệu quả, vừa kinh tế nhất cho các công trình

ở vùng biển, v ng nước mặn [1]

Tác dụng của bê tông cốt sợi đến vấn đề cách nhiệt cho bê tông: Điểm mạnh của bê tông nhẹ cốt sợi là cách nhiệt, chịu kéo uốn, chống va đập tốt, độ bền d o dai cao Do đó chúng rất ph hợp với nh ng kết cấu cần cách nhiệt, cách âm, đồng thời chịu kéo uốn hay va đập, gia tăng chất lượng công trình Sự có mặt của sợi làm giảm đáng kể hiện tượng biến đổi thể tích của bê tông nhẹ trong quá trình rắn

chắc hay do hàm nhiệt – ẩm thay đổi Điều đó làm tăng tuổi thọ của bê tông nhẹ cốt sợi [1]

Hỗn hợp bê tông sau quá trình tạo hình sẽ cho ra các sản phẩm dạng tấm panel phẳng, nhẹ, có hình cán hoặc đúc thành nh ng hình dáng, kích thước t y theo yêu cầu Việc tạo rỗng cho bê tông nhẹ có thể thực hiện bằng cách sử dụng cốt sợi phân tán Sự đan xen của sợi vô hướng trong thể tích bê tông sẽ hình thành

lỗ rỗng 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 Nhiệt độ trong lòng bê tông có thể lớn hơn 400C gây nguy cơ nứt do ứng suất nhiệt Nên rất cần giảm xi măng và bổ sung một lượng chất độn là sợi để đảm bảo tính công tác, tính chống thấm và cường độ RCC (Tiếng nh là “Roller Compacted Concrete”, viết tắt là RCC, là loại bê tông không có độ sụt, được đầm chặt bằng phương pháp

lu và có thể thi công tương tự như thi công đường giao thông và đập đất đá truyền thống Bê tông đầm lăn (BTĐL hay RCC) được sử dụng chủ yếu để xây dựng các bãi đỗ xe, kho bãi, đường trong các khu công nghiệp, đường giao thông và đập chắn nước cho các công trình thủy lợi, thủy điện.)

1.2.4 Một số ứng dụng xơ dừa ở Việt Nam

Hiện nay ở nước ta đã chế tạo thành công bê tông nhẹ cốt sợi xơ dừa d ng trong xây dựng nhà ở (chủ yếu dạng tấm mỏng, vách ngăn) Loại bê tông này có khối lượng thể tích ở trạng thái khô vào khoảng 1000 - 1700 kg/m3, cường độ nén

10 - 12 Mpa, cường độ kéo: 4 - 6 Mpa Gần đây Viện khoa học công nghệ Vật liệu xây dựng đã nghiên cứu thành công tấm composit nhiều lớp từ bê tông nhẹ cốt sợi nền xi măng Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, việc sử dụng bê tông nhẹ cho công trình xây dựng sẽ mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật to lớn Tuy vậy, do nhiều nguyên nhân mà ở nước ta công nghiệp bê tông nhẹ chưa phát triển, việc ứng dụng cũng còn hạn chế [6]

Hiện tại, công nghệ trộn bê tông nhẹ đang được thử nghiệm tại 100 căn nhà

ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long Kết quả bước đầu đã chứng tỏ độ bền kỹ thuật cũng như hiệu quả kinh tế của công nghệ này [6]

Hình 1.6 Một ngôi nhà làm bằ g g xơ d a

Hình 1.7 T m l p Xi g – cát – s i xơ d a

Hình 1.8 Thảm xơ d a

Hình 1.9 T h g Xi g – cát – s i xơ d a

CHƯƠNG 2 TIÊU CHUẨN VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

bê tông từ tất cả các nguồn vật liệu chế tạo, không vượt quá 0,6 kg

Ngoài 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) [11] 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 v a (TCVN 7572-14:2006) [11] để đảm bảo chắc chắn vô hại Cát 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 v a nhỏ hơn 0,1%

Loại cát sử dụng trong Thí nghiệm là tại khu vực địa phương (cát Tân Châu)

Vì điều kiện thí nghiệm còn hạn chế nên tác giả không tiến hành thí nghiệm các chỉ tiêu của cát, mà chỉ sử dụng đúc các mẫu thí nghiệm sau khi được phơi khô trong môi trường không khí để loại bỏ độ ẩm trong cát

Hình 2.1 Mẫu cát thí nghi m

2.1.2 Đá dăm (Cốt liệu lớn)

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 [10]

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

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 d ng 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 [8] Độ hao mòn khi va đập của cốt liệu lớn thí nghiệm trong máy Los Angeles, không lớn hơn 50 % khối lượng Hàm 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 h u cơ trong sỏi xác định theo phương pháp so màu, không thẫm hơn màu chuẩn

Bả g 2 5 Y ầ ề ộ é d p i ới ỏi ỏi d

Hàm lượng ion Cl- (tan trong axit) trong cốt liệu lớn, không vượt quá 0,01%

Có thể được sử dụng cốt liệu lớn có hàm lượng ion Cl- lớn hơn 0,01 % nếu tổng hàm lượng ion Cl- trong 1m3 bê tông không vượt quá 0,6 kg

Thí nghiệm sử dụng đá (1x2cm) Đồng Nai Vì điều kiện thí nghiệm còn hạn chế nên tác giả không tiến hành thí nghiệm các chỉ tiêu của đá, mà chỉ sử dụng đúc các mẫu thí nghiệm sau khi được phơi khô trong môi trường không khí để loại bỏ

độ ẩm trong đá

Hình 2.2 Mẫ hí ghi m

0 PC40 PC50

1 Cường độ nén, MPa, không nhỏ hơn:

- 3 ngày ± 45 min 16 21 25

2 Thời gian đông kết, phút

- Bắt đầu, không nhỏ hơn 45

5 Hàm lượng anhydric sunphuric (SO3), %, không lớn hơn 3,5

6 Hàm lượng magie oxit (MgO), %, không lớn hơn 5,0

7 Hàm lượng mất khi nung (MKN), %, không lớn hơn 3,0

8 Hàm lượng cặn không tan (CKT), %, không lớn hơn 1,5

9 Hàm lượng kiềm quy đổi1) (Na2Oqđ)2), %, không lớn

Trong chương trình thí nghiệm này, tác giả sử dụng Xi măng Hà Tiên 2 PCB40

Các chỉ tiêu kỹ thuật được lấy từ nhà sản xuất như Bảng 2.7

Bả g 2 7 h h i h g Xi măng Hà Tiên 2 P B40 ới VN

tính

TCVN 6260:2009

Xi măng Sông Gianh PCB40

1 Cường độ nén, MPa, không nhỏ hơn:

- Không chứa váng dầu hoặc váng mỡ

- Lượng tạp chất h u cơ không lớn hơn 15 mg/L

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

- Không có màu

- 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 Mục 1, Bảng 2.8 (đối với nước trộn bê tông) và Mục 2, Bảng 2.8 (đối với nước d ng để rửa cốt liệu và bảo dưỡng bê tông)

Các yêu cầu kỹ thuật khác đối với nước trộn bê tông:

+ Thời gian đông kết của xi măng và cường độ chịu nén của v a phải thỏa mãn các giá trị quy định trong Mục 3 Bảng 2.8

+ Tổng đương lượng kiềm qui đổi tính theo Na2O không được lớn hơn 1000mg/L khi sử dụng cùng với cốt liệu có khả năng gây phản ứng kiềm - silic

Bảng 2.8 Hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua và cặn không tan trong nước trộn v a

Đơn vị tính bằng miligam trên lít (mg/L)

Mục đ ch sử dụng

Hàm lượng tối đa cho ph p

Muối hòa tan

Ion sunfat (SO4-2)

Ionclo (Cl-)

Cặn không tan

2: g ờ g h p ầ hi ó h ử d g ớ ó h g

i i ị h M 2 Bả g 2 8 ộ g h g hép g h g i g g h g 0 6 g 3 3: g ờ g h p ớ d g ộ x ó yêu

Ion sunfat(

SO4-2)

Ionclo (Cl-)

Cặn không tan

Đây là loại xơ dừa tại địa phương (tỉnh Trà Vinh, Bến Tre ), xơ dừa sau khi

xử lý loại bỏ các chất mùn (chỉ còn sợi), phơi khô và sau đó cắt nhỏ thành đoạn từ

2 đến 3 cm rồi đem đi thí nghiệm

2.2 THIẾT BỊ SỬ DỤNG CHO THÍ NGHIỆM

Hình 2.5 Kh ẫ d ng c ộ g, s i xơ d a

2.2.2 Đầm bê tông

Sử dụng thanh thép, búa nhỏ, bay

Hình 2.6 D ng c ầm bê tông tông l y mẫu

2.2.3 Máy nén

Hình 2.7 Hình ảnh thí nghi m u n

Hình 2.8 Máy thí nghi m ờ g ộ nén bê tông

Tên Máy trộn bê tông quả lê 300 lít

Xuất xứ Việt Nam